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Soluciones julio 2015 sin resolver

  1. 1. AMO MI PROFESIÓN, ME SIENTO EDUCADORA DE CORAZÓN Y CON VOCACIÓN “AUNQUE NO LO CREAS, ESTAMOS RODEADO DE SOLUCIONES” ¡ INCLUIDOS NUESTROS PROBLEMAS! INSTITUCIÓN EDUCATIVA MALTERÍA “LIDERAZGO EN EMPRENDIMIENTO Y DESARROLLO HUMANO” “TRABAJEMOS JUNTOS PARA FORTALECER NUESTRO MODELO ESCUELA NUEVA” Área: CIENCIAS Grado: Úndecimo Código:Quimica Guia No 5 Acompaña: Carmenza Ramirez Gomez ♥ NOMBRE DE LA UNIDAD: Las soluciones. ♥ TEMA CENTRAL DE LA GUIA: Solucionesy unidades químicas de concentración. ♥ COMPETENCIA: Realiza cálculos relacionados con las unidades de concentración de soluciones; aplica el significado de los términos concentración y solubilidad a expresiones tales como: solución concentrada, solución insaturada,solución saturada e insaturada. Vivamos los momentos A-B-C-D-E. Juntos: VIVENCIA, CONOCIMIENTO, USO, PROPOSICIÓN, COMPLEMENTACIÓN A VIVENCIA 1. El agua es considerado un solvente universal, cuál es la razón. Sustenta? 2. ¿Cuándo cosinas en casa, preparas soluciones todo el tiempo? Cita 4 ejemplos 3. ¿Qué es una solución? 4. ¿Que entiendes por soluto y solvente de una solución? 5. Que significa que el alcohol que utilizamos para desinfectar heridas este al 90%. BFUNDAMENTACIÓN El agua es considerada solvente universal, recordemos algunas de sus características y propiedades: Punto de ebullición y punto de fusión: A nivel del mar,la temperatura de ebullición del agua es de 100 c° y la de fusión es de 0C°respectivamente, densidad de 1g/cm3 , cuando se encuentra a 4oC y a 1 atm de presión, si esta a 20oC su densidad es de 0.998g/cm3. Con relación a sus propiedades químicas; reacciona con oxidos y algunos metáles, produciendo el hidroxido correspondiente; por ejemplo; hidróxido de potasio. Asi mismo reacciona con oxidos de elementos no metales, produciendo el ácido respectivo; por ejemplo; acido sulfuroso. También reacciona directamente con algunos metales de los grupos IA,IIA, formando hidróxidos; por ejemplo; hidróxido de calcio, en otros casos se forma un oxido, con desprendimiento de hidrogeno gaseoso. LAS SOLUCIONES Una solución es una mezcla físicamente homogénea, formada por dos o mas sustancias que recibe el nombre de solvente y soluto, éste último en la mayoría de los casos se encuentra en menor cantidad. Solvente: Es la sustancia que por lo general se encuentra en mayor proporción dentro de la disolución, es decir, es el medio en el que se disuelve el soluto. Las soluciones mas importantes son las acuosas,por lo tanto, el solvente universal y mas común es el agua. Soluto: Es la sustancia que por lo general, se encuentra en menor proporción dentro de la solución, es decir,el soluto es la sustancia que se disuelve. Por ejemplo, en una solución acuosa de cloruro de sodio, el agua es el solvente y la sal es el soluto. Clase de soluciones: Cualquier sustancia, sin importar el estado de agregación de sus moléculas,puede formar soluciones con otras. Según en el estado físico en el que se encuentren las sustancias involucrarse pueden clasificar en solidas, liquidas y gaseosas; también puede ocurrir que los componentes de la solución se presenten en diferentes estados. Asi, cuando uno de los componentes es un gas o un solido y el otro es un liquido, el primero se denomina soluto y el segundo solvente. Las soluciones también se pueden clasificar según la cantidad de soluto que contienen, como: Diluidas o insaturadas: Cuando la cantidad de soluto es muy pequeña en relación conla cantidad de solvente; ejemplo : una cuchara de azúcar en 1 litro de agua. Saturadas o concentradas: Cuando la cantidad de soluto esta al máximo de lo que puede disolver el solvente; por ejemplo, 20 cucharadas de azúcar en 1 litro de agua. Sobresaturadas: Si la cantidad de soluto es mayor de la que puede disolver el solvente a una temperatura dada; pior ejemplo; 50 cucharadas de azúcar en 1 litro de agua. Solubilidad: Se define como la maxima cantidad de un soluto que puede disolverse en una cantidad dada de solvente, a una temperatura determinada. Algunos factores que determinan la solubilidad de una solución son: ( naturaleza del soluto y del solvente, temperatura, presión). Concentración de las soluciones: La concentración de una solución se puede expresar de muchas maneras, dependiendo de las unidades y la cantidad de soluto y la cantidad de solvente; para conocer la cantidad de soluto y solvente se utilizan las unidades de concentración, tanto físicas como químicas. 1 JULIO 5 de 2015
  2. 2. AMO MI PROFESIÓN, ME SIENTO EDUCADORA DE CORAZÓN Y CON VOCACIÓN C ACTIVIDAD DE EJERCITACIÓN 1. Unidades físicas de concentración. a. Porcentaje en masa: Es la unidad de concentración que expresa la masa de soluto en gramos por cada 100 g de solución. % masa (p/p) = masa en gramos de soluto * 100 Masa en gramos de solución Ejemplo. Si se disuelven 2 g de NaCl en 98 g de agua ¿Cuál elporcentaje en masa de la sal?. Solucion. Masa de la solución: masa del soluto + masa del solvente Masa de la solución: 2 g de NaCl + 98 g de agua = 100g de solución. % masa= 2g de NaCl * 100 = 2% 100g de solución Lo que significa: Que el 2% de la solución lo constituye la sal. b. Porcentaje en volumen: Es la forma de medir la concentracion referida al volumen del soluto en ml por cada 100ml de solución. % en volumen = volumen de soluto * 100 Volumen de solucion Ejemplo. ¿Cuál es el % en volumen de una solución de alcohol etílico, que se prepara, mezclando 25 ml de alcohol, con agua suficiente para dar un volumen total de 125 ml de solución?. % en volumen = 25ml de alcohol *100 = 20% 125ml de solución Respuesta: La solución queda preparada con una concentración del 20% de alcohol. c. Porcentaje masa – volumen: Corresponde a la masa del soluto expresada en gramos, por cada 100ml de solución. %masa –volumen = masa en gramos de soluto * 100. Volumen de solución ml Ejemplo. Se prepara la siguiente solución : 2g de NaCl y se agregan 50ml de agua ¿Cuál es el % masa volumen?. %masa –volumen= 2 g NaCl * 100 = 4% 50 ml de solucion Lo que significa que : La solución queda preparada en una relación de 4% masa –volumen. d. Partes por millón (ppm): Es el numero de partes en una masa o en un volumen presentes, en un millón de partes totales. ppm= mg de soluto L de solución Ejemplo. Se analiza una muestra de sangre para conocer la cantidad de Ca presente. Despues del análisis se obtuvo 0,013 mg de calcio. Si la muestra obtenida del paciente fue de 5ml de sangre, cuál es la concentración de calcio en ppm. ppm= 0,013 mg de Ca = 2,6 ppm. De Ca en la sangre 0,005 L 2. Unidades químicas de concentración. a. Molaridad (M): Es la unidad de concentración que relaciona la cantidad de moles de soluto que hay por un litro de solución. Se representa por la letra M. M= moles de soluto L de solución Ejemplo. 2
  3. 3. AMO MI PROFESIÓN, ME SIENTO EDUCADORA DE CORAZÓN Y CON VOCACIÓN 1. Calcula la concentración molar de una solución blanqueadora que contiene 16.5 g de hipoclorito de sodio NaClO en 800 ml de solución. Primero calculamos las moles de NaClO presentes en 16.5g. Peso molecular del NaClO=74.5g/mol. 16.5g NaClO x 1 mol = 0.221moles de NaClO. 74.5 g Ahora M = moles de soluto es de cir, M= n (moles) L de solución V(L) M= 0.221 moles de NaClO = 0.276 mol/L ó 0.276 Molar ó 0.276 M 0.80L de solución 2. Se tiene una solución de NaOH al 0.5 M, hallar la cantidad en gramos que requiero para preparar 50ml de solución a dicha concentración M = moles de soluto es de cir 0.5= n (moles) = 0.5 x 0.05=0.025 moles L de solución 0.05 L 0.025 moles de NaOH x 40 g NaOH =1g de NaOH 1mol NaOH b. Molalidad (m): Indica la cantidad de moles de soluto presentes en un Kg (1000g) de solvente. Cuando el solvente es agua, y debido a que la densidad de esta es 1 g/ml, 1 kg de agua equivale a un litro. La molalidad se calcula medinate la expresión: Molalidad = moles de soluto es decir, m= n soluto Kg de solvente kg de solvente Ejemplo. Si se disuelven 10 g de NaHCO3 en 175 ml de agua, ¿Cuál es la concentración molal de la solución? De la expresión m= n soluto/kg de solvente , conocemos solamente la cantidad de solvente, la cual esta expresada en unidades de volumen. Siendo la densidad del agua 1.0g/ml,podemos decir que los 175ml de agua equivalen a 175 g de la misma, osea que equivalen a 0.175 kg . calculemos ahora la cantidad de moles de NaHCO3 presentes en la solución. moles de NaHCO3 = 10g NaHCO3 x 1 mol NaHCO3 = 0.119 mol de NaHCO3 84 g NaHCO3 Ahora si podemos aplicar la formula, para obtener la molalidad. m = 0.119 mol de NaHCO3 = 0.68 molal(m) 0.175 kg 2. Deseo conocer la masa de bicarbonato de sodio que debo utilizar para preparar una solución al 0.3M, en un vaso con agua, (aproximadamente 200). La solución que se va a preparar es para suministrarla a un compañero que tiene una furte gastritis. 0,3M = # moles de NaHCO3 # moles de NaHCO3= 0,06 moles x 84 g de NaHCO3 0, 2 L de solución 1mol = 5,04 g NaHCO3 c. Normalidad (N): Relaciona el numero de equivalentes gramo o equivalentes químicos de un soluto con la cantidad de solución, en litros. Se expresa como: N= numero de equvalentes- gramo de soluto Volumen de la solución (L ) El concepto de equivalente gramo se ha desarrollado especialmente para referirse a los ácidos y bases; asi , un equivalente gramo es la masa de sustancias (ácido o base) capaz de producir un mol de iones H+ o OH- , según el caso. Ejemplo. 1. ¿ Cuál será la normalidad de una solución de Mg(OH)2 que contiene 8 g de Mg(OH)2 en 200ml de solución? En primer lugar vamos a calcular el peso equivalente gramo del Mg(OH)2 1 peqg de Mg(OH)2= masa molar del Mg(OH)2 = 59g Mg(OH)2 = 29g 2 (OH)2 Como se tiene 8 g de NaOH , entonces el numero de equivalentes presentes será: # peqg de Mg(OH)2 =8g de Mg(OH)2 * 1 eq de NaOH = 0.276 eqg 29 g Ahora expresemos el volumen de solución en litros asi: V de solución (L)= 200 ml * 1L =0.2 L 1000ml Reemplazando en la formula tenemos: N= 0.276 eqg= 1, 38 N 0.2 L 3
  4. 4. XB = Numero de moles de B Numero de moles totales de la solucion AMO MI PROFESIÓN, ME SIENTO EDUCADORA DE CORAZÓN Y CON VOCACIÓN 2. ¿ Cuál será la normalidad de una solución de H3 PO4 que contiene 8 g de H3 PO4 en 200ml de solución? En primer lugar vamos a calcular el peso equivalente gramo del H3 PO4 1 peqg de H3 PO4 = masa molar del H3 PO4 = 98g H3 PO4 = 32,67 3 H Como se tiene 8 g de NaOH , entonces el numero de equivalentes presentes será: # peqg de H3 PO4 = 8g de H3 PO4 * 1 eq de H3 PO4 = 0.245 eqg de H3 PO4 32,67 g Ahora expresemos el volumen de solución en litros asi: V de solución (L)= 200 ml * 1L =0.2 L 1000ml Reemplazando en la formula tenemos: N= 0.245 eqg= 1, 225 N 0.2 L d. Fracción molar (X):Expresa el numero de moles de un componente de la solución, en relación con el numero total de moles, incluyendo todos los componentes presentes. Se calcula mediante la expresion: XA = Numero de moles de A Numero de moles totales de la solucion para una solucion de dos componentes, llamando nA y nB al número de moles A y B, la expresión matemática es: XA = nA XB = nB nA + nB nA + nB La suma de las fracciones molares de una soluciÓn es igual a uno. Ejemplo. Una solución contiene 5.8 g de NaCl y 100g de H2O. determina la fracción molar del agua y de la sal. Determinamos elnumero de moles de NaCl y de H2O: nNaCl = 5.8 g deNaCl * 1mol de NaCl = mol 58.5 g de NaCl nH2O= 100g de H2O * 1mol de H2O = 5.55 mol 18 g de H2O La fracción molar para cada componente es : XNaCl= 0.09 = 0.015 0.09 +5.55 X H2O = 1 - 0.015 = 0.985 3. Dilusiones: Los reactivos disponibles en el laboratorio se encuentran, por lo general, en forma de sólidos o en soluciones comerciales muy concentradas cercanas al 100%; con cierta frecuencia, es necesario preparar soluciones menos concentradas, a partir de estos materiales. Lo más común es que las concentraciones de las sustancias s e encuentren expresadas como molaridad. Si partimos de una solución inicial n1= M1*V1 ,para obtener una segunda solución n2 = M2*V2 debe cumplirse que el número inicial de moles sea igual al número final de moles ( n1=n2) de ahí deducimos que M1*V1 = M2*V2 .cuando la concentración de la solución se expresa como normalidad, podemos basarnos en una generalización de la expresión anterior: C1*V1 = C2 * V2 ,donde C indica la concentración de la solución. . D ACTIVIDAD DE APLICACIÓN Resuelve los siguiente ejercicios en tu cuaderno 1. Si se disuelven 10 g de NaCl en 90 g de agua,¿cuál es el porcentaje en masa de la sal? 2. Expresar la concentración de 20g de una solución acuosa que contiene 7g de sal en términos de % p/p 3. ¿Cuántos ml de acido sulfúrico (H2SO4) hay en 300ml una solución al 20% en volumen? 4. ¿Cuál es el %p/v de una solución que contiene 20 gramos KOH en 250ml de solución? 5. ¿Cuál será la concentración , en ppm , de una muestra de 350ml de solución de fluoruro de sodio en agua, que contiene 0.00070g de esta sal disuelta? 6. Se tienen 3.6 moles de azúcar en 1.8 litros de solución ¿Cuál será la concentración molar? 7. En el laboratorio te entregan en un vidrio reloj 10 g de potasa caústica o KOH, para que la disuelvas en en 450 ml de agua. Cuál es la concentración molal (m) de la solución? 8. ¿Cuántos gramos de acido sulfúrico están contenidos en 500ml de solución 0.50 N de acido? E ACTIVIDADES DE COMPLEMENTACIÓN Consulta soluciones que se utilizen en la industria química y en nuestros propios hogares y analiza la infomacion sobre la concentración en que se encuentran algunos productos de uso cotidiano. 4

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