Mezclas de disoluciones: ejercicios resueltos

Las mezclas de disoluciones son un concepto fundamental en química, especialmente en el estudio de las soluciones y su concentración. Estos ejercicios resueltos están diseñados para ayudar a los estudiantes de 1º de Bachillerato a comprender cómo calcular la concentración final de una mezcla de disoluciones, tanto en casos de mezclas iguales como distintas, y en reacciones de neutralización ácido-base.

Ejercicios resueltos

Ejercicio 1

Enunciado: Calcula la concentración final de una disolución resultante de mezclar 100 mL de una disolución de NaCl al 0,5 M con 200 mL de otra disolución de NaCl al 1 M.

Datos:

• C1 = 0,5 M
• V1 = 100 mL
• C2 = 1 M
• V2 = 200 mL

Resolución paso a paso:

1. Convertir los volúmenes a litros: V1 = 0,1 L, V2 = 0,2 L.
2. Aplicar la fórmula de la concentración final: [ M_{final} = \frac{C_1V_1 + C_2V_2}{V_1 + V_2} ]
3. Sustituir los valores: [ M_{final} = \frac{(0,5 \times 0,1) + (1 \times 0,2)}{0,1 + 0,2} ]
4. Calcular: [ M_{final} = \frac{0,05 + 0,2}{0,3} = \frac{0,25}{0,3} = 0,833 \text{ M} ]

Solución: La concentración final es 0,833 M.

Ejercicio 2

Enunciado: Se mezclan 150 mL de una disolución de HCl 0,2 M con 350 mL de agua. Calcula la concentración final de HCl.

Datos:

• C1 = 0,2 M
• V1 = 150 mL
• V2 = 350 mL (agua, C2 = 0 M)

Resolución paso a paso:

1. Convertir los volúmenes a litros: V1 = 0,15 L, V2 = 0,35 L.
2. Aplicar la fórmula de la concentración final: [ M_{final} = \frac{C_1V_1 + C_2V_2}{V_1 + V_2} ]
3. Sustituir los valores: [ M_{final} = \frac{(0,2 \times 0,15) + (0 \times 0,35)}{0,15 + 0,35} ]
4. Calcular: [ M_{final} = \frac{0,03}{0,5} = 0,06 \text{ M} ]

Solución: La concentración final es 0,06 M.

Ejercicio 3

Enunciado: Se mezclan 250 mL de una disolución de ácido acético 0,1 M con 250 mL de una disolución de NaOH 0,1 M. ¿Cuál es la concentración final de ácido acético?

Datos:

• C1 = 0,1 M (ácido acético)
• V1 = 250 mL
• C2 = 0,1 M (NaOH)
• V2 = 250 mL

Resolución paso a paso:

1. Ambas disoluciones tienen la misma concentración y volumen, por lo que se neutralizan completamente.
2. La reacción es: CH3COOH + NaOH → CH3COONa + H2O.
3. No queda ácido acético en la disolución final.

Solución: La concentración final de ácido acético es 0 M.

Ejercicio 4

Enunciado: Calcula la concentración final de una disolución resultante de mezclar 300 mL de H2SO4 0,5 M con 200 mL de NaOH 1 M.

Datos:

• C1 = 0,5 M (H2SO4)
• V1 = 300 mL
• C2 = 1 M (NaOH)
• V2 = 200 mL

Resolución paso a paso:

1. La reacción es: H2SO4 + 2 NaOH → Na2SO4 + 2 H2O.
2. Calcular los moles de cada reactivo:
   • Moles H2SO4 = 0,5 M × 0,3 L = 0,15 mol.
   • Moles NaOH = 1 M × 0,2 L = 0,2 mol.
3. Se necesitan 2 moles de NaOH por cada mol de H2SO4, por lo tanto, el reactivo limitante es H2SO4.
4. Moles de NaOH en exceso = 0,2 mol - 0,15 mol × 2 = 0,05 mol.
5. Volumen total = 0,5 L.
6. Concentración de NaOH en exceso = 0,05 mol / 0,5 L = 0,1 M.

Solución: La concentración final de NaOH es 0,1 M.

Ejercicio 5

Enunciado: Mezcla 400 mL de una disolución de KCl 0,3 M con 100 mL de otra disolución de KCl 0,6 M. Calcula la concentración final.

Datos:

• C1 = 0,3 M
• V1 = 400 mL
• C2 = 0,6 M
• V2 = 100 mL

Resolución paso a paso:

1. Convertir los volúmenes a litros: V1 = 0,4 L, V2 = 0,1 L.
2. Aplicar la fórmula de la concentración final: [ M_{final} = \frac{C_1V_1 + C_2V_2}{V_1 + V_2} ]
3. Sustituir los valores: [ M_{final} = \frac{(0,3 \times 0,4) + (0,6 \times 0,1)}{0,4 + 0,1} ]
4. Calcular: [ M_{final} = \frac{0,12 + 0,06}{0,5} = \frac{0,18}{0,5} = 0,36 \text{ M} ]

Solución: La concentración final es 0,36 M.

Ejercicio 6

Enunciado: Se mezclan 50 mL de una disolución de NH3 0,4 M con 150 mL de agua. Calcula la concentración final de NH3.

Datos:

• C1 = 0,4 M
• V1 = 50 mL
• V2 = 150 mL (agua, C2 = 0 M)

Resolución paso a paso:

1. Convertir los volúmenes a litros: V1 = 0,05 L, V2 = 0,15 L.
2. Aplicar la fórmula de la concentración final: [ M_{final} = \frac{C_1V_1 + C_2V_2}{V_1 + V_2} ]
3. Sustituir los valores: [ M_{final} = \frac{(0,4 \times 0,05) + (0 \times 0,15)}{0,05 + 0,15} ]
4. Calcular: [ M_{final} = \frac{0,02}{0,2} = 0,1 \text{ M} ]

Solución: La concentración final es 0,1 M.

Ejercicio 7

Enunciado: Calcula la concentración final de una disolución resultante de mezclar 500 mL de HNO3 0,8 M con 500 mL de NaOH 0,8 M.

Datos:

• C1 = 0,8 M (HNO3)
• V1 = 500 mL
• C2 = 0,8 M (NaOH)
• V2 = 500 mL

Resolución paso a paso:

1. La reacción es: HNO3 + NaOH → NaNO3 + H2O.
2. Ambos reactivos tienen la misma concentración y volumen, por lo que se neutralizan completamente.
3. No queda HNO3 ni NaOH en la disolución final.

Solución: La concentración final de HNO3 y NaOH es 0 M.

Ejercicio 8

Enunciado: Mezcla 250 mL de una disolución de HCl 0,5 M con 750 mL de agua. Calcula la concentración final de HCl.

Datos:

• C1 = 0,5 M
• V1 = 250 mL
• V2 = 750 mL (agua, C2 = 0 M)

Resolución paso a paso:

1. Convertir los volúmenes a litros: V1 = 0,25 L, V2 = 0,75 L.
2. Aplicar la fórmula de la concentración final: [ M_{final} = \frac{C_1V_1 + C_2V_2}{V_1 + V_2} ]
3. Sustituir los valores: [ M_{final} = \frac{(0,5 \times 0,25) + (0 \times 0,75)}{0,25 + 0,75} ]
4. Calcular: [ M_{final} = \frac{0,125}{1} = 0,125 \text{ M} ]

Solución: La concentración final es 0,125 M.

Errores frecuentes

1. No convertir los volúmenes a litros: Siempre asegúrate de que los volúmenes estén en litros antes de aplicar las fórmulas.
2. Olvidar la neutralización en reacciones ácido-base: Comprueba si los reactivos se neutralizan completamente para evitar errores en el cálculo de la concentración final.
3. Confundir volúmenes totales: Asegúrate de sumar correctamente los volúmenes de las disoluciones para calcular el volumen total.