Ejercicios de química resueltos. Propiedades de las disoluciones. Solubilidad en función de la temperatura del sólido

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Estos ejercicios abordan de manera sistemática el concepto de solubilidad, el nivel de saturación y la masa máxima de soluto que un solvente puede admitir bajo condiciones específicas de temperatura. A través de ejemplos tomados de distintos textos clásicos de química general, se estudia cómo expresar la solubilidad en diversas unidades —g de soluto por 100 g o 100 mL de solvente, molaridad, o masa disuelta— y cómo interpretar su significado físico. Asimismo, se analizan situaciones de disoluciones insaturadas, saturadas y sobresaturadas, así como los procesos de cristalización, precipitación y enfriamiento controlado. Algunos problemas introducen escenarios analíticos más sutiles, como mezclas de solutos con solubilidades distintas o cambios de temperatura sin formación inmediata de precipitado, lo que permite discutir la estabilidad metastable de las disoluciones. Todos los ejercicios se resolverán mediante dos técnicas equivalentes y complementarias: el factor de conversión y los teoremas de álgebra simbólica de Viète, entendidos aquí como métodos homólogos que conducen a los mismos resultados físicos desde enfoques formales distintos.

Calculando solubilidades

Química de García

1. Para disolver 6 g de sulfato de cobre obteniendo una solución a 20 °C, se necesitaron exactamente 29.7 cm³ de agua. Calcule la solubilidad de la sal. [garcia.solubilidad.1]

Química de Chang 10ed

12.27. Una muestra de 3.20 g de una sal se disuelve en 9.10 g de agua para dar una solución saturada a 25°C. ¿Cuál es la solubilidad (en g de sal/100 g de H₂O) de la sal?; [Chang.10ed.12.27]

Química de Blei & Odian 2ed

7.38-39 La solubilidad del sulfato de aluminio en agua a 20 °C es 26.7 g/100 mL. Calcula su molaridad. La solubilidad del cloruro de calcio en agua a 20 °C es 74.5 g/100 mL. Calcula su molaridad. [blei.odian.2ed.7.38.39]

Nivel de saturación y masa máxima

Química de García

Ejemplo 1. La solubilidad del nitrato de potasio a 40°C es de 63.9 g / 100 cm³. ¿Qué volumen de agua se requiere para disolver 32 g de esta sal a la temperatura señalada?  [garcia.temperatura.solubilidad.1]

Ejemplo 2. Se utilizó el mismo volumen de solvente para preparar dos soluciones saturadas a 25°C. Sabemois que la solución A contiene 100 g de soluto con solubilidad de 32.3 g / 100 mL. Si la solubilidad del soluto B es 1.02 g/100mL ¿Qué cantidad de soluto contiene la solución B?  [garcia.temperatura.solubilidad.2]

 Química de Brown 15ed.

Problema 13.57. La solubilidad del alumbre, KAl(SO₄)₂ • 12 H₂O, en agua es de 44 g por 100 g de agua a 50 °C. Se forma una solución de alumbre en agua a 80 °C disolviendo 130 g en 100 g de agua. Cuando esta solución se enfría lentamente a 50 °C, no se forma precipitado. (a) ¿Está la solución enfriada a 50 °C insaturada, saturada o sobresaturada? (b) Tomas una espátula metálica y rascas el lado del recipiente de vidrio que contiene esta solución enfriada, y comienzan a aparecer cristales. ¿Qué acaba de ocurrir? (c) En equilibrio, ¿qué masa de cristales esperas que se forme? [brown.15ed.13.57]

Problema 13.58. Al referirse a la Figura 13.14, determine si la adición de 50,0 g de cada uno de los siguientes sólidos iónicos a 100 g de agua a 20 °C conducirá a una solución saturada: (a) NaCl, (b) CaCl₂, (c) KNO₃, (d) NaNO₃. [brown.15ed.13.58]

Química de Chang 10ed

Problema 12.28. La solubilidad del KNO₃ es 155 g por 100 g de agua a 75°C y 38.0 g a 25°C. ¿Qué masa (en gramos) de KNO₃ cristalizará fuera de la solución si exactamente 100 g de su solución saturada a 75°C se enfría a 25°C?; Aparece en (Burdge & Overby, 2018) Problema 13.33. [chang.10ed.12.28]

Problema 12.29. Una muestra de 50 g de KClO₃ impuro (solubilidad = 7.1 g por 100 g de H₂O a 20°C) está contaminada con un 10% de KCl (solubilidad = 25.5 g por 100 g de H₂O a 20°C). Calcula la cantidad mínima de agua a 20°C necesaria para disolver todo el KCl de la muestra. ¿Cuánto KClO₃ quedará después de este tratamiento? (Asume que las solubilidades no se ven afectadas por la presencia del otro compuesto). Aparece en (Burdge & Overby, 2018) Problema 13.34. [chang.10ed.12.29]

Gráfica

Química de García

1. Refiriéndose a la figura 13.15, determine si la adición de 40.0 g de cada uno de los siguientes sólidos iónicos a 100 g de agua a 40 °C conducirá a una solución saturada: (a) NaNO₃, (b) KCl, (c) K₂Cr₂O₇, (d) Pb(NO₃)₂. [garcia.temperatura.solubilidad.grafica.1]

Referencias

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