Molaridad, normalidad, molalidad y fracción molar 11

 

Calcular la molaridad y la normalidad resultante de mezclar 150 cm3 de ácido nítrico del 70% en peso y densidad 1,625 g/cm3 con 250 cm3 de ácido nítrico de un 60% en peso y densidad 1,500 g/cm3.

Datos: N = 14; O = 16;  H = 1.

 

 

Solución:

Datos: V1 = 150 cm3, 70%, d1 = 1,625 g/cm3; V2 = 250 cm3, 60%, d2 = 1,500 g/cm3

Como la molaridad es el cociente entre el número de moles del soluto (HNO3) y el volumen (en litros) de la disolución, primero hallaremos los moles de HNO3 y después pasaremos el volumen de la disolución a litros.

Masa de HNO3 procedente de la primera disolución:

d1 = m1 V1 m1 = d1/V1

m1 = (1,625 g/cm3)·150 cm3 = 243,75 g de disolución

243,75 g disolución·(70 g HNO3/100 g disolución) = 170,63 g de HNO3

Masa de HNO3 procedente de la segunda disolución:

d2 = m2 V2 m2 = d2/V2

m2 = (1,500 g/cm3)·250 cm3 = 375 g de disolución

375 g disolución·(60 g HNO3/100 g disolución) = 225 g de HNO3

Masa total de HNO3:

m = 170,63 g + 225 g = 395,63 g

Moles totales de HNO3:

Peso molecular del soluto:

Pm = 1 + 14 + 3·16 = 63

395,63 g·(mol/63 g) = 6,3 moles

Volumen total de disolución en litros:

V = 150 cm3 + 250 cm3 = 400 cm3 = 0,400 L

Molaridad:

M = 6,3 moles/0,400 L = 15,8 mol/L

Normalidad:

N = f M

siendo f el número de hidrógenos que posee el ácido, luego:

N = 1·15,8 = 15,8 normal

 

 

 

Molaridad, normalidad, molalidad y fracción molar 10

 

Se disuelven en agua 2,5 g de hidróxido de calcio y se completa hasta 1,5 litros de disolución. Calcular la molaridad y la normalidad.

Datos: Ca = 40; H = 1; O = 16.

 

 

Solución:

Datos: ms (soluto) = 2,5 g; VD (disolución) = 1,5 L 

Molaridad:

M = ns/VD ns = M VD

siendo: ns = moles de soluto (Ca(OH)2)

Peso molecular del soluto:

Pm = 40 + 2·16 + 2·1 = 74

Moles de soluto:

2,5 g·(mol/74 g) = 0,034 moles de Ca(OH)2

M = 0,034 moles/1,5 L = 0,023 mol/L

La disolución tiene una concentración 0,023 molar.

Normalidad:

N = f M = 2·0,023 = 0,046 eq/L

siendo f el número de OH¯ que hay en el soluto

O, también:

Normalidad:

N = nº eq/VD

Peso equivalente–gramo:

Peg.g = 74 g/2 = 37 g

Número de equivalentes:

2,5 g·(eq/37 g) = 0,068 eq de Ca(OH)2

N = 0,068 eq/1,5 L = 0,045 eq/L

Se trata de una disolución 0,045 normal.

La diferencia existente entre las dos formas de hallar la normalidad, se debe al redondeo en las operaciones realizadas.

 

 

 

Molaridad, normalidad, molalidad y fracción molar 09

 

Calcular la cantidad de hidróxido sódico (NaOH) y agua que se necesitan para preparar 2 L de una disolución al 20% en peso cuya densidad es de 1220 g/L. ¿Cuál será la molaridad? ¿Y su molalidad?

Datos: Na = 23;  O = 16;   H = 1.

 

 

Solución:

Datos: VD = 2 L 20%; d = 1220 g/L

Masa de disolución que se desea preparar (mD)

d = mD/VD mD = d VD

mD = (1220 g/L)·2 L = 2440 g

Peso molecular de NaOH:

Pm(NaOH) = 23 + 16 + 1 = 40

Masa de soluto (NaOH):

2440 g disolución·(20 soluto/100 g disolución) = 488 g

Masa de agua (m):

m = 2440 g – 488 g = 1952 g

Para preparar la disolución deseada, se necesitan 488 g de NaOH y 1952 g de agua.

Molaridad:

M = ns/VD

Moles de soluto (ns):

488 g·(mol/40 g) = 12,2 moles

Concentración molar:

M = 12,2 moles/2 L = 6,1 mol/L

Molalidad:

m = ns/kg disolvente

Masa en kg del disolvente:

m(H2O) = 1952 g·(kg/1000 g) = 1,952 kg

Concentración molal:

m = 12,2 moles/1,952 kg = 6,25 mol/kg

 

 

 

Molaridad, normalidad, molalidad y fracción molar 08

 

Calcular los gramos de hidróxido cálcico que se han disuelto en 200 cm3 de una disolución 1 M. ¿Cuál es la normalidad de dicha disolución?

Datos: Ca = 40, H = 1,  O = 16.

 

 

Solución:

Datos: VD = 200 cm3; M = 1 mol/L

Molaridad:

M = ns/VD ns = M VD

siendo: ns = moles de soluto (Ca(OH)2)

ns = (1 mol/L)·0,200 L = 0,2 moles

Peso molecular del soluto:

Pm = 40 + 2·16 + 2·1 = 74

Masa de Ca(OH)2:

0,2 moles·(74 g/mol) = 14,8 g

Se han disuelto 14, 8 g de Ca(OH)2

Normalidad:

N = f M = 2·1 = 2 eq/L

siendo f el número de OH¯ que hay en el soluto

O, también:

Normalidad:

N = nº eq/VD

Peso equivalente–gramo:

Peg.g = 74 g/2 = 37 g

Número de equivalentes:

14,8 g·(eq/37 g) = 0,4 eq de Ca(OH)2

N = 0,4 eq/0,2 L = 2 eq/L

Se trata de una disolución 2 normal.

 

 

 

Molaridad, normalidad, molalidad y fracción molar 07

 

Calcular la molaridad, normalidad y molalidad de una disolución de ácido fosfórico de densidad 1,1 g/cm3 y 17% en peso de riqueza.

Datos: P = 31; O = 16; H = 1.

 

 

Solución:

Datos: d = 1,1 g/cm3; riqueza 17%

Para poder hallar la molaridad necesitamos saber cuántos moles de soluto hay por cada litro de disolución que tenemos.

Supongamos que partimos de un litro de disolución, o sea 1000 cm3, y averigüemos cuántos gramos hay, para poder, mediante el porcentaje, hallar los gramos de soluto que existen en la disolución.

1000 cm3·(1,1 g/cm3) = 1100 g de disolución

Masa de soluto que hay en los 1100 g de disolución:

1100 g disolución·(17 g H3PO4/100 g disolución) = 187 g H3PO4

Ahora podemos saber cuántos moles de ácido tenemos.

Peso molecular de H3PO4:

Pm(H3PO4) = 3·1 + 31 + 4·16 = 98

Moles de H3PO4:

187 g·(mol/98 g) = 1,91 moles

Molaridad:

M = 1,91 mol/1 L = 1,91 molar

Normalidad:

La normalidad es igual a la molaridad multiplicada por un factor que, en el caso de un ácido, es igual al número de hidrógenos que posee el ácido, luego:

3·1,91 M = 5,73 N

Molalidad:

La molalidad es el número de moles de soluto que hay por cada kilogramo de disolvente.

Como los moles del soluto ya lo sabemos nos falta encontrar la masa del agua, cosa que podemos hallar restando de la masa de la disolución la masa del ácido.

m(H2O) = 1100 g – 187 g = 913 g = 0,913 kg

m = 1,91 mol/0,913 kg = 2,09 mol/kg