PROGRAMA Y TALLERES QUÍMICA

UNIVERSIDAD MILITAR NUEVA GRANADA

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FACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS Y APLICADAS

DEPARTAMENTO DE QUÍMICA

PROGRAMA Y TALLERES

ASIGNATURA: QUÍMICA

PARA PROGRAMAS DE CIENCIAS E INGENIERÍA

Bogotá, 2017

UNIVERSIDAD MILITAR NUEVA GRANADA[pic 2]

FACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS

ASIGNATURA        QUÍMICA

PROFESOR                   GEMA EUNICE ACOSTA NIÑO

CÓDIGO                1135

TALLER                No.

TÍTULO                     TALLER DE SOLUCIONES

Competencias a desarrollar capítulo DE SOLUCIONES

Después de estudiado y comprendidos los temas del presente capítulo, el estudiante estará en capacidad de:

1. Entender que es una solución, sus componentes y clases de las mismas.
2. Comprender los conceptos de dilución, solvatación e hidratación.
3. Interpretar los conceptos de solvente y las interacciones intermoleculares.
4. Conocer y distinguir los conceptos de sustancias polares y no polares con sus interacciones y factores que afectan la solubilidad de las sustancias.
5. Identificar los efectos y clases de soluciones según la agrupación de átomos.
6.  Interpretar y comprender la Ley de Henry, con respecto a la solubilidad de gases.
7. Comprender el concepto de concentración en las soluciones.
8. Aprender y comprender las diferentes formas de expresar la concentración de las soluciones.
9. Identificar mediante las diferentes fórmulas, cada una de las formas de expresión de concentración en las soluciones.
10. Comprender el concepto de equivalente químico.
11. Realizar la relación entre equivalentes y moles con cantidad de materia.
12. Plantear y resolver ejercicios relacionados con la forma de expresar la concentración de las soluciones.
13. Aplicar los conceptos de estequiometría a las variaciones y concentración en las soluciones.
14. Comprender y aplicar el concepto de titulación.
15. Identificar los términos, analito, solución titulante, solución titulada, punto de equivalencia, indicador en las titulaciones.
16. Comprender el concepto de neutralización y equivalencia en titulaciones ácido-base.
17. Comprender el concepto de equivalencia en titulaciones redox.

Aplicaciones:

Las aplicaciones más importantes en  términos de expresar concentración de soluciones, está dada para la preparación de soluciones, a partir de solutos líquidos o sólidos, y a partir de soluciones concentradas.  A continuación se va a dar una serie de ejemplos en los cuales se preparan algunas clases de soluciones y se da su concentración de diferentes formas de expresión.

Problemas resueltos

Unidades de concentración físicas y dilución

7.5 Explicar cómo se preparan 45,0 g de una solución de hidróxido de sodio al 3,0 % p/p.

El primer  análisis que debemos hacer es, identificar que vamos a preparar una solución de carácter sólido / sólido.

Al 3% p/p indica que por cada 100 gramos de la solución, 3 gramos deben corresponder al soluto.

Como sabemos los gramos de solución que se van a preparar, así como la concentración de la solución, deducimos que se debe calcular la cantidad de soluto.

Teniendo en cuenta que:

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Despejando la incógnita:

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Para preparar esta solución se deben pesar 1,35 gramos de hidróxido de sodio y se adiciona agua por peso (45,0 g – 1,35) = 43,65 gramos de agua. (Para agua cuya densidad 1,0 g/mL), se adicionarán 43,65 mL.

7.6 Si se desea preparar 150 mL una solución de NaCl al 5% p/v. ¿Cómo procedemos?

Lo primero que hacemos es identificar que vamos a preparar una solución sólido/ líquido, que hay que adicionar solvente liquido (agua), a un soluto sólido.

Como conocemos el volumen de la solución, entonces calculamos la cantidad de NaCl de acuerdo con:

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Hay que hallar la cantidad de soluto, entonces despejando:

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Se pesan 7,5 gramos de NaCl, y se disuelven en agua, se adicionan a un matraz aforado de 150 mL y se completa con agua hasta la línea de aforo, para completar 150 mL exactos de solución.

7.7  Describa como se prepara 150 mL de solución de HCl 0,25 M, a partir de una solución de HCl, que está al 36% en peso de HCl y tiene una densidad de 1,2 g/mL.

Para responder este ejercicio, lo primero que hay que entender es que se trata de una dilución, a partir de una solución de HCl concentrado.

Paso 1. Para la dilución empleamos la relación:

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Ahora, antes de plantear la tabla con los datos, debemos tener los volúmenes en las mismas unidades, y las concentraciones  expresadas en la misma forma o mismas unidades.

Paso 2. Expresamos la concentración del HCl concentrado en Molaridad.

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Como la densidad de la solución concentrada es 1,2 g/mL, podemos asumir que hay 1,0 litros de solución concentrada; y por consiguiente 1.200 gramos de solución.

Ahora debemos hallar los gramos de soluto, partiendo de los gramos de solución y teniendo  en cuenta que el soluto HCl, se encuentra en una proporción del 36%, entonces:

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Planteamos los datos y encontramos que la incógnita será el volumen de solución concentrada, que debemos tomar para preparar la solución diluida.

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De la ecuación: [pic 18]

Despejamos la incógnita y remplazamos los datos:

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Rta: Para preparar 150 mL de solución de HCl 0,25 M, debemos medir con una pipeta aforada 3,17 mL de la solución de HCl de concentración 11,84 M, se pasa a un matraz aforado de volumen 150 mL y se completa con agua, hasta la línea de aforo.

Cálculos relacionados con el %p/p  de soluto  y  densidad de la solución

A partir de soluciones preparadas, con concentraciones conocidas, como %p/p o m/m, de soluto y densidad de la solución, podemos calcular % p/v,  fracción molar de soluto, molalidad, partes por millón, molaridad y normalidad de la solución, entre otras.

7.8  Calcular el % p/v para una solución de CuSO4, al 15% p/p, con una densidad de 1,2 g/mL a 20°C.

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Como la densidad de la solución es 1,2 g/mL, habrá 120g/100 mL.

Calculamos los gramos de soluto, en los 120 gramos de la solución.

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Los 18,0 gramos de soluto están siempre presentes en la solución, entonces:

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Molalidad (m)    

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El peso molecular del soluto CuSO4 = (63,5g + 32,0g + 64,0g) = 159,5 g/mol

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Fracción molar del soluto:

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Moles de soluto = [pic 29]

Moles de solvente = [pic 30]

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Partes por millón (para la misma solución)

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Molaridad (M)

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Normalidad (N),  podemos calcularla directamente, o a partir de la molaridad.

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• Necesitamos conocer los equivalentes del soluto, para el CuSO4

Hallamos su peso equivalente y los equivalentes de CuSO4

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• A partir de la Molaridad:

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Cálculos relacionados con estequiometría de las soluciones

7.9  En un proceso de análisis de suelos se encontró hidróxido férrico, Fe(OH)3, se tomó una muestra de 25,0 g del suelo y se preparó una solución de 1,0 litro.  Luego se tomó una alícuota de 10 ml, de esta solución y se valoró con H2SO4. La titulación se llevó a cabo cuando se gastaron 14,0 mL del H2SO4 de concentración 0,1 M.  Determinar la concentración de hidróxido férrico en la solución, y el porcentaje de este en el suelo.

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