Molaridad de una disolución de ácido nítrico y átomos de nitrógeno que contiene (1557)

, por F_y_Q

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Disolvemos 20 mL de una disolución de $$$ \text{HNO}_3$$$ (15 %) y densidad de $$$ 1.12\ \text{g}\cdot \text{mL}^{-1}$$$, con agua hasta un volumen final de 250 mL.

a) ¿Cuál es la molaridad de la disolución?

b) ¿Cuántos átomos de nitrógeno habrá en 10 mL de ella?

P.-S.

a) El cálculo de la molaridad lo puedes hacer en tres pasos.

i) Calculas la masa de la disolución con el dato de la densidad y aplicas el dato del porcentaje en masa para obtener la masa de ácido que está contenida. Lo puedes hacer en un único paso:

$$$ \require{cancel} 20\ \cancel{\text{mL D}}\cdot \dfrac{1.12\ \cancel{\text{g D}}}{1\ \cancel{\text{mL D}}}\cdot \dfrac{15\ \text{g HNO}_3}{100\ \cancel{\text{g D}}} = \color{royalblue}{\bf 3.36\ g\ HNO_3}$$$

ii) Conviertes la masa de ácido nítrico en moles:

$$$ \require{cancel} 3.36\ \cancel{\text{g}}\ \text{HNO}_3\cdot \dfrac{1\ \text{mol}}{63\ \cancel{\text{g}}} = \color{royalblue}{\bf 5.33\cdot 10^{-2}\ mol\ HNO_3}$$$

iii) La molaridad es el cociente entre los moles que has calculado y el volumen de la disolución, pero expresado en litros:

$$$ \text{M} = \dfrac{\text{n}_{\text{HNO}_3}}{\text{V}_\text{D}} = \dfrac{5.33\cdot 10^{-2}\ \text{mol}}{0.02\ \text{L}}\ \to\ \color{firebrick}{\boxed{\bf M = 2.67\ mol\cdot L^{-1}}}$$$


b) Los átomos de nitrógeno los calculas a partir del dato de la molaridad. Lo haces en dos pasos.

iv) Calculas los moles de ácido nítrico que contienen 10 mL de la disolución:

$$$ \require{cancel} 10\ \cancel{\text{mL D}}\cdot \dfrac{2.67\ \text{mol HNO}_3}{10^3\ \cancel{\text{mL D}}} = \color{royalblue}{\bf 2.67\cdot 10^{-2}\ mol\ HNO_3}$$$

v) Cada molécula de ácido nítrico contiene un único átomo de N y un mol es igual al número de Avogadro de partículas. Usas dos factores de conversión en un único paso:

$$$ \require{cancel} 2.67\cdot 10^{-2}\ \cancel{\text{mol HNO}_3}\cdot \dfrac{6.022\cdot 10^{23}\ \cancel{\text{moléculas}}}{1\ \cancel{\text{mol}}}\cdot \dfrac{1\ \text{átomo N}}{1\ \cancel{\text{molécula HNO}_3}} = \color{firebrick}{\boxed{\bf 1.61\cdot 10^{22}\ átomos\ de\ N}}$$$