2014 Solucionario Clase 15 Disoluciones III Dilución Solubilidad Propiedades Coligativas

SOLUCIONARIO Guía Estándar Anual Disoluciones III: dilución, solubilidad y propiedades coligativas

SGUICES012CB33-A09V1

EJERCICIOS PSU Ítem

Alternativa

Defensa

1

D

Para calcular la molaridad (M) se debe tener claro su definición: x mol de soluto en 1000 mL de disolución Se tiene la relación 19,6% m/v, esto quiere decir que tenemos: 19,6 gramos de soluto en 100 mL de disolución Se deben calcular los moles de soluto:

n=

m 19,6 g 19,6  n=  n= moles M.M 98 g/mol 98

M x moles de soluto  1000 mL de disolución 19,6 moles de soluto  100 mL de disolución 98 19,6 1000 196  × = = 2,0 M 98 100 98 2

D

Se aplica la fórmula para diluciones:

C1  V1  C2  V2 92º  1000 mL  46º  V2 92  1000 46 V2  2000 mL V2 

Dado que el volumen final a obtener corresponde a 2000 mL, entonces debemos agregar 1000 mL de disolvente a la disolución original. 3

D

Se pide calcular la molalidad (m) de la disolución, la cual corresponde a: x mol de soluto en 1000 gramos de disolvente

n=

m 34,2 g  n= = 0,1 moles M.M 342 g/mol

molalidad x moles de C12 H 22O11  1000 g de disolvente 0,1 moles de C12 H 22O11  250 g de disolvente  4

D

0,1 × 1000 = 0,40 molal 250

Primero se debe transformar la concentración inicial a las mismas unidades de la concentración final (de % m/v a M), por lo que se debe obtener la molaridad (M) de la disolución 20% m/v:

20 g = 0,5 moles 40 g mol Calculando la molaridad (M), tenemos: x moles de soluto  1000 mL de disolución 0,5 moles de soluto  100 mL de disolucion 0,5 × 1000  =5M 100 n=

A continuación se calcula el volumen final de la dilución mediante la fórmula correspondiente:

C1  V1  C 2  V2 5M  50mL  0,2 M  V2 5  50 0,2 V2  1250 mL V2 

Dado que el volumen final equivale a 1250 mL, entonces debemos agregar 1200,0 mL de disolvente (agua) a la mezcla. 5

B

Para la disociación de la sal iónica cloruro de amonio (NH4Cl), se tiene la siguiente ecuación: NH4Cl + H2O

NH4+

+

Cl–

Por lo tanto, se producen dos iones. 6

C

La expresión dada implica que se mantiene constante el número de moles cuando ocurre un proceso de dilución. Se debe recordar que en una dilución, los moles de soluto inicial son igual a los moles después de la dilución.

7

D

Para calcular la molaridad (M) se debe tener claro su definición, X mol de soluto en 1000 mL de disolución Se tiene la relación 30% m/v de sacarosa (C12H22O11) , esto quiere decir que tenemos: 30 gramos de soluto en 100 mL de disolución Se deben calcular los moles de soluto

n=

m 30 g 30  n=  n= moles M.M 342 g/mol 342

M x moles de soluto  1000 mL de disolución 30 moles de soluto  100 mL de disolución 342 30 1000 300  × = M 342 100 342 8

D

Utilizando la formula de dilución, tenemos:

C1 × V1 = C2 × V2 1,5 M × 350 mL = 0,15 M × X 1,5 M× 350 mL X= 0,15 M X = 3500 mL 9

B

Se debe calcular el % m/v, pero se tiene una disolución al 12% m/m, que nos indica: 12 g de soluto en 100 g de disolución Se deben traspasar esos 100 g de disolución a volumen de disolución utilizando la densidad:

m m  v= v d tenemos 100 g v= = 200 mL de disolución 0,50 g mL

d=

% m/v x g de soluto  100 mL de disolución 12 g de soluto  200 mL de disolución  6,0% m/v 10

E

En general, las disoluciones presentan una serie de características y propiedades físicas, que sirven para identificarlas. Así, dentro de las propiedades que corresponden al disolvente, las más importantes son la presión de vapor y el punto de congelación, ya que se caracterizan por presentar diferentes valores para el disolvente cuando éste está puro o cuando contiene un soluto. Dentro de las propiedades que corresponden al soluto, las que presentan mayor relevancia son el índice de refracción, la densidad, la solubilidad.

11

A

La ecuación de disociación para el ácido sulfúrico (H2SO4) es:

H 2SO 4  2H + 0,5 M

+ SO 4 2-

2×0,5M

0,5M

 H    2  0,5 M  H    1 M Por lo tanto, la concentración de iones hidrógeno (H+) es de 1 M. 12

B

Calculando la molaridad (M), tenemos:

M x mol de CH3CH 2OH  1000 mL de disolución 1 mol de CH3CH 2 OH  2000 mL de disolución  0,5 M 13

D

Dos volúmenes (litros) son aditivos solo bajo condiciones de igual temperatura e igual densidad, por lo tanto la opción II es incorrecta. En el caso de la masa (gramos) y la cantidad de sustancias (moles), estas corresponden a unidades aditivas, ya que no dependen ni varían por otros factores.

14

B

Calculando la solubilidad, se tiene:

Solubilidad x g de soluto  100 mL de disolvente 2,0 g de soluto  400 mL de disolvente  0,50 g

100 mL

15

B

Cuando una disolución ha sobrepasado su grado de solubilidad, es decir, cuando el disolvente es forzado a disolver más soluto de lo permitido, estamos frente a una disolución sobresaturada que se caracteriza por la tremenda inestabilidad que presenta, ya que se puede distinguir perfectamente cada fase.

16

A

Los óxidos son insolubles por definición, con la excepción de los constituidos por Na+, K+ o NH4+.

17

E

Conociendo la relación de solubilidad, se tiene:

Solubilidad 40% 40 g de soluto  100 mL de disolvente 160 g de soluto  x mL de disolvente  400 mL 18

A

El etanol corresponde a un alcohol completamente miscible en agua (soluble en agua), en cualquier cantidad. La urea, principal producto terminal del metabolismo de proteínas, es soluble en agua y no en un disolvente orgánico como el benceno. El carbonato de calcio (CaCO3) presenta una solubilidad de 1,5x10-4 g/100 mL de agua, prácticamente nula. El ácido sulfúrico (H2SO4) es soluble en agua y no en alcohol a esa temperatura. Finalmente la calcopirita (CuFeS2) es un mineral sulfurado no soluble en agua.

19

A

Para separar los componentes de cualquier disolución se pueden utilizar diversas técnicas de laboratorio tales como la cromatografía, la destilación o la cristalización fraccionada. La destilación se basa en aumentar la temperatura de una mezcla, favoreciendo que alguno de sus componentes alcance el punto de ebullición antes que los demás, permitiendo la separación de sus constituyentes.

20

D

Recordando la fórmula para la propiedad coligativa aumento del punto de ebullición,

tenemos:

 Te  Ke  m 2, 08 º C  0,52  m 2, 08 X 0,52 X  4 molal 21

E

Los gases ven influenciada su solubilidad por cambios de presión. Un aumento de la presión disminuye el volumen, por lo que las moléculas presentan una mayor cantidad de choques, lo que provoca un aumento en la solubilidad del gas. Una disminución en la temperatura producirá una disminución en el volumen (ley de Charles, a presión y número de moles constante), esto provoca menor espacio para las moléculas gaseosas, aumentando los choques moleculares, aumentando la solubilidad. Por lo que existe una relación directamente proporcional entre la presión y la solubilidad.

22

E

El sulfato cúprico (CuSO4) presenta una solubilidad de 207 g/L, esto significa que se pueden disolver hasta 207 gramos de CuSO4 en 1 litro de disolvente a la temperatura indicada. Esta cantidad es la máxima que se puede disolver en agua, por lo que se encontraría en este caso saturada. Se aprecia la gran cantidad de sulfato cúprico (207 g) que se pueden disolver en 1 litro de disolvente, por lo que se asume la alta solubilidad que presenta el sulfato cúprico en agua.

23

C

Respecto al gráfico, se puede observar que el cloruro de sodio (NaCl) mantiene un comportamiento lineal en su solubilidad a medida que aumenta la temperatura, por lo que un aumento de la temperatura, y por consiguiente un aumento en la energía cinética de las partículas, no provoca grandes variaciones en la solubilidad de la sal. Por lo que la afirmación I) es correcta. Respecto a la afirmación II) se puede apreciar que a los 25 °C las líneas del cloruro de sodio con la del nitrato de potasio (KNO3) presentan un punto en común, por lo que a esa temperatura presentan la misma solubilidad. Afirmación II) es correcta. Finalmente, la afirmación III) es INCORRECTA debido a que a medida que aumenta la

temperatura, la solubilidad del sulfato de potasio aumenta. 24

D

Respecto a una las propiedades coligativas llamada aumento en el punto de ebullición (ebulloscopía), esta indica que al agregar un soluto a un disolvente puro, la disolución resultante sufre un aumento en su punto de ebullición respecto al disolvente puro. En este caso las cinco disoluciones sometidas a un mismo proceso de ebullición presentan distintos volúmenes, esperando que aquella que presenta una mayor concentración de la sal presente un mayor volumen final. Por lo que la disolución 4 es la que presenta una mayor concentración de cloruro de sodio (NaCl).

25

B

A partir de la disolución A de concentración 5M se prepara una disolución de menor concentración (B) a través de una dilución, por lo tanto:

CA  VA  CB  VB 5,0 M 10 mL  CB 100 mL CB  0,50 M A partir de la disolución B se toma un volumen y se vuelve a diluir para obtener una disolución C de menor concentración. Por lo tanto:

CB  VB  CC  VC 0,5 M 10 mL  CC  50 mL CC = 0,10 M

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Alternativa D D D D B C D D B E A B D B B A E A A D E E C D B

Habilidad Aplicación Aplicación Aplicación Aplicación Aplicación Comprensión Aplicación Aplicación Aplicación Reconocimiento Aplicación Aplicación Comprensión Aplicación Comprensión Comprensión Aplicación Comprensión Reconocimiento Aplicación Comprensión Comprensión ASE ASE Aplicación