Molaridad, normalidad, molalidad y fracción molar 06

 

Una disolución de hidróxido de potasio tiene una densidad d = 1,26 g/cm3 y una riqueza del 23% en peso. Calcular:

a)  Molaridad.

b)  Normalidad.

c)  Molalidad

d)  Fracción molar.

Datos: K = 39;  O = 16;  H = 1

 

 

Solución:

Datos: d(disolución) = 1,26 g/cm3 → 23%

Supongamos que tomamos un litro de disolución (1000 cm3) y veamos los moles de soluto (KOH) y la del disolvente (H2O) que hay.

La densidad de la disolución (d) es igual a su masa (m) dividida por su volumen (V), es decir:

d = m/V

Despejando la masa de la anterior expresión:

m = d V = (1,26 g/cm3)·1000 cm3 = 1260 g de disolución

1260 g de disolución·(23 g KOH/100 g de disolución) = 289,8 g de KOH

Moles de soluto:

Peso molecular:

Pm(KOH) = 39 + 16 + 1 = 56

289,8 g de KOH·(mol de KOH/56 g de KOH) = 5,175 moles de KOH

masa(disolvente) = masa(disolución) – masa(soluto)

m(H2O) = 1260 g – 289,8 g KOH = 970,2 g = 0,9702 kg

a)  Molaridad:

[KOH] = n/V

Siendo n número de moles de soluto y V litros de disolución.

Moles de soluto:

Suponiendo que tenemos un litro de disolución o sea 1000 cm3, hallaremos cuántos moles de KOH hay en él.

[KOH] = 5,175 moles/1 L = 5,175 M

b)  Normalidad:

[KOH] = nº equivalentes soluto/V

Peso equivalente–gramo soluto (Peq.g):

Peq.g(KOH) = Pm(KOH)/nº de OH

Peq.g(KOH) = 56 g/1 eq

Número de equivalentes de soluto:

289,8 g de KOH·(eq/56 g) = 5,175 eq

[KOH] = 5,175 eq/1 L = 5,175 N

c)  Molalidad:

[KOH] = n/kg disolvente

[KOH] = 5,175 moles/0,9702 kg = 5,334 m

d)  Fracción molar del soluto (χKOH):

χKOH = n/nT

Moles del disolvente:

Peso molecular del agua:

Pm(H2O) = 2·1 + 16 = 18

970,2 g de H2O·(mol de H2O/18 g de H2O) = 53,9 moles de H2O

Moles totales (nT):

nT = (5,175 + 53,9) moles = 59,075 moles

χKOH = 5,175 moles/58,075 moles = 0,0876

 

 

 

Molaridad, normalidad, molalidad y fracción molar 05

 

Se disuelven 21 g de ácido nítrico en 450 g de agua. La densidad de la disolución es 1,2 g/cm3. Hallar: la molaridad, la molalidad  y la fracción molar.

Datos: H = 1,  O = 16,  N = 14.

 

 

Solución:

Datos: m(HNO3) = 21 g; m(H2O) = 450 g; mD = (21 + 450) g = 471 g; d = 1,2 g/cm3

Molaridad:

M = n/V

Siendo n número de moles de soluto y V litros de disolución.

Peso molecular:

Pm(HNO3) = 1 + 14 + 3·16 = 63

Moles de soluto:

21 g·(mol/63 g) = 0,33 moles de HNO3

Volumen de la disolución:

d = mD/V V = mD/d

V = 471 g/(1,2 g/cm3) = 392,5 cm3 = 0,3925 L

M = 0,33 moles/0,3925 L = 0,84 mol/L

Molalidad:

m = n/kg disolvente

El número de moles de soluto ya lo conocemos (0,33), y los kg de disolvente también (0,450 kg), luego:

m = 0,33 moles/0,450 kg = 0,73 mol/kg

Fracción molar del soluto (χs):

Χs = ns/nT

Moles de disolvente:

Peso molecular del agua:

Pm(H2O) = 2 + 16 = 18

Moles de agua:

450 g·(mol/18 g) = 25 moles

Moles totales (nT):

nT = 0,33 moles + 25 moles = 25,33 moles

Χs = 0,33 moles/25,33 moles = 0,013

Fracción molar del disolvente (χD):

χD = 1 – χs = 1 – 0,013 = 0,987

 

 

 

Molaridad, normalidad, molalidad y fracción molar 04

 

Tenemos una disolución que contiene 500 gramos de ácido sulfúrico en 2 litros de disolución. La densidad de la disolución es 1,243 g/mL. Calcular: la molaridad, la molalidad y la fracción molar.

Datos: S = 32; O = 16; H = 1.

 

 

Solución:

Datos: m(H2SO4) = 500 g; V = 2 L; d = 1,243 g/mL

Molaridad:

M = n/V

Siendo n número de moles de soluto y V litros de disolución.

Peso molecular:

Pm(H2SO4) = 2·1 + 32 + 4·16 = 98

Moles de soluto:

500 g·(mol/98 g) = 5,1 moles de H2SO4

M = 5,1 moles/2 L = 2,55 mol/L

Molalidad:

m = n/kg disolvente

El número de moles de soluto ya lo conocemos (5,1), luego nos falta saber los kg de disolvente.

Masa de disolución (m):

d = m/V m = d V = (1,243g/mL)·2000 mL = 2486 g

Masa disolvente (mD):

mD = 2486 g – 500 g = 1986 g = 1,986 kg

m = 5,1 moles/1,986 kg = 2,7 mol/kg

Fracción molar del soluto (χs):

Χs = ns/nT

Moles de disolvente:

Peso molecular del agua:

Pm(H2O) = 2 + 16 = 18

Moles de agua:

1986 g·(mol/18 g) = 110,3 moles

Moles totales (nT):

nT = 5,1 moles + 110,3 moles = 115,3 moles

Χs = 5,1 moles/115,3 moles = 0,044

Fracción molar del disolvente (χD):

χD = 1 – χs = 1 – 0,044 = 0,956

 

 

 

Normalidad 11

 

Se desea preparar una disolución de H2SO4 0,617 N, a partir de un ácido de densidad 1,84 g/cm3 y riqueza 93,64%. ¿Qué volumen de ácido concentrado se necesita?

 

 

Solución:

Datos: N = 0,617 eq/L; d0 = 1,84 g/cm3; R0 = 93,64%

Masa de ácido sulfúrico necesaria para obtener 0,617 equivalentes de ácido:

Peq.g = Pm/f

Pm(H2SO4) = 2·1 + 32 + 4·16 = 98

f(nº de protones del ácido) = 2

Peq.g = (98 g/mol)/(2 eq/mol) = 49 g/eq.

0,617 eq.·(49 g/eq.) = 30,233 g

Masa de ácido de riqueza 93,64% que se ha de tomar:

30,233 g·(100/93,64) = 32,29 g

Volumen necesario:

32,29 g·(cm3/1,84 g) = 17,55 cm3

 

 

 

Normalidad 10

 

Determina la cantidad de carbonato de sodio que hay en 150 cm3 de disolución 0,3 N del mismo.

 

 

Solución:

Datos: V = 150 cm3 → 0,3 N

Normalidad (N):

N = nº eq./V

siendo nº eq. el número de equivalentes de soluto y V el volumen de disolución.

Número de equivalentes de soluto:

(0,3 eq./L)·0,150 L = 0,045 eq.

Peso equivalente gramo (Peq.g):

Pm(Na2CO3) = 2·23 + 12 + 3·16 = 106

Masa de carbonato de sodio que hay en la disolución:

0,045 eq.·(53 g/eq) = 2,39 g