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ebulloscópico y descenso crioscópico]
A continuación se presenta una colección extensa y
cuidadosamente organizada de ejercicios resueltos sobre aumento
ebulloscópico y depresión crioscópica, dos propiedades coligativas
fundamentales de las disoluciones. Estos fenómenos describen cómo la adición de
un soluto modifica los puntos de ebullición y congelación de un solvente,
dependiendo no de la naturaleza química del soluto, sino del número efectivo
de partículas presentes en la disolución, lo que introduce de manera
natural el concepto de factor de van’t Hoff y de molalidad efectiva.
Los ejercicios han sido clasificados en categorías
progresivas —semicuantitativos, cuantitativos, combinados y analíticos— con el
objetivo de facilitar su resolución y clarificar el tipo de razonamiento
requerido en cada caso. A lo largo del conjunto se emplean dos técnicas
homologables: el método por factor de conversión, útil para cálculos
directos y operativos, y el método por teoremas algebraicos, que permite
una visión más estructural y flexible del problema. Esta doble aproximación no
solo refuerza la comprensión conceptual, sino que también entrena la traducción
entre distintos lenguajes matemáticos habituales en la química general.
Semicuantitativos
Química de Brown. 15ed.
Práctica
13.8.1 ¿Cuál solución acuosa tendrá el punto de congelación más bajo? (a) 0.050
m CaCl₂ (b) 0.15 m NaCl (c) 0.10 m HCl (d) 0.050 m CH₃COOH (e) 0.20 m C₁₂H₂₂O₁₁
13.31 Liste
las siguientes soluciones acuosas en orden de punto de congelación decreciente:
0.040 M glicerina (C₃H₈O₃), 0.020 M KBr, 0.030 M fenol (C₆H₅OH).
13.35
Basándose en los datos dados en la Tabla 13.4, ¿qué solución daría el mayor
descenso del punto de congelación, una solución de 0.030 m de NaCl o una
solución de 0.020 m de K₂SO₄?
13.83a ¿Una
solución acuosa 0.10 m de KCl tiene un punto de congelación más alto, más bajo
o igual que una solución acuosa 0.10 m de urea (CO(NH₂)₂)?
13.83b El punto de congelación experimental de la solución de KCl es más alto
que el calculado asumiendo que el KCl está completamente disociado en la
solución. ¿Por qué es este el caso?
13.84
Organice las siguientes soluciones acuosas, cada una con 10% en masa de soluto,
en orden de punto de ebullición creciente: glucosa (C₆H₁₂O₆), sacarosa
(C₁₂H₂₂O₁₁), nitrato de sodio (NaNO₃).
13.85 Liste
las siguientes soluciones acuosas en orden de punto de ebullición creciente:
0.080 M KBr, 0.130 M urea (CO(NH₂)₂), 0.080 M Mg(NO₃)₂.
Química de Chang. 10ed.
12.71:
Organiza las siguientes soluciones en orden de punto de congelación
decreciente: 0.10 m Na₃PO₄, 0.35 m NaCl, 0.20 m MgCl₂, 0.15 m C₆H₁₂O₆, 0.15 m
CH₃COOH. https://youtu.be/1ryPgfh_hhE
12.72
Ordena las siguientes soluciones acuosas en orden de punto de congelación
decreciente, y explica tu razonamiento: 0.50 m HCl, 0.50 m glucosa, 0.50 m
ácido acético. https://youtu.be/TWfuF3orOLo
Descenso crioscópico
Química de Brown. 15ed.
Ejemplo
16.12 (Brown et al., 2022) Problema
13.88 ¿Cuál es el punto de congelación de una
solución preparada disolviendo 2.50 g de nitrato de sodio (NaNO₃) en
85.0 g de agua? https://youtu.be/YnuJmmPb0rg
Ejemplo
16.13 (Brown et al., 2022) Problema
13.92 Calcule el punto de congelación de una solución preparada disolviendo
1.50 g de ácido acético (CH₃COOH) en 100 g de benceno (C₆H₆). La constante de
descenso del punto de congelación para el benceno es 5.12 °C/m. https://youtu.be/7HXbfV32_fA
Química de Chang. 10ed.
Ejemplo
12.8: El glicol etileno (EG), CH₂(OH)CH₂(OH), es un anticongelante común para
automóviles. Es soluble en agua y bastante no volátil (punto de ebullición
197°C). Calcula el punto de congelación de una solución que contiene 651 g de
esta sustancia en 2505 g de agua. ¿Mantendrías esta sustancia en el radiador de
tu automóvil durante el verano? La masa molar del glicol etileno es 62.01 g.
https://youtu.be/tqAdtnkXy5U
12.60: Se
prepara una solución condensando 4.00 L de un gas, medido a 27°C y 748 mmHg de
presión, en 58.0 g de benceno. Calcula el punto de congelación de esta
solución. Nota. En lugar de acuosa debí colocar ionizado, ya que el solvente es
benceno y no agua. https://youtu.be/xSFv0YhqUkE
12.61: La
masa molar del ácido benzoico (C₆H₅COOH) determinada al medir la depresión del
punto de congelación en benceno es el doble de lo que esperaríamos para la
fórmula molecular, C₇H₆O₂. Explica esta aparente anomalía. El ácido benzoico es
un solito ionizable, y por ende su factor i es mayor que 1, por ende es de
esperar un valor superior de masa molar aparente ya que estaría midiendo su
forma acuosa.
12.75 Tanto
NaCl como CaCl₂ se utilizan para derretir hielo en carreteras y aceras en
invierno. ¿Qué ventajas tienen estas sustancias sobre la sacarosa o la urea
para bajar el punto de congelación del agua? Al ser solutos ionizables generan
casi el doble de efecto por cada mol de soluto.
Aumento ebulloscópico
Química de Brown. 15ed.
13.89
Calcule el punto de ebullición de una solución 2.50 m de MgCl₂ en agua,
suponiendo que el MgCl₂ se disocia completamente en la solución. https://youtu.be/2pZknIfdj_E
Combinados ebulloscópico y
crioscópico
Química de Brown. 15ed.
Muestra 13.8. El anticongelante automotriz contiene
etilenglicol, CH₂OH-CH₂OH, un no volátil y no electrolito, en agua. Calcule el
punto de ebullición y el punto de congelación de una solución al 25.0% en masa
de etilenglicol en agua. https://youtu.be/UceIb1hhBC0
13.32a Calcule los puntos de congelación y ebullición de
0.25 m de glucosa en etanol. https://youtu.be/faAakf_VAlk
13.32b Calcule los puntos de congelación y ebullición de:
20.0 g de decano (C₁₀H₂₂) en 50.0 g de CHCl₃; https://youtu.be/Efojb7RRSTw
13.32c Calcule los puntos de congelación y ebullición de:
3.50 g de NaOH en 175 g de agua; https://youtu.be/0xDibKzNljI
13.32d Calcule los puntos de congelación y ebullición de:
0.45 mol de etilenglicol y 0.15 mol de KBr en 150 g de H₂O.
https://youtu.be/3Nz6zM3TVuw
13.86a Calcule los puntos de congelación y ebullición de
0.22 m de glicerol (C₃H₈O₃) en etanol, https://youtu.be/6vMXkdmywNM
13.86b Calcule los puntos de congelación y ebullición de
0.240 mol de naftaleno (C₁₀H₈) en 2.45 mol de cloroformo.
https://youtu.be/8syH1Qe3QcU
13.86c Calcule los puntos de congelación y ebullición de
1.50 g de NaCl en 0.250 kg de agua, https://youtu.be/VxdjqTqhr6o
13.86d Calcule los puntos de congelación y ebullición de
2.04 g de KBr y 4.82 g de glucosa (C₆H₁₂O₆) en 188 g de agua. https://youtu.be/uqgNQShxnXM
Burdge & Overby, 2018. 3ed
Problema 13.5.2 Determine el punto de ebullición y el punto
de congelación de una solución preparada disolviendo 678 g de glucosa en 2.0 kg
de agua. Para el agua, Kb = 0.52 °C/m y Kf = 1.86 °C/m. a) 101 °C y 3.5 °C d)
112 °C y 6.2 °C b) 99 °C y −3.5 °C e) 88 °C y −6.2 °C c) 101 °C y −3.5 °C
https://youtu.be/k9AqBR0jBDY
Química de Chang. 10ed.
Práctica 12.8: Calcula el punto de ebullición y el punto de
congelación de una solución que contiene 478 g de glicol etileno en 3202 g de
agua. https://youtu.be/q5BOBkoRgtY
12.55: ¿Cuáles son el punto de ebullición y el punto de
congelación de una solución 2.47 m de naftalina en benceno? (El punto de
ebullición y el punto de congelación del benceno son 80.1°C y 5.5°C,
respectivamente). https://youtu.be/IF6xxJbh73s
12.69: ¿Cuál de las siguientes soluciones acuosas tiene (a)
el punto de ebullición más alto, (b) el punto de congelación más bajo y (c) la
presión de vapor más baja: 0.35 m CaCl₂ o 0.90 m urea? Explica. Asume que CaCl₂
se disocia completamente. En todos los casos, la disolución de cloruro de
calcio es más efectiva que la de urea, ya que su concentración efectiva es
mayor debido a su elevado factor de ionización.
12.73 ¿Cuáles son los puntos de congelación y ebullición
normales de las siguientes soluciones? (a) 21.2 g de NaCl en 135 mL de agua y
(b) 15.4 g de urea en 66.7 mL de agua. https://youtu.be/jN6dIMEqJ48. También se
encuentra en (Burdge & Overby, 2018) Ejercicio 13.67.
Molalidad del soluto
Química de Chang. 10ed.
Ejemplo 16.76 (Chang, 2010) Problema 12.56: Una solución
acuosa contiene el aminoácido glicina (NH₂CH₂COOH). Asumiendo que el ácido no
se ioniza en agua, calcula la molalidad de la solución si se congela a -1.1°C.
https://youtu.be/X-yNJ7ORHpo Tambien aparece en (Burdge & Overby, 2018)
Ejercicio 13.63
Puntos de fusión y ebullición del solvente puro
Química de McMurry. 8ed.
11.95 ¿Cuál es el punto de ebullición normal en °C del
alcohol etílico si una solución preparada disolviendo 26.0 g de glucosa
(C₆H₁₂O₆) en 285 g de alcohol etílico tiene un punto de ebullición de 79.1
°C? https://youtu.be/SqrJUVxm4XU
Factor de vant hoff
Burdge & Overby, 2018. 3ed
Muestra 13.7.A: La depresión del punto de congelación de una
solución de 0.100 m de MgSO₄ es 0.225 °C. Determina el factor de van’t Hoff
experimental para el MgSO₄ a esta concentración. https://youtu.be/V0C9mBKGtr4
Química de Gilbert. 3ed.
Práctica 11.11 Determina el valor del factor de van’t Hoff y
calcula el punto de ebullición de una solución acuosa de 1.75 m de nitrato de
bario, Ba(NO₃)₂. La Kb del agua es 0.52 °C/m. https://youtu.be/XZ2b6lS63Og
Muestra 11.12 El punto de congelación medido
experimentalmente de una solución acuosa de 1.90 m de NaCl es -6.57 °C. ¿Cuál
es el valor del factor de van’t Hoff para esta solución? ¿La solución se
comporta de forma ideal, o hay evidencia de que las partículas de soluto están
interactuando entre sí? La constante de descenso del punto de congelación del
agua es Kf = 1.86 °C/m, y el punto de congelación del agua pura es 0.00 °C. https://youtu.be/twW5En8GJSU
Como función del ratio de masas
Química de Brown. 15ed.
13.87 ¿Cuántos gramos de etilenglicol (C₂H₆O₂) deben
añadirse a 2.00 kg de agua para producir una solución que congele a -10.00 °C?
https://youtu.be/b5f1oV-mHTk
Burdge & Overby, 2018. 3ed
Práctica 13.6.B: ¿Qué masa de etilenglicol debe añadirse a
1525 g de agua para elevar el punto de ebullición a 103.9°C?
https://youtu.be/NtYsOXrNP1g
13.9.B: ¿Qué masa de naftaleno debe disolverse en 2.00 × 10²
g de benceno para obtener una solución con un punto de congelación 2.50°C por
debajo del del benceno puro? https://youtu.be/sO6QhUxcz0k
Como función del ratio de volúmenes líquidos
Química de Chang. 10ed.
12.59: ¿Cuántos litros del anticongelante glicol etileno
[CH₂(OH)CH₂(OH)] añadirías a un radiador de automóvil que contiene 6.50 L de
agua si la temperatura más fría del invierno en tu área es -20°C? Calcula el
punto de ebullición de esta mezcla de agua-glicol etileno. (La densidad del
glicol etileno es 1.11 g/mL). Tasmbién aparece en (Burdge & Overby, 2018)
Ejercicio 13.64 https://youtu.be/6DS1tOESk3s
Química de Zumdahl. 10ed.
Ejemplo 16.102 (Zumdahl & Zumdahl, 2018) Ejercicio
11.76. ¿Qué volumen de etilenglicol (C₂H₆O₂), un no electrolito, debe añadirse
a 15.0 L de agua para producir una solución anticongelante con un punto de
congelación de -25.0 °C? ¿Cuál es el punto de ebullición de esta solución? (La
densidad del etilenglicol es 1.11 g/cm³, y la densidad del agua es 1.00 g/cm³).
https://youtu.be/RGjkW7wYJDI
Molalidad efectiva total
Química de Chang. 10ed.
Ejemplo 16.105 (Chang, 2010) Práctica 12.12: La depresión
del punto de congelación de una solución de 0.100 m de MgSO₄ es 0.225°C.
Calcula el factor de van’t Hoff para el MgSO₄ a esta concentración.
Química de Zumdahl. 10ed.
Ejercicio 11.85. Considera las siguientes soluciones:0.010 m
Na₃PO₄ en agua; 0.020 m CaBr₂ en agua; 0.020 m KCl en agua; 0.020 m HF en agua
(HF es un ácido débil.). a. Suponiendo disociación completa de las sales
solubles, ¿qué solución(es) tendría(n) el mismo punto de ebullición que una
solución de 0.040 m C₆H₁₂O₆ en agua? C₆H₁₂O₆ es un no electrolito. b. ¿Cuál
solución tendría la presión de vapor más alta a 28 °C? c. ¿Cuál solución
tendría la mayor depresión del punto de congelación? https://youtu.be/4bV_hmGpcvU
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