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Universidad Nacional Abierta y a Distancia Vicerrectoría Académica y de Investigación Guía de actividades y rúbrica de evaluación Tarea 2 – Cuantificación y relación en la composición de la materia. 1. Descripción general del curso Escuela o Unidad Académica Nivel de formación Campo de Formación Nombre del curso Código del curso Tipo de curso Número de créditos

Escuela de Ciencias Básicas, Tecnología e Ingeniería Profesional Formación Interdisciplinar Básica Común Química General 201102 Metodológico 3

2. Descripción de la actividad Tipo de Individual ☒ actividad: Momento de la Inicial ☐ evaluación: Unidad 2 Peso evaluativo de la actividad: 70 Fecha de inicio de la actividad: miércoles, 2 de octubre de 2019

Habilitable Si ☐ No ☒

Colaborativa ☐

Número de 4 semanas

Intermedia, ☒ unidad 2

Final ☐

Entorno de entrega de actividad: Seguimiento y evaluación Fecha de cierre de la actividad: jueves, 31 de octubre de 2019

Competencia por desarrollar: ● El estudiante identifica unidades de concentración, características de los estados de la materia, equilibrio químico y pH, a partir de la solución de problemas de composición cualitativa y cuantitativa, en mezclas homogéneas y heterogéneas. Temáticas por desarrollar: ● ● ● ●

Componentes de una solución y unidades de concentración. Propiedades coligativas. Constantes de equilibrio. Principio de Le Châtelier Potencial de hidrógeno.

Pasos, fases o etapa de la estrategia de aprendizaje a desarrollar Tarea 2 – Trabajo cuantificación y relación en la composición de la materia. La tarea 1 está integrada por un trabajo individual que desarrolla una estrategia de aprendizaje basada en tareas, donde cada estudiante aborda 5 ejercicios. Se darán ejemplos de contextualización con la finalidad de dar una orientación al desarrollo de los ejercicios. Ejercicio Ejercicio Ejercicio Ejercicio

1. 2. 3. 4.

Unidades de concentración. Propiedades coligativas. Constantes de equilibrio. Principio de Le Châtelier. Potencial de Hidrógeno.

Ejercicio 5. Aplicación y generalidades de las moléculas. Actividades para desarrollar Antes de dar inicio con la actividad es necesario leer detenidamente la guía de actividades. Los aportes se trabajarán en el entorno de aprendizaje colaborativo en el foro “Tarea 2 – Trabajo cuantificación y relación en la composición de la materia.” Pasos para el desarrollo de la Tarea 2: Revisar el documento anexo– tarea 2 que se encuentra en la carpeta de la Tarea 1. Es el formato de tablas que se debe utilizar para el desarrollo y entrega de los ejercicios propuestos en esta guía. A continuación, encontrará los cinco ejercicios propuestos para esta tarea: Ejercicio 1. Componentes de una solución y unidades de concentración. Antes de iniciar se sugiere consultar el recurso educativo requerido del entorno de conocimiento: Doña, R. J. Eiroa, et al. (2014). Química. (pp. 105-115). Cada estudiante elegirá un problema de concentraciones de los que se presentan a continuación, donde aplicará las unidades físicas y químicas. En cada problema, debe identificar el soluto y solvente, y hallar las concentraciones físicas como: %p/p, % p/v, % v/v y ppm y las químicas como: molaridad (M), molalidad (m), normalidad (N) y fracción molar (soluto y solvente). No se podrá repetir el problema entre

los integrantes del grupo. Los cálculos y resultados serán presentados en la tabla 1 del anexo-tarea 2. Ejemplo de contextualización: Una solución esta compuesta por un solvente y uno o más solutos. Una forma de relacionar la cantidad de un soluto en una solución son los porcentajes de concentraciones. Si queremos expresar la cantidad de soluto en 100 gramos de solución, utilizamos la siguiente expresión. %peso/peso = gramos de soluto x 100 gramos de solución Si tenemos 3 gramos de hidróxido de sodio (NaOH) en 500 gramos de solución. %peso/peso = 3 g de Na (OH) x 100 = 0,6% 500 g de solución Estaríamos hablando de una solución con una concentración %peso/peso de 0,6%, lo que equivaldría a decir que por cada 100 gramos de solución encontraremos 0,6 gramos de NaOH.

Problemas: A. Para cuantificar las proteínas se utiliza el método Biuret, donde se da la formación de un complejo estable entre proteínas y cobre (II), para lo cual se preparó una solución donde se pesaron 17,3 gramos de CuSO4 y se diluyeron a un volumen final de solución de 100 mL. Con los valores de masa y volumen se determinó la densidad del soluto y la solución que corresponden a 3,6 g/mL y 1,02 g/mL respectivamente. B. Las aguas duras hacen referencia a los contenidos de sales de calcio y magnesio, las que genera muchos problemas en los sistemas de riego en cultivos, por obstrucción y oxidación de las tuberías. En el análisis de una muestra de aguas se encontró que contenía 0,3 gramos de carbonato de calcio (CaCO3) en un volumen de 1800 mL, con una densidad de 1,07 g/mL. Considerándose la densidad del soluto de 2,71 g/mL. C. Los espray hipertónicos son muy utilizados en la congestión de la mucosa nasal, por lo cual se recurre a ellos para causar secreción de agua y diluir la mucosidad. En un laboratorio farmacéutico se preparó con 2,2 gramos cloruro de sodio (NaCl) y se diluyo con agua estéril a 100 mL, con una densidad de 1,03 g/mL, (asumir la densidad del NaCl como 2,16 g/mL). D. El ácido nítrico es uno de los compuestos que se utiliza para la producción de sustancias explosivas, utilizadas en la minería. Si disponemos de 10 mL de HNO3 al 68 %P/P (d=1,32 g /mL), los cuales se disolvieron hasta alcanzar un volumen de solución de 200 mL, con una densidad de 1,02 g/mL. (La densidad del soluto es corresponde a 1,51 g/cm³)

E. El Cloruro de Cadmio se utiliza como funguicida en vegetales, en el laboratorio, se preparó una solución de CdCl2, donde se pesaron 3,33 gramos y llevaron a un volumen de disolución de 1000 mL. Registrando una densidad de 1,07 g/mL, la densidad del CdCl2 es 4,05 g/cm³ Ejercicio 2. Propiedades coligativas. Para el desarrollo de este ejercicio es necesario consultar el recurso educativo requerido del entorno de conocimiento, Recio, D. (2006). Química general. (pp. 82-93). Cada estudiante elegirá un ejercicio de propiedades coligativas y lo resolverá, evidenciando los cálculos y resultados en la tabla 2 del anexo-tarea 2. Ejemplo de contextualización: Las propiedades coligativas son aquellas que depende concentración de una sustancia pero no de su naturaleza.

de

la

Si a la temperatura ambiente 26ºC, la presión de vapor del agua es de 25,21 mmHg. Si adicionamos un soluto no electrolito y no volátil y mantenemos la temperatura estable, cual seria la nueva presión de vapor de la solución, si la fracción molar del soluto es 0,9. 1. Definir la propiedad coligativa y la ecuación correspondiente En este caso corresponde a la propiedad coligativa presión de vapor cuya formula es: PA = PºA XA Donde

PA es la presión de vapor de la solución. PºA es la presión de vapor del agua a una temperatura dada. XA es la fracción molar de solvente 2. Calcular la variable solicitada y reemplazar los valores mencionados en el enunciado en la ecuación correspondiente. PA = 25,21 mmHg x 0,9 = 22,69 mmHg 3.

Redactar la respuesta: Resultando una presión de vapor de la solución de 22,69 mmHg.

Ejercicios. A. La sacarosa es el azúcar de la caña, que la utilizamos para endulzar bebida. Calcular la presión de vapor de una mezcla que contiene 75 gramos de Sacarosa (C12H22O11) en 500 gramos de agua. La presión de vapor del agua pura es 23,8 mmHg. Exprese el resultado en atmosferas. B. El alcanfor es un insecticida ampliamente utilizado, con formula molecular C10H16O, su punto de fusión es 179,8 °C con una constante crioscópica de 40 °C/molal (Kc). Si se disuelve 0,500 g de una sustancia en 12,21 g de alcanfor líquido, el punto de congelación de la mezcla es 179,6 °C ¿Calcular el peso molecular de la sustancia? C. La Glicerina C3H8O3 es un humectante utilizado en la industria del jabón. Cual será la presión de vapor de una solución a 50ºC, si se preparó con 30 gramos en 500 g de agua. (presión de vapor del agua a esa temperatura es de 355,1 mmHg)

D. El etilenglicol C2H6O2 es un anticongelante utilizado en los automóviles, si agregamos 500 mL a 2,5 Litros de agua, a que temperatura se deberá congelar el agua del motor.(densidad del anticongelante 1,1g/mL, Kc=1.86°C/m) E. La vitamina B2(C17H20N4O6), es un compuesto que hace parte del complejo B, siendo un compuesto hidrosoluble. Si tomamos 1,3 gramos y lo disolvemos en 120 mL de agua y si la Kc = 1,86 °C/ ¿cuál será el punto de congelación de la solución? Resolver los siguientes interrogantes en relación a las propiedades coligativas desarrolladas en los anteriores ejercicios. Presentando la información como se indica en la tabla 2 del anexo- tarea 2. ❖ En el momento de cambiar el soluto de una disolución, de glucosa a sacarosa siendo ambos solutos no volátiles, ¿podríamos afirmar que una propiedad coligativa depende del peso molecular de la sustancia? ❖ ¿Cómo es la variación de la de temperatura de ebullición de una solución al aumentar a concentración de solutos no volátiles? Ejercicio 3. Constantes de Equilibrio. Principio de Le Châtelier. Antes de iniciar se sugiere consultar el recurso educativo, Doña, R. J. et al. (2014). Química. (pp. 166-174) disponible en el entorno de conocimiento. Cada estudiante elegirá un ejercicio de constante de equilibrio y lo resolverá, evidenciando los cálculos y resultados en la tabla 3 del anexo- tarea 2. Ejemplo de contextualización:

Escriba la expresión de la constante de equilibrio para la siguiente reacción: N2(g) + 3H2 (g)

Ke =

2NH3(g)

NH3 2 N2 N 2 3

NH 3 2 N 2 xH 2 3

A. El ácido Bromhídrico (HBr), es utilizado para la producción de medicamentos veterinarios como los bromuros inorgánicos. Si a una temperatura de 200 °C la reacción de formación del ácido bromhídrico a partir del hidrogeno y bromo alcanza el equilibrio cuando hay 0,3 mol de H2, 0,21 moles de Br2 y 0,68 moles de HBr en un recipiente de 2,7 litros. Hallar la Kc. H2(g) + Br2(g) ⇔ HBr(g) B. El dióxido de nitrógeno(NO2), es un compuesto considerado contaminante atmosférico, si en un cilindro donde la reacción se encuentra en equilibrio contiene, 0,3 moles de O2, 0,7 moles de NO y 0,2 moles de NO2 Calcular Ke si el volumen es de 2,8 litros. NO(g) + O2(g) ⇔ NO2(g) C. El monóxido de carbono (CO), es un gas contaminante que al unirse con el agua en la atmosfera forma la lluvia acida, si la constante de equilibrio para la reacción de formación de dióxido de carbono a partir del monóxido de carbono es 3,7. Si tienen 0,5 moles de CO y 0,5 moles de agua en un recipiente de 1,7 litros. Calcular la concentración de CO.

CO(g) + H2O(g) ⇔ CO2(g) + H2(g) D. En un recipiente a temperatura de 25°C, contiene 3,1 moles de hidrógeno, 7,5 moles de nitrógeno y 2,3 mol de amoníaco a una presión de 1,7 atmosferas. Calcular la presión parcial de cada gas, según la siguiente reacción. N2(g) + H2(g) ⇔ NH3(g) E. En un recipiente de 1,7 Litros se introducen 1,9 moles de NOCl, y se determina que se ha disociado en el equilibrio un 27%. Calcular la Kc, teniendo en cuenta la siguiente reacción. .

NOCl

(g)

⇔ NO(g) + Cl2(g)

Ejercicio 4. Potencial de Hidrógeno. Antes de iniciar se sugiere consultar el recurso educativo, Sienko, M. & Plane, R. (2009). Química: principios y aplicaciones. (pp. 447-457). disponible en el entorno de conocimiento. Ejemplo de contextualización. ¿Cuál es el pH de una solución de ácido clorhídrico HCl 0,02M? El ácido clorhídrico es un ácido fuerte, por lo tanto se encuentra totalmente disociado, como se aprecia en la siguiente ecuación de ionización del ácido:

HCl

---------

H+

+

Cl-

En el inicio se tiene [HCl] = 0,02 moles/L [H+] = 0 moles/L [Cl-] = 0 moles /L Al final de la reacción de ionización, se tiene: [HCl] = 0 moles/L [H+] = 0, 02 moles/L [Cl-] = 0,02 moles /L Como se conoce la concentración de iones H+, podemos calcular el pH pH = -log [H+] = -log [0,02] = 1,69 A. Cada estudiante elegirá un ejercicio de cálculo de potencial de hidrogeno pH y lo resolverá, evidenciando los cálculos y resultados en la tabla 4 del anexo- tarea 2. a. Calcular el pH y pOH de una solución de hidróxido de cobre Cu(OH)2 donde se disuelven 7 gramos a un volumen de 1200 mL con agua. b. ¿Cuál será la concentración de una solución resultante de mezclar 1,2 gramos de NaOH y 0,7 gramos de Al(OH) 3? c. Calcular la concentración molar de ion hidroxilo de una solución de Fe(OH)2 a pH es 9,50.

d. Calcular el pH de una disolución de HNO3 que se obtiene de disolver 0,08 moles a 2000 mL de disolución. e. ¿Qué cantidad de hidróxido de potasio (KOH) es necesario para preparar un 1500 mL de disolución de pH=9,8? B. Cada estudiante realizará una gráfica de cambio de pH, determinando el cambio del incremento en el volumen de 0,02 L de una muestra, realizando un análisis del comportamiento del pH a medida que se incrementa el volumen adicionado, para lo cual seguirá los siguientes pasos. ➢ Ingresar al simulador que se encuentra en la figura 1 del anexo- tarea 2. ➢ Adicionar un volumen de 400 mL de agua (water) ➢ Introducir la sonda al agua, registrando un pH de 7,0. ➢ Seleccionar la solución muestra (una por estudiante). ➢ Agregar cantidades de 0,02 L (20 mL) como muestra la tabla la distribución por estudiante. ➢ Registrar el pH de la mezcla sin adición de agua. ➢ Registrar el pH en la tabla 5 del anexo- tarea 2 Ejercicio 5. Aplicación y generalidades de las moléculas. Para el desarrollo de este ejercicio es necesario consultar el recurso educativo requerido del entorno de conocimiento, Recio, D. (2006). Química general. (pp. 82-93). disponible en el entorno de conocimiento. Cada estudiante deberá responder las siguientes preguntas sobre las cuatro moléculas escogidas en el ejercicio 5 de la tarea 1*. En el caso

de no haber realizado la actividad escogerlas las moléculas con la ayuda del tutor. *Recordar que era de nomenclatura. A. CrO3, Ca(OH)2, ZnS, K2CrO4 B. Fe(OH)3, BeO, CuSO4, N2O4 C. Fe(OH)2, PbO2, NaCl, Cl2O6 D. H2S, Cl 2O6, Cr(OH)2, AlF3 E. CaCO3, NO2, Mn(OH)6, H2O2

Preguntas: A. Determinar la concentración Molar de las cuatro moléculas escogidas, si el peso de cada molécula es 2,7 gramos, disueltos a un volumen de solución de 900 mL. B. ¿Qué problemas de salud puede causar cuando un ser humano entra en contacto con cada una de las moléculas? La información se debe presentar como lo indica la tabla 6 del anexotarea 2. La tarea 2 estará estructurada de la siguiente manera (revisar anexo - tarea 2) ▪ ▪ ▪ ▪

Portada Introducción (máximo 8 líneas) Desarrollo del trabajo (Ejercicios 1 al 5). Conclusiones (mínimo dos y máximo 8 líneas)

▪

Bibliografía con normas APA Sexta Edición-2017. (Son las fuentes Bibliográficas o links de donde obtuvo la información deben ser mínimo dos)

Una vez realizada la actividad, el estudiante entregará el anexo - tarea 2, El nombre del archivo llevará el nombre del estudiante, la actividad y el número de grupo, sería como ejemplo del grupo 210, tarea 2_Nombre_Apellido_Grupo201102-210.docx (se acepta en formato pdf) y lo publicará en foro de entorno de seguimiento y evaluación en el espacio tarea 2- Entrega de la actividad. ● Entorno de conocimiento: realiza la lectura de los recursos educativos requeridos para la unidad 2.

Entornos para su desarrollo

● Entorno de aprendizaje colaborativo, foro “Tarea 2 – Trabajo cuantificación y relación en la composición de la materia.”: el estudiante debe realizar sus aportes, consultas y publicar sus aportes en este espacio. ● Entorno de seguimiento y evaluación: el estudiante realizará la entrega del producto final en el espacio” Tarea 2 – Entrega de la actividad.”

Individuales: ● El estudiante desarrolla un ejercicio de concentraciones físicas y químicas y completa la tabla 1 del anexo- tarea 2. ● El estudiante participa en el desarrollo del ejercicio sobre propiedades coligativas y completa la tabla 2 del anexo- tarea 2.

Productos a entregar por el estudiante

● El estudiante participa en el desarrollo del ejercicio sobre constantes de equilibrio y completa la tabla 3 del anexo- tarea 2. ● El estudiante elegirá un problema de cálculo de pH y pOH y completará la tabla 4 del anexo- tarea 2. ● El estudiante selecciona una mezcla y realizará la medición del pH con la ayuda de un simulador, completando la tabla 5 del anexo- tarea 2. ● El estudiante dará solución a cada uno de los interrogantes establecidos completando la tabla 6 del anexo-tarea 2.

Lineamientos generales del trabajo colaborativo para el desarrollo de la actividad Planeación de actividades para el desarrollo del No aplica trabajo colaborativo Roles a desarrollar por el estudiante dentro No aplica. del grupo colaborativo Roles y responsabilidade s para la No aplica. producción de entregables por los estudiantes Normas APA Sexta Edición-2017. Las Normas APA es el estilo de organización y presentación de información más usado en el área de las ciencias sociales. Estas se encuentran publicadas bajo un Manual que permite tener al alcance las formas en Uso de que se debe presentar un artículo científico. Aquí referencias podrá encontrar los aspectos más relevantes de la sexta edición del Manual de las Normas APA, como referencias, citas, elaboración y presentación de tablas y figuras, encabezados y seriación, entre otros. Puede consultar como implementarlas ingresando a la página http://normasapa.com/

Políticas de plagio

En el acuerdo 029 del 13 de diciembre de 2013, artículo 99, se considera como faltas que atentan contra el orden académico, entre otras, las siguientes: literal e) “El plagiar, es decir, presentar como de su propia autoría la totalidad o parte de una obra, trabajo, documento o invención realizado por otra persona. Implica también el uso de citas o referencias faltas, o proponer citad donde no haya coincidencia entre ella y la referencia” y liberal f) “El reproducir, o copiar con fines de lucro, materiales educativos o resultados de productos de investigación, que cuentan con derechos intelectuales reservados para la Universidad. Las sanciones académicas a las que se enfrentará el estudiante son las siguientes: a) En los casos de fraude académico demostrado en el trabajo académico o evaluación respectiva, la calificación que se impondrá será de cero punto cero (0.0) sin perjuicio de la sanción disciplinaria correspondiente. b) En los casos relacionados con plagio demostrado en el trabajo académico cualquiera sea su naturaleza, la calificación que se impondrá será de cero punto cero (0.0), sin perjuicio de la sanción disciplinaria correspondiente.

4. Formato de Rubrica de evaluación Formato rúbrica de evaluación Actividad Actividad ☐ ☒ Tipo de actividad: individual colaborativa Momento de la Intermedia, ☒ Inicial ☐ Final ☐ evaluación unidad 2 Niveles de desempeño de la actividad individual Aspectos Puntaje Valoración evaluados Valoración alta Valoración media baja El estudiante no interpreta los El estudiante El estudiante presenta conceptos interpreta y aplica dificultad con la relacionados los conceptos interpretación de con las Interpreta y relacionados con conceptos unidades de aplica las unidades de relacionados con las concentración conceptos de concentración unidades de físicas, al 10 unidades de físicas en un concentración físicas desarrollar concentración ejercicio de en un ejercicio de incorrectament física. aplicación. aplicación. e en un ejercicio de aplicación. (Hasta 10 (Hasta 1 (Hasta 5 puntos) puntos) punto) El estudiante presenta El estudiante no El estudiante Interpreta y dificultad con la interpreta los interpreta y aplica aplica interpretación de conceptos los conceptos conceptos de conceptos relacionados relacionados con 10 unidades de relacionados con las con las las unidades de concentración unidades de unidades de concentración química. concentración concentración químicas en un químicas en un químicas en un

ejercicio de aplicación. (Hasta 10 puntos) El estudiante relaciona los cambios que se presentan en las Interpretación soluciones en relación con las de las propiedades Propiedades coligativas en un Coligativas ejercicio de aplicación. (Hasta 10 puntos)

Comprensión del concepto de la constante de equilibrio.

El estudiante comprende los conceptos relacionados con la constante de equilibrio y lo aplica en el desarrollo de un ejercicio. (Hasta 13 puntos) El estudiante reconoce la

ejercicio de aplicación. (Hasta 5 puntos) El estudiante relaciona los cambios que se presentan en las soluciones en relación con las propiedades coligativas en un ejercicio de aplicación, pero los resultados no son coherentes.

ejercicio de aplicación. (Hasta 1 punto) El estudiante no relaciona los cambios que se presentan en las soluciones en relación con las propiedades coligativas en un ejercicio de aplicación.

(Hasta 1 punto) El estudiante no El estudiante comprende los comprende con conceptos dificultad los relacionados conceptos con la relacionados con la constante de constante de equilibrio y no equilibrio y lo aplica lo aplica en el en el desarrollo de un desarrollo de ejercicio de forma un ejercicio. incorrecta.

10

(Hasta 5 puntos)

(Hasta 1 punto) El estudiante presenta El estudiante no dificultad en la reconoce la

13

(Hasta 7 puntos)

12

medición de la medición de la escala escala de pH en el de pH en el simulador simulador e y no interpreta de Interpretación interpreta forma adecuada en el de la escala de desarrollando el desarrollando del pH ejercicio de pH. ejercicio de pH. (Hasta 12 (Hasta 6 puntos) puntos)

medición de la escala de pH en el simulador y no interpreta el ejercicio de pH.

(Hasta 1 punto) El estudiante no El estudiante El estudiante aplica aplica los aplica los con dificultad los conceptos conceptos conceptos relacionados Aplicación de relacionados con relacionados con la con la unidades de la concentración concentración molar concentración Concentración molar mediante el mediante el desarrollo molar y no y datos de desarrollo de un de un ejercicio desarrolla el seguridad ejercicio práctico. práctico. ejercicio práctico. (Hasta 10 (Hasta 1 (Hasta 5 puntos) puntos) punto) El estudiante El estudiante no presenta el presenta el El estudiante presenta trabajo trabajo el trabajo consolidado consolidado y consolidado y y no justifica su justifica su no justifica su contenido con los Uso de fuentes contenido con los contenido con recursos educativos de búsqueda recursos los recursos sugeridos educativos educativos sugeridos sugeridos (Hasta 5 (Hasta 1 (Hasta 3 puntos) puntos) punto) Calificación final

10

5

70