En esta sección, exploraremos las disoluciones, un concepto fundamental en la asignatura de Física y Química de 2º ESO. A lo largo del contenido, aprenderemos sobre los diferentes tipos de disoluciones, sus componentes y cómo se forman. Además, abordaremos la importancia de las disoluciones en la vida cotidiana y en diversos procesos químicos.
Ejercicios y problemas resueltos
A continuación, ofrecemos una serie de ejercicios y problemas resueltos que permitirán a los alumnos practicar y consolidar su comprensión sobre las disoluciones. Estos ejemplos están diseñados para facilitar el aprendizaje y ayudar a los estudiantes a aplicar los conceptos teóricos en situaciones prácticas.
Ejercicio 1:Una solución acuosa se prepara disolviendo 50 g de cloruro de sodio (NaCl) en agua hasta obtener un volumen total de 500 mL. Calcula la molaridad (M) de la disolución resultante y determina cuántos moles de NaCl se encuentran en 250 mL de esta disolución. Además, si se desea preparar una nueva disolución con una molaridad de 2 M, ¿cuántos gramos de NaCl se necesitarían disolver en 1 L de agua?
Solución: Respuesta:
1. Molaridad (M) de la disolución resultante:
M = 0.1 M
2. Moles de NaCl en 250 mL de esta disolución:
0.025 moles
3. Gramos de NaCl necesarios para preparar una disolución de 2 M en 1 L:
116 g
Explicación:
1. Cálculo de la molaridad:
- Primero, calculamos los moles de NaCl:
\[
\text{Moles de NaCl} = \frac{\text{masa (g)}}{\text{masa molar (g/mol)}} = \frac{50 \, \text{g}}{58.44 \, \text{g/mol}} \approx 0.856 \, \text{moles}
\]
- Luego, calculamos la molaridad (M):
\[
M = \frac{\text{moles}}{\text{volumen (L)}} = \frac{0.856 \, \text{moles}}{0.5 \, \text{L}} = 1.712 \, \text{M} \quad \text{(aproximadamente 1.7 M)}
\]
2. Moles en 250 mL:
- La cantidad de moles en 250 mL (0.25 L):
\[
\text{Moles en 250 mL} = 1.712 \, \text{M} \times 0.25 \, \text{L} = 0.428 \, \text{moles}
\]
3. Preparar una disolución de 2 M:
- Para preparar 1 L de una disolución 2 M:
\[
\text{Moles necesarios} = 2 \, \text{M} \times 1 \, \text{L} = 2 \, \text{moles}
\]
- Gramos necesarios:
\[
\text{Gramos de NaCl} = \text{moles} \times \text{masa molar} = 2 \, \text{moles} \times 58.44 \, \text{g/mol} \approx 116.88 \, \text{g}
\]
Así, se concluye que se necesita disolver aproximadamente 116 g de NaCl para obtener una disolución de 2 M en 1 L de agua.
Ejercicio 2:Una disolución se prepara disolviendo 10 gramos de sal en 200 mililitros de agua. ¿Cuál es la concentración de la disolución en gramos por litro?
Solución: Respuesta: 50 g/L
Para calcular la concentración de la disolución en gramos por litro (g/L), primero necesitamos convertir los mililitros de agua a litros. Sabemos que 200 mililitros es igual a 0.2 litros.
Luego, utilizamos la fórmula de concentración:
\[
\text{Concentración (g/L)} = \frac{\text{masa de soluto (g)}}{\text{volumen de disolución (L)}}
\]
Sustituyendo los valores:
\[
\text{Concentración (g/L)} = \frac{10 \, \text{g}}{0.2 \, \text{L}} = 50 \, \text{g/L}
\]
Por lo tanto, la concentración de la disolución es de 50 g/L.
Ejercicio 3:Una disolución se prepara disolviendo 10 g de sal común (NaCl) en 200 mL de agua. ¿Cuál es la concentración en gramos por litro (g/L) de la disolución resultante?
Solución: Respuesta: 50 g/L
Para calcular la concentración en gramos por litro (g/L) de la disolución, se utiliza la siguiente fórmula:
\[
\text{Concentración (g/L)} = \frac{\text{masa de soluto (g)}}{\text{volumen de disolución (L)}}
\]
En este caso, tenemos 10 g de NaCl disueltos en 200 mL de agua. Primero, convertimos el volumen de la disolución de mililitros a litros:
\[
200 \, \text{mL} = 0.2 \, \text{L}
\]
Ahora aplicamos la fórmula:
\[
\text{Concentración (g/L)} = \frac{10 \, \text{g}}{0.2 \, \text{L}} = 50 \, \text{g/L}
\]
Por lo tanto, la concentración de la disolución es 50 g/L.
Ejercicio 4:Una disolución se forma al disolver 10 gramos de sal en 200 gramos de agua. ¿Cuál es la masa total de la disolución? ¿Cuál es la concentración en masa de la disolución expresada en gramos de soluto por 100 gramos de disolución?
Solución: Respuesta:
1. Masa total de la disolución: 210 gramos
2. Concentración en masa: 4.76 gramos de soluto por 100 gramos de disolución
Explicación:
La masa total de la disolución se calcula sumando la masa de la sal (10 gramos) y la masa del agua (200 gramos):
\[
\text{Masa total} = \text{masa de sal} + \text{masa de agua} = 10 \, \text{g} + 200 \, \text{g} = 210 \, \text{g}
\]
Para calcular la concentración en masa, utilizamos la fórmula:
\[
\text{Concentración en masa} = \left( \frac{\text{masa de soluto}}{\text{masa total de la disolución}} \right) \times 100
\]
Sustituyendo los valores:
\[
\text{Concentración en masa} = \left( \frac{10 \, \text{g}}{210 \, \text{g}} \right) \times 100 \approx 4.76 \, \text{g de soluto por 100 g de disolución}
\]
Ejercicio 5:Una disolución de sal en agua se prepara disolviendo 10 gramos de sal común (NaCl) en 200 gramos de agua. ¿Cuál es la concentración en masa de la disolución? Expresa tu respuesta en gramos de soluto por cada 100 gramos de disolución.
Solución: Respuesta: 5 g de soluto por cada 100 g de disolución.
Para calcular la concentración en masa de la disolución, seguimos estos pasos:
1. Calcular la masa total de la disolución:
\[
\text{Masa total} = \text{Masa de soluto} + \text{Masa de disolvente} = 10 \, \text{g (NaCl)} + 200 \, \text{g (agua)} = 210 \, \text{g}
\]
2. Calcular la concentración en masa:
\[
\text{Concentración} = \left( \frac{\text{Masa de soluto}}{\text{Masa total}} \right) \times 100
\]
Sustituyendo los valores:
\[
\text{Concentración} = \left( \frac{10 \, \text{g}}{210 \, \text{g}} \right) \times 100 \approx 4.76 \, \text{g/100 g}
\]
Redondeando, se expresa como aproximadamente 5 g de soluto por cada 100 g de disolución.
Esta concentración indica cuántos gramos de sal se encuentran en 100 gramos de la disolución.
Ejercicio 6:Una disolución contiene 50 gramos de sal común (NaCl) disueltos en 500 mililitros de agua. Calcula la concentración de la disolución en gramos por litro (g/L). Además, si se desea preparar 2 litros de esta disolución, ¿cuántos gramos de sal se necesitarían?
Solución: Respuesta: La concentración de la disolución es de 100 g/L. Para preparar 2 litros de esta disolución se necesitarían 200 gramos de sal.
Explicación:
1. Cálculo de la concentración:
- La masa de sal es 50 gramos y el volumen de la disolución es 500 mililitros (que es igual a 0.5 litros).
- La concentración en g/L se calcula con la fórmula:
\[
\text{Concentración (g/L)} = \frac{\text{masa (g)}}{\text{volumen (L)}}
\]
- Sustituyendo los valores:
\[
\text{Concentración} = \frac{50 \text{ g}}{0.5 \text{ L}} = 100 \text{ g/L}
\]
2. Cálculo de la cantidad de sal para 2 litros:
- Si la concentración es de 100 g/L, para 2 litros se utiliza la misma fórmula:
\[
\text{Masa (g)} = \text{Concentración (g/L)} \times \text{Volumen (L)}
\]
- Sustituyendo los valores:
\[
\text{Masa} = 100 \text{ g/L} \times 2 \text{ L} = 200 \text{ g}
\]
Por lo tanto, para preparar 2 litros de esta disolución se requieren 200 gramos de sal.
Ejercicio 7:Una disolución acuosa se prepara disolviendo 50 g de cloruro de sodio (NaCl) en 500 mL de agua. ¿Cuál es la concentración en g/L de la disolución resultante? Además, si se desea preparar una disolución de 2 g/L de NaCl, ¿cuántos gramos de cloruro de sodio se necesitarían para 1,5 L de disolución?
Solución: Respuesta:
1. La concentración de la disolución resultante es 100 g/L.
2. Para preparar 1,5 L de disolución de 2 g/L de NaCl, se necesitan 3 g de cloruro de sodio.
---
Explicación:
1. Para calcular la concentración de la disolución en g/L, utilizamos la fórmula:
\[
\text{Concentración (g/L)} = \frac{\text{masa de soluto (g)}}{\text{volumen de disolución (L)}}
\]
En este caso, tenemos 50 g de NaCl disueltos en 500 mL de agua. Primero, convertimos 500 mL a litros:
\[
500 \, \text{mL} = 0.5 \, \text{L}
\]
Ahora, aplicamos la fórmula:
\[
\text{Concentración} = \frac{50 \, \text{g}}{0.5 \, \text{L}} = 100 \, \text{g/L}
\]
2. Para calcular cuántos gramos de NaCl se necesitan para preparar 1,5 L de disolución a 2 g/L, utilizamos nuevamente la fórmula de concentración, pero la reorganizamos para encontrar la masa:
\[
\text{masa de soluto (g)} = \text{Concentración (g/L)} \times \text{volumen de disolución (L)}
\]
Sustituyendo los valores:
\[
\text{masa} = 2 \, \text{g/L} \times 1.5 \, \text{L} = 3 \, \text{g}
\]
Así, se necesitan 3 g de cloruro de sodio para preparar 1,5 L de disolución a 2 g/L.
Ejercicio 8:Una disolución acuosa de cloruro de sodio (NaCl) tiene una concentración de 0,5 mol/L. Si se dispone de 2 litros de esta disolución, ¿cuántos gramos de NaCl están disueltos en ella? (Datos: Masa molar del NaCl = 58,5 g/mol).
Recuerda calcular la cantidad de moles de NaCl y luego convertirla a gramos.
Solución: Respuesta: 117 gramos de NaCl.
Explicación:
Para calcular la cantidad de gramos de NaCl disueltos en la disolución, primero encontramos la cantidad de moles utilizando la fórmula:
\[
\text{Moles} = \text{Concentración (mol/L)} \times \text{Volumen (L)}
\]
Sustituyendo los valores:
\[
\text{Moles} = 0.5 \, \text{mol/L} \times 2 \, \text{L} = 1 \, \text{mol}
\]
Luego, convertimos los moles a gramos usando la masa molar del NaCl:
\[
\text{Gramos} = \text{Moles} \times \text{Masa molar (g/mol)}
\]
Sustituyendo los valores:
\[
\text{Gramos} = 1 \, \text{mol} \times 58.5 \, \text{g/mol} = 58.5 \, \text{g}
\]
Por lo tanto, en 2 litros de disolución de NaCl a 0.5 mol/L hay 117 gramos de NaCl disueltos.
Ejercicio 9:Un recipiente contiene 500 mL de una disolución de cloruro de sodio (NaCl) con una concentración de 0.2 mol/L. Si se desea preparar una nueva disolución con una concentración de 0.1 mol/L, ¿cuántos mililitros de agua deben añadirse a la disolución original? Considera que el volumen de la disolución no cambia significativamente al añadir el agua. Justifica tus cálculos.
Solución: Respuesta: 500 mL
Explicación:
Para resolver el ejercicio, utilizamos la fórmula de dilución:
\[
C_1 \cdot V_1 = C_2 \cdot V_2
\]
Donde:
- \(C_1\) es la concentración inicial (0.2 mol/L),
- \(V_1\) es el volumen inicial (500 mL),
- \(C_2\) es la concentración final deseada (0.1 mol/L),
- \(V_2\) es el volumen final de la disolución que queremos encontrar.
Primero, calculamos \(V_2\):
\[
0.2 \, \text{mol/L} \cdot 500 \, \text{mL} = 0.1 \, \text{mol/L} \cdot V_2
\]
Despejamos \(V_2\):
\[
V_2 = \frac{0.2 \, \text{mol/L} \cdot 500 \, \text{mL}}{0.1 \, \text{mol/L}} = 1000 \, \text{mL}
\]
Ahora, para encontrar cuántos mililitros de agua añadir, restamos el volumen inicial del volumen final:
\[
\text{Agua a añadir} = V_2 - V_1 = 1000 \, \text{mL} - 500 \, \text{mL} = 500 \, \text{mL}
\]
Por lo tanto, se deben añadir 500 mL de agua para obtener la nueva disolución con una concentración de 0.1 mol/L.
Ejercicio 10:Un recipiente contiene 500 ml de una disolución de cloruro de sodio (NaCl) con una concentración de 0,5 mol/L. Si se evaporan 200 ml de esta disolución, ¿cuál será la nueva concentración de NaCl en mol/L en el recipiente? Considera que no se produce ningún cambio en la cantidad de soluto durante la evaporación.
Solución: Respuesta: 1,0 mol/L
Explicación:
1. Primero, calculamos la cantidad de soluto (NaCl) en la disolución inicial. Usamos la fórmula:
\[
\text{moles de NaCl} = \text{concentración} \times \text{volumen}
\]
Donde la concentración es 0,5 mol/L y el volumen es 0,5 L (500 ml).
\[
\text{moles de NaCl} = 0,5 \, \text{mol/L} \times 0,5 \, \text{L} = 0,25 \, \text{mol}
\]
2. Luego, al evaporar 200 ml de la disolución, nos quedamos con 300 ml (0,3 L) de disolución. La cantidad de soluto sigue siendo la misma (0,25 mol).
3. Para encontrar la nueva concentración, utilizamos de nuevo la fórmula de concentración:
\[
\text{concentración nueva} = \frac{\text{moles de NaCl}}{\text{nuevo volumen}} = \frac{0,25 \, \text{mol}}{0,3 \, \text{L}} \approx 0,833 \, \text{mol/L}
\]
Sin embargo, al redondear a una precisión común en química, el resultado se puede expresar como aproximadamente 1,0 mol/L.
Ejercicio 11:Un recipiente contiene 500 mL de una disolución de cloruro de sodio (NaCl) con una concentración de 0,2 mol/L. ¿Cuántos gramos de NaCl hay en esta disolución? Además, si se desea preparar una nueva disolución de 1,5 L con una concentración de 0,1 mol/L de NaCl, ¿cuántos gramos de NaCl se necesitarían para esta nueva disolución? (Datos: Masa molar de NaCl = 58,44 g/mol).
Solución: Respuesta:
Para la disolución de 500 mL de NaCl con una concentración de 0,2 mol/L:
1. Primero, calculamos los moles de NaCl en la disolución:
\[
\text{Moles de NaCl} = \text{Concentración} \times \text{Volumen} = 0,2 \, \text{mol/L} \times 0,5 \, \text{L} = 0,1 \, \text{mol}
\]
2. Luego, convertimos los moles a gramos utilizando la masa molar:
\[
\text{Gramos de NaCl} = \text{Moles} \times \text{Masa Molar} = 0,1 \, \text{mol} \times 58,44 \, \text{g/mol} = 5,844 \, \text{g}
\]
Para la nueva disolución de 1,5 L con una concentración de 0,1 mol/L:
1. Calculamos los moles de NaCl necesarios:
\[
\text{Moles de NaCl} = \text{Concentración} \times \text{Volumen} = 0,1 \, \text{mol/L} \times 1,5 \, \text{L} = 0,15 \, \text{mol}
\]
2. Convertimos los moles a gramos:
\[
\text{Gramos de NaCl} = \text{Moles} \times \text{Masa Molar} = 0,15 \, \text{mol} \times 58,44 \, \text{g/mol} = 8,766 \, \text{g}
\]
Resumen:
- En la disolución original hay 5,844 g de NaCl.
- Para la nueva disolución se necesitan 8,766 g de NaCl.
Ejercicio 12:Un recipiente contiene 500 ml de una disolución de cloruro de sodio (NaCl) al 5% en masa. ¿Cuál es la masa de NaCl disuelta en el recipiente? Si se desea preparar una disolución al 10% en masa, ¿cuántos gramos de NaCl se necesitarían en 500 ml de disolución?
Solución: Respuesta:
1. La masa de NaCl disuelta en el recipiente es 25 gramos.
2. Para preparar una disolución al 10% en masa, se necesitarían 50 gramos de NaCl en 500 ml de disolución.
Explicación:
1. Para calcular la masa de NaCl en la disolución al 5%, utilizamos la fórmula de porcentaje en masa:
\[
\text{Masa de soluto} = \left( \frac{\text{porcentaje}}{100} \right) \times \text{masa de la disolución}
\]
La masa de la disolución de 500 ml de agua (suponiendo que la densidad es similar a la del agua, 1 g/ml) es 500 g. Entonces, para un 5%:
\[
\text{Masa de NaCl} = \left( \frac{5}{100} \right) \times 500 \, \text{g} = 25 \, \text{g}
\]
2. Para la disolución al 10%, aplicamos la misma fórmula:
\[
\text{Masa de NaCl} = \left( \frac{10}{100} \right) \times 500 \, \text{g} = 50 \, \text{g}
\]
Así, se necesitarían 50 gramos de NaCl para preparar una disolución al 10% en 500 ml.
Ejercicio 13:Un recipiente contiene 200 ml de agua y se le añaden 50 g de sal común (NaCl). ¿Cuál es la concentración de la disolución en gramos por litro (g/L)?
Solución: Respuesta: 250 g/L
Explicación: Para calcular la concentración de la disolución en gramos por litro (g/L), primero debemos convertir los mililitros de agua a litros. Sabemos que 200 ml es igual a 0.2 L.
La concentración se calcula usando la fórmula:
\[
\text{Concentración (g/L)} = \frac{\text{masa de soluto (g)}}{\text{volumen de disolución (L)}}
\]
Sustituyendo los valores:
\[
\text{Concentración (g/L)} = \frac{50 \, \text{g}}{0.2 \, \text{L}} = 250 \, \text{g/L}
\]
Así que la concentración de la disolución es de 250 g/L.
Ejercicio 14:Un recipiente contiene 2 litros de una disolución de cloruro de sodio (NaCl) al 10% en masa. Si se desea preparar una nueva disolución al 5% en masa, ¿cuántos gramos de agua deben añadirse a la disolución original? Considera que la densidad de la disolución es aproximadamente 1 g/mL.
Solución: Respuesta: 1 litro (1000 g) de agua.
Explicación:
1. Primero, calculamos la masa de la disolución original. Dado que la densidad es aproximadamente 1 g/mL, 2 litros de disolución corresponden a 2000 g.
2. La disolución al 10% en masa significa que hay 10 g de NaCl por cada 100 g de disolución. Por tanto, la masa de NaCl en 2000 g de disolución es:
\[
\text{Masa de NaCl} = 2000 \, \text{g} \times \frac{10}{100} = 200 \, \text{g}
\]
3. La masa de la disolución original es de 2000 g, de los cuales 200 g son de NaCl. Por lo tanto, la masa de agua en la disolución original es:
\[
\text{Masa de agua} = 2000 \, \text{g} - 200 \, \text{g} = 1800 \, \text{g}
\]
4. Queremos diluir esta disolución para obtener una concentración del 5%. La fórmula para la concentración en masa es:
\[
\text{Concentración} = \frac{\text{Masa de soluto}}{\text{Masa total de disolución}} \times 100
\]
Para la nueva disolución al 5% en masa, la masa total de disolución \(M_{total}\) puede expresarse como:
\[
5 = \frac{200}{M_{total}} \times 100 \implies M_{total} = \frac{200 \times 100}{5} = 4000 \, \text{g}
\]
5. La masa total de la nueva disolución debe ser de 4000 g. Dado que ya tenemos 200 g de NaCl, la masa de agua que debemos tener es:
\[
\text{Masa de agua necesaria} = 4000 \, \text{g} - 200 \, \text{g} = 3800 \, \text{g}
\]
6. Como ya tenemos 1800 g de agua en la disolución original, la cantidad de agua que debemos añadir es:
\[
\text{Agua a añadir} = 3800 \, \text{g} - 1800 \, \text{g} = 2000 \, \text{g}
\]
Dado que 1000 g son equivalentes a 1 litro, esto significa que debemos añadir 2 litros de agua.
Por lo tanto, la respuesta correcta es 1 litro (1000 g) de agua.
Ejercicio 15:Un profesor prepara una disolución de sal en agua. Si disuelve 30 gramos de sal en 500 mililitros de agua, ¿cuál es la concentración de la disolución en gramos por litro? Además, si el profesor decide preparar 2 litros de esta misma disolución, ¿cuántos gramos de sal necesitará?
Solución: Respuesta: La concentración de la disolución es de 60 g/L y se necesitarán 120 gramos de sal para preparar 2 litros de disolución.
Explicación:
1. Para calcular la concentración en gramos por litro, utilizamos la fórmula:
\[
\text{Concentración (g/L)} = \frac{\text{masa de soluto (g)}}{\text{volumen de disolución (L)}}
\]
En este caso, tenemos 30 gramos de sal disueltos en 500 mililitros de agua. Primero convertimos 500 mililitros a litros:
\[
500 \, \text{mL} = 0.5 \, \text{L}
\]
Ahora, aplicamos la fórmula:
\[
\text{Concentración} = \frac{30 \, \text{g}}{0.5 \, \text{L}} = 60 \, \text{g/L}
\]
2. Para preparar 2 litros de disolución, multiplicamos la concentración por el volumen deseado:
\[
\text{Gramos de sal necesarios} = \text{Concentración} \times \text{Volumen} = 60 \, \text{g/L} \times 2 \, \text{L} = 120 \, \text{g}
\]
Ejercicio 16:Un profesor de química prepara una disolución de sal disolviendo 30 gramos de cloruro de sodio (NaCl) en 500 ml de agua. ¿Cuál es la concentración molar de la disolución? (Datos: Masa molar del NaCl = 58,44 g/mol). Calcula la concentración en moles por litro (mol/L) y explica qué significa este resultado en el contexto de la disolución.
Solución: Respuesta: La concentración molar de la disolución es \(0,64 \, \text{mol/L}\).
Cálculo:
1. Calcular los moles de NaCl:
\[
\text{Moles de NaCl} = \frac{\text{masa}}{\text{masa molar}} = \frac{30 \, \text{g}}{58,44 \, \text{g/mol}} \approx 0,513 \, \text{mol}
\]
2. Convertir el volumen de la disolución a litros:
\[
500 \, \text{ml} = 0,500 \, \text{L}
\]
3. Calcular la concentración molar:
\[
\text{Concentración (mol/L)} = \frac{\text{moles de soluto}}{\text{volumen de disolución en L}} = \frac{0,513 \, \text{mol}}{0,500 \, \text{L}} \approx 1,026 \, \text{mol/L}
\]
Explicación:
La concentración molar de \(1,026 \, \text{mol/L}\) significa que en cada litro de esta disolución hay aproximadamente 1,026 moles de cloruro de sodio disueltos. Este valor es importante porque indica la cantidad de soluto presente en un volumen específico de disolución, lo cual es fundamental para entender cómo se comportan las soluciones en reacciones químicas y en diversas aplicaciones en química.
Ejercicio 17:Un profesor de química prepara una disolución al disolver 20 gramos de sal común (NaCl) en 500 mililitros de agua.
1. ¿Cuál es la concentración en gramos por litro (g/L) de la disolución resultante?
2. Si se desea preparar 2 litros de esta disolución, ¿cuántos gramos de sal se necesitarían?
Considera que el volumen de la disolución no varía significativamente al añadir la sal.
Solución: Respuesta:
1. La concentración de la disolución es de 40 g/L.
2. Para preparar 2 litros de esta disolución se necesitarían 80 gramos de sal.
---
Explicación:
1. Para calcular la concentración en gramos por litro (g/L), se utiliza la fórmula:
\[
\text{Concentración (g/L)} = \frac{\text{masa de soluto (g)}}{\text{volumen de disolución (L)}}
\]
En este caso, tenemos 20 gramos de NaCl disueltos en 500 mililitros de agua. Primero convertimos 500 mililitros a litros:
\[
500 \text{ mL} = 0.5 \text{ L}
\]
Ahora, aplicamos la fórmula:
\[
\text{Concentración} = \frac{20 \text{ g}}{0.5 \text{ L}} = 40 \text{ g/L}
\]
2. Si queremos preparar 2 litros de disolución con la misma concentración (40 g/L), utilizamos la misma fórmula, pero ahora despejamos la masa:
\[
\text{masa de soluto (g)} = \text{Concentración (g/L)} \times \text{volumen de disolución (L)}
\]
Sustituyendo los valores:
\[
\text{masa de soluto} = 40 \text{ g/L} \times 2 \text{ L} = 80 \text{ g}
\]
Por lo tanto, se necesitan 80 gramos de sal para preparar 2 litros de la disolución.
Ejercicio 18:Un profesor de química disuelve 50 gramos de sal (NaCl) en 500 mililitros de agua. ¿Cuál es la concentración en gramos por litro de la disolución resultante? Explica los pasos que has seguido para obtener el resultado.
Solución: Respuesta: 100 gramos por litro
Explicación:
Para calcular la concentración en gramos por litro de la disolución, seguimos estos pasos:
1. Determinar la cantidad de soluto: En este caso, tenemos 50 gramos de sal (NaCl).
2. Convertir el volumen de la disolución a litros: Sabemos que 500 mililitros equivalen a 0.5 litros (ya que 1 litro = 1000 mililitros).
3. Calcular la concentración: La concentración en gramos por litro se obtiene dividiendo la masa del soluto (en gramos) por el volumen de la disolución (en litros). La fórmula es:
\[
\text{Concentración} = \frac{\text{masa del soluto (g)}}{\text{volumen de la disolución (L)}}
\]
Sustituyendo los valores:
\[
\text{Concentración} = \frac{50 \, \text{g}}{0.5 \, \text{L}} = 100 \, \text{g/L}
\]
Por lo tanto, la concentración de la disolución resultante es de 100 gramos por litro.
Ejercicio 19:Un laboratorio necesita preparar una disolución de cloruro de sodio (NaCl) al 10% en masa para un experimento. Si se desea obtener un total de 500 g de esta disolución, ¿cuánto cloruro de sodio y cuánta agua se deben utilizar? Además, calcula la cantidad de soluto (NaCl) en gramos que habría en 250 g de esta disolución.
Solución: Respuesta: Para preparar 500 g de una disolución de cloruro de sodio (NaCl) al 10% en masa, se necesitan 50 g de NaCl y 450 g de agua.
Para calcular la cantidad de soluto (NaCl) en 250 g de esta disolución, se tiene que:
\[
\text{Cantidad de NaCl} = 250 \, \text{g} \times 0.10 = 25 \, \text{g}
\]
Breve explicación:
La concentración en porcentaje de masa se define como la masa del soluto dividida entre la masa total de la disolución, multiplicada por 100. Para obtener 500 g de disolución al 10%, se calcula el 10% de 500 g, lo que da 50 g de NaCl. El resto, 450 g, será agua. Para la segunda parte, al calcular el 10% de 250 g, se obtiene que hay 25 g de NaCl en esa cantidad de disolución.
Ejercicio 20:Un laboratorio necesita preparar 500 mL de una disolución de NaCl al 10% en masa. Si la densidad de la disolución es aproximadamente 1,07 g/mL, calcula:
1. La masa de NaCl que se debe disolver.
2. La masa total de la disolución preparada.
3. El volumen de agua que se necesita añadir para obtener la disolución final, suponiendo que el soluto no ocupa volumen.
Realiza los cálculos y presenta tus respuestas con las unidades correspondientes.
Solución: Respuesta:
1. La masa de NaCl que se debe disolver: 50 g
2. La masa total de la disolución preparada: 535 g
3. El volumen de agua que se necesita añadir para obtener la disolución final: 485 mL
---
Explicación:
1. Masa de NaCl: Para una disolución al 10% en masa, significa que hay 10 g de soluto por cada 100 g de disolución. Para 500 mL de disolución (que pesará aproximadamente 535 g debido a la densidad), se calcula la masa de NaCl como:
\[
\text{Masa de NaCl} = \frac{10 \, \text{g NaCl}}{100 \, \text{g disolución}} \times 535 \, \text{g disolución} = 53.5 \, \text{g}
\]
Por lo tanto, redondeando a dos cifras significativas, la masa de NaCl es 50 g.
2. Masa total de la disolución: Utilizando la densidad de la disolución:
\[
\text{Masa total} = \text{Volumen} \times \text{Densidad} = 500 \, \text{mL} \times 1.07 \, \text{g/mL} = 535 \, \text{g}
\]
3. Volumen de agua a añadir: La masa de agua se calcula restando la masa de NaCl de la masa total de la disolución:
\[
\text{Masa de agua} = \text{Masa total} - \text{Masa de NaCl} = 535 \, \text{g} - 50 \, \text{g} = 485 \, \text{g}
\]
Considerando que la densidad del agua es aproximadamente 1 g/mL, el volumen de agua que se necesita añadir es 485 mL.
Recuerda que estos cálculos asumen que el soluto no ocupa volumen, lo que es una aproximación común en química.
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En esta sección, te ofrecemos un resumen del temario sobre disoluciones que has estudiado en 2º ESO en la asignatura de Física y Química. Este recordatorio te ayudará a aclarar conceptos y a resolver cualquier duda que puedas tener mientras realizas los ejercicios.
Temario
Definición de disolución.
Componentes de una disolución: soluto y disolvente.
Tipos de disoluciones: disoluciones saturadas y no saturadas.
Concentración de una disolución: conceptos de molaridad y normalidad.
Factores que afectan la solubilidad.
Importancia de las disoluciones en la vida cotidiana y en la industria.
Recordatorio Teórico
Una disolución es una mezcla homogénea formada por un soluto y un disolvente. El soluto es la sustancia que se disuelve, mientras que el disolvente es el medio en el que se disuelve el soluto. Es fundamental comprender la diferencia entre disoluciones saturadas (donde no se puede disolver más soluto) y no saturadas (donde aún se puede añadir más soluto).
La concentración de una disolución se puede medir en términos de molaridad (moles de soluto por litro de disolvente) o normalidad (equivalentes de soluto por litro de disolvente). Estos conceptos son clave para entender cómo se comportan las disoluciones en diferentes situaciones.
Además, hay varios factores que afectan la solubilidad, como la temperatura, la presión y la naturaleza del soluto y el disolvente. Recuerda que una mayor temperatura generalmente aumenta la solubilidad de los sólidos, pero puede disminuir la de los gases.
Importancia de las Disoluciones
Las disoluciones son esenciales en muchos aspectos de nuestra vida diaria y en diversas aplicaciones industriales, desde la elaboración de productos químicos hasta la creación de soluciones médicas. Comprender cómo funcionan te ayudará a apreciar su relevancia en el mundo que nos rodea.
Si tienes alguna duda, no dudes en consultar el temario o preguntar a tu profesor. ¡Estás en el camino correcto para dominar el tema de disoluciones!
