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QUÍMICA FÍSICA I Problemas Tema 3b

Hoja 1

1. El coeficiente de reparto de una sustancia X, entre éter y agua es 10, presentando más solubilidad en éter. Se intenta extraer con éter la mayor cantidad posible de X de 100 cm 3 de una disolución acuosa que contiene 10 g de X, a) con una sola operación utilizando 100 cm3 de éter, o b) en cinco operaciones sucesivas utilizando cada vez 20 cm3 de éter, calcular en cada caso el peso total de X que será extraído con éter a partir de la disolución acuosa. SOLUCIÓN: a) 9.09 g;

b) 9.96 g

2. Al enfriar una disolución 50% molar de bromuro de etilo y benceno, ¿cuál de las dos sustancias congelará primero? Bromuro de etilo Benceno

PM 109 78

Kc 12.12 5.0

Tf (˚C) 7 7

SOLUCIÓN: Congela primero el benceno

3. Una disolución compuesta por 0.1 mol de naftaleno y 0.9 de benceno se enfría hasta que congela algo de benceno sólido. La disolución se decanta del sólido entonces y se calienta a 80 ˚C, a esta temperatura T su presión de vapor es 670 mmHg. Los puntos de congelación y ebullición normales del benceno son 5.5˚C y 80˚C respectivamente, y su ∆𝑓𝑢𝑠𝐻 = 2550 cal/mol. Calcular la temperatura a la cual la disolución fue enfriada originalmente y el número de moles de benceno que se han congelado. Suponer disoluciones ideales. SOLUCIÓN: T= 270.87 K,

0.16 moles de benceno han congelado

4. Se disuelven 6.0 g de una mezcla de naftaleno y antraceno en 300.0 g de benceno. Cuando se enfría la mezcla, esta congela 0.700˚ por debajo del punto de congelación del benceno puro (5.50˚C). Si la constante crioscópica del benceno es 5.10˚C kg/mol, calcular la composición de la mezcla. SOLUCIÓN:

xNAF = 0.65

5. Un gramo de acético (PM = 60) disuelto en 40 g de benceno, eleva el punto de ebullición en 0.535 ˚C. Si el ácido acético está asociado en la disolución bencénica formando moléculas dobles, ¿cuál es el % de asociación en esta disolución? Ke (benceno) = 2.53 SOLUCIÓN:

98.5%

6. Para disoluciones de maltosa en agua se observan los siguientes descensos del punto de congelación del agua en función del porcentaje en peso de maltosa % en peso de maltosa ∆𝑇𝑐 (°𝐶)

3.00 0.169

6.00 9.00 0.352 0.55

12.00 15.00 0.765 1.00

A la temperatura de fusión normal del hielo, ∆𝐻0𝑓𝑢𝑠 = 6016.6 𝐽/𝑚𝑜𝑙 . A partir de estos datos calcular el peso molecular de la maltosa. SOLUCIÓN: M2 = 342. 2 g/mol

7. Dos gramos de ácido benzoico disueltos en 25 g de benceno originan un descenso de 1.62 grados en la temperatura de fusión. Kf del benceno 4.90. Calcular el peso molecular del ácido benzoico y comparar con el deducible de la fórmula: 𝐶6 𝐻5 𝐶𝑂𝑂𝐻 . ¿Se te ocurre algún motivo? SOLUCIÓN: 241.98 g/mol; se asocia, α = 0.99

8. La disolución de 5.25 g de una sustancia en 565 g de benceno a 298 K aumenta el punto de ebullición en 0.625˚C. Sabiendo que Kc = 5.12 K·Kg·mol-1, Ke = 2.53 y la densidad del benceno es 876.6 kg/m3. Calcular la disminución del punto de congelación, la ratio de la presión de vapor sobre la disolución 0 con respecto al disolvente puro, la presión osmótica y el peso molecular del soluto. 𝑝𝑏𝑒𝑛𝑐𝑒𝑛𝑜 = 103 𝑡𝑜𝑟𝑟 𝑎 298 𝐾 . SOLUCIÓN: ΔTc = 1.265˚C;

Δp1 = -1.95 torr;

Π= 5.24 atm;

M2= 37.61 g/mol

9. Dos soluciones acuosas, cuyo peso es de 106 g cada una, se enfrían lentamente. Una contiene 6 g de urea, 𝐶𝑂(𝑁𝐻2 )2 , y la otra 6 g de sacarosa, 𝐶12𝐻22 𝑂11 . ¿A qué temperatura comenzará a congelar cada una de ellas? Cuando empiece a solidificar la de punto de congelación inferior, ¿qué cantidad de hielo se habrá separado de la otra? (La constante crioscópica del agua es 1.87˚ referida a 1 mol en 100 g de disolvente). SOLUCIÓN: ΔTc (urea) = 1.870˚C;

ΔTc (sacarosa) = 0.328˚C;

82.5 gramos de agua

10. Una membrana semipermeable separa una disolución 0.01 m de sacarosa de otra 0.001 m. ¿Sobre qué disolución debe aplicarse presión para llevar el sistema al estado de equilibrio? Calcular esta presión osmótica. Suponer disoluciones ideales a 25˚C. SOLUCIÓN: 0.225 atm sobre la disolución 0.01m

11. Una disolución del 5.25% de una sustancia es isotónica con otra de urea (PM = 60) del 1.5%, en el mismo disolvente. ¿Cuál es el peso molecular de la sustancia? SOLUCIÓN: PM = 218,3 g/mol

12. Si una disolución contiene 4/5 de un mol de ácido fluorhídrico en 10 litros de agua a 18 ˚C, y está disociada en iones el 13%. ¿Cuál es su presión osmótica? SOLUCIÓN: Π= 2.16 atm

13. Se tiene una solución de BaCl2 (M = 208.25 g/mol) al 6% en agua cuya densidad es 1.0528. Se calienta hasta 90˚C. Si la presión de vapor del agua pura a esa temperatura es 525.76 mmHg. ¿Cuál es el valor de la presión de vapor de la solución a esa temperatura y cuál es la presión osmótica que esta produce? SOLUCIÓN: 517.19 mmHg;

22.24 atm (298 K)

14. Cuando se disuelven 8.912 g de antraceno (M = 178.23 g/mol) en 70 cc de bromoformo (M= 252.75 g/mol; d=0.894 g/cc) se produce un descenso del punto de fusión de 7.8˚C a 4.2˚C. ¿Cuál es el calor de fusión del bromoformo? SOLUCIÓN:

33.06 kJ/mol...