Preparación de disoluciones: ejercicios resueltos

La preparación de disoluciones es una habilidad fundamental en el laboratorio de química. Estos ejercicios están diseñados para ayudarte a calcular la cantidad de soluto necesaria para preparar disoluciones de una concentración y volumen específicos. Aprenderás a trabajar con diferentes compuestos como NaCl, NaOH y H2SO4, utilizando material de laboratorio como matraces aforados y pipetas.

Ejercicios resueltos

Ejercicio 1

Enunciado: Calcula los gramos de NaCl necesarios para preparar 500 mL de una disolución 0,5 M.

Datos:

• Volumen (V) = 500 mL = 0,5 L
• Molaridad (M) = 0,5 M
• Peso molecular de NaCl = 58,5 g/mol

Resolución paso a paso:

1. Calcula los moles de NaCl necesarios usando la fórmula: moles = Molaridad × Volumen.

   moles = 0,5 M × 0,5 L = 0,25 moles

2. Calcula los gramos de NaCl usando la fórmula: gramos = moles × peso molecular.

   gramos = 0,25 moles × 58,5 g/mol = 14,625 g

Solución: Se necesitan 14,625 g de NaCl.

Ejercicio 2

Enunciado: ¿Cuántos gramos de NaOH se necesitan para preparar 250 mL de una disolución 1 M?

Datos:

• Volumen (V) = 250 mL = 0,25 L
• Molaridad (M) = 1 M
• Peso molecular de NaOH = 40 g/mol

Resolución paso a paso:

1. Calcula los moles de NaOH necesarios:

   moles = 1 M × 0,25 L = 0,25 moles

2. Calcula los gramos de NaOH:

   gramos = 0,25 moles × 40 g/mol = 10 g

Solución: Se necesitan 10 g de NaOH.

Ejercicio 3

Enunciado: ¿Qué volumen de H2SO4 concentrado (98% p/p, densidad = 1,84 g/mL) se necesita para preparar 1 L de disolución 0,1 M?

Datos:

• Volumen final (V) = 1 L
• Molaridad (M) = 0,1 M
• Peso molecular de H2SO4 = 98 g/mol

Resolución paso a paso:

1. Calcula los moles de H2SO4 necesarios:

   moles = 0,1 M × 1 L = 0,1 moles

2. Calcula los gramos de H2SO4:

   gramos = 0,1 moles × 98 g/mol = 9,8 g

3. Calcula el volumen de H2SO4 concentrado necesario:

   • Masa de H2SO4 puro en el concentrado: 98% de 1,84 g/mL = 1,8032 g/mL
   • Volumen necesario:

   volumen = (9,8 g)/(1,8032 g/mL) = 5,43 mL

Solución: Se necesitan 5,43 mL de H2SO4 concentrado.

Ejercicio 4

Enunciado: Calcula los gramos de KCl necesarios para preparar 2 L de una disolución 0,2 M.

Datos:

• Volumen (V) = 2 L
• Molaridad (M) = 0,2 M
• Peso molecular de KCl = 74,5 g/mol

Resolución paso a paso:

1. Calcula los moles de KCl necesarios:

   moles = 0,2 M × 2 L = 0,4 moles

2. Calcula los gramos de KCl:

   gramos = 0,4 moles × 74,5 g/mol = 29,8 g

Solución: Se necesitan 29,8 g de KCl.

Ejercicio 5

Enunciado: ¿Cuántos gramos de CaCl2 se necesitan para preparar 500 mL de una disolución 0,1 M?

Datos:

• Volumen (V) = 500 mL = 0,5 L
• Molaridad (M) = 0,1 M
• Peso molecular de CaCl2 = 111 g/mol

Resolución paso a paso:

1. Calcula los moles de CaCl2 necesarios:

   moles = 0,1 M × 0,5 L = 0,05 moles

2. Calcula los gramos de CaCl2:

   gramos = 0,05 moles × 111 g/mol = 5,55 g

Solución: Se necesitan 5,55 g de CaCl2.

Ejercicio 6

Enunciado: Calcula el volumen de HCl concentrado (37% p/p, densidad = 1,19 g/mL) necesario para preparar 250 mL de disolución 0,5 M.

Datos:

• Volumen final (V) = 250 mL = 0,25 L
• Molaridad (M) = 0,5 M
• Peso molecular de HCl = 36,5 g/mol

Resolución paso a paso:

1. Calcula los moles de HCl necesarios:

   moles = 0,5 M × 0,25 L = 0,125 moles

2. Calcula los gramos de HCl:

   gramos = 0,125 moles × 36,5 g/mol = 4,5625 g

3. Calcula el volumen de HCl concentrado necesario:

   • Masa de HCl puro en el concentrado: 37% de 1,19 g/mL = 0,4403 g/mL
   • Volumen necesario:

   volumen = (4,5625 g)/(0,4403 g/mL) = 10,36 mL

Solución: Se necesitan 10,36 mL de HCl concentrado.

Ejercicio 7

Enunciado: ¿Cuántos gramos de NH4NO3 se necesitan para preparar 1 L de una disolución 0,25 M?

Datos:

• Volumen (V) = 1 L
• Molaridad (M) = 0,25 M
• Peso molecular de NH4NO3 = 80 g/mol

Resolución paso a paso:

1. Calcula los moles de NH4NO3 necesarios:

   moles = 0,25 M × 1 L = 0,25 moles

2. Calcula los gramos de NH4NO3:

   gramos = 0,25 moles × 80 g/mol = 20 g

Solución: Se necesitan 20 g de NH4NO3.

Ejercicio 8

Enunciado: Calcula los gramos de CuSO4·5H2O necesarios para preparar 250 mL de una disolución 0,05 M.

Datos:

• Volumen (V) = 250 mL = 0,25 L
• Molaridad (M) = 0,05 M
• Peso molecular de CuSO4·5H2O = 249,5 g/mol

Resolución paso a paso:

1. Calcula los moles de CuSO4·5H2O necesarios:

   moles = 0,05 M × 0,25 L = 0,0125 moles

2. Calcula los gramos de CuSO4·5H2O:

   gramos = 0,0125 moles × 249,5 g/mol = 3,11875 g

Solución: Se necesitan 3,11875 g de CuSO4·5H2O.

Ejercicio 9

Enunciado: ¿Cuántos gramos de C6H12O6 (glucosa) se necesitan para preparar 500 mL de una disolución 0,1 M?

Datos:

• Volumen (V) = 500 mL = 0,5 L
• Molaridad (M) = 0,1 M
• Peso molecular de C6H12O6 = 180 g/mol

Resolución paso a paso:

1. Calcula los moles de C6H12O6 necesarios:

   moles = 0,1 M × 0,5 L = 0,05 moles

2. Calcula los gramos de C6H12O6:

   gramos = 0,05 moles × 180 g/mol = 9 g

Solución: Se necesitan 9 g de C6H12O6.

Ejercicio 10

Enunciado: Calcula el volumen de NH3 concentrado (25% p/p, densidad = 0,91 g/mL) necesario para preparar 1 L de disolución 0,2 M.

Datos:

• Volumen final (V) = 1 L
• Molaridad (M) = 0,2 M
• Peso molecular de NH3 = 17 g/mol

Resolución paso a paso:

1. Calcula los moles de NH3 necesarios:

   moles = 0,2 M × 1 L = 0,2 moles

2. Calcula los gramos de NH3:

   gramos = 0,2 moles × 17 g/mol = 3,4 g

3. Calcula el volumen de NH3 concentrado necesario:

   • Masa de NH3 puro en el concentrado: 25% de 0,91 g/mL = 0,2275 g/mL
   • Volumen necesario:

   volumen = (3,4 g)/(0,2275 g/mL) = 14,95 mL

Solución: Se necesitan 14,95 mL de NH3 concentrado.

Errores frecuentes

1. No convertir el volumen a litros: Asegúrate de convertir siempre los mililitros a litros antes de calcular los moles.
2. Olvidar el peso molecular correcto: Verifica siempre el peso molecular del compuesto que estás utilizando.
3. Confundir porcentaje en masa con densidad: Recuerda que el porcentaje en masa y la densidad son datos diferentes y se utilizan de manera distinta en los cálculos.