unidad didÁctica 4 mciencia

8/8/2019 UNIDAD DIDÁCTICA 4 MCiencia

http://slidepdf.com/reader/full/unidad-didactica-4-mciencia 1/16

UNIDAD DIDÁCTICA 4EL LABORATORIO DE QUÍMICA: COMPUESTOS,

DISOLUCIONES, Y pH.

Objetivos:1. Conocer la formulación y nomenclatura de los principales compuestos

químicos: Hidruros, Óxidos, Anhídridos, Ácidos, Hidróxidos.2. Iniciarse en las técnicas básicas del laboratorio de química.3. Comprender qué son y cómo se preparan las disoluciones.4. Conocer diferentes formas de expresar la concentración de una

disolución.5. Realizar disoluciones.6. Conocer las características fundamentales de los ácidos y las bases.

7. Saber diferenciar en el laboratorio ácidos y bases.8. Conocer el concepto de pH.9. Saber realizar reacciones químicas sencillas.

Contenidos:1. Conceptuales:

1.1. La formulación química.1.2. Mezclas, dispersiones y disoluciones.1.3. Tipos de disoluciones.

1.4. Concentración de las disoluciones.1.5. Ácidos y bases: el pH.

1.6. La reacción de neutralización.2. Procedimentales:

2.1. Utilización de la tabla periódica.2.2. Fórmula de los principales compuestos2.3. Cálculo de las masas moleculares de compuestos.2.4. Resolución de problemas de disoluciones.2.5. Paso de una unidad de concentración a otra.2.6. Realización de disoluciones.2.7. Utilización de métodos para prácticos para hallar el pH de una

disolución: Fenolftaleina y papel indicador universal.2.8. Realización de una reacción de neutralización.

3. Actitudinales:3.1. Importancia de la utilización del método científico.3.2. Seguimiento de las normas básicas de seguridad en el laboratorio.3.3. Interés en el trabajo personal y grupal.

Actividades/Prácticas:

1. Realizar ejercicios de formulación.2. Realizar ejercicios de disoluciones.



3. Preparación de disoluciones a una concentración dada.4. Realizar ejercicios de neutralización.5. Medición práctica del pH de una disolución.6. Formación de cristales con diferentes compuestos químicos.

7.

Elaboración de jabón.8. Determinación práctica de la solubilidad de un compuesto en agua.9. Realización de una pequeña investigación para conocer cómo es la

germinación y el crecimiento de un vegetal en presencia de diferentesconcentraciones de varias sales distintas: cloruro sódico, sulfato decobre, nitrato amónico, nitrato potásico,...

Temporalización:20 sesiones.

Evaluación:Ejercicios realizados en el cuaderno.Problemas corregidos en clase.Observación del trabajo realizado en clase.Realización de pruebas escritas.



1.- FORMULACIÓN.

ACTIVIDAD 1: Repasar del curso anterior los símbolos químicos y las valencias de losmetales y de los no metales. Realizar un cuadro en el cuaderno donde seindique todo esto.

FORMULACIÓN QUÍMICA

O x í g e n o + M e t a l : Ó X I D O S

O x í g e n o + N o M e t a l : A N H Í D R I D O S

C o m b i n a c i o n e s c o n e l O x í g e n o

H i d r ó g e n o + M e t a l : H I D R U R O S

H i d r ó g e n o + N o M e t a l : H A L U R O S D E H I D R Ó G E N O

C o m b i n a c i o n e s c o n e l H i d r ó g e n o

C o m p u e s t o s B i n a r i o s

A n h í d r i d o s + A g u a : Á C I D O S O X Á C I D O S

Ó x i d o s + A g u a : H I D R Ó X I D O S ( B a s e s )

C o m p u e s t o s T e r n a r i o s

Á c i d o s + B a s e s : S A L E S + A g u a

C o m p u e s t o s C u a t e r n a r i o s



ACTIVIDAD 2.Escribir en el cuaderno los siguientes aspectos de cada uno de loscompuestos presentados en el cuadro anterior:

Nomenclatura. Formulación: tradicional / IUPAC. Ejemplos.

ACTIVIDAD 3.Formular y nombrar (IUPAC y tradicional) los siguientes compuestos:1. Hidruro de calcio

2. Bromuro ferroso3. Cloruro de aluminio4. Ácido clorhídrico5. Sulfuro de dihidrógeno6. Óxido cúprico7. Óxido de dipotasio8. Ácido sulfúrico9. Ácido hipocloroso10. Ácido brómico11. Ácido nitroso12. Sulfito férrico13. Hipoclorito áurico14. Hidróxido de sodio15. Hidróxido argéntico

16. Al2O3

17. FeO18. CaH2 19. PbCl4 20. SO2 21. SO3 22. Cl2O7 23. Br 2O5 24. I2O3 25. KOH26. AgOH27. HNO3 28. Fe2(SO4)3 29. Al2S3 30. Pb(NO2)4



2.- FORMAS DE EXPRESAR LA CONCENTRACIÓN DE UNADISOLUCIÓN.

ACTIVIDAD 1:Investigar el significado de los siguientes términos de química

estudiados el curso anterior:• Mezcla.• Disolución.• Disolvente.• Soluto.• Disolución concentrada.

• Disolución diluida.• Disolución saturada.• Solubilidad.

La concentración de una disolución es la cantidad de soluto queexiste en una determinada cantidad de disolución o de disolvente. Hayvarias formas de expresarla, pero siempre será bajo esta fórmula general:

Concentración = cantidad soluto/ cantidad disolución

Vamos a ver las formas más frecuentes de expresar la concentraciónde una disolución:

• Concentración centesimal: En masa: C(%)=gramos soluto/gramos disolución x 100 En volumen: C(%)= ml soluto/ml disolución x 100

• C(g/l)=Gramos de soluto / litros de disolución.• Molaridad: M=moles de soluto/litros de disolución

3.- DEFINICIONES DE QUÍMICA.

1. Átomo:Es la partícula más pequeña de un elemento que conserva sus propiedades.

2. Compuesto:

Es una sustancia que está formada por átomos distintos combinados en proporciones fijas.



3. Masa atómica:Es la masa que presenta un átomo. Se expresa en Unidades de MasaAtómica (u.m.a) o en g/mol, y aparece indicado en la tabla periódica.

4. Masa molecular:

La masa molecular de una molécula es la masa que presenta dichamolécula y es igual a la suma de las masas atómicas de cada uno de loselementos que componen la molécula. Se expresa en unidades de masaatómica o en g /mol.

5. Mol:Un mol de un elemento (o de una molécula) es la masa atómica (omolecular) expresada en gramos, y representa a 6,023 · 1023 átomos (omoléculas). Se pueden calcular con la siguiente expresión:

Nº de moles = Nº de gramos/masa molecular

6. Número de Avogadro:En un mol decualquier sustancia siempre hay el mismo número de partículas de dicha sustancia. En un mol de átomos de sodio hay6,023·1023 átomo s de sodio, en un mol de moléculas de agua hay

6,023·1023 moléculas de agua, ... A este número se le llama número deAvogadro.

4.- PROBLEMAS DE DISOLUCIONES.

1. Calcular los moles de cloruro ferroso que hay en 250 c.c. de unadisolución 2M.

2. Calcular los gramos de nitrato cúprico que contiene medio litro de unadisolución 0,5M.

3. ¿Cuál será la molaridad de una disolución de 5 litros realizada con 250gramos de cloruro sódico?.

4. Tenemos 5 gramos de sulfuro de aluminio, y queremos realizar unadisolución 0,5M, ¿Cuál debe ser el volumen de dicha disolución?.

5. ¿Cuántas moléculas de nitrato potásico hay en 0,01 litro de unadisolución 3M?.

6. Tenemos 0,5 litros de una disolución 2,5M de sulfato sódico. ¿Quéconcentración tendrá dicha disolución expresada en g/l?.



7. Queremos realizar 50 c.c. de una disolución con cloruro potásico quetenga una concentración de 5 g/l. ¿Cuántos gramos del solutodeberemos utilizar para realizarla?.

8.

En 5.500 ml de una disolución hay disueltos 50 gramos detetraoxosulfato (VI) de calcio. ¿Cuál será su concentración expresada eng/l?, ¿Y su molaridad?.

9. Una disolución 2M de clorato potásico tiene un volumen de 200 cc.¿Que cantidad de agua habrá que añadirle para que la disolución pase aser de 3M?

10. ¿Cuál será la molalidad de una disolución formada por 5 gramos dehidróxido sódico y 500 cc de agua?.

11. ¿Cuál será la concentración centesimal de una disolución formada por 50 gramos de hidróxido cúprico y 1 litro de agua?

12. Se quiere calcular la concentración centesimal y la molalidad de unadisolución formada por 25 gramos de hidróxido férrico y 100 cc. deagua.

13. Una disolución de cloruro de potasio (KCl) presenta una densidad de

1,3 g/cc. ¿Cuántos gramos de soluto habrá en 2 litros de disoluciónformada con 1800 ml de agua?

14. 500 ml de una disolución de bromuro de sodio (NaBr) presenta unamasa de 0,6 kg. ¿cuál será su densidad?

15. Una disolución de sulfuro de calcio (CaS) tiene una densidad de 1,5g/cc, y está a una concentración de 5 g/l. ¿Qué quieren decir estos dosdatos? ¿Qué diferencia hay entre densidad y concentración? ¿Qué masa

tendrán 2 litros de disolución? ¿Cuántos gramos de soluto habrá en 2litros de disolución?

16. Una disolución de yoduro de litio (LiI) presenta una concentración de10 g/l. Si tenemos 500 ml de disolución, ¿cuántos gramos de solutohabrá en la disolución?

17. Una disolución de cloruro de sodio (NaCl) está a una concentración del35% en masa. Si hemos utilizado 50 g de soluto para realizar la

disolución, ¿cuál será la masa de la disolución?. Si la densidad de la



disolución fuera de 1,8 g/cc, ¿Cuál sería el volumen de dichadisolución?

18. Sabiendo que la densidad de una disolución es de 1,5 g/cc en masa, y

que su concentración es del 20% en masa, Calcular su concentración eng/l.

19. ¿Cuántos ml de agua y de alcohol puro habrá que utilizar para realizar 2litros de alcohol de 96º?

20. Calcula la masa molecular de: cloruro de todas las moléculas queaparecen en los distintos problemas de esta hoja.

21. 250 ml de una disolución 2M, ¿cuántos moles de soluto tendrá?

22. Una disolución se realiza con 5g de cloruro de litio. Si se obtiene unadisolución de 2 litros, ¿cuál será la molaridad de la disolución?

23. Una disolución de cloruro de calcio (CaCl2) presenta una concentraciónde 15 g/l, y su densidad es de 1,5 g/cc. ¿Cuál será su concentración en% en masa?¿y su molaridad?

24. ¿Cuántas moléculas de soluto habrá en 250 ml de una disolución 0,5M

de NaCl?

25. ¿Cuántas moléculas habrá en 1 litro de una disolución de KCl que presenta una densidad de 1,2 g/cc y una concentración del 25% enmasa?

26. Queremos hacer 500 cc de una disolución 0,25M de cloruro de sodio.¿Cuántos gramos de soluto deberemos de utilizar?

27. Para realizar una disolución de bromuro de plata (AgBr) hemosutilizado 25 gramos de soluto y 450 ml de agua. Si la disoluciónresultante presenta un volumen de 500 ml. ¿Cuál será la densidad de ladisolución?¿Cuál será su concentración en g/l? ¿Cuál será suconcentración en % en masa? ¿Cuál será su molaridad?.

28. Deduce una fórmula para pasar de molaridad a g/l.

29. Deduce una fórmula para pasar de g/l a Molaridad.

30. Deduce una fórmula para pasar de % en masa a molaridad.



31. Deduce una fórmula para pasar de % en masa a g/l.

32. Deduce una fórmula para pasar de molaridad a % en masa.

ACTIVIDAD 2:Preparar 100 ml. de una disolución de hidróxido sódico 0,2 M¿Cuánto soluto hace falta utilizar?Explica detalladamente los pasos (tanto de cálculos como experimentales)que has efectuado.

ACTIVIDAD 3:Calcular la solubilidad del coluro de sodio en agua a la temperatura quehaya en el laboratorio (indicar cuál es).

INVESTIGACIÓN 1: Relación entre la solubilidad de una sustancia ysu masa molecular.

Investigar si hay alguna relación entre la solubilidad en agua de unasustancia y su masa molecular.TÉCNICA: (Utilizar los pasos del método científico)Elegir cinco sustancias puras que haya en el laboratorio y que se disuelvanen agua (sulfato de cobre, cloruro sódico, clorato potásico, nitrato potásico,glucosa, almidón, ...).Calcular la masa molecular de cada una de las sustancias.Hallar la solubilidad de cada una de las sustancias.

Presentar los resultados en un informe científico.

INVESTIGACIÓN 2: Relación entre la concentración y la densidad.Investigar la relación que hay entre la concentración de una disolución y sudensidad. Utilizar las técnicas adecuadas siguiendo siempre los pasos delmétodo científico, y presentando al final el correspondiente informe.



INVESTIGACIÓN 3: Relación entre la concentración y su solubilidadeléctrica. Investigar si la concentración de una disolución se relaciona con su

conductividad eléctrica.

TÉCNICA: Usar los pasos del método científico. Se preparan 5disoluciones en agua de la misma sustancia y a distintas concentraciones(0.2M, 0.4M, 0.6M, 0.8M, 1M), posteriormente con un conductímetro semiden las conductividades correspondientes. Compara las conductividadescon las concentraciones.


INVESTIGACIÓN 4: Relación entre la concentración de unadisolución y su punto de ebullición.

Investigar si el punto de ebullición de una disolución se relaciona con suconcentración.

TÉCNICA: Utilizar los pasos del método científico. Preparar tresdisoluciones de la misma sustancia a distintas concentraciones: 0.5M, 1M,2M. Ponerlas en un matraz con un termómetro y dejarlo sobre el mecherohasta su ebullición. Comprobar la temperatura que marca el termómetro encada uno de los tres casos.


5.- LOS ÁCIDOS Y LAS BASES: EL pH.

Desde el siglo XVIII se conocen varias sustancias con sabor ácido,muchas de ellas están presentes en productos naturales: plantas, frutas, ...son los ÁCIDOS.

También hay sustancias de sabor amargo y suaves al tacto queneutralizan a las anteriores, son las BASES.

CARACTERÍSTICAS DE LOS ÁCIDOS:

Los ácidos son sustancias que presentan las siguientes características:



1. Sabor ácido o agrio (como el vinagre).2. Contienen hidrógeno en su molécula.3. Desprenden hidrógeno al reaccionar con algunos metales.4. Se disuelven en agua, y estas disoluciones conducen la corriente

eléctrica.5. Reaccionan con las bases dando lugar a sales y agua.6. Cambian el color de algunas sustancias, a las que se les denomina

indicadores.7. Podemos estudiar dos tipos de ácidos: los ácidos hidrácidos y los ácidos

oxoácidos.

CARACTERÍSTICAS DE LAS BASES:

Las bases son sustancias que presentan las siguientes características:1. Sabor amargo y suaves al tacto. (lejía, sosa, ..)2. Se disuelven en agua, y conducen la corriente eléctrica.3. Reaccionan con los ácidos.4. Neutralizan a los ácidos, produciendo sales.5. Cambia el color de los indicadores ácido-base. La fenolftaleína pasa a

color morado, el papel indicador de pH pasa a color azul.6. Presenta un grupo hidroxilo en su molécula.

EL Ph:

Los ácidos solamente presentan las propiedades citadas cuando estánen disolución acuosa. Por otro lado, los ácidos, aunque sean todos muydiferentes presentan siempre Hidrógeno en su molécula. Esto llevó aArrhenius a definir ácido de la siguiente forma:

Ácido es toda sustancia que en disolución acuosa origina iones dehidrógeno H+ o iones hidronio H3O

+.

Por ejemplo:

El ión positivo de hidrógeno H+, se une con una molécula de agua (sesolvata) para formar el ión hidrónio (H3O

+):

H+

+ H2O H3O+

HCl Cl- + H+ H2SO4 SO4

= + 2H+



Al disolver las bases en agua ocurre un proceso análogo al de losácidos, también se disocian dando lugar a ione metálicos positivos(cationes), e iones hidroxilo OH- negativos (aniones):

Ejemplos:

Por tanto las bases se pueden definir como toda sustancia que aldisolverla en agua libera iones hidroxilo OH-.

El grupo hidroxilo (OH-) se une al ión hidrógeno (H+) neutralizándose y produciendo agua sin carga.

H+ + OH- H2O

Cuantos más iones hidrógeno presente una disolución, tendrá más carácter ácido, cuantos más grupos hidroxilos presente tendrá más carácter básico.

Si presenta iguales proporciones de ambos tendrá un carácter neutro.

En una disolución neutra, como el agua pura, habrá el mismo número deiones hidrógeno que de iones hidroxilo. Ëste se ha medido en el agua a 25ºC, siendo la concentración la que sigue:

(la concentración en molaridad se simboliza aquí con los corchetes)

[H+] = [OH-

] = 10-7

Si una disolución es ácido tendrá más iones hidrógenos, y si es básicatendrá menos iones hidrógenos, por tanto podemos expresarlo con lassiguientes expresiones:

En los ácidos: [H+] > 10-7 En las bases: [H+] < 10-7

Sörensen definión, bsándose en todo lo anterior una nueva forma de definir

el pH:

Na OH Na + + OH-

Al(OH)3 Al+ + 3OH-



Otro método es el pH-metro, aparato electrónico que mediante métodoselectroquímicos determina el pH de una disolución y lo presenta en formade número en una pantalla.

7.- REACCIÓN DE NEUTRALIZACIÓN.

Si reacciona un ácido con una base se neutralizan sus efectos, y ladisolución resultante no tiene características ácidas ni básicas. La reacciónque se produce es:

ÁCIDO + BASE ------------ SAL + AGUA

A esta reacción se le llama REACCIÓN DE NEUTRALIZACIÓN, y

se produce por que los iones de hidrógeno de los ácidos reaccionan con losgrupos hidroxilos de las bases produciendo agua.

REALIZACIÓN DE UNA VOLUMETRÍA ÁCIDO-BASE:Consiste en determinar la concentración de una base a partir de un

cierto volumen de un ácido de concentración conocida. Se realiza de lasiguiente forma:1. Con una pipeta se toma un cierto volumen de disolución de la base (VB)

y se vierte en un vaso de precipitados o un matraz erlenmeyer.2. Añadimos unas gotas de fenolftaleína a la disolución de la base.

Adquiere un color morado.3. La disolución de ácido de concentración (molaridad) conocida (MA) se

introduce en una bureta y se enrasa a cero.4. Se va echando gota a gota la disolución del ácido sobre la de la base

hasta que, como consecuencia de la neutralización, el color moradodesaparezca y se torne transparente.

5. En este momento se cierra la bureta y se lee el volumen de ácido que seha empleado (VA).

6. Se calcula le concentración de la base con la siguiente ecuación:

MA · VA · nº H+ = MB · VB · nº OH-

MB = MA · VA · nº H+/VB · nº OH-

MA = molaridad del ácido.VA = volumen de la disolucióndel ácido.nº H+ = número de hidrógeno que

presenta el ácido en su formulaquímica.

MB = molaridad de la base.VB = volumen de la disolución dela basenº OH- = número de grupos

hidroxilo que presenta la base ensu fórmula química.



8.- PROBLEMAS REACCIONES QUÍMICAS:

1. Escribe las siguientes reacciones químicas ajustadas:• ácido bromhídrico + hidróxido cálcico

• ac. sulfúrico + hidr. cálcico• ac. sulfúrico + hidr. de aluminio• ac. sulfhídrico + hidr. potásico• ac. nítrico + hidr. férrico

2. Calcular la concentración que tiene que tener una disolución dehidróxido sódico, para que 50 ml. neutralicen 500 c.c. de una disoluciónde ácido sulfúrico 0,5 M.

3. Calcular el volumen de una disolución 2M de hidróxido de aluminio quehay que utilizar para neutralizar 50 ml. de una disolución 2M de ácidoclórico.

4. Se ha realizado 500 c.c. una disolución de hidróxido cálcico con 10 g.del soluto. ¿Cuántos litros de ácido clorhídrico 1M hay que utilizar paraneutralizarla?

5. Una disolución 3M de hidróxido ferroso se quiere neutralizar con 50 ml

de otra disolución 3M de ácido sulfúrico. ¿Cuál será el volumen de ladisolución de la base?

6. El ácido clorhídrico comercial presenta una densidad de 1,18 g/cc, y unaconcentración del 36 % en peso (presenta 36 g.. de ácido en cada 100 g.de disolución). Si 5 cc. de este ácido se neutraliza con 50 cc de unadisolución de hidróxido sódico, ¿Cuál será la molaridad de la base y delácido?

7. Se prepara una disolución con 10 ml. de HCl comercial (actividadanterior) y 90 cc de agua. ¿Cuánto volumen de hidróxido cálcico 3M senecesitarán para neutralizarlo?

8. 3 moles de hidróxido sódico, ¿con cuántos moles de ácido clorhídrico seneutralizarán?

9. 5 moles de hidr. cálcico, ¿con cuántos moles de ácido sulfúrico seneutralizarán?

10.moles de hidr. sódico, ¿con cuántos moles de ác. sulfúrico seneutalizarán?



INVESTIGACIÓN 5: Comprobar la acidez de vinagres de distintasmarcas y procedencias.

Cada alumno deberá realizar una investigación, utilizando el métodocientífico, que compruebe el grado de acidez de distintos vinagres.Cada una tendrá en su cuaderno los distintos pasos del método científico.Cada grupo tendrá que entregar un informe científico donde se detalle todoel proceso de investigación. (ver fotocopia-guión del informe científico)

Se pueden utilizar vinagres de diferentes marcas, así como dediferentes procedencias (de remolacha, de vino )

INVESTIGACIÓN 6: Relación entre la concentración de un ácido ouna base y su pH.Realizar disoluciones a diferentes concentraciones de una misma base oácido, después medir su pH por alguno de los métodos, estudiar la relaciónque existe entre ambos parámetros.

unidad didÁctica 4 mciencia

Documents