Porcentajes 13

 

¿Qué volumen de HCl hay que disolver en agua, para preparar 250 mL de una solución al 15% de ácido clorhídrico?

 

 

Solución:

Datos: Volumen disolución = 250 mL; Porcentaje disolución = 15%

El 15% nos indica que en cada 100 mL de disolución hay 15 mL de soluto, es decir, de ácido clorhídrico (HCl), por tanto:

Si en 100 mL de disolución hay 15 mL de HCl

en 250 mL de disolución deberá haber x mL de HCl

100/250 = 15/x → x = 15·250/100 = 37,5

Para preparar la disolución deseada, se necesitan 37,5 mL de ácido clorhídrico y añadir, hasta los 250 mL, agua destilada.

También se puede hacer por factores de conversión:

250 mL de disolución·(15 mL de HCl/100 mL g de disolución) = 37,5 mL de HCl

 

 

Ajuste de reacciones por el método del número de oxidación 01

Iguala, por el método del número de oxidación, la siguiente reacción redox:

K2Cr2O7 + H2O + S ⇒ KOH + Cr2O3 + SO2

 

 

Solución:

Número de oxidación de cada uno de los átomos de la ecuación:

 

NUMERO OXIDACION 01, 1

 

Semirreacción de oxidación:

NUMERO OXIDACION 01, 2

Semirreacción de reducción:

NUMERO OXIDACION 01, 3

Ajuste de los átomos:

Los átomos están ajustados.

Ajuste de las cargas:

NUMERO OXIDACION 01, 4

De las dos semirreacciones hemos obtenido un sistema de dos ecuaciones de las que debemos eliminar los electrones, ya que en la reacción no aparecen. Para ello multiplicaremos la primera ecuación por 3 y la segunda por 2, ya que el m. c. m de 4 y 6 es 12 y luego las sumaremos.

 

NUMERO OXIDACION 01, 5

2 K2Cr2O7 + H2O + 3 S ⇒ KOH + 2 Cr2O3 + 3 SO2

Las sustancias que no han intervenido se ajustan por tanteo.

Primero ajustaremos el potasio. En el primer miembro hay cuatro y en el segundo uno.

2 K2Cr2O7 + H2O + 3 S ⇒ 4 KOH + 2 Cr2O3 + 3 SO2

Ahora se comprueba que el cromo y el azufre estén ajustados.

Finalmente se comprueba el hidrógeno y por último el oxígeno.

El hidrógeno está desajustados ya que en el primer miembro hay dos y en el segundo miembro cuatro.

2 K2Cr2O7 + 2 H2O + 3 S ⇒ 4 KOH + 2 Cr2O3 + 3 SO2

La reacción ya se encuentra ajustada.

 

 


Reacciones de precipitación 14

 

Se mezclan 20,0 mL nitrato de plata 1,2 M con 30,0 mL de ácido acético 1,4 M. ¿Se producirá precipitación?

Datos: Kps (AgAc) = 2,3·10–3. Ka (HAc) = 1,8·105

 

 

Solución:

Datos: V(AgNO3) = 20,0 mL; [AgNO3] = 1,2 M; V(HAc) = 30,0 mL; [HAc] = 1,4 M

En este tipo de problemas se debe tener muy presente que el ácido acético es un ácido débil por lo que no está totalmente disociado.

Al disolver ambos compuestos van a aparecer en la disolución [Ag+] y [Ac] que pueden dar lugar a un precipitado de acetato de plata, luego para averiguar si la mezcla producirá dicho precipitado se ha de tener en cuenta lo siguiente:

Disociación de AgAc:

AgAc ⇔ Ag+ + Ac

Si: [Ag+]·[Ac] = Kps, la disolución final se encuentra en equilibrio. Coexiste el sólido con los iones disueltos.

Si: [Ag+]·[Ac] < Kps, no se producirá la formación de un precipitado. La disolución final admite concentraciones de iones hasta que su producto valga Kps.

Si: [Ag+]·[Ac]2 > Kps, hay un exceso de iones y se producirá la formación de un precipitado.

Concentraciones iniciales de cada compuesto:

Reacción de disociación del AgNO3:

AgNO3 (s) ⇒ Ca2+ (aq) + 2 Cl (aq)

El nitrato de plata es una sal soluble en el agua, por tanto está totalmente disociado, luego los moles que se obtienen de Ag+ serán los mismos que los que hay de AgNO3.

Moles de AgNO3:

(1,2 mol/L)·0,0200 L = 0,024 moles

Moles de Ag+:

n(Ag+) = 0,024 moles

Reacción de disociación del ácido acético:

HAc ⇔ H+ + Ac

Moles de HAc:

(1,4 mol/L)·0,0300 L = 0,042 moles

Concentraciones de Ag+ y Ac en la mezcla:

 Volumen total (suponiendo que los volúmenes son aditivos):

VT = 20,0 mL + 30,0 mL = 50,0 mL

Concentración de AgNO3:

[AgNO3] = 0,024 moles/0,050 L = 0,48 M

[Ag+] = 0,48 M

Concentración inicial de HAc:

[HAc] = 0,0420 moles/0,050 L = 0,84 M

Concentración de [Ac]:

De acuerdo con la reacción de disociación del ácido acético:

        

[HAc]

[H+]

[Ac]

 Concentración inicial

0,84

0

0

 Concentración que se disocia

x

 Concentración disociada

x

x

 Concentración en el equilibrio

0,84 – x

x

x

 

Constante de ionización:

P S 14, 1

P S 14, 2

Como la constante de equilibrio es pequeña podemos suponer que 0,84 – x ~ 0,84 y de esta forma se facilitan los cálculos.

P S 14, 1 P S 14, 3

P S 14, 4

[Ac] = 3,9·10–3 M

Producto iónico:

[Ag+]·[Ac] = 0,48·3,9·10–3 = 1,9·10–3 < 2,3·10–3

El producto iónico es menor que Kps, por tanto no se producirá precipitación de acetato de plata.

 

 

 

Reacciones de precipitación 13

 

Cuando se produce la precipitación de PbI2 al añadir NaI sólido a una solución de nitrato de plomo (II), ¿qué concentración de Pb2+ queda en solución, cuando se ha añadido la cantidad suficiente de NaI para que la concentración final de equilibrio del I sea 2·10–3 M?

Dato: Kps (PbI2) = 1·10–8

 

 

Solución:

Datos: [I] = 2·10–3 M; Kps (PbI2) = 1·10–8

Disociación de PbI2:

PbI2 ⇔ Pb2+ + 2 I

Producto de solubilidad de PbI2:

Kps = [Pb2+]·[I]2

Sustituyendo los datos conocidos:

1·10–8 = [Pb2+]·(2·10–3)2

[Pb2+] = 1·10–8/4·10–6 = 2,5·10–3 M

 

 


Reacciones de precipitación 12

 

Se mezclan 10 mL de cloruro de calcio 0,1 M con 40 mL de amoniaco 1,5 M. ¿Se producirá precipitación de hidróxido de calcio?

Datos: Kps (Ca(OH)2) = 1,3·10–6. Kb (NH3) = 1,81·105

 

 

Solución:

Datos: V(CaCl2) = 10 mL; [CaCl2] = 0,1 M; V(NH3) = 40 mL; [NH4] = 1,5 M

En este tipo de problemas se debe tener muy presente que el amoniaco es una base débil por lo que no está totalmente disociado.

Al disolver ambos compuestos van a aparecer en la disolución [Ca2+] y [OH] que pueden dar lugar a un precipitado de hidróxido de calcio, luego para averiguar si la mezcla producirá dicho precipitado se ha de tener en cuenta lo siguiente:

Disociación de Ca(OH)2:

Ca(OH)2 ⇔ Ca2+ + 2 OH

Si: [Ca2+]·[OH]2 = Kps, la disolución final se encuentra en equilibrio. Coexiste el sólido con los iones disueltos.

Si: [Ca2+]·[OH]2 < Kps, no se producirá la formación de un precipitado. La disolución final admite concentraciones de iones hasta que su producto valga Kps.

Si: [Ca2+]·[OH]2 > Kps, hay un exceso de iones y se producirá la formación de un precipitado.

Concentraciones iniciales de cada compuesto:

Reacción de disociación del CaCl2:

CaCl2 (s) ⇒ Ca2+ (aq) + 2 Cl (aq)

El cloruro de calcio es una sal soluble en el agua, por tanto está totalmente disociado, luego los moles que se obtienen de Ca2+ serán los mismos que los que hay de CaCl2.

Moles de CaCl2:

(0,1 mol/L)·0,010 L = 0,001 moles

Moles de Ca2+:

n(Ca2+) = 0,001 moles

Reacción de disociación del amoniaco:

NH3 (aq) + H2O (l) ⇔ NH4+ (aq) + OH (aq)

Moles de NH3:

(1,5 mol/L)·0,040 L = 0,060 moles

Concentraciones de Ca2+ y OH en la mezcla:

Volumen total (suponiendo que los volúmenes son aditivos):

VT = 10,0 mL + 40,0 mL = 50,0 mL

Concentración de CaCl2:

[CaCl2] = 0,001 moles/0,050 L = 0,020 M

[Ca2+] = 0,020 M

Concentración inicial de NH3:

[NH3] = 0,060 moles/0,050 L = 1,2 M

Concentración de [OH]:

De acuerdo con la reacción de disociación del amoniaco:

        

[NH3]

[NH4+]

[OH]

 Concentración inicial

1,2

0

0

 Concentración que se disocia

x

 Concentración disociada

x

x

 Concentración en el equilibrio

1,2 – x

x

x

 

Constante de ionización:

P S 12, 1

P S 12, 2

Como la constante de equilibrio es pequeña podemos suponer que 1,2 – x ~ 1,2 y de esta forma se facilitan los cálculos.

P S 12, 3

P S 12, 4

[OH] = 4,66·10–3 M

Producto iónico:

[Ca2+]·[OH]2 = 0,020·(4,66·10–3)2 = 4,3·10–7 < 1,3·10–6

 

El producto iónico es menor que Kps, por tanto no se producirá precipitación.