Esercizi: Soluzioni e concentrazione

Lucia versa due cucchiai di zucchero in un bicchiere d'acqua e mescola finché lo zucchero scompare, come mostra la figura.

Lo zucchero è il soluto o il solvente? E l'acqua? Come si chiama il risultato della miscela?

La flebo che mettono in ospedale è acqua con sali e glucosio disciolti. Qual è il solvente? Quanti soluti ha questa soluzione?

L'alcol che si usa per disinfettare una ferita è alcol sciolto in acqua.

1. a) Qual è il soluto e qual è il solvente?
2. b) Un liquido può essere un soluto? E un gas? Fai un esempio di gas disciolto.

Lo sciroppo di fragola ti sembra troppo dolce e decidi di aggiungere altra acqua nel bicchiere.

1. a) La quantità totale di zucchero nel bicchiere cambia?
2. b) E il sapore? Spiega che cosa significa «diluire» una soluzione.

Perché lo zucchero si scioglie più in fretta nel tè caldo che nel tè freddo? Che cosa succede alla solubilità della maggior parte dei solidi quando aumenta la temperatura?

Sciogli $10\ \text{g}$ di bicarbonato in acqua fino a completare $2\ \text{L}$ di soluzione. La concentrazione in grammi al litro si calcola dividendo la massa di soluto per il volume di soluzione. Qual è la concentrazione in $\text{g/L}$?

Completa la frase con le parole mancanti: «In una soluzione, il $\dots$ è la sostanza presente in quantità maggiore ed è quella che scioglie; il $\dots$ è la sostanza che si scioglie; e la $\dots$ ci indica quanti grammi di soluto ci sono per ogni litro di soluzione».

L'insegnante prepara in laboratorio $200\ \text{g}$ di soluzione con $20\ \text{g}$ di sale. La percentuale in massa si calcola dividendo la massa di soluto per la massa totale della soluzione e moltiplicando il risultato per $100$. Qual è la percentuale in massa del sale?

Daniela scioglie $15\ \text{g}$ di glucosio in acqua fino ad avere $500\ \text{mL}$ di soluzione. Calcola la concentrazione in $\text{g/L}$. Attenzione: prima converti il volume in litri.

Un frullato al cacao ha una concentrazione di zucchero di $40\ \text{g/L}$. Se bevi mezzo litro di frullato, quanti grammi di zucchero hai assunto?

Per fare lo sciroppo sciogli $25\ \text{g}$ di zucchero in $175\ \text{g}$ di acqua.

1. a) Quanti grammi di soluzione ottieni in totale?
2. b) Calcola la percentuale in massa di zucchero dello sciroppo.

La solubilità del sale in acqua a temperatura ambiente è di circa $36\ \text{g}$ ogni $100\ \text{mL}$. Versi $40\ \text{g}$ di sale in un bicchiere con $100\ \text{mL}$ di acqua e mescoli bene, come mostra la figura.

1. a) Si scioglie tutto il sale?
2. b) Quanti grammi restano non sciolti sul fondo?
3. c) Come si chiama una soluzione che non ammette più soluto?

L'orzata del supermercato contiene circa $100\ \text{g}$ di zucchero per litro. Perché abbia un sapore più delicato, mescoli $1\ \text{L}$ di orzata con $1\ \text{L}$ di acqua.

1. a) Quanti grammi di zucchero ci sono ora nella brocca?
2. b) Qual è la nuova concentrazione in $\text{g/L}$?

La solubilità dello zucchero aumenta molto con la temperatura: a $60\ \celsius$ si possono sciogliere fino a $290\ \text{g}$ in $100\ \text{mL}$ di acqua, ma a $20\ \celsius$ solo fino a $200\ \text{g}$, come mostra il grafico.

Prepari uno sciroppo con $250\ \text{g}$ di zucchero in $100\ \text{mL}$ di acqua calda a $60\ \celsius$.

1. a) A $60\ \celsius$, si scioglie tutto lo zucchero?
2. b) Lasci raffreddare lo sciroppo fino a $20\ \celsius$. Che cosa succederà? Quanti grammi di zucchero cristallizzeranno?

L'insegnante di laboratorio ti chiede di preparare $2\ \text{L}$ di una soluzione di sale con una concentrazione di $8\ \text{g/L}$. Quanti grammi di sale devi pesare sulla bilancia?

I gas si sciolgono peggio nell'acqua calda che in quella fredda: al contrario dei solidi, la loro solubilità diminuisce all'aumentare della temperatura.

1. a) Usa questo dato per spiegare perché in estate i pesci di uno stagno salgono in superficie a prendere aria.
2. b) Se scaldi una pentola d'acqua per cuocere la pasta, compaiono bollicine molto prima che l'acqua bolla. Che cosa sono quelle bollicine?

Dopo l'allenamento prepari una bevanda casalinga per recuperare: sciogli $10\ \text{g}$ di sali minerali in $490\ \text{g}$ di acqua.

1. a) Quale massa totale di soluzione ottieni?
2. b) Calcola la percentuale in massa dei sali.
3. c) Se aggiungessi ancora $500\ \text{g}$ di acqua, quella percentuale aumenterebbe, diminuirebbe o resterebbe uguale? Motiva la risposta senza calcolarla.

Prepari due bicchieri di acqua e sale: nel bicchiere A sciogli $5\ \text{g}$ di sale fino a completare $100\ \text{mL}$; nel bicchiere B, $12\ \text{g}$ di sale fino a completare $300\ \text{mL}$, come mostra la figura.

1. a) Calcola la concentrazione di ciascun bicchiere in $\text{g/L}$.
2. b) Quale è più salato? Spiega perché non basta confrontare i grammi di sale di ciascun bicchiere.

La solubilità del nitrato di potassio è di $85\ \text{g}$ ogni $100\ \text{mL}$ di acqua a $50\ \celsius$, ma solo di $32\ \text{g}$ ogni $100\ \text{mL}$ a $20\ \celsius$. In laboratorio sciogli $80\ \text{g}$ di nitrato di potassio in $100\ \text{mL}$ di acqua calda a $50\ \celsius$.

1. a) A quella temperatura si scioglie tutto? Giustificalo con i dati.
2. b) Lasci raffreddare il bicchiere fino a $20\ \celsius$. Quanto nitrato di potassio può restare sciolto?
3. c) Quanti grammi compariranno come cristalli sul fondo? Spiega che cosa è successo raffreddando.

Uno sciroppo di menta ha $200\ \text{g}$ di zucchero per litro. Vuoi preparare $0,5\ \text{L}$ di bevanda con una concentrazione di zucchero di $40\ \text{g/L}$.

1. a) Quanti grammi di zucchero deve contenere la tua bevanda?
2. b) Quanti millilitri di sciroppo contengono quei grammi?
3. c) Quanta acqua devi aggiungere?

Per conservare le olive prepari una salamoia sciogliendo $30\ \text{g}$ di sale in $270\ \text{g}$ di acqua.

1. a) Qual è la percentuale in massa del sale?
2. b) Lasci il recipiente al sole e evaporano $100\ \text{g}$ di acqua. Quale massa di soluzione rimane?
3. c) Qual è ora la percentuale in massa?
4. d) Spiega perché è aumentata anche se non hai aggiunto altro sale.

L'acqua del Mar Morto contiene disciolti circa $300\ \text{g}$ di sale per ogni litro, circa nove volte più dell'acqua del mare normale.

1. a) Quanti grammi di sale ci sono in $2\ \text{L}$ di acqua del Mar Morto?
2. b) Quanti litri servirebbero per ottenere $1,2\ \text{kg}$ di sale?
3. c) Spiega, usando il dato di concentrazione, perché in quel mare vivono pochissimi pesci.

Da una bottiglia con $1\ \text{L}$ di soluzione di sale di concentrazione $60\ \text{g/L}$ versi mezzo litro in una brocca, come mostra la figura.

1. a) Quanti grammi di sale ci sono nella brocca?
2. b) Qual è la concentrazione della soluzione rimasta nella bottiglia? Molti compagni direbbero la metà: spiega qual è la risposta corretta.

L'etichetta di un'acqua minerale indica che contiene $460\ \text{mg}$ di minerali disciolti per ogni litro.

1. a) Esprimi questa concentrazione in $\text{g/L}$.
2. b) Se bevi mezzo litro di quest'acqua, quanti milligrammi di minerali hai assunto?
3. c) Confrontando con una soluzione di laboratorio di $30\ \text{g/L}$, spiega perché diciamo che l'acqua minerale è una soluzione molto diluita.

Sfida del tema. Quanto sale bisognerebbe sciogliere in acqua per ottenere una soluzione con la stessa concentrazione della soluzione fisiologica? (Attività esclusivamente didattica: non bere, non iniettare e non applicare su ferite o occhi le miscele preparate, perché non sono sterili. In caso di emergenza usa solo soluzione fisiologica commerciale e segui le indicazioni sanitarie.)

1. Classifica: Identifica in modo motivato se l'acqua del rubinetto e il sale comune sono sostanze pure o miscele.

2. Sperimenta e misura: Versa in tre bicchieri identici un volume $V = 100\text{ mL}$ ($100 \pm 5\text{ mL}$) di acqua. Con una bilancia da cucina (o un cucchiaio dosatore), aggiungi a ciascuno masse crescenti di sale: $0,5\text{ g}$, $1,0\text{ g}$ e $2,0\text{ g}$ (incertezza stimata $\pm 0,1\text{ g}$). Progetta un semplice procedimento di separazione (evaporazione e cristallizzazione) per recuperare il sale di uno dei bicchieri.

3. Elaborazione dei dati: Costruisci una tabella con masse, volumi e incertezze. Calcola la concentrazione in massa ($C = m/V$) in $\text{g/L}$ per ogni soluzione e traccia a mano un grafico di $C$ in funzione di $m$.

4. Relazione finale: Confronta i tuoi risultati con la concentrazione standard della soluzione fisiologica commerciale ($9,0\text{ g/L}$), determina quale soluzione ha la concentrazione più vicina a tale valore e spiega quali impurità resterebbero nel sale se l'acqua iniziale fosse quella del rubinetto.

Verrà valutato:

• Corretta identificazione di sostanze pure e miscele, insieme a una proposta di separazione realizzabile.

• Rigore nella registrazione sperimentale con incertezze, calcoli di concentrazione in $\text{g/L}$ e tracciamento del grafico.

• Chiarezza della relazione e giustificazione scientifica della soluzione scelta.