GUIA DE APRENDIZAJE - SOLUCIONES

AREA : Química. GRADO : 10 DOCENTE : Pedro Alfonso Portillo Chaves TIEMPO : 10H COMPETENCIA BASICA: Establecer relaciones cuantitativas entre los componentes de una solución.

1. PROPÓSITOS

1.1. Afectivos:

1.1.1. El alcohol que utilizamos para desinfectar heridas está al 90%, qué significa para usted este dato?

1.1.2. Por qué las aguas de algunos ríos son de color café mientras que otras son negruzcas o incoloras?

1.1.3. Por qué cuando se adiciona demasiado café a una taza con agua, parte del café se deposita en el fondo de la taza?

1.2. Cognitivos:

1.2.1. Comprender el proceso para calcular la concentración de una solución.

1.2.2. Comprender el proceso para preparar soluciones con diferentes concentraciones.

1.3. Expresivos:

1.3.1. Calcular la concentración de una solución en unidades físicas y químicas.

1.3.2. Preparar soluciones con diferentes concentraciones.

2. ENSEÑANZAS

SOLUCIONES

Una solución es una mezcla homogénea de dos o más sustancias. La sustancia disuelta se denomina soluto y está presente generalmente en pequeña cantidad en comparación con la sustancia donde se disuelve denominada solvente. En cualquier discusión de soluciones, el primer requisito consiste en poder especificar sus composiciones, esto es, las cantidades relativas de los diversos componentes.

Propiedades de las soluciones

1. Su composición química es variable. 2. Las propiedades químicas de los componentes de una solución no se alteran. 3. Las propiedades físicas de la solución son diferentes a las del solvente puro: la adición de un soluto a un solvente aumenta su punto de ebullición y disminuye su punto de congelación; la adición de un soluto a un solvente disminuye la presión de vapor de éste.

PRINCIPALES CLASES DE SOLUCIONES

SOLUCIÓN DISOLVENTE SOLUTO EJEMPLOS

Gaseosa Gas Gas Aire, Mezclas

gaseosas

Liquida Liquido Liquido Alcohol en agua

Liquida Liquido Gas O2 en H2O

Liquida Liquido Sólido NaCl en H2O

SOLUBILIDAD

La solubilidad es la cantidad máxima de un soluto que puede disolverse en una cantidad dada de solvente a una determinada temperatura.

Factores que afectan la solubilidad:

Los factores que afectan la solubilidad son:

a) Superficie de contacto: La interacción soluto-solvente aumenta cuando hay mayor superficie de contacto y el cuerpo se disuelve con más rapidez (pulverizando el soluto).

b) Agitación: Al agitar la solución se van separando las capas de disolución que se forman del soluto y nuevas moléculas del solvente continúan la disolución

c) Temperatura: Al aument6ar la temperatura se favorece el movimiento de las moléculas y hace que la energía de las partículas del sólido sea alta y puedan abandonar su superficie disolviéndose.

d) Presión: Loz estudiantes deben ver el siguiente video clci AQUÍ PARA VER VIDEO

NOTA: AMPLIAR ESTE TEMA DE SOLUBILIDAD EN EL LIBRO DE SANTILLANA, QUÍMICA INORGÁNICA.

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MODO DE EXPRESAR LAS CONCENTRACIONES

Concentración =

La concentración de una solución es la cantidad de soluto contenido en una cantidad determinada de solvente o solución. Los términos diluidos o concentrados expresan concentraciones relativas. Para expresar con exactitud la concentración de las soluciones se usan unidades físicas y unidades químicas.

UNIDADES FÍSICAS: Las unidades físicas de concentración no tiene en cuenta la masa molar de los componentes de la solución

Concentración Concepto Formula

a) Porcentaje peso a peso (% P/P)

Indica el peso de soluto por cada 100 unidades de peso de la solución

% p/p =

b) Porcentaje volumen a volumen (% V/V)

Se refiere al volumen de soluto por cada 100 unidades de volumen de la solución.

% v/v =

x100

c) Porcentaje peso a volumen (% P/V)

Indica el peso de soluto que hay en cada 100 unidades de volumen de solución.

% p/v =

x100

Partes por millón.

Se define como la masa soluto expresada en miligramos contenidos en un litro ó kilogramo de solución. El nombre de esta expresión de concentración se deriva dela relación entre Kg y mg (1 kilogramo = 106 miligramos).

ppm =

UNIDADES QUÍMICAS Las unidades químicas de concentración tiene en cuenta la masa molar de los componentes de la solución.

d) Fracción molar (X): se define como la relación entre las moles de un componente y las moles totales presentes en la solución

Xsolvente =

Xsoluto =

Molaridad ( M ) Es el número de moles de soluto contenido en un litro de solución. Una solución 3 molar ( 3 M ) es aquella que contiene tres moles de soluto por litro de solución.

M =

Molalidad (m): Es el número de moles de soluto contenidos en un kilogramo de solvente

m =

g) Normalidad (N):

Es el número de equivalentes gramo de soluto contenidos en un litro de solución.

N =

Peso equivalente ácidos =

Peso equivalente bases =

No. Equivalentes gramo =

Diluciones Concentración 1 x volumen 1=Concentración 2 volumen 2

C1V1 = C2V2

3 EVALUACION(Criterios)

Presentar evidencias de acuerdo a los propósitos

3.1 Calcular la concentración de una solución

3.2 Preparar soluciones con diferentes concentraciones.

3.3 Preparar disoluciones.

4 DIDACTICA

4.1 Fase afectiva: A través de preguntas

4.2 Fase cognitiva:

4.2.1 Conceptualización teórica

4.2.2 Mentefactos conceptuales

4.3.1 FASE EXPRESIVA

4.3.1 ALGORITMO o heurístico

4.3.1.1 Leer comprensivamente el ejercicio.

4.3.1.2 Identificar datos

4.3.1.3 Buscar y aplicar la fórmula apropiada

4.3.1.4 Interpretar el resultado

4.3.1.5 Preparar la solución o calcular su concentración

4.3.2 MODELACIÓN

4.3.2.1 Cuál es el porcentaje en masa (peso) de una solución que se preparó mezclando 20g de glucosa con 120g de agua? Solución. m(soluto) = 20g m(solución) = 20g + 120g = 140g

%m / m =

x 100

%m / m = 14.28%

Comentario [pp1]: Qué significa

4.3.2.2 Qué masa de sacarosa se necesita para preparar 150g de solución al 4% en masa? Solución. De la fórmula obtenemos:

4% =

x 100%

Cantidad de soluto=6

4.3.2.3 Al mezclar 50 ml de agua de densidad 1g/ml con 70 ml de metanol de densidad 0,8 g/ml se obtiene una solución de densidad 0,9 g/ml. Calcular el porcentaje en volumen del metanol en la solución. Para el cálculo de esta unidad se puede considerar con bastante aproximación que los volúmenes son aditivos, es decir que el volumen final de la solución es igual al volumen del soluto más el volumen del solvente. Pero en muchos casos el volumen de la solución no es igual a la suma de los volúmenes del soluto y del solvente. En este caso para realizar los respectivos cálculos es necesario conocer las densidades del soluto, solvente y de la solución final. Solución. Al mezclar el agua y el alcohol, el volumen de la solución no es igual a la suma delos volúmenes. Por esta razón es necesario calcular la masa de la solución inicialmente: m(H2O) = V(H2O) x ρ(H2O) = 50 ml x 1g/ml = 50g m(alcohol) = V(alcohol) x ρ(alcohol) = 70 ml x 0,8g/ml = 56g m(solución) = 50g + 56g = 106g Determinamos el volumen de la solución:

Volumen = Masa / densidad =

= 117.8mL.

Calculamos el porcentaje en volumen

% v/v =

x 100 =

x100 = 59.4%

4.3.2.4 Cuál es la masa de KOH que hay que disolver con suficiente agua hasta completar 100 ml de solución con una concentración al 2.5% m/V?

Solución.

2.5% =

x100%

Gr.KOH = 2.5%x100mL / 100% = 2.5gr.

4.3.2.3 La concentración de histamina permitida en ciertos alimentos no puede exceder de 50 ppm. ¿Cuántos miligramos de histamina contiene 3 kg de un alimento con una concentración de 45 ppm? Solución

45ppm =

miligramos de soluto = 45

x 3Kgr = 135mg.

4.3.2.4 Cuántos gramos de AgNO3 , se necesitan para preparar 100 cm3 de solución 1M?

Previamente sabemos que:

El peso molecular de AgNO3 es:170 g = masa de 1 mol AgNO3

y que 100 CC. De H20 equivalen a100 ml. H20

Usando la definición de molaridad, se tiene que en una solución 1M hay 1 mol de AgNO3 por cada Litro de solución

M = Moles de AgNO3 /Litros de solución

Como Moles de AgNO3 = W / PM Entonces

W = M.PM.V Reemplazamos y W = 1 x 170 x 0,1 Litros de solución = 17 gramos

4.3.2.7 Cuántos gramos de AgNO3 , se necesitan para preparar 100 cm3 de solución 1m?

Previamente sabemos que:

El peso molecular de AgNO3 es: 170 g = masa de 1 mol AgNO3

y que 100 cc de H20 equivalen a 100 gr. H20

Usando la definición de molalidad , se tiene que en una solución 1m hay 1 mol de AgNO3 por cada

kg (1000 g ) de H2O (solvente) es decir:

m=

=

100gr.de H2O x

x

= 17 gr. de AgNO3

Utilizando este factor de conversión y los datos anteriores tenemos que se necesitan 17 g de AgNO3 para preparar una solución 1 m, observe que debido a que la densidad del agua es 1.0 g/ml la molaridad y la molalidad del AgNO3 es la misma

4.3.3 SIMULACIÓN

4.3.3.1 Cuál es el porcentaje en masa (peso) de una solución que se preparó mezclando 20g de glucosa con 120g de agua?

4.3.3.2 Una solución de (Naftaleno) en (Benceno) contiene 20.1 gramos de naftaleno y 79.9 gramos de benceno, hallar la

composición de la solución en fracción molar (X).

4.3.3.3 Cuántos gramos de soluto se requieren para preparar 500 mililitros de ácido fosfórico 1.5 N?

4.3.3.4 Se quiere conocer la cantidad de cloruro de sodio, NaCl, necesaria para preparar un litro de solución 3M.

4.3.4 EJERCITACIÓN.

4.3.4.1 Qué masa de sacarosa C12H22O11 se necesita para preparar 150g de solución al 4% en masa?

4.3.4.2 Cuál es la masa de una solución de ácido acético al 15% (m/m) que contiene 165g de ácido acético? 4.3.4.3 Cuál es la masa de KOH que hay que disolver con suficiente agua hasta completar 100 ml de solución con una concentración

al 2.5% m/V. 4.3.4.4 Calcule el porcentaje en volumen, en una solución que se prepara mezclando 70ml de etanol y 300 ml de agua a 25°C. Considere

los volúmenes aditivos. 4.3.4.5 Cuál es el porcentaje en masa de cada una de las siguientes soluciones?:

a) 25 g de NaBr + 100 g de H2O. b) 1,20 g de CaCO3 + 100 g de H2O.

4.3.4.6 Cuántos gramos de una solución de AgNO3 al 12,5% en masa contiene 15gr. de nitrato de plata. 4.3.4.7 Cuál es el porcentaje en volumen de una solución preparada con 10 ml de metanol disuelto en agua hasta un volumen de 40

ml.?. 4.3.4.8 Se prepara una solución que contiene 6 g de soluto en 500 cm3 de solución. Expresar su concentración en: % m/v 4.3.4.9 Una muestra de agua de mar contiene 15 g de NaCl en 300 g de Agua. Expresar su concentración en: a. % m/m b. ppm

4.3.4.10 Se dispone de una base concentrada de Ba(OH)2 (PM = 154 g/mol) al 35% p/p y densidad 1.25 g/ml. a) Calcule la fracción molar de la base concentrada. R: 0.059 b) Calcule la concentración normal de la solución resultante cuando se diluyen 60 ml de la solución concentrada en 250 ml de agua. R: 1.10N c) Cuantos ml de HCl 0.05 M se necesitan para neutralizar 100 ml de la solución anterior. R: 2724 ml

4.3.4.11 Calcule la molalidad, molaridad y fracción molar de HCl de una solución de HCl (PM = 36.5) al 30% p/p y densidad 1.15 g/ml. R:

11.74m, 9.45M y 0.174

4.3.4.12 Calcule el número de moles que hay en 150 ml de una solución 1.5 Molar de H2SO4 (PM = 98). R: 0.225 mol

4.3.4.13 Cuantos ml de NaOH 2N se necesitan para neutralizar los 150 ml de la solución de ácido sulfúrico anterior (problema b). 225 ml

4.3.4.14 Se dispone de H2SO4 (PM = 98 g/mol) de 62% p/p y densidad d= 1.48 g/ml. Responda las siguientes preguntas: a) Cuál es la concentración molar del ácido? R: 9.37M b) Calcule la fracción molar del ácido. R: 0.231 c) Calcule la concentración molal del ácido concentrado. R: 16.66m d) Qué volumen de este ácido se necesitan para preparar 250 ml de H2SO4 de concentración 3.5 Normal? R: 46.7 ml

4.3.4.15 Se dispone de una solución de NaOH (PM = 40 g/mol) de 35% p/p y densidad 1.25 g/ml. a) ¿Cuál es la concentración Normal del NaOH?. R: 10.94N b) ¿Qué volumen de esta base es necesario para neutralizar 2,5 g de H2C2O4 (PM=90 g/mol)?. R: 5.1 ml c) Si se mezclan 50 ml del NaOH original con 100 ml de una solución de NaOH al 20% p/p y densidad 1.15 g/ml ¿cuál es la molaridad de la solución resultante?. R: 7.47 M

4.3.4.16 Explique cómo se preparan 250 mL. de solución acuosa de ácido sulfúrico 0.5N 4.3.4.17 Explique cómo se preparan 250 mL. de solución acuosa de ácido fosfórico 0.5M

5 RECURSOS: Tubos de ensayo, pipetas, balanza, agitador de vidrio, Picnómetros, probetas, azúcar, sal de cocina, café, etc.

6. GLOSARIO: Hacer un listado de las palabras que no conozca, buscar, comprender y memorizar y su significado.

7. BIBLIOGRAFIA O WEBGRAFIA. Internet.