ACTIVIDADES MEZCLAS, DISOLUCIONES Y SUSTANCIAS QUÍMICAS (COMPLETO)

1 Calcula los moles de gas metano que habrá en 30 litros del mismo, medidos en condiciones normales.

Según Avogadro, 1 mol de cualquier gas, medido en condiciones normales ocupa 22,4 L. Así pues, manteniendo la relación:

2 Calcula el número de moles y de átomos de helio que hay en un globo que contiene 20 g de dicho gas. Si el globo está sometido a una presión de 1 atm y una temperatura de 0 ºC, ¿qué volumen ocupará?

Para calcular el número de moles de He, debemos conocer su peso molecular: PM (He) = 4,003 u

Así el número de moles será: moles de He:

Puesto que NA indica el nº de moléculas en cada mol:Nº de moléculas = nº de moles · NA = 4,99 · 6,02 · 1023 = 3 · 1024 moléculas

A p = 1 atm y T = 0 ºC, 1 mol ocupa 22,4 L. Así pues:

3 ¿En cuál de los siguientes casos hay mayor número de átomos: 200 g de agua ; 3·1025 moléculas de dióxido de azufre o 10 moles de monóxido de carbono?(peso atómico (H) = 1 u; peso atómico (S) = 32 u; peso atómico (O) = 16 u; peso atómico (C) = 12 u)

- Para el agua:Calculamos el peso molecular del H2O: PM (H2O) = 2 · 1 + 16 = 18 u

Calculamos el número de moles:

Calculamos el número de moléculas: nº moléculas = n · NA = 11,11 · 6,02 · 1023 = 6,68 · 1024 moléculasCalculamos el número de átomos, sabiendo que hay tres en cada molécula:nº átomos = 3 · nº moléculas = 3 · 6,68 · 1024 = 2 · 1025 átomos

- Para el dióxido de azufre:Calculamos el número de átomos, sabiendo que hay tres en cada molécula:nº átomos = 3 · nº moléculas = 3 · 3 · 1025 = 9 · 1025 átomos

- Para el monóxido de carbono:Calculamos el número de moléculas: nº moléculas = n · NA = 10 · 6,02 · 1023 = 6,02 · 1024 moléculasCalculamos el número de átomos, sabiendo que hay dos en cada molécula:nº átomos = 2 · nº moléculas = 2 · 6,02 · 1024 = 1,2 · 1025 átomos

Así pues en orden por nº de átomo hay: azufre > agua > monóxido de carbono

4 Una disolución de sal en agua tiene una densidad d = 1,12 g/cm3. Si la masa de sal es el 21 % de la disolución, ¿cuántos gramos de agua hay en 750 cm3 de dicha disolución?

Primero calculamos al masa de la disolución correspondiente a ese volumen_ de disolución

21 % de sal en disolución implica que en 100 g habrá 21 g de sal disueltos. Aplicando la proporción:

de sal

La masa de agua se calcula restando la masa de KBr a la masa total:magua = mdisolución - msal = 840 - 176,4 = 663,6 g de agua.

5 Una disolución de bromuro potásico (KBr) en agua tiene una densidad d = 1,34 g/cm3. Si la masa de KBr es el 13% de la disolución, ¿cuántos gramos de agua hay en 250 cm3 de dicha disolución?

Primero calculamos al masa de la disolución correspondiente a ese volumen_

de disolución13 % KBr en la disolución implica que en 100 g habrá 13 g de KBr disueltos. Aplicando la proporción:

La masa de agua se calcula restando la masa de KBr a la masa total:magua = mdisolución - mKBr = 335 - 43,55 = 291,45 g de agua.

6 Al añadir 50 g de carbonato de calcio (CaCO3) a 250 cm3 de agua, a 18 ºC, se obtiene una disolución saturada. ¿Cuál es la solubilidad del CaCO3 en 100 g de agua, a esa temperatura? ¿Cuál es la molaridad de esa disolución si el volumen final de la misma es de 275 cm3?

Se llama solubilidad a la concentración de una disolución saturada.Para calcularla, hallamos primero la masa de medio litro de agua, suponiendo la densidad de 1 g/cm3.

Así pues, la solubilidad en 100 g de agua:

La molaridad indica el número de moles de soluto que hay en 1 litro de disolución. Para calcularlos debemos conocer el peso molecular del mismo.Siendo los pesos atómicos:

El número de moles es:

7 Pon tres ejemplos de disolución sólido-gas, indicando cuál es el estado final de la disolución y diferenciando disolvente y soluto.

Se considera disolvente al componente que no cambia de estado al formarse la disolución. Por ejemplo:- Humo: disolución formada por partículas sólidas de hollín disueltas en el aire; su estado final es gaseoso, por lo que se considera al aire como disolvente y al hollín como soluto.- Algunos metales pesados, como el plomo utilizado como aditivo de ciertos combustibles, se disuelven en el aire. Su estado final es gaseoso, por lo que se considera al aire como disolvente y al plomo como soluto.- Algunas rocas volcánicas en las que quedan inclusiones de gas, debido a un rápido enfriamiento, pueden formar disoluciones cuyo estado final es sólido, con lo que se considera disolvente a la roca y soluto al gas.

8 Define mezclas heterogéneas.

Son aquellas cuyos componentes se observan diferenciadas a simple vista o con ayuda de un microscopio óptico.

9 Define mezclas homogéneas.Son aquellas cuyos componentes no pueden distinguirse, ni siquiera con la ayuda de un microscopio óptico.

10 Diferencia mezcla homogénea y mezcla heterogénea, según la composición. Pon algún ejemplo.

La mezcla homogénea tiene una composición uniforme; por ejemplo, el aire, mientras que una mezcla heterogénea tiene una composición no uniforme; por ejemplo, el granito.

11 A partir de los datos de la tabla, clasificar como sustancias puras, mezclas homogéneas o mezclas heterogéneas, las muestras siguientes:

Muestra Aspecto a simple vista

Aspecto al microscopio

Punto de fusión (ºC)

Punto de ebullición (ºC)

1 Líquido verde Homogéneo De 0 a 10 De 80 a 952 Líquido azul Heterogéneo De -12 a -3 De 110 a 1183 Sólido blanco Homogéneo 200 650

1: mezcla homogénea. 2: mezcla heterogénea. 3: sustancia pura.

12 ¿Qué es una disolución y de qué se compone?

Una disolución es una mezcla homogénea formada por un disolvente (o medio dispersante) y un soluto (sustancia dispersa), cuyas partículas tienen un diámetro inferior a 10-7 cm. Dichas partículas son invisibles, incluso empleando un microscopio, y pueden atravesar filtros y ultrafiltros.

13 Pon tres ejemplos de disolución gas-gas, indicando cuál es el estado final de la disolución.

En las disoluciones gas-gas, el estado final siempre es gaseoso. Por ejemplo:- El aire limpio y seco , que es una disolución de nitrógeno (N2), oxígeno (O2), argón (Ar) y dióxido de carbono (CO2).- El aire puede contaminarse, por una deficiente combustión, con gases como el monóxido de carbono (CO) u óxidos de azufre (SO2 y SO3), que quedan disueltos en aquél.- El aire también puede contaminarse por una combustión con gran aumento de temperatura, con gases como el monóxido y el dióxido de nitrógeno (NO y NO2), que quedan disueltos en él.

14 Pon tres ejemplos de disolución líquido-líquido, indicando cuál es el estado final de la disolución.

En las disoluciones líquido-líquido, el estado final siempre es líquido. Por ejemplo:- Café con leche.- Agua con zumo de limón.- Vino con gaseosa.

15 Pon tres ejemplos de disolución sólido-sólido, indicando cuál es el estado final de la disolución.

En las disoluciones sólido-sólido, el estado final siempre es sólido. Éstas disoluciones reciben el nombre de aleaciones; por ejemplo:- Bronce: aleación cobre-estaño (Cu-Sn).- Latón: aleación cobre-cinc (Cu-Zn).- Acero: aleación hierro-carbono (Fe-C).

16 Pon tres ejemplos de disolución sólido-líquido, indicando cuál es el estado final de la disolución y diferenciando disolvente y soluto.

Se considera disolvente al componente que no cambia de estado al formarse la disolución. Por ejemplo:- Agua de mar: es una disolución de agua y sal común (NaCl); su estado final es líquido, por lo que se considera al agua como disolvente y a la sal como soluto.- Leche con cacao: es una disolución cuyo estado final es líquido, por lo que se considera a la leche como disolvente y al cacao como soluto.- Café con azúcar. es una disolución cuyo estado final es líquido, por lo que se considera al café como disolvente y al azúcar como soluto.

17 Pon tres ejemplos de disolución líquido-gas, indicando cuál es el estado final de la disolución y diferenciando disolvente y soluto.

Se considera disolvente al componente que no cambia de estado al formarse la disolución. Por ejemplo:- Agua evaporada en el aire: es una disolución cuyo estado final es gaseoso, por lo que se considera al aire como disolvente y al agua como soluto.- Bebidas carbonatadas (gaseosa, coca-cola, etc.): son disoluciones preparadas principalmente con agua y dióxido de carbono (CO2), y cuyo estado final es líquido, por lo que se considera al agua como disolvente y al CO2 como soluto.- Oxígeno molecular (O2) disuelto en el agua: es una disolución cuyo estado final es líquido, por lo que se considera al agua como disolvente y al O2 como soluto.

18 ¿Qué es la solubilidad?

Es la máxima cantidad de sustancia que es posible disolver en una cantidad de disolvente dada, a una temperatura concreta.

19 A 25 ºC la máxima cantidad de NaCl que puede disolverse en 500 g de agua es de 215 g. Calcula:a) La solubilidad del NaCl en 100 g de agua, a esa temperatura.b) Cantidad de agua necesaria para disolver completamente 27 g de NaCl.c) ¿Qué sucederá si añadimos 20 g de NaCl en 50 cm3 de agua, suponiendo que la densidad de ésta es de 1,09 g/cm3?

a) La solubilidad es al concentración máxima de soluto que admite un disolvente a una temperatura dada; por tanto:

b) Si la solubilidad es de 43 g NaCl/100 g H20, entonces:

c) Calculamos la masa de agua de 50 mL: Tomando la solubilidad obtenida en a), se tiene:

23,22 g será la máxima cantidad de NzCl que pueden disolverse en 50 mL de H2O; el resto, 25 - 23,22 = 1,78 g de NaCl, precipitará.

20 A 20 ºC la solubilidad del cloruro de bario (BaCl2) es de 34 g en 100 g de agua ¿Se pueden disolver 110 g de cloruro de bario en 0,25 litros de agua a esa temperatura?

Primero calculamos la masa de 0,25 litros de agua, suponiendo la densidad de 1 g/cm3.

Según el dato de solubilidad, calculamos la masa de BaCl2 que puede disolverse en 250 g de agua

Por tanto, de los 110 g de BaCl2, quedarán sin disolver: 110 - 5 = 25 g, que precipitarán.

21 Calcula el volumen de ácido sulfúrico que hay que utilizar para preparar 100 mL de una disolución 0,4 M de dicho ácido, a partir de un ácido del 96 % de pureza, y con una densidad d = 1,23 g/cm3.

Molaridad indica el número de moles de soluto que hay en 1 litro de disolución.

Para preparar 100 mL necesitaremos n moles:

Para calcular el volumen de H2SO4 debemos conocer la masa y el peso molecular del mismo, siendo los pesos atómicos los siguientes:

Así, la masa del soluto se obtiene de:

Puesto que la pureza del ácido es del 96 %, para obtener 3,92 g:

Conocida la densidad se puede calcular el volumen de ácido pedido:

22 A 30 ºC la máxima cantidad de KBr que puede disolverse en 200 g de agua es de 25 g. Calcula:a) La solubilidad del KBr en 100 g de agua, a esa temperatura.b) Cantidad de agua necesaria para disolver completamente 50 g de KBr.c) ¿Qué sucederá si añadimos 16 g de KBr a 75 mL de agua?

a) La solubilidad es al concentración máxima de soluto que admite un disolvente a una temperatura dada; por tanto:

b) Si la solubilidad es de 12,5 g KBr/100 g H20, entonces:

c) Calculamos la masa de agua de 75 mL: Tomando la solubilidad obtenida en a), se tiene:

9,375 g será la máxima cantidad de KBr que pueden disolverse en 75 mL de H2O a 30 ºC; el resto, 16 - 9,375 = 6,625 g de KBr, precipitará.

23 Al disolver 350 g de nitrato potásico (KNO3) en medio litro de agua, a 60 ºC, se obtiene una disolución saturada. ¿Cuál es la solubilidad del KNO3 en 100 g de agua, a esa temperatura?

Se llama solubilidad a la concentración de una disolución saturada.Para calcularla, hallamos primero la masa de medio litro de agua, suponiendo la densidad de 1 g/cm3.

Así pues, la solubilidad en 100 g de agua:

24 ¿Qué pasos seguirías para identificar una sustancia pura?

- Observar su aspecto para ver si es, o no, homogéneo.- Hallar sus propiedades físicas (puntos de fusión y ebullición) para ver si son, o no, constantes.- Realizar una cromatografía para comprobar si se separa, o no, en varios componentes.

Si la sustancia es homogénea a simple vista y al microscopio, sus puntos de fusión y ebullición se mantienen constantes y no se separa en varios componentes por una cromatografía, entonces podremos asegurar, sin lugar a dudas, que se trata de una sustancia pura.

25 ¿Cómo se pueden diferenciar una mezcla homogénea de una sustancia pura?

Una mezcla homogénea es aquella cuyos componentes pueden separarse por métodos físicos, es decir, manteniendo la identidad de los mismos; sin embargo, una sustancia pura no puede ser descompuesta por métodos físicos.

26 ¿Qué tipos de sustancias puras hay, y en qué se diferencian?

Las sustancias puras pueden ser:- Compuestos: sustancias que pueden descomponerse en otras más sencillas por medio de cambios químicos (HCl, SO, etc.).- Elementos: sustancias que no se descomponen en otras más sencillas, ni siquiera por métodos químicos (Au, Fe, etc.).

27 Dos líquidos, A y B, se calientan hasta conseguir la ebullición. Durante el proceso, la temperatura del líquido A se mantiene constante a 115 ºC, mientras que la del líquido B comienza a 95 ºC y termina a 105 ºC. Razona si son, o no, sustancias puras.

El líquido A será una sustancia pura, puesto que mantiene constante su temperatura durante todo el proceso de ebullición. Por el mismo motivo, el líquido B será una mezcla.

28 Razona si son válidas las siguientes afirmaciones:a) Un compuesto puede descomponerse en elementos utilizando métodos físicos.b) Un compuesto es una combinación de distintos elementos y por ello, no puede ser una sustancia pura.c) Los compuestos son todos sustancias puras.d) Los elementos se combinan entre sí, químicamente, para formar mezclas homogéneas.

a) Falso, ya que un compuesto es una sustancia pura que sólo puede descomponerse en otras más sencillas utilizando métodos químicos.b) Falso. Un compuesto es una sustancia pura, puesto que mantiene constantes sus propiedades físicas.c) Cierto, pues sólo se descomponen por métodos químicos.d) Falso, los elementos se combinan entre si, químicamente, para formar compuestos.

29 Dos líquidos, A y B, de aspecto uniforme, inicialmente a 50 ºC, se calientan lentamente y se registran las temperaturas en intervalos de tiempo. Cuando se representan los datos de temperatura en función del tiempo, se obtiene la siguiente gráfica:

Razonar si son, o no, sustancias puras. tiempo

El líquido A es una sustancia pura, puesto que mantiene constante su temperatura durante todo el proceso de ebullición. Dicha temperatura es aproximadamente de 90 ºC.El líquido B no es una sustancia pura, pues su ebullición tiene lugar en un intervalo variable de temperatura (entre 90 y 100 ºC).

30 Dos líquidos, A y B, de aspecto uniforme, inicialmente a 15 ºC, se enfrían lentamente y se registran las temperaturas en intervalos de tiempo. Cuando se representan los datos de temperatura en función del tiempo, se obtiene la siguiente gráfica:

Razonar si son, o no, sustancias puras. tiempoEl líquido A es una sustancia pura, puesto que mantiene constante su temperatura durante todo el proceso de congelación. Dicha temperatura es aproximadamente de -10 ºC.El líquido B no es una sustancia pura, pues su congelación tiene lugar en un intervalo variable de temperatura (entre -10 y -0 ºC).

31 Cuatro sustancias, A, B, C y D, de aspecto uniforme se enfrían lentamente y se registran las temperaturas en intervalos de tiempo. Cuando se representan los datos de temperatura en función del tiempo, se obtienen las siguientes gráficas:

Razonar si son, o no, sustancias puras.

La sustancia A es una sustancia pura puesto que mantiene constante su temperatura durante todo el proceso de licuación y solidificación.La sustancia B no es una sustancia pura puesto que, aunque mantenga constante su temperatura durante el proceso de licuación, no ocurre así durante la solidificación.La sustancia C no es una sustancia pura puesto que, aunque mantenga constante su temperatura durante el proceso de solidificación, no ocurre así durante la licuación.La sustancia D no es una sustancia pura puesto que no mantiene constante su temperatura durante ninguno de los procesos de cambio de estado.

32 Cuatro sustancias, A, B, C y D, de aspecto uniforme se calientan lentamente y se registran las temperaturas en intervalos de tiempo. Cuando se representan los datos de temperatura en función del tiempo, se obtienen las siguientes gráficas:

Razonar si son, o no, sustancias puras.

La sustancia A es una sustancia pura puesto que mantiene constante su temperatura durante todo el proceso de fusión y ebullición.La sustancia B no es una sustancia pura puesto que, aunque mantenga constante su temperatura durante el proceso de ebullición, no ocurre así durante la fusión.La sustancia C no es una sustancia pura puesto que, aunque mantenga constante su temperatura durante el proceso de fusión, no ocurre así durante la ebullición.La sustancia D no es una sustancia pura puesto que no mantiene constante su temperatura durante ninguno de los procesos de cambio de estado.

33 A partir de los datos de la tabla, clasificar como sustancias puras, mezclas homogéneas o mezclas heterogéneas, las muestras siguientes:

Muestra Aspecto a simple vista

Aspecto al microscopio

Punto de fusión (ºC)

Punto de ebullición (ºC)

1 Sólido con incrustaciones

blancas

Heterogéneo Variable Variable

2 Líquido con partículas en suspensión

Heterogéneo Variable Variable

3 Sólido blanco Homogéneo 25 140

1 y 2: mezclas heterogéneas. 3: sustancia pura.

34 Se calientan tres sustancias sólidas, A, B y C hasta conseguir transformarlas en líquidos. Las temperaturas registradas a lo largo del tiempo se muestran en la siguiente tabla:

Tiempo (min.) Temperatura de A (ºC)

Temperatura de B (ºC)

Temperatura de C (ºC)

0 -10 -10 -103 -5 0 -7,56 0 0 -59 5 0 -5

12 10 5 -515 15 10 -2,518 20 15 021 25 20 2,5

Representa gráficamente la temperatura en función del tiempo y explica cuál puede ser, y cuál no, una sustancia pura.

Solución:

Tiempo (min)

Las sustancias B y C son sustancias puras, puesto que mantienen constante su temperatura durante todo el proceso de licuación. Dichas temperaturas son 0 ºC para B y -5 ºC para C.La sustancia A no es una sustancia pura, pues su licuación tiene lugar en un intervalo de temperatura variable.

35 Se calientan tres líquidos, A, B y C hasta la ebullición. Las temperaturas registradas a lo largo del tiempo se muestran en la siguiente tabla:

Tiempo (min.) Temperatura de A (ºC) Temperatura de B (ºC) Temperatura de C (ºC)0 90 90 901 95 100 92,52 100 100 953 105 100 954 110 105 955 115 110 97,56 120 115 1007 125 120 102,5

Representa gráficamente la temperatura en función del tiempo y explica cuál puede ser, y cuál no, una sustancia pura.

Solución:

Tiempo (min)

Las sustancias B y C son sustancias puras, puesto que mantienen constante su temperatura durante todo el proceso de ebullición. Dichas temperaturas son 100 ºC para B y 95 ºC para C.La sustancia A no es una sustancia pura, pues su ebullición tiene lugar en un intervalo de temperatura variable.

36 ¿Qué es y en qué se basa la cromatografía?

Es una técnica de separación de los componentes de una mezcla homogénea. Se basa en la distinta absorción de las diferentes sustancias a la superficie de un sólido.

37 Señala cuáles de las siguientes sustancias son componentes del aire limpio y seco y cuáles no lo son: nitrógeno, monóxido de carbono, radón, dióxido de carbono, dióxido de azufre, argón, oxígeno y monóxido de nitrógeno.

Son componentes del aire limpio y seco: nitrógeno, dióxido de carbono, argón y oxígeno.No son componentes del aire limpio y seco: monóxido de carbono, radón, dióxido de azufre y monóxido de nitrógeno.

38 En una combustión incompleta de gasolina, ¿qué productos se forman y qué efectos causan?

Cuando la combustión es incompleta, además de dióxido de carbono, se forma monóxido de carbono (CO). El primero, en cantidades excesivas, altera el clima por el efecto invernadero; y el segundo, aún en pequeñas cantidades, es un gas tóxico.

39 Cuando hay impurezas en el combustible, tales como compuestos de azufre, ¿qué productos se forman y qué efectos pueden causar?

Se forman óxidos de azufre (SO2 y SO3). Son gases tóxicos que causan problemas respiratorios y lluvia ácida.

40 La combustión de la gasolina en los motores de los coches provoca temperaturas elevadas. ¿Qué gases se forman y qué efectos causan?

Se forman monóxido y dióxido de nitrógeno, que son gases tóxicos y contribuyen a la lluvia ácida.

41 Explica la obtención del argón a partir del aire.

Primero se licua el aire, aprovechando el enfriamiento que experimenta un gas al expandirse rápidamente, y luego se separan los diferentes gases destilando el aire líquido.

42 ¿Cómo se pueden separar los componentes de una muestra de tinta negra?

Se sumerge parcialmente una tira de papel con una mancha de tinta negra, en un vaso con agua. Al ascender ésta por el papel, arrastra a los diferentes componentes en distinta medida, quedando separados.

43 La composición en volumen de una muestra de aire limpio y seco es: 78,1 % de N 2, 20,9 % de O2, 0,9 % de Ar y 0,027 % de CO2. Explica a qué compuestos y en qué cantidad corresponde el volumen sobrante.

El volumen sobrante corresponde a trazas de neón, xenón, criptón y helio; y se calcula de la siguiente manera:100 - 78,1 - 20,9 - 0,9 - 0,027 = 0,073 % en volumen

44 Calcula el volumen de aire que es necesario destilar para obtener 15 litros de gas argón, sabiendo que el porcentaje de éste en el aire es del 0,93 %.

45 Sabiendo que la composición en volumen de nitrógeno, oxígeno, argón y dióxido de carbono, en el aire limpio y seco, es del 78,09 %, 20,95 %, 0,93 % y 0,03 % respectivamente, calcula el volumen de cada uno que puede obtenerse al destilar 25 litros de aire.

46 Sabiendo que la composición en volumen de nitrógeno, oxígeno, argón y dióxido de carbono, en el aire limpio y seco, es del 78,1 %, 20,9 %, 0,9 % y 0,03 % respectivamente, calcula el volumen de cada uno que puede obtenerse al destilar 12 litros de aire.

47 Una muestra de aire contiene las siguientes cantidades: 19,99 litros de A; 0,007 litros de B; 0,23 litros de C y 5,36 litros de D. Deduce a qué compuestos corresponden dichas cantidades.

Calculamos el porcentaje en volumen de cada gas, para ello calculamos el volumen total:

Según el porcentaje: A es nitrógeno, B dióxido de carbono, C es argón y D será oxígeno.

48 A partir de los datos de la tabla, clasificar como sustancias puras, mezclas homogéneas o mezclas heterogéneas, las muestras siguientes:

Muestra Aspecto a simple vista

Aspecto al microscopio

Punto de fusión (ºC)

Punto de ebullición (ºC)

A Líquido blanco Heterogéneo De 5 a 10 De 80 a 85B Líquido transparente Homogéneo De -10 a -5 De 100 a 108C Sólido blanco Homogéneo 179 1 340

A: mezcla heterogénea. B: mezcla homogénea. C: sustancia pura.