Fracción molar de ácido sulfúrico sabiendo la molaridad y densidad

, por F_y_Q

Determina la fracción molar del soluto y solvente de 2 L de solución 3 M de ácido sulfúrico, cuya densidad es 1.12 g/mL.

Masas atómicas: S = 32 ; O = 16 ; H = 1.


SOLUCIÓN:

Debes considerar los dos litros de disolución de molaridad conocida, con lo que ya tendrías los moles de soluto que contiene la mezcla, pudiendo convertirlos en masa:

2\ \cancel{L\ D}\cdot \frac{3\ mol\ \ce{H2SO4}}{1\ \cancel{L\ D}} = \color{blue}{6\ mol\ \ce{H2SO4}}

6\ \cancel{mol}\ \ce{H2SO4}\cdot \frac{98\ g}{1\ \cancel{mol}} = \color{blue}{588\ g\ \ce{H2SO4}}

La masa de los dos litros de disolución la obtienes con el dato de la densidad:

2\cdot 10^3\ \cancel{mL}\ D\cdot \frac{1.12\ g}{1\ \cancel{mL}} = \color{blue}{2\ 240\ g\ D}}

Para hacer la fracción molar es necesario saber los moles de agua que contiene la disolución. La masa de agua es la diferencia entre la masa de la disolución y la de ácido. Conviertes esa masa en mol:

(2\ 240 - 588)\ \cancel{g}\ \ce{H2O}\cdot \frac{1\ mol}{18\ \cancel{g}} = \color{blue}{91.8\ mol\ \ce{H2O}}

La fracción molar del ácido es:

x_{\ce{H2SO4}} = \frac{n_{\ce{H2SO4}}}{n_T} = \frac{6\ \cancel{mol}}{(91.8 + 6)\ \cancel{mol}} = \fbox{\color{red}{\bf 0.06}}}


La fracción molar del agua, que es el otro componente que forma la mezcla, puede obtenerse por diferencia:

x_{\ce{H2O}} = 1 - x_{\ce{H2SO4}} = (1 - 0.06) = \fbox{\color{red}{\bf 0.94}}