Diversidadactividadesfq3eso by Marcos Perez

Tratamiento de la diversidad La Educación Secundaria Obligatoria se organiza de acuerdo con los principios de educación común y de atención a la diversidad del alumnado. Las medidas de atención a la diversidad de nuestro proyecto están orientadas a responder a las necesidades educativas concretas de los estudiantes y a la consecución de las competencias básicas y los objetivos del curso. Atender a la diversidad del alumnado y conseguir una mejora de sus resultados académicos puede requerir la adopción de medidas como agrupamientos flexibles, apoyo en grupos ordinarios, desdoblamientos, adaptaciones del currículo, etc. Para contribuir en esta tarea, nuestro proyecto presenta una serie de medidas cuya finalidad es preventiva o compensadora; en un momento dado, cualquier alumno puede precisarlas. Concretamente, las páginas siguientes presentan fichas de trabajo para las diferentes unidades del libro del alumno. Cada ficha consta de una o dos páginas de actividades relacionadas con sus contenidos. En la propuesta didáctica, y en las soluciones de estas fichas, se indica cuáles de ellas pueden utilizarse como refuerzo y cuáles como ampliación para cada uno de los epígrafes de las unidades. No obstante, queda a juicio del profesorado la conveniencia de aplicarlas a determinados alumnos, en función de sus necesidades individuales.

UNIDAD

Ficha de trabajo I Nombre y apellidos: ..................................................................................................................................... Curso: .....................................................................

Fecha: ....................................................................

LAS CIENCIAS DE LA NATURALEZA

Completa el siguiente mapa conceptual:

CIENCIAS

NATURALES

están formadas, entre otras, por

.....

estudia

cambios .....

Sistemas

cambios .....

del

que sí

Modifican la ........................

que no

a) Las ciencias experimentales son exclusivamente la Física y la Química. b) La explicación científica de un hecho es siempre definitiva e inamovible. c) Los sistemas que estudia la Química son exclusivamente sistemas microscópicos. d) Definimos sistema como la parte del universo que es objeto de estudio.

C Describe tres características comunes de la Física y la Química: ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................

120

B Indica si las afirmaciones siguientes son verdaderas (V) o falsas (F):

UNIDAD

Ficha de trabajo II Nombre y apellidos: ..................................................................................................................................... Curso: .....................................................................

Fecha: ....................................................................

EL MÉTODO CIENTÍFICO

A La comunicación de resultados científicos es una etapa muy relevante del método científico que se suele llevar a cabo en forma de publicación en revistas especializadas en la materia objeto de estudio. Cada artículo científico debe detallar todas las acciones que se han realizado utilizando el método científico. Relaciona las etapas del método científico con los apartados más relevantes de un artículo científico.

ETAPAS DEL MÉTODO CIENTÍFICO

APARTADOS IMPORTANTES EN UN ARTÍCULO CIENTÍFICO

1. Observación del fenómeno

I. Metodología

2. Elaboración de hipótesis

II. Conclusiones

3. Experimentación

III. Introducción

4. Extracción de conclusiones

IV. Resultados

B La primera etapa del método científico es la observación de un fenómeno no expli-

cado; sin embargo, muchas investigaciones se motivan para cubrir una necesidad social, tecnológica, medioambiental, etc. Indica un ejemplo de una investigación (o su resultado) que haya surgido para cubrir una necesidad en los ámbitos siguientes:

ÁMBITO

INVESTIGACIÓN (O SU RESULTADO)

1. Medicina

2. Medio ambiente

3. Telecomunicaciones

4. Ocio

5. Agroalimentario

121

UNIDAD

Ficha de trabajo III Nombre y apellidos: ..................................................................................................................................... Curso: .....................................................................

Fecha: ....................................................................

LAS MAGNITUDES FÍSICAS Y SU MEDIDA

Completa el siguiente mapa conceptual:

EXPERIMENTACIÓN

requiere de

...

... a partir de fórmulas físicas se definen las

...

que pueden ser

Fundamentales

para lo que necesitamos

...

que define la cantidad patrón de las magnitudes

Di a qué magnitud corresponden las medidas siguientes, expresa si se trata de una magnitud fundamental o derivada y su unidad en el SI, indicando su abreviatura: a) 27 kg · m/s2 es una medida de …………., que es una magnitud …………. . Su unidad en el SI es el …………., que se expresa con la abreviatura …………. .

en el SI es el …………. , que se expresa con la abreviatura …………. . c) 298 K es una medida de …………., que es una magnitud …………. . Su unidad en el SI es el …………. , que se expresa con la abreviatura …………. . d) 6 h es una medida de …………. , que es una magnitud …………. . Su unidad en el SI es el …………. , que se expresa con la abreviatura …………. .

Deduce las unidades de las siguientes magnitudes derivadas a partir de las leyes físicas que se utilizan para calcularlas: a) p =

F S

b) E = p · V

122

c) F = m · a d) E = m · a · l

b) 16 kcal es una medida de …………., que es una magnitud …………. . Su unidad

UNIDAD

Ficha de trabajo IV Nombre y apellidos: ..................................................................................................................................... Curso: .....................................................................

Fecha: ....................................................................

MÚLTIPLOS Y SUBMÚLTIPLOS (I)

Completa la tabla como se muestra en el ejemplo de la cuarta fila: NOTACIÓN CIENTÍFICA

CAMBIO DE UNIDADES

6,7 · 103 J

6,7 kJ

0,000 000 567 m 3 200 000 g 0,0089 s 6 700 J 0,000 090 m 460 m

B a) Los precios de los productos a granel se suelen expresar en €/kg. Si los precios se expresaran en €/g, ¿corresponderían a cifras mayores o menores? Dicho de otro modo, ¿qué cuesta más, un kg o un g del mismo producto? ......................................................................................................................... Razonando del mismo modo, completa las oraciones siguientes con «mayor» o «menor»: b) Obtendremos una cifra ............ que 10 g/L si expresamos esta cantidad en g/mL. c) Obtendremos una cifra ............. que 10 g/L si expresamos esta cantidad en g/kL.

C Realiza los cambios de unidades siguientes indicando los factores de conversión que utilices: CAMBIO DE UNIDAD

FACTORES DE CONVERSIÓN UTILIZADOS

1. 50 km/h son ........................ m/s.

2. 30 · 10–4 km/s son ........... m/min.

3. 30 · 108 cm/s son .............. km/h.

4. 3 · 108 cm/s son ................. m/s.

5. 30 · 10–4 km/s son .............. m/h.

123

UNIDAD

Ficha de trabajo V Nombre y apellidos: ..................................................................................................................................... Curso: .....................................................................

Fecha: ....................................................................

MÚLTIPLOS Y SUBMÚLTIPLOS (II)

La energía se expresa en julios (J) y calorías (cal). Sabiendo que 1 J equivale a 0,24 cal, realiza los cambios de unidades siguientes: CAMBIO DE UNIDAD

FACTORES DE CONVERSIÓN UTILIZADOS

1. 0,24 J son ............................... cal 2. 1,003 kJ son ........................... cal 3. 2 000 kcal son .......................... kJ 4. 1 500 kcal son ........................... J

¿Qué contiene mayor energía, 1 J o 1 cal? Justifica tu respuesta. ............................................................................................................................

a) Se ha instalado un contador de vehículos en una carretera para estimar el tráfico en la zona. El contador mide en n.º de vehículos/hora. Si midiera en n.º de vehículos/minuto, ¿el resultado correspondería a una cifra mayor o menor? Razona tu respuesta. ............................................................................................................................

b) Obtendremos una cifra ……. que 300 m/s si expresamos esta velocidad en m/min. c) Obtendremos una cifra ……. que 169 km/h si expresamos esta velocidad en km/s.

Realiza los cambios de unidades que siguen indicando los factores de conversión que utilices. CAMBIO DE UNIDAD 1. 150 m/s son ......................... km/h 2. 1,5 · 104 m/min son .............. km/s 3. 1,08 · 107 km/h son .............. cm/s 4. 1,08 · 107 km/h son ................ m/s

124

FACTORES DE CONVERSIÓN

Razonando del mismo modo, completa las oraciones siguientes con «mayor» o «menor»:

UNIDAD

Ficha de trabajo VI Nombre y apellidos: ..................................................................................................................................... Curso: .....................................................................

Fecha: ....................................................................

MÚLTIPLOS Y SUBMÚLTIPLOS (III)

Realiza los cambios de unidades siguientes: CAMBIO DE UNIDAD

FACTORES DE CONVERSIÓN

1. 200 cm2 son ............................. m2. 2. 10–6 m2 son ........................... mm2. 3. 3 · 1018 nm2 son ....................... m2. 4. 1 004 cm3 son .......................... m3. 5. 9 dm3 son ................................. m3. 6. 10–5 m3 son .......................... mm3.

Responde a estas cuestiones; si lo necesitas, busca información: 1. Compara el valor de la presión atmosférica con el valor de presión de 1 Pa. ¿Es adecuado expresar la presión atmosférica en Pa?

........................................................................................................................ 2. ¿Qué unidades se utilizan para expresar la presión atmosférica? ¿Qué equivalencia hay entre estas unidades y el Pascal? ........................................................................................................................ 3. ¿Cuál es la presión promedio en tu ciudad? Exprésala en Pa. ........................................................................................................................ 4. Las líneas que aparecen en un mapa meteorológico se denominan isobaras, y corresponden a puntos con igual presión. ¿Qué valores se encuentran frecuentemente en estas isobaras? ¿En qué unidades se miden? ........................................................................................................................ 5. Indica las referencias que has utilizado para responder al cuestionario .................... ........................................................................................................................

125

Unidad 1. Ficha de trabajo VI Nombre y apellidos: .....................................................................................................................................

C La cantidad de lluvia caída en un lugar se suele expresar en L/(m2 · día): 1. ¿Qué significa este dato?.................................................................................... ......................................................................................................................... 2. Realiza las conversiones de unidades siguientes, indicando los factores de conversión utilizados: FACTORES DE CONVERSIÓN

FACTORES DE CONVERSIÓN

III. 300 L/(m2 · día) son ............ L/(cm2 · min). III. 1 500 L/(m2 · día) son .......... m3/(cm2 · h). III. 3 m3/(m2 · día) son .................. L/(m2 · h). IV. 8,3 L/(m2 · h) son ................ m3/(m2 · día).

D Expresa las siguientes medidas de magnitudes derivadas en unidades del Sistema Internacional, utilizando para ello su definición. Expresa el resultado utilizando la notación científica: 1. Unidad de fuerza: newton; definición: N = kg · m/s2.

I. 56

FACTORES DE CONVERSIÓN

OPERACIONES Y RESULTADO EN N

g·m s2

III. 3 000 III. 845

g · cm s2

kg · mm min2

2. Unidad de energía: julio; definición: J = kg · m2/s2. MEDIDAS

I. 56

g · mm2 s2

III. 3 000

g · cm2 s2

2 III. 845 kg · μm 2 min

126

FACTORES DE CONVERSIÓN

OPERACIONES Y RESULTADO EN J

MEDIDAS

UNIDAD

Ficha de trabajo VII Nombre y apellidos: ..................................................................................................................................... Curso: .....................................................................

Fecha: ....................................................................

EL PROCESO DE MEDIR

A Indica si las afirmaciones siguientes son verdaderas (V) o falsas (F): 1. El intervalo de medida es la diferencia de magnitud que detecta un instrumento. 2. Los errores aleatorios se pueden minimizar calibrando el equipo de medida. 3. La sensibilidad es la mínima variación de magnitud que detecta un instrumento. 4. La precisión de un instrumento es independiente de su sensibilidad.

B Relaciona la medida a realizar con el instrumento adecuado según su intervalo de medida: 1. Masa de un bolígrafo

a) BALANZA DE BAÑO b) BALANZA DE COCINA

2. Tiempo que tarda un autobús en pasar por una parada

c) CRONÓMETRO DIGITAL (SENSIBILIDAD DE cs) d) RELOJ DE AGUJAS

3. Volumen de aire en el aula

e) CINTA MÉTRICA CON SENSIBILIDAD DE cm 4. Longitud de una falange de tu mano

f) REGLA CON SENSIBILIDAD DE mm

C Indica si los siguientes conjuntos de medidas presentan errores sistemáticos o aleatorios. Justifica tu respuesta: 1. 0,987 g; 0,986 g; 0,980 g; 0,970 g. Valor verdadero: 0,950 g. ........................................................................................................................ 2. 9,0 s; 11,0 s; 8,5 s; 10,2 s; 10,9 s. Valor verdadero: 10,0 s. ........................................................................................................................ 3. 36,8 °C; 36,5 °C; 36,8 °C; 36,7 °C. Valor verdadero: 36,7 °C. ........................................................................................................................ 4. 23 mA; 0,0025 A; 24 mA; 0,0021 A. Valor verdadero: 26 mA. ........................................................................................................................

127

UNIDAD

Ficha de trabajo VIII Nombre y apellidos: ..................................................................................................................................... Curso: .....................................................................

Fecha: ....................................................................

TRATAMIENTO DE LOS DATOS NUMÉRICOS (I)

A Un operante de laboratorio quiere comprobar la precisión de una balanza. Para ello, necesita conocer la sensibilidad de la balanza y la reproducibilidad de las medidas. En el manual de la balanza se indica que el umbral de sensibilidad es de 0,1 g; para comprobar la reproducibilidad de las medidas utiliza una pesa cuya masa mide seis veces. Obtiene estos resultados: MEDIDA

MASA (g)

0,503

0,524

0,512

0,501

0,514

0,508

ERROR ABSOLUTO (g)

ERROR RELATIVO (%)

1. Calcula el valor medio de las medidas.

2. Completa la tabla.

........................................................................................................................

B Indica si las siguientes medidas están correctamente expresadas o no atendiendo a la incertidumbre del aparato de medida, y corrígelas en los casos incorrectos: MEDIDA

¿ES CORRECTA?

EXPRESIÓN CORRECTA

1,27 ± 0,1 g

1,3 ± 0,1 g

35,678 ± 0,1 A 34,12 ± 0,001 g 45,98 ± 0,01 s 60,80 ± 0,1 kg

128

3. Evalúa la precisión de este conjunto de medidas.

UNIDAD

Ficha de trabajo IX Nombre y apellidos: ..................................................................................................................................... Curso: .....................................................................

Fecha: ....................................................................

TRATAMIENTO DE LOS DATOS NUMÉRICOS (II)

A Una empresa que fabrica aparatos de radar para medir la velocidad de los vehículos de una carretera quiere comprobar la fidelidad de su último modelo; para ello, realiza varias medidas de velocidad de un vehículo programado para circular a velocidad constante en el tramo de pruebas; se obtienen las medidas que se muestran a continuación: MEDIDA

VELOCIDAD (km/h)

ERROR ABSOLUTO (km/h)

ERROR RELATIVO (%)

1. Calcula el valor medio de las medidas y la sensibilidad del radar.

2. Completa la tabla.

3. Evalúa la precisión de este conjunto de medidas. .........................................................................................................................

B Indica si las medidas siguientes están correctamente expresadas o no atendiendo a la incertidumbre del aparato de medida, y corrígelas en los casos incorrectos: MEDIDA

¿ES CORRECTA?

EXPRESIÓN CORRECTA

0,089 ± 0,01 g

0,09 ± 0,01 g

32,4 ± 1 km/h 60,8 ± 0,1 kg 0,98 ± 0,001 A 0,983 ± 0,01 s

129

UNIDAD

Ficha de trabajo X Nombre y apellidos: ..................................................................................................................................... Curso: .....................................................................

Fecha: ....................................................................

OPERACIONES MATEMÁTICAS Y REDONDEO

A Indica el número de cifras significativas de las medidas siguientes, y realiza las operaciones indicadas expresando el resultado con el número de cifras significativas adecuado: 1. 0,026 m tiene ……… cifras significativas. 2. 3,00 cm3 tiene ……… cifras significativas. 3. 9,00 cm tiene ……… cifras significativas. 4. Operación de cálculo de longitud: 0,026 m + 9,00 · 10–2 m = ……… m. 5. Operación de cálculo de volumen: 3,00 cm3 + 0,026 · 10–6 · π · 9,002 cm3 = ……… cm3.

B Un grupo de alumnos mide la longitud de una pared de su aula utilizando reglas de diferente intervalo de medida y sensibilidad. 1. La longitud total es la suma del resultado de cada alumno; a partir de los datos suministrados en la tabla, calcúlala, rellenando previamente la tabla con los datos expresados en la unidad de longitud del SI: ALUMNO 1

ALUMNO 2

ALUMNO 3

ALUMNO 4

ALUMNO 5

23,4 cm

32 dm

3,56 m

13 mm

0,127 dm

2. Si la longitud de la otra pared del aula son 5,3 m, ¿cuál es su superficie? Considera en todos los casos el uso correcto del número de cifras significativas.

C Razona si el número de cifras significativas con que se han expresado las siguientes medidas es adecuado a su magnitud y uso: 1. Distancia recorrida por un autobús interurbano: 12 345,987 km. ............................. 2. Altura de un niño de 12 años: 1,4 m. ....................................................................... 3. Cantidad de harina para un pastel: 325,89 g. . ......................................................... 4. Tiempo en carrera olímpica de 100 m lisos: 9 s. ......................................................

130

........................................................................................................................

UNIDAD

Ficha de trabajo XI Nombre y apellidos: ..................................................................................................................................... Curso: .....................................................................

Fecha: ....................................................................

TABLAS, GRÁFICAS Y FÓRMULAS

En un laboratorio de análisis de aguas se quiere comparar la exactitud y precisión de dos procedimientos de obtención de la DQO (Demanda Química de Oxígeno, que es un parámetro de contaminación de agua) mediante dos métodos distintos (método 1 y método 2).

A Para evaluar estos procedimientos, se utiliza el resultado de un análisis estándar de una muestra patrón de agua, que tomaremos como referencia de valor verdadero. Este valor es de 200 mg O2/L. Los resultados del método 1 se muestran en la primera tabla, y los del método 2, en la siguiente. Completa ambas tablas:

MEDIDA

DQO MÉTODO 1 (mg/L)

210

204

209

207

203

204

205

202

MEDIDA

DQO MÉTODO 2 (mg/L)

195

198

199

197

201

205

209

202

ERROR ABSOLUTO (mg/L)

ERROR RELATIVO (%)

ERROR ABSOLUTO (mg/L)

ERROR RELATIVO (%)

131

Unidad 1. Ficha de trabajo XI Nombre y apellidos: .....................................................................................................................................

B Representa las medidas en un mismo gráfico. 220

DQO (mg/L)

215 210 205 200 195 190 0

Medida (n)

C A partir de los valores medios, indica qué método parece más exacto. ....................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... D ¿Qué método da mayor número de medidas con baja incertidumbre (menor error relativo)?

E ¿Podrías indicar alguna conclusión acerca de los errores que llevan asociados los dos métodos de medida? Fíjate en la representación que has realizado. ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... .........................................................................................................................

132

.........................................................................................................................

UNIDAD

Fecha: ....................................................................

LA MATERIA Y SUS PROPIEDADES

A Completa el siguiente mapa conceptual:

son propiedades

es todo lo que tiene en ella distinguimos

Diferentes sustancias caracterizadas por sus propiedades

como

B Relaciona estas medidas de volumen y capacidad. 10–6 L

103 L

1 m3

1 mm3

10–3 L

1 mL

1 dm3

1 μL

1 kL

1 cm3

C Indica en qué unidades medirías los volúmenes siguientes:

1. El volumen de agua que contiene una piscina. ...................................................... 2. El volumen de medicamento que se inyecta a un paciente. ................................... 3. El volumen de aire que contiene tu aula. ................................................................ 4. El volumen de agua que se debe beber al día. ......................................................

D Expresa en unidades del SI las medidas que siguen, e indica si corresponden a propiedades generales o específicas, extensivas o intensivas: 1. 5 °C. ........................................................................................................................ 2. 2,3 g /mL. ................................................................................................................ 3. 70 g. ........................................................................................................................ 4. 6 dm3. .....................................................................................................................

133

Unidad 2. Ficha de trabajo I Nombre y apellidos: .....................................................................................................................................

E Indica cómo medirías la densidad de: 1. Un hueso de la mano procedente de una prueba forense. .................................... ....................................................................................................................... 2. Un anillo. ................................................................................................................. ....................................................................................................................... 3. Una moneda procedente de un tesoro submarino. ................................................. ....................................................................................................................... 4. Una muestra de 2 litros de aceite vegetal. .............................................................. ....................................................................................................................... 5. Una muestra de 500 cm3 de aceite lubricante ya utilizado. .................................... ....................................................................................................................... 6. Una esfera maciza del tamaño aproximado de una nuez. ...................................... .......................................................................................................................

F Une con flechas las medidas de densidad que representan la misma medida y haz un círculo alrededor de las que se corresponden con la densidad del agua.

0,78 g/m3

103 g/L

1 μg/mm3

1 mg/cm3

1 g/cm3

780 mg/L

780 kg/m3

780 g/L

780 mg/L

G Se ha medido la densidad de un aceite vegetal (830 g/L). Se va a transportar un volumen de 1 500 m3 de este aceite en un camión cisterna. Calcula la masa de la mercancía.

134

103 kg/m3

UNIDAD

Fecha: ....................................................................

LOS ESTADOS DE AGREGACIÓN DE LA MATERIA (I)

A Indica si las siguientes afirmaciones son verdaderas (V) o falsas (F) y justifica tu respuesta, poniendo en cada caso un ejemplo: 1. Los sólidos no se pueden comprimir apenas, debido a que sus partículas están muy próximas unas a otras. Ejemplo: .................................................................................................................. ................................................................................................................................. .................................................................................................................................

2. En el estado gaseoso, una sustancia puede penetrar completamente en otra, debido al espacio vacío que existe entre las partículas en este estado; llamamos a este fenómeno difusión. Ejemplo: .................................................................................................................. ................................................................................................................................. .................................................................................................................................

3. Los gases se pueden comprimir, puesto que entre las partículas que los forman hay un gran espacio que está vacío. Ejemplo: .................................................................................................................. ................................................................................................................................. .................................................................................................................................

4. Los líquidos se adaptan a la forma del recipiente que los contiene, porque sus partículas se mueven con cierta independencia unas de otras; en el caso de los sólidos, el movimiento de las partículas está limitado a vibraciones. Ejemplo: .................................................................................................................. ................................................................................................................................. .................................................................................................................................

135

Unidad 2. Ficha de trabajo II Nombre y apellidos: .....................................................................................................................................

B Señala la(s) opción(es) correcta(s) en cada apartado, y justifica tu respuesta o pon un ejemplo en los casos en los que se pide, utilizando la teoría cinético-molecular. 1. Las partículas en un sólido: I. No se mueven. II. Vibran en torno a una posición de equilibrio. III. Se mueven libremente. IV. Pueden intercambiar su posición con facilidad. 2. Las fuerzas que mantienen unidas a las partículas son mayores en: I. Líquido. II. Vapor. III. Gas. IV. Sólido. Ejemplo: ……….........……………..……………………………………………………. …………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………. 3. La compresibilidad de los sólidos es: I. Menor que la de gases y líquidos. II. Mayor solo que la de los líquidos. III. Aproximadamente igual que la de gases y líquidos. IV. Menor solo que la de los gases.

I. Volumen definido. II. Forma definida. III. Fluyen con lentitud. IV. Fácilmente comprimibles. 5. En general, la mayoría de las sustancias son: I. Menos densas en estado líquido. II. Más densas como gases que como sólidos. III. Menos densas como sólidos que como líquidos. IV. Más densas en el estado sólido. Ejemplo: ……….........……………..……………………………………………………. …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………….

136

4. ¿Cuál de las siguientes propiedades comparten sólidos y líquidos?:

UNIDAD

Fecha: ....................................................................

LOS ESTADOS DE AGREGACIÓN DE LA MATERIA (II)

A Indica si las afirmaciones siguientes son verdaderas (V) o falsas (F) y justifica tu respuesta, utilizando el modelo de la teoría cinético-molecular: 1. Cuando apretamos con las manos una bola de papel de aluminio, logramos comprimir la lámina de aluminio que la forma. Justificación: ………………………………..………………...…………………………. …………………………………………………………………………………………… 2. El olor se puede percibir a distancia, porque el gas o el vapor responsable de él se difunde por el aire debido al vacío que existe entre las partículas que lo forman. Justificación: ………………………………..………………...…………………………. …………………………………………………………………………………………… 3. Cuando añadimos 5 mL de alcohol a 10 mL de agua, el volumen final no es de 15 mL, sino inferior. Justificación: ………………………………..………………...…………………………. ……………………………………………………………………………………………

4. Para hacer volar un globo aerostático, es necesario calentar el volumen de aire de su interior, pues así disminuye su densidad y el globo se eleva. Justificación: ………………………………..………………...…………………………. ……………………………………………………………………………………………

B Para producir pan,se utiliza agua, harina, sal y levadura. Una vez elaborada la masa, esta se deja fermentar. Este proceso consiste en un cambio químico provocado por la levadura que convierte el almidón y los azúcares en dióxido de carbono (gas) y alcohol. 1. Transcurrido el tiempo de la fermentación, la masa se hincha. ¿Por qué? …………………………………………………………………………………………… 2. Una vez fermentada, la masa se introduce en el horno para su cocción. El pan obtenido presenta una forma esponjosa. ¿Por qué? ……………………………………………………………………………………………

137

UNIDAD

Fecha: ....................................................................

LOS GASES

A Indica si las afirmaciones siguientes son verdaderas (V) o falsas (F): 1. Un gas es un vapor que se desprende de un líquido, como es el caso del gas de los refrescos. 2. La presión que hay dentro de un recipiente cerrado que contiene un gas no depende de la cantidad de gas que haya. 3. Un gas ideal es un modelo hipotético que simplifica la realidad para que sea más fácil estudiarla. 4. La presión de los gases de la atmósfera a nivel del mar es un valor próximo a 1 Pa.

B El «vacío» es literalmente la ausencia de materia. Decimos que hacemos vacío en un recipiente cuando lo vaciamos del gas que contiene: 1. ¿Cómo será la presión en un recipiente en el que se ha hecho vacío, mayor o menor? Justifica tu respuesta. 2. Indica cuál de las representaciones corresponde a un recipiente no deformable en el que se ha hecho vacío. p1 = p2

p1 < p2

C Realiza los siguientes cambios de unidades de presión: 1. 1 087 mbar son ...................................... Pa. 2. 105 Pa son ........................................... bar. 3. 704 mm de Hg son.............................. atm. 4. 5 atm son ............................................. Pa.

138

III

p1 > p2

UNIDAD

Fecha: ....................................................................

LAS LEYES DE LOS GASES (I)

A Dentro de una jeringa se tienen 7,0 mL de un gas a una temperatura de 25 °C. Suponiendo que el émbolo de la jeringa se puede desplazar libremente, indica qué volumen ocupará el gas si la temperatura aumenta hasta 60 °C. DATOS

LEY FÍSICA

DESARROLLO

RESULTADO

B El volumen de una botella de refresco es de 500 mL, y la presión en su interior, una vez que está vacía y a temperatura de 298 K, es de 1 000 atmósferas. Si le ponemos el tapón y dejamos que se caliente al sol hasta que alcance una temperatura de 310 K, ¿qué presión ejercerá el gas sobre la pared de la botella en este caso? DATOS

LEY FÍSICA

DESARROLLO

RESULTADO

C Dentro de una jeringa tenemos un volumen de 5 mL de un gas cuando la presión en el interior es de 0,9 atmósferas. ¿Qué presión se debe ejercer para que el volumen del gas disminuya a la mitad?

DATOS

LEY FÍSICA

DESARROLLO

RESULTADO

D Indica qué ley corresponde a cada caso y explícalo utilizando la TCM: 1. Dejamos un globo medio desinflado al sol y se infla solo. …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… 2. Al abrir una botella medio vacía de agua que se ha calentado oímos cómo sale gas. …………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………

139

UNIDAD

Fecha: ....................................................................

LAS LEYES DE LOS GASES (II)

En la tabla del enunciado se dan datos de presión y volumen de un gas a 298 K: p(atm) 0,10 V(L)

0,20

0,25

0,30

0,35

0,40

0,45

0,50

0,55

0,60

244,4 162,9 122,2

0,15

97,7

81,5

69,8

61,1

54,3

48,9

44,4

40,7

A Dibuja en el gráfico siguiente la representación de los datos: p (atm)

0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00

0,0

50,0

100,0

150,0

200,0

250,0

300,0

V (L)

B ¿En qué unidades se dan los valores de presión? ¿Es la unidad de presión en el SI? ......................................................................................................................................

C ¿Son valores de presión mayores o menores que el de la presión atmosférica? ¿Qué significa que sean así, mayores o menores? ...................................................................................................................................... ......................................................................................................................................

D ¿Qué ley relaciona las magnitudes presión y volumen de un gas? ...................................................................................................................................... ......................................................................................................................................

E Calcula el valor de la constante de esta ley. ¿Tiene unidades esta constante? ...................................................................................................................................... ......................................................................................................................................

140

......................................................................................................................................

UNIDAD

Fecha: ....................................................................

LOS CAMBIOS DE ESTADO

A Indica si las afirmaciones siguientes son verdaderas (V) o falsas (F): 1. La evaporación no es un cambio de estado, porque no se obtiene otro estado de agregación. 2. La condensación es un cambio de estado regresivo. 3. Los cambios de estado son fenómenos físicos. 4. El calor de cambio de estado es una propiedad general de la materia.

B Indica qué cambio de estado ocurre cuando: 1. Aparece el rocío en las hojas por la mañana. ......................................................... 2. Se forman las nubes. .............................................................................................. 3. Engrasamos una sartén caliente con mantequilla. ................................................. 4. Aparece vaho en el espejo del baño si abrimos el grifo del agua caliente. ............

C El agua es una sustancia que puede aparecer en sus tres estados de agregación en las condiciones de la corteza terrestre. 1. Pon un ejemplo de un proceso natural para cada uno de los cambios de estado siguientes:

CAMBIO DE ESTADO Condensación

EJEMPLO I. Lluvia

Solidificación

II.

Fusión

III.

Vaporización

IV.

2. ¿Cómo se llama el proceso natural por el que el agua pasa a su estado gaseoso? La ebullición del agua, ¿ocurre en las condiciones ambientales? ................................................................................................................................. .................................................................................................................................

141

UNIDAD

Fecha: ....................................................................

ESTUDIO EXPERIMENTAL DE LOS CAMBIOS DE ESTADO (I)

A A partir de las temperaturas de fusión y ebullición del agua, el butano, el etanol y el mercurio, que se dan en la primera tabla, completa la segunda, indicando el estado de agregación en el que se encuentra cada sustancia en cada intervalo de temperaturas señalado: TEMPERATURA (°C)

SUSTANCIA

DE FUSIÓN

Agua

TEMPERATURA (°C)

DE EBULLICIÓN

100

Butano

–138

Etanol

–114

Mercurio

–39

357

INTERVALO DE TEMPERATURA

AGUA

1. De –130 °C a –120 °C

BUTANO

ETANOL

MERCURIO

Líquido

2. De –100 °C a –45 °C

Sólido Líquido

3. De –20 °C a –1 °C 4. De 1 °C a 50 °C 5. De 50 °C a 96 °C 6. De 110 °C a 320 °C

Gas Gas

Líquido Gas

7. Por encima de 360 °C

etanol y el mercurio, dados en el apartado A, completa la tabla siguiente. Expresa la densidad del agua, butano y etanol utilizando la notación científica y tres cifras significativas: TEMPERATURA (K)

473

TEMPERATURA (°C)

DENSIDAD (g/cm3)

MASA (g)

VOLUMEN (mL)

Agua

43,096

Butano

103

68,879

Etanol

37,943

Mercurio

1,807

SUSTANCIA ESTADO

1. ¿Por qué la densidad del agua no es 1 g/cm3 en este caso? ¿Es mayor o menor que este valor? Justifica tu respuesta utilizando la TCM. ................................................................................................................................. 2. ¿Qué masa tiene un volumen de 500 mL de mercurio líquido?

142

B A partir de los datos de las temperaturas de fusión y ebullición del agua, el butano, el

Unidad 2. Ficha de trabajo VIII Nombre y apellidos: .....................................................................................................................................

3. ¿Qué volumen ocupa 1 gramo de cada uno de los gases de la tabla en estas condiciones?

C La figura muestra un gráfico de temperatura-calor suministrado para una determinada sustancia. T (°C) 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0

100

150

200 Calor suministrado (J)

Indica: 1. La temperatura de fusión de la sustancia. ...............................................................

2. La temperatura de ebullición de la sustancia. .......................................................... 3. El estado de agregación de la sustancia a 57 °C y a 3 °C. ..................................... 4. Dibuja el gráfico de temperaturas que se obtendría al eliminar calor si partimos de esa sustancia a 60 °C (gráfico del proceso regresivo). T (°C) 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0

100

150

200

Calor eliminado (J)

143

UNIDAD

Fecha: ....................................................................

ESTUDIO EXPERIMENTAL DE LOS CAMBIOS DE ESTADO (II)

A A partir de los datos de las temperaturas de fusión y ebullición del agua, el butano, el etanol y el mercurio (primera tabla), completa la segunda tabla, en la que se da la densidad que presenta cada sustancia a una presión de 1 atm. Utiliza en cada caso la unidad de volumen que consideres adecuada:

SUSTANCIA

TEMPERATURA (°C)

DE FUSIÓN

Agua

DE EBULLICIÓN

100

Butano

–138

Etanol

–114

Mercurio

–39

357

TEMPERATURA (K)

TEMPERATURA (°C)

DENSIDAD (g/cm3)

MASA (g)

Agua

1 kg

Butano

2,50 · 10–3

1 kg

Etanol

0,81

1 kg

Mercurio

16,6

1 kg

SUSTANCIA

ESTADO

VOLUMEN

B En la figura se muestra la curva de cambios de estado regresivos de cierta sustancia. Dibuja el gráfico correspondiente al proceso progresivo e indica el punto de fusión y ebullición de la sustancia. Indica el estado de agregación de la sustancia a 60 °C y a 23 °C.

144

T (°C)

–5

363

UNIDAD

Fecha: ....................................................................

LA TCM Y LOS CAMBIOS DE ESTADO

A La figura muestra el gráfico de temperatura-calor suministrado a una determinada sustancia. Describe, para cada tramo marcado, qué cambios experimenta cierta cantidad de esta sustancia al ir variando su temperatura. Utiliza para ello la teoría cinética. T (°C) 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0

III

I 0

100

150

200 Calor suministrado (J)

B Explica la diferencia entre evaporación y ebullición utilizando la TCM. ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ......................................................................................................................................

145

UNIDAD

Fecha: ....................................................................

CLASIFICACIÓN DE LA MATERIA

A Completa el siguiente mapa conceptual escribiendo SÍ o NO sobre los puntos: MATERIA ¿se separa por medios físicos? ....

....

Mezcla

Sustancia pura

¿es uniforme en todas sus partes?

¿se descompone por medios químicos?

....

Heterógenea

Homogénea

....

Elemento

Compuesto

B Completa la información de la tabla, indicando, para cada caso, si se trata de sustancias puras (elementos o compuestos), o si son mezclas homogéneas o heterogéneas: SISTEMA MATERIAL Agua de mar

TIPO DE SISTEMA MATERIAL Mezcla homogénea

Mahonesa

Gel de sílice

Sustancia pura (compuesto)

Lodo

C Completa la información de la tabla, indicando, para cada caso, si se trata de sustancias puras sencillas o compuestos, o si son mezclas homogéneas o heterogéneas, y si son de origen natural o sintético. Si lo necesitas, utiliza la bibliografía o internet: SISTEMA MATERIAL Petróleo Coltán Argón Freón 22 Aceite de oliva

146

TIPO DE SISTEMA MATERIAL

NATURAL/SINTÉTICO

Diamante

UNIDAD

Fecha: ....................................................................

MÉTODOS DE SEPARACIÓN

A Indica en qué propiedades se basan las siguientes técnicas de separación y si corresponden a mezclas homogéneas o heterogéneas: TÉCNICA

TIPO DE MEZCLA

PROPIEDAD

Destilación Cristalización Filtración Decantación Centrifugación

B Relaciona con flechas el material de laboratorio con la técnica de separación que lo utiliza. Embudo

DESTILACIÓN

Refrigerante

FILTRACIÓN

Cristalizador

Pie Matraz de fondo redondo

CRISTALIZACIÓN

Termómetro

DECANTACIÓN

Aro

C Indica que técnica utilizarías para separar los componentes de las mezclas siguientes y justifica tu respuesta: MEZCLA

TÉCNICA DE SEPARACIÓN

MOTIVOS

1. Agua y alcohol 2. Impurezas de agua en gasolina 3. Partículas sólidas en aceite usado de cocina 4. Sal y arena

147

UNIDAD

Fecha: ....................................................................

MÉTODOS DE SEPARACIÓN

A Indica qué técnica o combinación de técnicas de separación utilizarías, y en qué orden, para conseguir el objetivo indicado en cada uno de los casos siguientes (para responder a alguno de ellos, necesitarás proponer la aplicación de alguna de las técnicas descritas a continuación, de las que puedes buscar información previamente).

TAMIZADO

SEPARACIÓN MAGNÉTICA

Es una técnica de separación para mezclas heterogéneas formadas por partículas de dos o más sustancias que tienen tamaños diferentes. Se hace pasar la mezcla por un tamiz (malla sujeta por un marco rígido), de modo que las partículas de menor tamaño atraviesan la malla y las de mayor tamaño quedan retenidas en ella. Es una técnica de separación de mezclas heterogéneas que se utiliza para separar una sustancia que tiene propiedades magnéticas.

DESCRIPCIÓN DE LA MEZCLA

OBJETIVO

Lodo* en el que hay disuelto un contami- Depurar el agua para su reutilización. nante soluble en agua cuya temperatura de ebullición es de 70 °C. 1. Técnicas de separación y descripción.

OBJETIVO

Mezcla de una sal, que es soluble en agua Purificar la sal. en un amplio intervalo de temperaturas, y un sólido insoluble en agua. 2. Técnicas de separación y descripción.

DESCRIPCIÓN DE LA MEZCLA

OBJETIVO

Aceite lubricante en el que se encuen- Separar todos los componentes de la meztran suspendidas virutas de hierro, arena cla para reutilizar el aceite, la arena y la y grava. grava. 3. Técnicas de separación y descripción.

* Lodo es una suspensión de un sólido finamente dividido (generalmente arena) en agua.

148

DESCRIPCIÓN DE LA MEZCLA

UNIDAD

Fecha: ....................................................................

LAS DISOLUCIONES

A Indica si las afirmaciones siguientes son verdaderas (V) o falsas (F): 1. Una disolución es una sustancia compuesta que se puede separar por métodos químicos. 2. El aire es una disolución binaria de oxígeno en nitrógeno. 3. El aire es una disolución de más de dos gases, pues contiene oxígeno, nitrógeno, dióxido de carbono y otros. 4. Al aumentar la temperatura, aumenta la velocidad del proceso de disolución, pues aumenta la velocidad de las partículas de disolvente.

B Indica el disolvente y el (o los) soluto(s) en las disoluciones siguientes: 1. Alcohol de 96° de uso sanitario. ............................................................................. 2. Niebla. ..................................................................................................................... 3. Salsa mahonesa. .................................................................................................... 4. Agua de mar. ..........................................................................................................

C Indica el estado de agregación del disolvente y del soluto en las disoluciones siguientes: SOLUTO

DISOLVENTE

Amalgamas Bebida gaseosa Aerosol Nubes

D A partir de la ilustración siguiente, explica el proceso de disolución. ................................................................ ................................................................ ................................................................ ................................................................ ................................................................

149

UNIDAD

Fecha: ....................................................................

SOLUBILIDAD Y SATURACIÓN

A En la tabla siguiente se muestran los datos de solubilidad de una sal en agua (g de soluto/100 g de disolvente) frente a la temperatura: TEMPERATURA (°C)

SOLUBILIDAD (gsal/100 g)

1. Representa los datos de la tabla en este gráfico de solubilidad frente a temperatura. S (g/100 g) 38 37 36 35 34 33 32 31

T (°C)

2. A una temperatura de 20 °C se disuelven 65 gramos de la sal en 200 gramos de agua. ¿Cómo clasificarías esta disolución (diluida, concentrada o saturada)? .......................................................................................................................

........................................................................................................................ 3. Describe qué ocurre si se prepara una disolución saturada a 40 °C y se enfría hasta una temperatura de 10 °C; ¿aparecerá un precipitado? Si es así, calcula qué cantidad de sal precipita. ....................................................................................................................... ........................................................................................................................ ........................................................................................................................

B En la tabla siguiente se muestran los datos de solubilidad de oxígeno en agua frente a la temperatura, expresada la primera en mg de oxígeno/L de agua: TEMPERATURA (°C) SOLUBILIDAD (mg/L)

150

14,16

12,37

10,92

9,76

8,84

8,11

7,53

7,04

........................................................................................................................

Unidad 3. Ficha de trabajo V Nombre y apellidos: .....................................................................................................................................

1. Representa los datos de la tabla en el siguiente gráfico de solubilidad frente a temperatura: S (mg/L) 16 14 12 10 8 6 4 2 0 0

T (°C)

2. Compara este gráfico con el del ejercicio anterior. Extrae alguna conclusión. ....................................................................................................................... ........................................................................................................................ 3. ¿Cómo es la relación entre la solubilidad y la temperatura en este caso? ¿Qué consecuencias medioambientales tiene? Busca información acerca de cómo se origina este tipo de contaminación. ....................................................................................................................... ........................................................................................................................ 4. ¿En qué porcentaje disminuye la concentración de oxígeno disuelto si aumentamos la temperatura desde 15 °C a 25 °C? .......................................................................................................................

........................................................................................................................

C Indica si las afirmaciones siguientes son verdaderas (V) o falsas (F), y corrige las que sean falsas: 1. Se diluyen mejor sólidos de gran tamaño, pues aportan gran cantidad de soluto. 2. Una disolución saturada no puede admitir más cantidad de soluto, aunque la agitemos enérgicamente. 3. Una disolución saturada de una sal puede convertirse en una concentrada si aumentamos la temperatura. 4. Una disolución saturada de un gas en agua puede convertirse en una concentrada si aumentamos la temperatura. Correcciones: .......................................................................................................... ................................................................................................................................. .................................................................................................................................

151

UNIDAD

Fecha: ....................................................................

SOLUBILIDAD Y SATURACIÓN

En la tabla se muestran los valores de solubilidad (expresados en g/kg de agua) de varios gases en agua a 25 °C y 1 atm, así como los valores de densidad de estos gases en disolución acuosa: GASES

CO2

NH3

HCl

S (g/kg agua)

0,018

0,039

1,45

4,70

6,95

d (g/L)

1,15

1,31

1,80

0,70

1,49

S (g/L agua) S (L/L agua) % vol

A Calcula los valores de solubilidad en g/L de agua y en L/L de agua.

B ¿Corresponden los valores anteriores a la concentración de la disolución saturada expresada en % en volumen? En caso de que tu respuesta sea negativa, indica cómo expresarías esta concentración en % en volumen y si habría que hacer alguna aproximación. .......................................................................................................................

C ¿Hay algún resultado superior al 50% en volumen? ¿Qué significa? ....................................................................................................................... ........................................................................................................................

D Si se produce un escape en un laboratorio de los gases de la tabla y una de las medidas de seguridad que se activa es generar una «lluvia de agua», ¿cuál o cuáles de los gases anteriores se disolverá de forma mayoritaria en el agua? ....................................................................................................................... ........................................................................................................................

E Busca información acerca de los riesgos que supone para la salud la inhalación de cada uno de los gases de la tabla. ....................................................................................................................... ........................................................................................................................

152

........................................................................................................................

UNIDAD

Fecha: ....................................................................

CONCENTRACIÓN DE UNA DISOLUCIÓN (I)

A La leche es una disolución en la que se encuentran presentes muchos solutos diferentes. Al igual que en otros alimentos, los distintos nutrientes se agrupan según su valor nutricional. A partir de los datos de la etiqueta de un tetrabrik de leche entera, calcula la cantidad de cada tipo de sustancia que se ingiere en un vaso de leche (250 mL): VALORES NUTRICIONALES MEDIOS POR

VALORES 100 mL

Proteínas

3,1 g

Hidratos de carbono (de los cuales azúcares)

4,6 g 4,6 g

Grasas (de las cuales saturadas)

3,6 g 2,4 g

Calcio Sodio

EN 250 mL

120 mg (15% C.D.R.)* 0,04 g

* C.D.R.: Cantidad diaria recomendada.

1. ¿Cuál es el % de grasas saturadas respecto del total de grasas?

2. ¿Cuántos vasos de leche has de tomar para obtener el 100% C.D.R. de calcio? .......................................................................................................................

........................................................................................................................ 3. ¿Por qué la cantidad de calcio se da en mg mientras que el resto se da en g? ....................................................................................................................... ........................................................................................................................ 4. ¿Qué dato haría falta para expresar los resultados en % en masa? ¿Cómo lo medirías en el laboratorio? ....................................................................................................................... ........................................................................................................................

B La información del prospecto de un jarabe para niños dice: Posología: La dosificación de este medicamento puede realizarse en gotas (4 mg /gota) o en mL (100 mg /mL): 1. ¿A qué se refiere este dato? ..................................................................................

153

Unidad 3. Ficha de trabajo VII Nombre y apellidos: .....................................................................................................................................

Y continúa: Puede establecerse como esquema de dosificación 15 mg/kg de masa corporal por toma. 2. ¿A qué se refiere este dato? .................................................................................. 3. ¿Cuántos mL de jarabe debemos dar en una toma a un niño de 15 kg de masa corporal?

Además, indica: La fórmula del principio activo es 90 mg de principio activo/mL de jarabe. 4. ¿A qué se refiere este dato? .................................................................................. 5. ¿Cuántos mg de principio activo ingiere el niño del apartado anterior por toma?

C En las etiquetas de los alimentos encontramos información sobre el contenido en los distintos nutrientes. En esta tabla se reproducen los datos que aparecen en la etiqueta de un envase de pasta fresca. Calcula el % en masa de cada tipo de nutrientes: MEDIOS POR

100 g

POR RACIÓN (125 g)

Proteínas

10,0 g

12,5 g

Hidratos de carbono (de los cuales azúcares)

50,7g 2,8 g

63,4g 3,5 g

Grasas (de las cuales saturadas)

1,9 g 1,1 g

2,4 g 1,4 g

Fibra alimentaria

5,2 g

6,5 g

0,035 g 0,087 g

0,04 g 0,1 g

Sodio Equivalente en sal

% MASA

1. ¿Cuál es el % de grasas saturadas respecto del total de grasas?

2. ¿Qué significa «equivalente en sal»? Calcula el % en masa de sodio que está presente en la sal. .......................................................................................................................

154

VALORES NUTRICIONALES

UNIDAD

Fecha: ....................................................................

CONCENTRACIÓN DE UNA DISOLUCIÓN (II)

A En tu libro hemos hecho referencia a la «aditividad de los volúmenes», exponiendo que es una aproximación, ya que los volúmenes no son aditivos (no se deben sumar), pero en ocasiones los sumamos. Razona la veracidad de las afirmaciones siguientes: 1. La aditividad de los volúmenes es correcta cuando expresamos el volumen de una mezcla heterogénea. ....................................................................................................................... ........................................................................................................................

2. La aditividad de volúmenes es una buena aproximación cuando se trata de una mezcla homogénea formada por sustancias de densidad parecida. ....................................................................................................................... ........................................................................................................................

3. La aditividad de los volúmenes es correcta cuando adicionamos volúmenes de la misma sustancia. ....................................................................................................................... ........................................................................................................................

B A partir de los datos siguientes, diseña una estrategia para verificar el error que se co© GRUPO ANAYA, S.A. Física y Química 3.° ESO. Material fotocopiable autorizado.

mete al utilizar la aproximación de la aditividad de volúmenes:

DATOS DEL SOLUTO

Masa

Densidad

DATOS DEL DISOLVENTE

Masa

Densidad

DATOS DE LA DISOLUCIÓN

Concentración % volumen

Densidad

155

UNIDAD

Fecha: ....................................................................

LA CONCENTRACIÓN SEGÚN LA IUPAC (I)

A A partir de los datos de la tabla de este apartado, en la que se detallan la masa de soluto, la masa de disolvente y el volumen final de la disolución:

MASA DE

SOLUTO

DISOLVENTE

VOLUMEN DE DISOLUCIÓN

10 mg

10–2 kg

12 mL

200 g

1,2 kg

9,8 · 10–1 L

600 g

0,62 L

10 g

450 g

45 cL

DENSIDAD DE LA DISOLUCIÓN

CONCENTRACIÓN (g/L)

CONCENTRACIÓN (...)

(g/L)

1. Calcula la concentración en g /L y la densidad de la disolución. ¿En qué se diferencian estos dos parámetros?

B Indica la cantidad de cada disolución que hay que tomar para conseguir la cantidad de soluto indicada en cada caso: CONCENTRACIÓN DE DISOLUCIÓN

156

CANTIDAD DE SOLUTO

50 g/L

100 g

76% volumen

76 cL

120 mg/L

10% masa

85 g

CANTIDAD DE DISOLUCIÓN

2. ¿De qué otra forma podrías expresar la concentración de estas disoluciones a partir de los datos que te hemos suministrado? Calcúlala.

UNIDAD

Fecha: ....................................................................

LA CONCENTRACIÓN SEGÚN LA IUPAC (II)

A A partir de los datos de las tablas, en la que se detallan la masa de soluto y su densidad, así como la masa de disolvente y su densidad: 1. Calcula el volumen que ocupan las cantidades de soluto y de disolvente en cada caso. Indica para ello qué datos utilizas y cuál es la secuencia de tus cálculos.

2. Calcula la concentración en % en masa y en % en volumen. ¿Qué suposición has tenido que hacer para realizar este último cálculo? Indica para ello qué datos utilizas y cuál es la secuencia de tus cálculos.

METANOL MASA DE SOLUTO (g) DENSIDAD DE SOLUTO (g/mL)

AMONIACO 30

N-HEPTANO

1 200

0,791

0,89

0,684

AGUA

N-OCTANO

VOLUMEN DE SOLUTO (mL)

MASA DE DISOLVENTE (g) DENSIDAD DE DISOLVENTE (g/mL)

230

3 000

200

0,703

VOLUMEN DE DISOLVENTE (mL)

DISOLUCIÓN (METANOL + AGUA)

DISOLUCIÓN (AMONIACO + AGUA)

DISOLUCIÓN (N-HEPTANO + N-OCTANO)

% MASA % VOL

157

Unidad 3. Ficha de trabajo X Nombre y apellidos: .....................................................................................................................................

B Disponemos de dos disoluciones, A y B. La primera (A) se ha preparado disolviendo 74 g de alcohol en 0,726 kg de agua. La segunda (B) también es de alcohol y agua, pero de ella solo sabemos que su concentración es del 15% en masa. Calcula: 1. La concentración en tanto por ciento en masa de la primera disolución (A).

2. ¿Cuál de las dos disoluciones es más concentrada? ¿Por qué? ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... ........................................................................................................................

3. ¿Qué cantidad de la segunda disolución (B) debemos tomar para que lleve disueltos 500 mg de alcohol?

C Completa la siguiente tabla, indicando la cantidad de soluto presente, la concentra-

CONCENTRACIÓN

CANTIDAD

DE DISOLUCIÓN

DE SOLUTO

DE DISOLUCIÓN

250 g/L

6 dL

158

1 mg/L

0,3 mg

25% volumen

12 mL

50 g

ción de la disolución o la cantidad de disolución que debemos tomar en cada caso:

UNIDAD

Fecha: ....................................................................

PRIMERAS IDEAS SOBRE LA MATERIA

A Indica si las afirmaciones siguientes son verdaderas (V) o falsas (F): 1. La idea de átomo es original del científico inglés Dalton. 2. En su teoría atómica, Dalton no explica las reacciones químicas. 3. Los átomos según Dalton son inmutables, es decir, no cambian. 4. Según Aristóteles, las propiedades de la materia se pueden explicar por combinación de cuatro elementos.

B Completa las palabras que faltan en las hipótesis de Dalton: 1. La ……........….. está formada por ……........….., que son inmutables y de tamaño ……........….., denominadas ……........….. . 2. Los átomos de un mismo ……........….. son iguales entre sí en ……........….. y ……........….., pero distintos de los ……........….. de otro ……........….. diferente. 3. Los ……........….. se forman al unirse átomos de distintos ……........….. en una relación ……........….. sencilla.

4. En una ……........….., los átomos se ……........….. de forma distinta a como lo estaban inicialmente, pero ni se ……........….. ni se ……........….. .

C Relaciona cada hecho, suposición o dibujo con la hipótesis correspondiente de la teoría atómica de Dalton:

+ La materia no es infinitamente divisible.

Los átomos que forman el grafito y los que forman el diamante son iguales.

H2O

159

UNIDAD

Fecha: ....................................................................

NATURALEZA ELÉCTRICA DE LA MATERIA

A Completa el siguiente cuadro de evolución temporal del conocimiento de la estructura de la materia, indicando en cada caso el nombre del científico o su aportación. Consulta para ello tu libro de texto: AÑO

AUTOR

DESCUBRIMIENTO/LEY/MODELO

1600 1733

Dos clases de electricidad

1747

B. Franklin

1789

Lavoisier

1800 1803

Teoría atómica

B Indica si las siguientes afirmaciones son verdaderas (V) o falsas (F): 1. Los iones son partículas no cargadas. 2. Alessandro Volta fue el primer científico que diferenció entre dos tipos de electricidad. 3. La electricidad se transmite de un cuerpo a otro, si ambos son conductores, como si se tratara de un fluido. 4. El comportamiento eléctrico de la materia procede de las características del átomo, que no se corresponden con las expuestas en la teoría de Dalton.

C Responde al cuestionario relacionado con la imagen: 1. ¿Qué representa esta imagen? .................................................................................................. 2. ¿Quién y cuándo utilizó este aparato por primera vez? .................................................................................................. 3. ¿Para qué sirve? .................................................................................................. 4. ¿Qué necesitamos para construirlo? ..................................................................................................

160

UNIDAD

Fecha: ....................................................................

EL ELECTRÓN Y LA RADIACTIVIDAD

A Completa el siguiente mapa conceptual acerca del descubrimiento del electrón. No olvides rotular la figura. EL

CIENTÍFICO

.......................... en el año .......................... experimentando con

.....................................................................................................................

concluyó que ..........................

son

están constituidos por

..........................

independientemente

..........................

con carga

.......................... a las que denominó

..........................

161

Unidad 4. Ficha de trabajo III Nombre y apellidos: .....................................................................................................................................

B Expresa la carga del electrón en microculombios, nanoculombios y picoculombios, y calcula el número de electrones que son necesarios para obtener la carga de 1 C:

C Indica a qué radiación corresponde cada representación según su poder de penetra-

Radiación alfa: ............................................................................................................. ...................................................................................................................................... Radiación beta: ............................................................................................................ ...................................................................................................................................... Radiación gamma: ....................................................................................................... ......................................................................................................................................

162

ción y las características principales de estas radiaciones:

UNIDAD

Fecha: ....................................................................

MODELOS ATÓMICOS (I)

A Indica a qué modelo atómico corresponde cada uno de los esquemas y el año de su publicación. Indica, además, las características principales del modelo y algún hecho experimental que lo sustente. MODELO ATÓMICO

AÑO

HECHOS EXPERIMENTALES

1803

–

– +

–

B Indica a cuál o cuáles modelos atómicos corresponden las características siguientes. DALTON

THOMSON

RUTHERFORD

El átomo es indivisible La parte de carga negativa del átomo es el electrón La parte de carga positiva del átomo está en el núcleo Un átomo sin ionizar es neutro Los electrones se pueden extraer del átomo para dar lugar a iones negativos

163

UNIDAD

Fecha: ....................................................................

MODELOS ATÓMICOS (II)

A Completa el siguiente cronograma indicando el año del descubrimiento, el autor o la teoría o hecho significativo, según sea el caso; utiliza la fuente de información que consideres adecuada si lo necesitas. A.H. Becquerel

J. Chadwick

..................... .....................

Descubre neutrón

W. Crookes

W.K. Röentgen

J.J. Thomson

E. Rutherford

..................... .....................

.....................

Descubre rayos X en tubo de descarga

.....................

Experimento bombardeo partículas a

Propone protones

1850

.....................

1896

1897

1904

.........................................

Modelo atómico

J. Dalton

...................

1913 1919

Modelo atómico

................. E. Rutherford

...................

B Indica a qué modelo atómico dieron lugar los siguientes experimentos y describe estos modelos atómicos de forma breve. MODELO

HECHO/EXPERIMENTO

ATÓMICO

+ +

AÑO

1911

+ + + +

Ley de la conservación de la masa en las reacciones químicas (Lavoisier, 1789). Cátodo

1803

Placa negativa

1904 Ánodo

164

Placa positiva

DESCRIPCIÓN DEL MODELO

.....................

UNIDAD

Fecha: ....................................................................

CARACTERIZACIÓN DE LOS ÁTOMOS (I)

A Rellena la siguiente tabla indicando el número de protones, neutrones y electrones o los números atómicos y másicos, según el caso, para los siguientes átomos sin ionizar, es decir, sin que estén cargados eléctricamente. A C-14

PROTONES

Be-9

NEUTRONES

ELECTRONES

6 4

Ar-40

Ra-138

B Identifica el par de isótopos de la tabla. Antes de responder al ejercicio, reflexiona: 1. ¿Cómo se representa el número atómico y el número másico de un isótopo? ....................................................................................................................... 2. ¿Qué significa el número másico de un átomo? ....................................................................................................................... 3. ¿Qué significa el número atómico de un átomo? ....................................................................................................................... 4. ¿Cuál de los dos es mayor, el número atómico o el número másico? ....................................................................................................................... © GRUPO ANAYA, S.A. Física y Química 3.° ESO. Material fotocopiable autorizado.

5. ¿Cómo son dos átomos que tienen igual número atómico? ....................................................................................................................... 6. ¿Cómo son dos átomos que tienen igual número atómico y número másico? ....................................................................................................................... 7. ¿Cómo se calcula el número de neutrones de un átomo? ....................................................................................................................... 8. ¿Tienen alguna característica común dos átomos cuyo número másico es igual? ....................................................................................................................... a) 54 24

b) 54 26

c) 56 26

d) 54 24

Ahora, identifica los isótopos de la tabla: ..................................................................

165

UNIDAD

Fecha: ....................................................................

CARACTERIZACIÓN DE LOS ÁTOMOS (II)

A Contesta a las preguntas siguientes: 1. ¿Cómo debe ser el número de protones respecto del número de electrones de un átomo para que este esté cargado con carga negativa? ....................................................................................................................... 2. ¿Cómo debe ser el número de protones respecto del número de electrones de un átomo para que este esté cargado con carga positiva? ....................................................................................................................... 3. ¿Cuál es la menor cantidad de carga eléctrica que se puede aislar? .......................................................................................................................

B Indica el número de electrones que poseen los siguientes iones a partir del valor del número atómico y calcula su carga eléctrica expresada en culombios: ION

F–

Ca2+

Li+

S2–

N.º ELECTRONES

CARGA (CULOMBIOS)

C Indica si las afirmaciones siguientes son verdaderas (V) o falsas (F) y justifica tu respuesta. V El número atómico es siempre mayor que el másico.

Justificación: 2

El número de protones de dos átomos cualesquiera del mismo elemento químico es igual.

Justificación: 3

El número de neutrones de dos átomos cualesquiera del mismo elemento químico es igual.

Justificación: 4

Para conseguir cargar de forma positiva a un átomo y así convertirlo en un catión, este tiene que adquirir protones.

Justificación: 5

El número másico es siempre mayor que el número atómico.

Justificación:

166

UNIDAD

Fecha: ....................................................................

CARACTERIZACIÓN DE LOS ÁTOMOS (III)

La masa atómica de un elemento químico es uno de los datos que habitualmente se encuentran recogidos en el Sistema Periódico, y representa la masa, en unidades de masa atómica (u), de los átomos de ese elemento. La masa de un neutrón es 1 u y coincide, de forma aproximada, con la masa de un protón. El electrón tiene una masa inferior a la del protón en varios órdenes de magnitud, como puedes ver en la tabla del epígrafe 5 de tu libro; es por esto que se considera que la masa del electrón es un valor despreciable.

A Razona la veracidad de los enunciados siguientes: V 1

La masa de un átomo, en u, coincide con su número másico.

Justificación: 2

La masa de un átomo neutro es mayor que la de un ion positivo del mismo elemento.

Justificación: 3

La masa atómica de un átomo de un elemento es siempre igual aunque los átomos sean de distintos isótopos.

Justificación:

La masa atómica de un átomo es un número entero.

Justificación:

B Responde razonadamente al cuestionario siguiente: 1. ¿Cuál es la masa de un átomo de C-13, de número atómico 6? .......................................................................................................................

2. ¿Cuál es la masa de un átomo de Cl-35, de número atómico 17? .......................................................................................................................

167

Unidad 4. Ficha de trabajo VIII Nombre y apellidos: .....................................................................................................................................

3. Se sabe que de cada 100 átomos de bromo, 51 son de bromo-79 y 49 son de bromo-81. ¿Cuál es la masa promedio de los átomos de bromo? Coteja ese resultado con el valor de la masa atómica del bromo que puedes encontrar en el Sistema Periódico.

4. Calcula la masa atómica promedio del magnesio a partir de los datos de la tabla.

ISÓTOPOS

ABUNDANCIA DE ISÓTOPOS (%)

24 12

78,70

25 12

10,13

26 12

11,17

MASA ATÓMICA (u)

5. Compara el valor obtenido con el valor que encuentras en el Sistema Periódico. ¿Es la masa atómica promedio de un elemento un número entero? ¿Por qué? ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... .......................................................................................................................

168

MASA ATÓMICA PROMEDIO

UNIDAD

Fecha: ....................................................................

LA CORTEZA ATÓMICA (I)

A Los electrones se organizan en la corteza del átomo en capas o niveles de energía. 1. ¿Cuántos electrones pueden albergar, como máximo, cada una de las capas K, L, M y N? ¿Qué regla general utilizas para deducir los valores anteriores? CAPA

REGLA GENERAL

NIVEL N.º ELECTRONES

2. Completa la siguiente tabla indicando el número de electrones que hay en cada capa. NÚMERO DE ELECTRONES ELEMENTO

Z CAPA K

CAPA L

CAPA M

CAPA N

B Completa la siguiente tabla indicando si para formarse el correspondiente ion se han ganado o perdido electrones y cuántos electrones tiene el ion. Observa que tenemos de dato el número atómico (Z). ¿Cuál es su significado? ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... ION

N.º ATÓMICO (Z)

Ca2+

Ra2+

Br –

S2–

Fe3+

GANA/PIERDE ELECTRONES

N.º DE ELECTRONES

169

UNIDAD

Fecha: ....................................................................

LA CORTEZA ATÓMICA (II)

A El Sistema Periódico de los elementos, que veremos con detalle en la unidad 5, está organizado en columnas (grupos) y filas (períodos). 1. Localiza en la tabla periódica de tu libro de texto los siguientes elementos: F, Cl, Br, O, S, Se, C, Si, Ge, Be, Mg, Ca.

ELEMENTO

N.º DE PERÍODO

NÚMERO DE ELECTRONES CAPA K

CAPA L

CAPA M

CAPA N

ÚLTIMA

N.º

CAPA

ELECTRONES

LLENA

ÚLTIMA CAPA

3. ¿Qué conclusiones extraes acerca de la relación entre el período y el tamaño de la corteza de un átomo? ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... 4. Si las propiedades químicas de un átomo están relacionadas con el número de electrones en su última capa, ¿qué conclusiones extraes a la vista de tus resultados? ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... 5. Tomemos un elemento de número atómico superior a 36 (que es el número atómico del Kr). ¿Cuántos niveles de energía debería poseer en su corteza de electrones? ....................................................................................................................... .......................................................................................................................

170

2. Completa la siguiente tabla indicando el número del período al que pertenece el átomo (número de fila), el nivel de la última capa de electrones llena y el número de electrones en dicha capa.

UNIDAD

Fecha: ....................................................................

PRIMERAS IDEAS SOBRE LOS ELEMENTOS QUÍMICOS

A Relaciona los siguientes nombres de elementos químicos con su símbolo en cada uno de los dos grupos: GRUPO I

GRUPO II

Antimonio

Astato

Arsénico

Kriptón

Indio

Fósforo

Yodo

Estroncio

Sodio

Estaño

Radón

Sodio

Potasio

Azufre

B Indica si los siguientes elementos son metales o no metales y argumenta tu respuesta con alguna característica del elemento que conozcas. Completa, además, el símbolo químico de cada uno: ELEMENTO

SÍMBOLO

METAL/NO METAL

CARACTERÍSTICA

Helio

No metal

Es un gas inerte

Cobre Flúor Platino Potasio

171

UNIDAD

Fecha: ....................................................................

EL SISTEMA PERIÓDICO (I)

A ¿Cuáles son los elementos del segundo período? Indica su nombre y su símbolo químico y si son metales o no metales: NOMBRE

SÍMBOLO

CARÁCTER METÁLICO

NOMBRE

SÍMBOLO

ELEMENTO

SÍMBOLO

CARÁCTER METÁLICO

B Completa la siguiente tabla: SÍMBOLO Na

GRUPO

Fósforo

Potasio

Rubidio

Antimonio

Magnesio

Azufre

Calcio

Selenio Sr Al

Te Cloro

Ga In

Br Yodo

Si Germanio Estaño

172

GRUPO

Ne Argón Kr

ELEMENTO

UNIDAD

Fecha: ....................................................................

EL SISTEMA PERIÓDICO (II)

A Completa la siguiente tabla, utilizando la nomenclatura A y B para los grupos.

ELEMENTO SÍMBOLO

N.º

ELECTRONES

ÚLTIMA

GRUPO

ELEMENTO SÍMBOLO

CAPA

K Rubidio

IA 1

Arsénico Antimonio

Estroncio

Te Ba

IIA

Galio In

Calcio

IIA

Bromo

IIIA

Yodo

IIIA

7 At

Germanio

Estaño

Plomo

GRUPO

CAPA

Cesio

Talio

ÚLTIMA

VIIIA

B ¿Qué relación puedes establecer entre las dos últimas columnas? ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ......................................................................................................................................

173

UNIDAD

Fecha: ....................................................................

LA ANEMIA FERROPÉNICA

Lee el siguiente texto y responde al cuestionario: «La anemia ferropénica es una disminución de glóbulos rojos en la sangre provocada por la escasez de hierro, necesario para el organismo pues forma parte de la hemoglobina. La hemoglobina es la proteína que transporta el oxígeno en la sangre. El organismo adquiere el hierro que necesita a partir de los alimentos, como son las carnes rojas, moluscos, pistachos, habas, lentejas, hígado… La absorción de hierro se favorece si además se consumen alimentos frescos, ricos en vitamina C. La anemia ferropénica afecta al 20% de las mujeres y al 3% de los hombres. En las etapas del crecimiento, y de forma destacada en la adolescencia en el caso de las mujeres, es necesario llevar una dieta sana para evitar padecerla. En ocasiones, para tratar la anemia, además de adecuar la dieta, es necesario tomar complementos de hierro. La industria farmacéutica ha desarrollado diferentes medicamentos. En el prospecto de dos de ellos se puede leer: Medicamento I. Sulfato de hierro sesquihidratado 253,30 mg (equivale a 80 mg de hierro elemental). Medicamento II. Cada sobre contiene 600 mg de ferrimanitol ovoalbúmina (equivale a 80 mg de Fe3+)».

174

a) ¿Cuál de los dos medicamentos tiene una mayor concentración en hierro? Justifica tu respuesta.

UNIDAD

Fecha: ....................................................................

AGRUPACIONES DE ÁTOMOS

Indica si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas y relaciona cada una de ellas con una representación. A partir de los ejemplos suministrados, justifica tu respuesta. Se puede utilizar en más de una ocasión alguno de los ejemplos.

Las moléculas son siempre una agrupación de un máximo de 10 átomos; por encima de este número se consideran cristales.

V/F

Justificación:

Molécula de sacarosa

Siempre que se habla de un cristal se hace referencia a un compuesto iónico.

V/F

Justificación:

Cristal de sal común: NaCl

Las sustancias atómicas que existen en la naturaleza siempre están formadas por átomos que no están unidos entre sí.

V/F

Justificación: H2O

Agua: H2O

En un sólido iónico se mantiene una proporción constante entre el número de aniones y cationes, de modo que todo él es neutro.

V/F

Justificación:

Diamante: C

175

UNIDAD

Fecha: ....................................................................

LAS FÓRMULAS QUÍMICAS

Indica si la siguiente información acerca de las fórmulas químicas de la tabla (y la representación del compuesto) es verdadera (V) o falsa (F). En el caso de que sea falsa, corrige el enunciado propuesto. a) Un cristal de butano es una red tridimensional con una proporción de carbono e hidrógeno de 2 a 5. Butano, C4H10

Enunciado alternativo:

b) El óxido de aluminio es un compuesto iónico que se presenta en forma de cristales en los que los iones están ordenados tridimensionalmente en una proporción de 4 a 5.

c) El cloro, al ser un elemento químico, se presenta en la naturaleza como átomos sueltos. Cloro, Cl2

Enunciado alternativo:

d) El diamante es una red tridimensional en la que todos los átomos de carbono se encuentran enlazados mediante enlace covalente; de este modo, se forma un cristal. Diamante, C

176

Enunciado alternativo:

Óxido de aluminio, Al2O3 Enunciado alternativo:

UNIDAD

Fecha: ....................................................................

HUMPHREY DAVY, UN QUÍMICO CURIOSO (I)

Lee con atención el siguiente relato acerca de la vida Sir Humphrey Davy y responde al cuestionario: «Humphrey Davy descubrió el potasio y el sodio en 1807; el calcio, el bario y el boro, un año después, y el cadmio, en 1817. Los descubrimientos de Humphrey Davy nos llaman la atención no solo por la aportación que se hizo a la Química, sino por la forma en que fueron desarrollados, habida cuenta de la trayectoria de este científico atípico. Es bien sabido que para alcanzar éxito como científico suele ser preciso tener una adecuada formación universitaria, pertenecer a una comunidad o grupo de investigación de prestigio, en el que poder intercambiar opiniones, y haber sido tutelado por un científico de talento. Estas características suelen ser comunes a muchos de los científicos que han aportado grandes ideas, descubrimientos o teorías.

Este no es el caso de Humphrey Davy, que no cursó educación superior y no tuvo tutores de prestigio. Todos sus descubrimientos fueron fruto de su talento, buena actitud y, sobre todo, de su curiosidad. Nació en 1778, en Penzance (Cornwall, al sudeste de Inglaterra). Estudió en la escuela local hasta los 15 años y a la muerte de su padre comenzó a trabajar como ayudante de farmacia. En la farmacia, no solo aprendió de forma concienzuda y organizada el oficio, sino que aprovechó la oportunidad que este tipo de trabajo le brindó para auto-instruirse en los aspectos de la Ciencia que tanto le interesaban. En este autoaprendizaje, Davy tuvo buenos maestros cuyas enseñanzas le llegaban mediante la lectura de sus obras. Así, a la edad de 18 años leyó La Química de los Elementos de Lavoisier y Vocabulario Químico de Nicholson. Estas obras marcaron el interés de Davy por la Química, y comenzó a realizar trabajos de experimentación como una afición más que como un deber. Cuando contaba con 20 años fue propuesto para dirigir un laboratorio en una institución médica dedicada a las enfermedades pulmonares en Clifton. Allí, Davy estudió las propiedades de algunos gases como los óxidos de

nitrógeno, el metano, el amoniaco y el hidrógeno. Al principio de estas primeras investigaciones, el propio Davy probó heroicamente los efectos fisiológicos de estos gases en su propio organismo, sufriendo frecuentes desmayos y poniendo en serio peligro su salud. El éxito en esta investigación fue elegir como objeto principal de su estudio el óxido nitroso (óxido de nitrógeno (I), N2O). Descubrió así los efectos fisiológicos de este gas, como la capacidad de generar euforia y como anestésico. Lo denominó “el gas de la risa”. Este descubrimiento le hizo ganar fama y, como consecuencia de haberse dado a conocer, le ofrecieron un puesto de trabajo como asistente en el Royal Institute de Londres. Hay que destacar que la ausencia de formación y de tutores en la carrera científica de Davy le había supuesto una inesperada ventaja: la libertad de elegir qué estudiar, el objeto de su investigación. En la institución londinense se sintió interesado por el estudio del galvanismo. Así en 1800 publicó, él solo, una serie de artículos en los que enfatizaba la idea de la naturaleza química de la electricidad en la unión de dos cuerpos. Su interés por este campo le llevó a estudiar las conclusiones de los trabajos de Luigi Galvani (Universidad de Bolonia) y los posteriores de Alessandro Volta (U. Pavia). Poco tiempo después de la publicación de los trabajos de Volta y Galvani, el profesor de medicina Anthony Carlisle, junto con su amigo y científico William Nicholson, construyó una pila voltaica y se percató de que al dejar caer una gota de agua se liberaban gases; al analizarlos, concluyó que el agua se descomponía en oxígeno e hidrógeno. Este fue el descubrimiento de la electrólisis (ruptura por electricidad) en 1800. Davy se interesó por la electrólisis; propuso que las fuerzas que mantenían unidos a los átomos en los compuestos químicos eran de naturaleza eléctrica, lo que le llevó a intuir que mediante electrólisis sería posible romper esas uniones para poder aislar metales puros (los enlaces

177

Unidad 5. Ficha de trabajo VII Nombre y apellidos: .....................................................................................................................................

que pretendía romper eran de tipo iónico). Al principio probó con disoluciones acuosas de compuestos iónicos de potasio (hidróxido de potasio, KOH), pero solo consiguió liberar el gas hidrógeno. En los siguientes experimentos, Davy utilizó sales fundidas. Hizo pasar una corriente eléctrica a través de hidróxido de potasio y consiguió aislar bolitas del metal potasio, que de este modo fue separado del resto de los elementos que forman el compuesto, llegando así al descubrimiento de este elemento en 1807. En este mismo año consiguió aislar sodio a partir de la electrólisis de la sal común fundida. Davy describió el potasio como partículas que al ser introducidas en agua se movían de forma rápida y errática produciendo un sonido siseante y que en poco tiempo se prendían emitiendo una adorable luz lavanda.

En 1807 recibió el premio Napoleón del Instituto Francés por su trabajo teórico y práctico iniciado el año anterior. En 1814 publicó sus resultados experimentales sobre la combustión del diamante, que le llevaron a concluir que esta sustancia estaba compuesta únicamente por carbono. A estos descubrimientos siguieron muchos más, junto con la invención de la lámpara de seguridad para los mineros, pero no recibió los cuantiosos beneficios económicos que se derivaron de su invento, porque no firmó ninguna patente; para él, la mejor recompensa por sus trabajos era el reconocimiento de haber conseguido buenos logros en su vida. En 1820 fue nombrado presidente de la Real Sociedad de Londres, puesto que tuvo que abandonar en 1827 debido a una enfermedad. Falleció a la temprana edad de 50 años».

a) ¿Cuál fue el primer trabajo de investigación que desarrolló Humphrey Davy? ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... b) Completa la tabla con la información acerca de los gases objeto de estudio de Davy en Clifton. FÓRMULA

TIPO DE COMPUESTO

Amoniaco CH4 N2O Hidrógeno

c) A partir de las fórmulas químicas del agua, el hidrógeno y el oxígeno, y sabiendo que en los tres casos se trata de compuestos moleculares, indica la información que de ellas se extrae:

178

NOMBRE

FÓRMULA QUÍMICA

Amoniaco

H2O

Hidrógeno

Oxígeno

INFORMACIÓN

NOMBRE

UNIDAD

Fecha: ....................................................................

HUMPHREY DAVY UN QUÍMICO CURIOSO (II)

a) En los primeros experimentos de Davy con la electrólisis para aislar metales utilizó disoluciones acuosas de hidróxido de potasio. Clasifica esta información según los siguientes criterios: Sustancia pura / mezcla, homogénea / heterogénea. Justifica tu respuesta: ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... b) Busca la fórmula química de la sal común. ¿Qué tipo de sustancia es según su enlace y estructura? ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... c) ¿Qué tipo de compuesto es el diamante? ¿Por qué crees que su estructura y composición fueron objeto de estudio? ....................................................................................................................................... .......................................................................................................................................

....................................................................................................................................... d) ¿Qué elementos descubrió Sir Humphrey Davy, en qué año y qué técnicas utilizó para ello? ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... e) ¿Por qué crees que se ha titulado el texto anterior «Humphrey Davy, un químico curioso»? ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... .......................................................................................................................................

179

UNIDAD

Fecha: ....................................................................

EL ENLACE QUÍMICO (I)

A Completa la siguiente tabla indicando la configuración electrónica de cada elemento y cuántos electrones faltan o sobran para que se cumpla la regla del octeto. Indica, además, si el elemento tenderá a formar cationes o aniones. N.º DE ELECTRONES ELEMENTO SÍMBOLO

POR CAPA

Z K

Calcio

Cloro

Azufre

Sodio

Estroncio

Bromo

Oxígeno

Flúor

FALTAN/ SOBRAN

N.º DE ELECTRONES PARA OCTETO

CATIÓN/ ANIÓN

B Indica si las siguientes afirmaciones son verdaderas (V) o falsas (F). En el caso de

a) Los metales forman redes cristalinas en las que los átomos están unidos mediante enlace metálico, compartiendo los electrones entre pares de átomos. Justificación: ........................................................................................................... ................................................................................................................................. b) Todas las sustancias moleculares tienen temperaturas de fusión y ebullición muy elevadas, por eso se presentan en forma líquida y gaseosa a temperatura ambiente. Justificación: ........................................................................................................... ................................................................................................................................. c) Los cristales iónicos, covalentes y metálicos son sólidos a temperatura ambiente y se disuelven en el agua. Justificación: ........................................................................................................... .................................................................................................................................

180

que sean falsas, indica el número de falsedades (en el recuadro sombreado) y justifica tu respuesta:

UNIDAD

Fecha: ....................................................................

EL ENLACE QUÍMICO (II)

A Indica si las siguientes afirmaciones son verdaderas (V) o falsas (F). En el caso de que sean falsas, indica el número de falsedades (en el cuadro sombreado) y justifica tu respuesta: a) Los compuestos iónicos se forman por compartición de electrones, de ahí que no conduzcan la electricidad. Justificación: ........................................................................................................... ................................................................................................................................. b) En general todos los metales se encuentran en forma de sustancias puras en la naturaleza. Justificación: ........................................................................................................... ................................................................................................................................. c) Las sustancias moleculares cuya molécula es muy grande se encuentran en estado gaseoso a temperatura ambiente. Justificación: ........................................................................................................... .................................................................................................................................

B Completa la siguiente tabla indicando la configuración electrónica de cada elemento y cuántos electrones faltan o sobran para que se cumpla la regla del octeto. Indica, además, si el elemento tenderá a formar cationes o aniones: © GRUPO ANAYA, S.A. Física y Química 3.° ESO. Material fotocopiable autorizado.

N.º DE ELECTRONES ELEMENTO

SÍMBOLO

POR CAPA

Z K

Litio

Sodio

Berilio

Magnesio

Oxígeno

Azufre

FALTAN/ SOBRAN

N.º DE ELECTRONES PARA OCTETO

CATIÓN/ ANIÓN

181

UNIDAD

Fecha: ....................................................................

EL ENLACE QUÍMICO (III)

A En este ejercicio vamos a establecer una relación entre la configuración electrónica de los distintos elementos y su tendencia a formar iones. a) Completa la siguiente tabla relativa a elementos del segundo y decimoséptimo grupo. N.º DE ELECTRONES ELEMENTO SÍMBOLO

POR CAPA

K Berilio

Magnesio

Calcio

Flúor

Cloro

Bromo

FALTAN/ SOBRAN

N.º DE ELECTRONES PARA OCTETO

CATIÓN/ ANIÓN

b) A la vista de los resultados de la tabla, ¿qué tipo de ion (catión o anión) tenderán a formar los elementos del primer grupo? ¿Y los del decimosexto? ................................................................................................................................. c) Sin utilizar información adicional indica en qué forma iónica se encontrarán los elementos del primer grupo y del decimosexto. .................................................................................................................................

B Indica para cada pareja de átomos de la tabla si el tipo de enlace que tuviera lugar entre

ELEMENTO

SÍMBOLO

N.º DE ELECTRONES

N.º

POR CAPA

ELECTRONES

Z K

Cloro

Hidrógeno

Flúor

Nitrógeno

MECANISMO

PARA OCTETO

C Dibuja esquemáticamente los enlaces que se forman entre los átomos de la tabla anterior.

182

ellos se establece por el mecanismo de cesión o de compartición de electrones. Utiliza para ello la información que se da y se pide acerca de la corteza de los átomos implicados.

UNIDAD

Fecha: ....................................................................

TRANSFORMACIONES EN LA MATERIA

A Indica si los siguientes cambios son cambios físicos (F) o químicos (Q) y justifica tu respuesta: a) Proceso de elaboración de salsa mahonesa. Justificación: ........................................................................................................... ................................................................................................................................. b) Aparición de gotas de rocío en las hojas de las plantas al amanecer. Justificación: ........................................................................................................... ................................................................................................................................. c) Cambio que se produce al calentar un recipiente con agua y un trozo de carne. Justificación: ........................................................................................................... ................................................................................................................................. d) Cambio que se produce al lavar con agua fría un trozo de carne. Justificación: ........................................................................................................... ................................................................................................................................. e) Oxidación de hierro por la acción de agentes atmosféricos.

Justificación: ........................................................................................................... ................................................................................................................................. f) Disolución de sal común. Justificación: ........................................................................................................... ................................................................................................................................. g) Aparición de salitre en las superficies expuestas al clima marino. Justificación: ........................................................................................................... ................................................................................................................................. h) Degradación de elementos metálicos expuestos a un ambiente marino. Justificación: ........................................................................................................... .................................................................................................................................

183

Unidad 6. Ficha de trabajo I Nombre y apellidos: .....................................................................................................................................

B Identifica los reactivos y los productos en las siguientes reacciones químicas: 1 Añadimos bicarbonato sódico a unos mililitros de vinagre y obtenemos dióxido de carbono y una sal de sodio. Reactivos:

Productos:

2 Partimos una manzana por la mitad y al cabo de unas horas la superficie descubierta de piel ha adquirido color marrón. Reactivos:

Productos:

3 Prendemos un trozo de papel con un mechero y obtenemos cenizas, dióxido de carbono, vapor de agua y calor. Productos:

4 Se ponen en contacto los gases oxígeno e hidrógeno en una celda de combustible y se obtiene vapor de agua y una corriente eléctrica. Reactivos:

184

Productos:

Reactivos:

UNIDAD

Fecha: ....................................................................

ESTUDIO DE LAS REACCIONES QUÍMICAS

A Escribe la reacción química en cada uno de los casos a partir del esquema que la representa. Indica, además, cuál es la fórmula química de los productos y los reactivos en cada reacción: a)

Cu C

Reacción química: ............................................................................................................ Reactivos: ............................................... Productos: .....................................................

H O

O H

H O

H N

N H

185

Unidad 6. Ficha de trabajo II Nombre y apellidos: .....................................................................................................................................

B Aplica la ley de la conservación de la masa de Lavoisier para completar las siguientes tablas: a) HCl + NaOH 8 NaCl + H2O MASA TOTAL DE REACTIVOS

MASA TOTAL DE PRODUCTOS 2,62 g

masa de HCl

masa de NaOH

masa de NaCl

1,37 g

2,00 g

masa de H2O

b) Ca + 2 H2O 8 Ca(OH)2 + H2 MASA TOTAL DE REACTIVOS

MASA TOTAL DE PRODUCTOS

94,91 g masa de H2O

masa de Ca

masa de Ca(OH)2

50 g

masa de H2 2,50 g

REACTIVOS

masa de KMnO4

masa de K2O

100,66 g

30,0 g

MASA TOTAL DE PRODUCTOS

masa de MnO

masa de O2 25,48 g

d) 2 K + 2 H2O 8 2 KOH + H2 MASA TOTAL DE REACTIVOS

MASA TOTAL DE PRODUCTOS

14,60 g masa de K

masa de H2O

masa de KOH

10,00 g

masa de H2 0,26 g

e) C2H6 + 7/2 O2 8 2 CO2 + 3 H2O MASA TOTAL DE REACTIVOS

186

masa de C2H6

masa de O2

93,0 g

347,2 g

MASA TOTAL DE PRODUCTOS

masa de CO2

masa de H2O 167,4 g

c) 2 KMnO 8 K2DE O + 2 MnO + 5/2 O2 MASA4TOTAL

UNIDAD

Fecha: ....................................................................

REACCIONES QUÍMICAS Y ENERGÍA (I)

A En los procesos químicos se intercambia energía entre el sistema y el exterior como consecuencia de la reacción química que tenga lugar. Indica qué tipo de energía se intercambia cuando ocurren las siguientes reacciones químicas: a) Etapa en las reacciones de la capa de ozono: O3 + Luz ultravioleta 8 O2 + O Energía: .................................................................................................................. b) Reacción en el interior de un «motor de hidrógeno»: H2 + O2 8 H2O + corriente eléctrica Energía: .................................................................................................................. c) Reacción de una central térmica: Combustible + O2 + fuente de ignición 8 CO2 + H2O + calor Energía: .................................................................................................................. d) Oxidación del hierro: 2 Fe + 3/2 O2 8 Fe2O3 Energía: ..................................................................................................................

B La energía térmica va asociada al movimiento de las partículas que constituyen el sistema material. Completa el siguiente párrafo:

Según el modelo de la teoría ……........…..-……........….. podemos explicar que al suministrar ……........….. en forma de calor a un sistema, este ……........….. su ……...….. La ……........….. que hemos suministrado se ……........….. en energía ……........….., que es la asociada al ……........….., en este caso de las ……........….. que componen el sistema. Al aumentar la energía ……........….. aumenta la velocidad de las ……........…., y según la teoría …….....…..-…….....….., aumenta la …….....….. . Así queda relacionado el …….......…. intercambiado con la ……........….. de un sistema.

C Indica si las siguientes afirmaciones son verdaderas (V) o falsas (F): a) Una reacción química siempre necesita de calor, por lo que es endotérmica. b) En un proceso químico solo se pone en juego energía química. c) Se puede destruir energía mediante una reacción química.

187

UNIDAD

Fecha: ....................................................................

REACCIONES QUÍMICAS Y ENERGÍA (II)

A En los siguientes gráficos se representa el estado energético de los reactivos y de los productos de una reacción; además, se muestra la energía que corresponde a un estado intermedio entre ambos: Energía

Estado intermedio

Energía

Estado intermedio

Productos

Reactivos

Reactivos Avance de la reacción

Productos Avance de la reacción

a) Indica qué gráfico corresponde a una reacción endotérmica y cuál a una exotérmica. Justifica tu respuesta en ambos casos. ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. .................................................................................................................................

................................................................................................................................. b) Una reacción exotérmica de uso muy frecuente para producir energía en forma de calor es la combustión. ¿Cómo relacionas el estado energético intermedio entre productos y reactivos con el hecho de que para que se produzca la combustión sea necesaria una fuente de ignición (calor, una chispa, una llama…)? ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. .................................................................................................................................

188

.................................................................................................................................

UNIDAD

Fecha: ....................................................................

APLICACIONES ENERGÉTICAS DE LAS REACCIONES QUÍMICAS (I)

A Aplica la ley de la conservación de la masa a las siguientes reacciones de combustión para calcular la masa de CO2 que se desprende al utilizar cada combustible: a) Combustible: Metano; reacción de combustión: CH4 + 2 O2 8 CO2 + 2 H2O MASA DE REACTIVOS Masa de CH4

Masa de O2

1,000 kg

4,000 kg

MASA DE PRODUCTOS Masa de CO2

Masa de H2O 2,250 kg

b) Combustible: Butano; reacción de combustión: C4H10 + 13/2 O2 8 4 CO2 + 5 H2O

MASA DE REACTIVOS Masa de C4H10

Masa de O2

500,0 g

1 793,1 g

MASA DE PRODUCTOS Masa de CO2

Masa de H2O 775,9 g

c) Combustible: Octano; reacción de combustión: C8H18 + 25/2 O2 8 8 CO2 + 9 H2O MASA DE REACTIVOS Masa de C8H18

Masa de O2

100 g

351 g

MASA DE PRODUCTOS Masa de CO2

Masa de H2O 142 g

B De acuerdo con los datos de las tablas anteriores, ¿cuál crees que es el combustible menos contaminante? ...................................................................................................................................... ......................................................................................................................................

189

UNIDAD

Fecha: ....................................................................

APLICACIONES ENERGÉTICAS DE LAS REACCIONES QUÍMICAS (II)

A Uno de los sectores que provoca más contaminación por emisiones de CO2 es el de

la automoción. En la última década se están realizando importantes esfuerzos tecnológicos para sustituir los combustibles fósiles. Una de las alternativas es el uso de hidrógeno y oxígeno en una pila de combustible para generar electricidad y alimentar motores eléctricos en automóviles. Este tipo de reacción química se denomina de «transferencia de electrones». En el esquema se muestra el funcionamiento de una pila de combustible. Electricidad

Electricidad

Hidrógeno

–

Aire O2

H2 H+

H2O Ánodo

Cátodo Electrolito

Aire + agua

Razona si las afirmaciones siguientes son verdaderas (V) o falsas (F), y justifica tu respuesta: a) La reacción química que se produce en el ánodo es H2 + electrones 8 H+.

................................................................................................................................. b) Los electrones viajan a través del electrolito. ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. c) La reacción global en la pila de combustible es H2 + O2 8 H2O. ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. d) La reacción que se da en el cátodo es O2 + electrones 8 O2–. ................................................................................................................................. .................................................................................................................................

190

.................................................................................................................................

UNIDAD

Fecha: ....................................................................

REACCIONES QUÍMICAS DE INTERÉS (I)

A Indica si las afirmaciones siguientes son verdaderas (V) o falsas (F). En el caso de que sean falsas, indica el número de falsedades (en el recuadro sombreado) y justifica tu respuesta: a) La escala de pH sirve para medir la acidez en soluciones acuosas, y se expresa en un intervalo de 1 a 10; el valor más bajo corresponde a disoluciones ácidas, y el más alto, a disoluciones básicas. Justificación: ........................................................................................................... ................................................................................................................................. b) Para evitar la corrosión del hierro, este se puede recubrir con otro metal. Justificación: ........................................................................................................... ................................................................................................................................. c) El óxido de hierro es el resultado de la corrosión del hierro, y tiene las mismas propiedades que el hierro metálico. Justificación: ........................................................................................................... ................................................................................................................................. d) Para neutralizar la acidez de estómago, se utiliza una sustancia básica, como es el bicarbonato sódico.

B Ordena de menor a mayor valor de pH las sustancias siguientes: ácido sulfúrico concentrado, amoniaco, agua de mar, agua de lluvia, disolución de ácido sulfúrico diluida, vinagre. ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ......................................................................................................................................

191

UNIDAD

Fecha: ....................................................................

REACCIONES QUÍMICAS DE INTERÉS (II)

A Para determinar el pH de una disolución, que sabemos que es ácida, se hace reaccionar esta disolución con otra, de carácter básico, cuyo valor de pH ya conocemos. Según sea la cantidad de disolución básica gastada en neutralizar la disolución ácida, así será el valor del pH. Este procedimiento se llama valoración de neutralización. Para saber que la disolución se ha neutralizado, debemos utilizar una sustancia que cambia de color en el valor del pH de neutralización; esta sustancia se llama indicador.

..............................................................

Para determinar el pH de una disolución ácida ........................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ......................................................................................................................................

192

Indica cómo se llama el material de laboratorio necesario para hacer una valoración de neutralización y cómo dispondrías las disoluciones de pH conocido y desconocido y el indicador para llevarla a cabo. Justifica tu respuesta.

UNIDAD

Fecha: ....................................................................

LA QUÍMICA EN LA SOCIEDAD

A Indica si las afirmaciones siguientes son verdaderas (V) o falsas (F). En el caso de que sean falsas, indica el número de falsedades (en el recuadro sombreado) y justifica tu respuesta: a) La industria petroquímica se encarga únicamente del aprovechamiento del petróleo para su aplicación en automoción. Justificación: ........................................................................................................... ................................................................................................................................. b) Los plásticos son macromoléculas que se obtienen del petróleo y son, por tanto, polímeros naturales. Justificación: ........................................................................................................... ................................................................................................................................. c) Todos los polímeros artificiales se pueden deformar; por eso se denominan plásticos. Justificación: ........................................................................................................... ................................................................................................................................. d) Los combustibles que se obtienen del petróleo son todo líquidos, como la gasolina y el gasoil. Justificación: ........................................................................................................... .................................................................................................................................

e) Todos los medicamentos que produce la industria farmacéutica son de origen artificial. Justificación: ........................................................................................................... .................................................................................................................................

B Pon tres ejemplos de utensilios o materiales hechos de polímeros (naturales o sintéticos) de uso en: a) Medicina: ................................................................................................................................. b) Automoción: ................................................................................................................................. c) Cocina: ................................................................................................................................. d) El instituto: .................................................................................................................................

193

UNIDAD

Fecha: ....................................................................

QUÍMICA Y MEDIO AMBIENTE

A El esquema siguiente representa el efecto invernadero anómalo. Relaciona la representación de los distintos fenómenos con el rótulo adecuado de su derecha.

I. Energía que llega del Sol

II. Energía devuelta al universo

III. Energía reflejada

IV. Energía retenida en la atmósfera

que sean falsas, indica el número de falsedades (en el recuadro sombreado) y justifica tu respuesta: a) El ozono es un gas que nunca causa contaminación. Justificación: ........................................................................................................... b) Por efecto de la lluvia ácida, el pH de ríos y lagos se sitúa por encima de 7. Justificación: ........................................................................................................... ................................................................................................................................. c) El efecto del dióxido de carbono se aprecia en las fachadas hechas con materiales calizos. Justificación: ........................................................................................................... d) Actualmente está permitido el uso de CFCs. Justificación: ...........................................................................................................

194

B Indica si las afirmaciones siguientes son verdaderas (V) o falsas (F). En el caso de

UNIDAD

Fecha: ....................................................................

LA CANTIDAD MASA DE DELOS SUSTANCIA: ÁTOMOS YEL DEMOL LAS(refuerzo) MOLÉCULAS

El cloro tiene dos isótopos, cuyas masas atómicas y abundancia se muestran en la tabla: ABUNDANCIA (%)

MASA (u)

75,77

24,23

a) Indica cuál de estas dos figuras se acerca más a la representación de un conjunto de átomos de cloro si el símbolo representa el isótopo Cl-37 y el isótopo Cl-35. Justifica tu respuesta. I

.................................................................................................................................

b) Calcula la masa atómica promedio del cloro y exprésala en gramos.

c) A partir de los datos de la tabla del epígrafe 1 de esta unidad de tu libro de texto, calcula las masas moleculares de los compuestos siguientes: COMPUESTO

MASA (u)

COMPUESTO

Fe2O3

NaHCO3

HCN

Al(OH)3

H2SO4

H2O

CH3CH3

NO2

MASA (u)

195

UNIDAD

Fecha: ....................................................................

LA MASA CANTIDAD DE LOS DE ÁTOMOS SUSTANCIA: Y LAS ELMOLÉCULAS MOL (refuerzo)

A Tenemos 710 g de sulfato de sodio (Na2SO4). Realiza los cálculos necesarios para completar la información de la tabla:

710 g DE Na2SO4 Elemento/compuesto

Na2SO4

Masa molar (g/mol)

Cantidad (mol)

Masa (g) Cantidad (unidades elementales)

3,011 · 1024

Indica de forma esquemática cómo se relacionan las magnitudes de la tabla.

B Indica si las siguientes afirmaciones son verdaderas (V) o falsas (F) y justifica tu respuesta.

b) En 12 g de carbono 12 hay 6,022 · 1023 átomos de carbono 12.

c) En 300 g de óxido de hierro III (Fe2O3) hay algo más de 3 moles de hierro y, por tanto, 6,022 · 1023 átomos de hierro.

196

a) La cantidad de sustancia (moles) es igual en 10 g de metano (H2O) y en 20 g de oxígeno (O2)

UNIDAD

Fecha: ....................................................................

REPRESENTACIÓN CANTIDAD DE SUSTANCIA: DE LAS REACCIONES EL MOL (refuerzo) QUÍMICAS

A Indica a cuál o cuáles de las siguientes ecuaciones químicas (1 a 4) corresponden las afirmaciones que siguen: 1. 2. 3. 4.

Na2O + H2O (l) CaO + H2O (l) CH4 (g)+ O2 (g) Al (s) + HCl (aq)

8 8 8 8

2 NaOH (aq) Ca(OH)2 (aq) 2 CO2 (g) + 2 H2O (g) AlCl3 + H2 (g)

a) Los reactivos son agua y un óxido. ................................................................................................................................. b) El producto se obtiene en disolución acuosa. ................................................................................................................................. c) No es una reacción ajustada, los coeficientes estequiométricos no son correctos. ................................................................................................................................. d) Se desprende un gas como producto de la reacción. ................................................................................................................................. e) Reactivos y productos están en estado gaseoso. .................................................................................................................................

B Indica si las siguientes afirmaciones son verdaderas (V) o falsas (F) y justifica tu res© GRUPO ANAYA, S.A. Física y Química 3.° ESO. Material fotocopiable autorizado.

puesta. a) En una ecuación química no se recoge información relativa a las cantidades que reaccionan. ........................................................................................................................... b) A partir de una ecuación química no es posible saber cuáles son los productos de la reacción química que representa. ........................................................................................................................... c) Para contabilizar los átomos de cada elemento que intervienen en la reacción, no es preciso utilizar los coeficientes estequiométricos. ........................................................................................................................... d) El número de reactivos de una ecuación siempre ha de ser dos, igual que el número de sustancias producto. ...........................................................................................................................

197

UNIDAD

Fecha: ....................................................................

LA AJUSTE MASADE DEUNA LOSECUACIÓN ÁTOMOS Y QUÍMICA LAS MOLÉCULAS (I) (refuerzo)

A Ajusta las siguientes ecuaciones químicas. Utiliza la tabla de balance de átomos como en el ejemplo, donde se han recuadrado los coeficientes estequiométricos. 2 HCl +

Ca(OH)2 8 2 H2O +

2 ·1+ 1 ·2=4

2 ·2=4

2 ·1+ =2

1 ·2=2

1 ·1=1

1 ·2=2

2 ·1=2

Al +

O2 8

CaCl2

Al2O3

Al O

HCl +

H2O 8

CH4 +

O2 8

CO2 +

NaOH 8

NaCl +

H2O

Ca +

H2O 8

198

H2SO3

Ca(OH)2 +

H2O

SO2 +

UNIDAD

Fecha: ....................................................................

AJUSTE CANTIDAD DEDE UNA SUSTANCIA: ECUACIÓNEL QUÍMICA MOL (refuerzo) (II)

Ajusta las siguientes ecuaciones químicas. Utiliza la tabla de balance de átomos como en el ejemplo, donde se han recuadrado los coeficientes estequiométricos.

2 HCl +

Ca(OH)2 8 2 H2O +

SO2 +

2 ·2=4

2 ·1+ =2

1 ·2=2

1 ·1=1

1 ·2=2

2 ·1=2

Na2O2 +

O2 8

H2SO4 8

CO2 +

H2O

Na2SO4 +

Al +

H2O2

NH3 +

H2O 8

O2 +

2 ·1+ 1 ·2=4

C2H2 +

CaCl2

HCl 8

O2 8

AlCl3+

NO+

H2SO4

H2O

199

UNIDAD

Fecha: ....................................................................

LA SIGNIFICADO MASA DE LOS DE UNA ÁTOMOS ECUACIÓN Y LAS MOLÉCULAS QUÍMICA (I) (refuerzo)

A Describe el proceso químico que representa cada una de las ecuaciones químicas siguientes: a) NaOH (aq) + HCl (aq) 8 NaCl (aq) + H2O ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. b) C12H22O11

H2SO4

12 C + 11 H2O

ZnSO4 + H2 (g)

200

.................................................................................................................................

UNIDAD

Fecha: ....................................................................

SIGNIFICADO CANTIDAD DEDE SUSTANCIA: UNA ECUACIÓN EL MOL QUÍMICA (refuerzo) (II)

A Escribe las siguientes reacciones químicas en forma de ecuaciones químicas ajustadas: a) El pentóxido de dinitrógeno (N2O5) es un gas que en presencia de un catalizador de platino y elevadas temperaturas (200 °C) se descompone en oxígeno (O2) y nitrógeno (N2).

b) La primera etapa para obtener ácido nítrico (HNO3) consiste en hacer reaccionar amoniaco gaseoso (NH3) y oxígeno (O2) en presencia de un catalizador de platino a una temperatura de 800 °C; como producto de esta reacción se obtiene monóxido de nitrógeno (NO) y agua.

c) Si burbujeamos sulfuro de hidrógeno (H2S) en una disolución acuosa de óxido de sodio (Na2O), se obtiene sulfuro de sodio (Na2S) en disolución y agua.

d) Magnesio metálico reacciona con ácido clorhídrico (HCl) disuelto en agua y forma hidrógeno gaseoso y cloruro de magnesio (MgCl2) disuelto en agua.

B Ajusta esta ecuación química e interprétala en escala atómico-molecular: H2 (g) + O2 (g)

en una pila de combustible

H2O (g)

201

UNIDAD

Fecha: ....................................................................

LA CÁLCULOS MASA DEEN LOS UNA ÁTOMOS REACCIÓN Y LAS QUÍMICA MOLÉCULAS (I) (refuerzo)

A Ajusta las ecuaciones químicas y rellena las tablas con los valores que falten. Utiliza los valores de las masas atómicas que te ofrecemos a continuación: H: 1,01 u; O: 16,00 u; Na: 22,99 u; Cl: 35,45 u; K: 39,10 u; Ca: 40,08 u; Mn: 78,20 u. a) HCl + NaOH 8 NaCl + H2O COMPUESTO

HCl

NaOH

NaCl

1,37

2,00

H2O

Ca(OH)2

H2O

MOLES SEGÚN ESTEQUIOMETRÍA MASA MOLECULAR (g/MOL) MASA (g)

b) Ca + 2 H2O 8 Ca(OH)2 + H2 COMPUESTO

MOLES SEGÚN ESTEQUIOMETRÍA MASA MOLECULAR (g/MOL)

MASA (g)

COMPUESTO

KMnO4

K2O

MnO

MOLES SEGÚN ESTEQUIOMETRÍA MASA MOLECULAR (g/MOL)

MASA (g)

30,0

d) K + H2O 8 KOH + H2 COMPUESTO

H2O

KOH

MOLES SEGÚN ESTEQUIOMETRÍA MASA MOLECULAR (g/MOL) MASA (g)

202

18 10

2 0,255

c) 2 KMnO4 8 K2O + 2 MnO + 5/2 O2

UNIDAD

Fecha: ....................................................................

CÁLCULOS CANTIDAD DE UNA SUSTANCIA: REACCIÓNEL QUÍMICA MOL (refuerzo) (II)

A Realiza estas actividades en el orden establecido: 1. Enuncia la ley de la conservación de la masa. ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. 2. Ajusta esta reacción química:

C2H6 +

O2 8

CO2 +

H2O.

3. ¿Se cumple, en este caso, la ley de conservación de la masa? Demuéstralo completando los datos de la tabla: COMPUESTO

C2H6

CO2

H2O

MOLES SEGÚN ESTEQUIOMETRÍA MASA MOLECULAR (g/MOL) MASA (g)

18 93

MASA TOTAL (g)

B Queremos hacer una reacción de neutralización de ácido sulfúrico (H2SO4) con

hidróxido de sodio (NaOH) en el laboratorio, de la que se obtiene sulfato de sodio (Na2SO4) y agua (H2O).

a) Escribe y ajusta la ecuación química. ................................................................................................................................. b) Disponemos de 4 g de NaOH sólido. Si tenemos el ácido sulfúrico disuelto en agua con una concentración de 6 g/L, ¿qué volumen tendremos que tomar para que reaccione con la cantidad de NaOH de que disponemos?

203

UNIDAD

Fecha: ....................................................................

LA CARGA MASA DE ELÉCTRICA LOS ÁTOMOS Y LAS MOLÉCULAS (refuerzo)

A Completa el mapa conceptual siguiente: LA

CARGA ELÉCTRICA DE UN CUERPO ES

...................

Positiva

...................

Electrones

B Indica si las afirmaciones siguientes son verdaderas (V) o falsas (F): a) Cuando un cuerpo cede protones, queda cargado positivamente.

c) La menor carga eléctrica que podemos aislar corresponde a un culombio. d) La carga del electrón es del orden de magnitud del microculombio.

C Completa la tabla siguiente a partir del dato de la carga de electrón: 1 electrón posee una carga eléctrica de –1,602 · 10–19 C. ION

CARGA NETA

Al3+

S2– Fe2+ H+

204

CARGA (C)

CARGA (μC)

b) La materia, al estar formada por átomos neutros, solo puede tener carga eléctrica si intercambia electrones.

UNIDAD

Fecha: ....................................................................

CANTIDAD LA ELECTRIZACIÓN DE SUSTANCIA: EL MOL (refuerzo)

A Completa el mapa conceptual siguiente. CUANDO

UN CUERPO

electriza

otro cuerpo

por

................................

las cargas

................................

resultan

................................

se provoca una

redistribución de cargas

B Indica si las siguientes afirmaciones son verdaderas (V) o falsas (F). En el caso de que sean falsas, indica el número de falsedades (en el recuadro sombreado) y justifica tu respuesta. a) La electrización es un proceso de transferencia de electrones por el que se obtiene energía eléctrica. Justificación ............................................................................................................ ................................................................................................................................. b) La electrización por inducción provoca que la carga del cuerpo inducido se redistribuya de forma que la parte cercana al inductor se cargue con el mismo tipo de carga que este tenía sin que haya transferencia de electrones entre ambos. Justificación ............................................................................................................ .................................................................................................................................

205

UNIDAD

Fecha: ....................................................................

INTERACCIÓN ENTRE CARGAS ELÉCTRICAS (I)

A Indica si los siguientes esquemas son adecuados al fenómeno que representan o no, y justifica tu respuesta: a)

–Q

..........................................................

F +q

..........................................................

B Tenemos dos cargas iguales (de valor q culombios), separadas una distancia d metros, que se repelen con una fuerza de valor F newton. Elige la respuesta adecuada, aplicando para ello la ley de Coulomb: 1. Si las cargas valen ahora 2 · q, el nuevo valor de la fuerza (F') con que se repelen es: a) F' = 4 · F

b) F' = F

c) F' = F/2

d) F' = 2 · F

2. Si reducimos la distancia a la mitad (d/2), el nuevo valor de la fuerza (F') será: b) F' = F

c) F' = F/2

d) F' = 4 · F

3. Si cambiamos de signo una de las cargas: a) La fuerza es igual. b) La fuerza vale igual pero ahora será de atracción. c) La fuerza se reduce a la mitad. d) Tenemos que duplicar la distancia. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. 4. Si una de las cargas se tripilica (q' = 3 · q): a) F' = F

206

b) F' = 3 · F

c) F' = F/3

d) F' = F 3

a) F' = 2 · F

U DAD UNI UN UNIDAD AD D

7 8

Fecha: ....................................................................

INTERACCIÓN ENTRE CARGAS ELÉCTRICAS (II)

En la tabla siguiente se dan datos del valor de la fuerza, F, con que interactúan dos cargas de +1 mC cada una, separadas distintos valores de la distancia, d. F (N)

28,0

12,4

7,0

4,5

3,1

2,3

d (m)

1,5

a) Representa gráficamente los datos de la tabla: F (N) 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0,0

7 d (m)

b) Calcula el valor de la constante K, e indica el material en el que se encuentran estas cargas comparando el valor que obtengas con los de la tabla del epígrafe 3 de la unidad en tu libro.

c) Calcula el valor de la fuerza con que se repelerían las cargas si estuvieran en el vacío, y represéntala en el gráfico del apartado a). F (N) d (m)

d) ¿Qué tipo de representación has obtenido? ....................................................................................................................................... e) ¿En qué material el efecto de una carga sobre la otra es más intenso? .......................................................................................................................................

207

UNIDAD

Fecha: ....................................................................

AISLANTES Y CONDUCTORES

A Indica si las siguientes afirmaciones son verdaderas (V) o falsas (F), y justifica tu respuesta: a) No se utilizan materiales aislantes en la instalación eléctrica de las casas. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. b) Los únicos materiales que conducen la electricidad son los sólidos metálicos. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. c) Un material semiconductor es aquel que puede conducir electricidad, pero en pequeñas cantidades. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. ..................................................................................................................................

B Indica si los materiales siguientes son aislantes o conductores, y en qué experiencia te basas para hacer la clasificación. MATERIAL Agua de mar Cuerpo humano Suelas de goma Madera

208

AISLANTE/CONDUCTOR Conductor

EXPERIENCIA No bañarse en caso de tormenta

d) El silicio es un metal conductor de la electricidad.

U DAD UNI UN UNIDAD AD D

7 8

Fecha: ....................................................................

LA ELECTRICIDAD EN NUESTRA VIDA

A Indica cuál es la(s) afirmación(es) correcta(s), relativa a la aparición de carga en un cumulonimbo, y justifica tu respuesta: a) La aparición de carga es el resultado de la inducción de corrientes eléctricas como resultado del campo magnético del sol. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. b) En un cumulonimbo, las corrientes de aire provocan electrificación por fricción de los cristales de hielo. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. c) En un cumulonimbo, las corrientes de aire provocan electrificación por contacto de los cristales de hielo con agua ionizada. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. d) Los cristales se cargan con carga positiva y negativa. .................................................................................................................................. © GRUPO ANAYA, S.A. Física y Química 3.° ESO. Material fotocopiable autorizado.

..................................................................................................................................

B Indica, justificando tu respuesta, cuál de las opciones siguientes es la más recomendable en el caso de que nos sorprenda una tormenta viajando en coche o en una zona no edificada: a) Salir del vehículo con botas de goma. .................................................................................................................................. b) Utilizar un paraguas de pararrayos. .................................................................................................................................. c) No abandonar el vehículo. .................................................................................................................................. d) Salir del vehículo justo después de oír un trueno. ..................................................................................................................................

209

UNIDAD

Fecha: ....................................................................

MICHAEL FARADAY

A Michael Faraday es uno de los científicos más influyentes del siglo XIX. A él, y a otros, debemos el conocimiento sobre los fenómenos electromagnéticos. A continuación, se resumen algunos hechos destacados de su biografía:

Un año después, Davy lo lleva con él, como asistente y secretario, en un viaje a Francia, Italia, Suiza y Alemania, en el que celebra reuniones con los científicos más influyentes de la época para intercambiar experiencias y opiniones. A su vuelta, en 1815, Faraday continúa en su puesto de ayudante en la Royal Institution colaborando con Davy y otros científicos. En 1821 publica su trabajo sobre rotación electromagnética (en el que se detallan los fundamentos físicos que hay

detrás del motor eléctrico), y es nombrado superintendente de la RI para el mantenimiento del edificio. En 1825 es nombrado jefe de laboratorio, y en 1833, profesor de Química en la RI (Fullerian professor of Chemistry). En 1836 Faraday observó que la carga de un conductor cargado afecta solo a su parte exterior, y que no tiene ninguna influencia sobre lo que ocurre en su interior. Para ello, cubrió las paredes de una habitación con láminas metálicas, formando una jaula, a la que aplicó descargas eléctricas, e introdujo un electroscopio para verificar la ausencia de electrificación en su interior. Este efecto ya había sido predicho por Franccesco Beccaria, un físico italiano, estudiante de Benjamin Franklin. Beccaria indicó que la electricidad de un cuerpo emerge hacia su superficie libre sin difundirse en su interior. Durante la década de los años 40 y 50 del siglo XIX introdujo la electricidad en el alumbrado doméstico de Inglaterra y Gales. Faraday se retiró en 1861, y falleció en 1867.

Responde al siguiente cuestionario: 1. ¿Qué edad tenía Faraday cuando accedió a trabajar en la Royal Institution? ....................................................................................................................................... 2. ¿Qué cargos ocupó en esta institución? .......................................................................................................................................

210

Michael Faraday nació en 1791 en Newington Butts, Southwark. Recibió solo formación básica, pues su familia no podía costearle estudios superiores. Durante su adolescencia trabajó como ayudante de un encuadernador de libros, lo que le permitió acceder a un gran número de obras científicas; de este modo fue completando su formación. Asistió a lecciones de ciencia en Londres, y ello le permitió acceder, en 1812, a cuatro conferencias que impartió Humphry Davy en la Royal Institution (RI). Faraday escribió a Davy solicitando trabajo. Fue contratado como ayudante en química en esta misma institución en 1813.

Unidad 8. Ficha de trabajo VII Nombre y apellidos: .....................................................................................................................................

3. ¿Qué es un faradio? ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... 4. ¿Qué es un electroscopio? ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... 5. ¿A quién es debido el concepto «jaula de Faraday»? ¿Por qué? ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... 6. ¿Es coherente el efecto predicho por Beccaria y el experimento de Faraday?

....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... 7. El concepto de jaula de Faraday se extiende también a los efectos de los campos electromagnéticos. Explica por qué no se tiene buena cobertura de telefonía móvil en el interior de un ascensor. ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... .......................................................................................................................................

211

UNIDAD

Fecha: ....................................................................

CORRIENTE ELÉCTRICA

A Relaciona las magnitudes eléctricas con los elementos del símil hidráulico: Potencia de la bomba

Cables conductores

Tuberías

Generador

Diferencia de alturas entre depósitos

Fuerza electromotriz

Moléculas de agua

Diferencia de potencial

Bomba hidráulica

Electrones

B Indica si las afirmaciones siguientes son verdaderas (V) o falsas (F). En el caso de que sean falsas, indica el número de falsedades (en el recuadro sombreado) y justifica tu respuesta: a) La fuerza electromotriz es una característica de los circuitos eléctricos de corriente alterna, y se mide en newton. Justificación: ...........................................................................................................

b) La corriente eléctrica es exclusivamente el movimiento aleatorio de electrones en un circuito. Justificación: ........................................................................................................... ................................................................................................................................. c) La frecuencia es una magnitud relacionada con las veces que hay que cambiar un generador de corriente eléctrica para asegurar la fuerza electromotriz del circuito. Justificación: ........................................................................................................... ................................................................................................................................. d) Hay dos tipos de corriente eléctrica, la alterna y la continua. En la alterna, los electrones cambian de sentido varias veces por segundo. Justificación: ........................................................................................................... .................................................................................................................................

212

.................................................................................................................................

UNIDAD

Ficha de trabajo II Fich Nombre y apellidos: ..................................................................................................................................... Curso: .....................................................................

Fecha: ....................................................................

DINAMO

Una dinamo es un generador eléctrico que transforma la energía mecánica en eléctrica mediante un fenómeno denominado inducción. De forma sencilla, podemos decir que la inducción es un fenómeno por el cual la variación del flujo magnético de, por ejemplo, un imán, provoca una corriente eléctrica en un conductor que lo rodee. Dos estudiantes del Instituto Tecnológico de Massachusetts (James Graham y Thaddeus Jusczyk) han ideado un sistema mediante el cual utilizar la energía mecánica producida por las personas al caminar, y convertirla en energía eléctrica. La propuesta consiste en un suelo formado por bloques sensibles que se deformen bajo el peso de las personas que caminan sobre ellos. Al pisar sobre ellos, se genera el movimiento de una pequeña dinamo en una dirección; al levantar el pie en el momento de dar un paso y reducir, así, la presión sobre los bloques, la dinamo gira en la otra dirección, con lo cual se podría obtener energía eléctrica en forma de corriente alterna. Según sus cálculos, un paso aislado solo podría alimentar una bombilla de 60 vatios durante un segundo, pero una acumulación de 28 500 pasos podría ser capaz de hacer funcionar un tren durante un segundo. La zancada media de una persona de 1,70 m de altura es de unos 30 cm, aproximadamente.

A Si este suelo-dinamo se instalara en una estación de tren, en la que el recorrido me-

dio de cada transeúnte fuera de 100 m, ¿cuántas bombillas de 60 vatios se podrían mantener encendidas durante una hora si en este tiempo caminan por la estación 200 personas?

B Enumera las dinamos que conozcas de uso cotidiano, e indica de dónde proviene la energía mecánica que necesitan para su funcionamiento. ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... .....................................................................................................................................

213

UNIDAD

Fecha: ....................................................................

EL CIRCUITO ELÉCTRICO

A Indica si los siguientes circuitos eléctricos son posibles o no. Descríbelos, indicando qué elementos están conectados en serie y cuáles en paralelo. 1. .................................................................. .................................................................. .................................................................. .................................................................. .................................................................. 2. .................................................................. .................................................................. .................................................................. .................................................................. .................................................................. 3.

..................................................................

214

..................................................................

UNIDAD

Ficha de trabajo IV Fich Nombre y apellidos: ..................................................................................................................................... Curso: .....................................................................

Fecha: ....................................................................

MAGNITUDES ELÉCTRICAS Y LEY DE OHM

A Completa los párrafos siguientes, relativos a las magnitudes que caracterizan un circuito eléctrico: 1. La unidad de ……...…..……...….. que atraviesa un conductor por unidad de tiempo es la ……...…..……...….. . Su unidad en el SI es el ……...…..……...….., que se define como el cociente de ……...…..……...….. entre ……...…..……...….. . 2. La unidad de potencial en el SI es el ……...…..……...….., que se define como el cociente de ……...…..……...….. entre ……...…..……...….. . 3. La resistencia de un conductor es mayor cuanto mayor sea su ……...…..……...….. y menor cuanto menor sea su ……...…..……...….. .

B Tenemos dos conductores de igual sección y longitud, pero de distinto material. Uno

de ellos es de cobre, y el otro, de material desconocido. Al aplicar diferentes valores de diferencia de potencial y medir la intensidad en ambos conductores, obtenemos los datos de la tabla siguiente: V (mV)

I (mA) COBRE

I (mA) OTRO

17,65

10,71

52,94

32,14

88,24

53,57

123,53

75,00

1. ¿Qué ley relaciona las magnitudes de la tabla? Escríbela.

2. ¿De qué factores depende la resistencia de un conductor? Escribe la expresión que los relaciona.

215

Unidad 9. Ficha de trabajo IV Nombre y apellidos: .....................................................................................................................................

3. A partir de las respuestas anteriores, diseña una estrategia para descubrir de qué material está hecho el otro conductor del enunciado. ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ 4. Representa los datos de la tabla. ¿Qué tipo de representación obtienes? I (A) 140 120 100 80 60 40 20 0

V (V)

6. Comprueba tu estrategia resolviendo el problema, sabiendo que el material del conductor desconocido es aluminio.

216

5. ¿A qué corresponde al valor de la pendiente de la representación anterior? ¿Qué magnitud física puedes calcular a partir de ella?

UNIDAD

Ficha de trabajo V Fich Nombre y apellidos: ..................................................................................................................................... Curso: .....................................................................

Fecha: ....................................................................

LA ENERGÍA ELÉCTRICA Y SUS APLICACIONES

A Indica cuáles de las relaciones entre unidades de magnitudes relacionadas con la carga y la corriente eléctrica son correctas (V) y cuáles no (F). Justifica tu respuesta. a) J = V · A · s Justificación: ........................................................................................................... b) J = V · C Justificación: ........................................................................................................... c) J = A2 · W · s Justificación: ........................................................................................................... C s

d) A =

Justificación: ........................................................................................................... J s

e) W =

Justificación: ........................................................................................................... f) W = J · s Justificación: ...........................................................................................................

g) W = V · A Justificación: ...........................................................................................................

B Completa la tabla siguiente, indicando qué relación o relaciones entre magnitudes utilizas: POTENCIAL (V)

INTENSIDAD (A)

12,5

RESISTENCIA (Z)

POTENCIA (W)

EXPRESIÓN

100

220

250

1,25

125

56,25

450

217

UNIDAD

Fecha: ....................................................................

LA PRODUCCIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA

Indica si las afirmaciones siguientes son verdaderas (V) o falsas (F). En el caso de que sean falsas, indica el número de falsedades (en el recuadro sombreado) y justifica tu respuesta: a) Las centrales térmicas y las centrales hidroeléctricas solo tienen en común la torre de refrigeración, por la que se emite dióxido de carbono; de ahí que sean tan contaminantes. Justificación: ................................................................................................................. ....................................................................................................................................... b) La energía que se obtiene de la biomasa se aprovecha en centrales térmicas para producir electricidad. Es, por tanto, una fuente de energía renovable, pero contaminante, pues en las centrales térmicas se produce dióxido de carbono. Justificación: ................................................................................................................. ....................................................................................................................................... c) Todas las formas de aprovechamiento de la energía solar llevan asociado el uso de materiales conductores que generan corrientes eléctricas cuando incide sobre ellos la luz del sol. Justificación: .................................................................................................................

d) Los aerogeneradores transforman la energía térmica de la atmósfera en energía eléctrica mediante materiales semiconductores. Justificación: ................................................................................................................. ....................................................................................................................................... e) Los elementos comunes a las centrales térmicas, hidroeléctricas y nucleares son las turbinas, el generador y el transformador. Justificación: ................................................................................................................. ....................................................................................................................................... f) Todos los elementos de las centrales nucleares se encuentran dentro de un recinto de especial protección denominado edificio de contención. Justificación: ................................................................................................................. .......................................................................................................................................

218

.......................................................................................................................................

UNIDAD

Ficha de trabajo VII Fich Nombre y apellidos: ..................................................................................................................................... Curso: .....................................................................

Fecha: ....................................................................

EL CALOR COMO FUENTE DE CONTAMINACIÓN

Las centrales térmicas y nucleares, a diferencia de las hidroeléctricas, utilizan la energía primaria para producir gas o vapor que mueve la turbina. Una vez que el gas o vapor ha cumplido su cometido, es necesario enfriarlo. Para esta operación se usa agua de refrigeración, que, una vez utilizada, se devuelve al cauce del que ha sido extraída, provocando, en algunos casos, otro tipo de contaminación adicional: a) ¿En qué ley física se basa la capacidad del agua fría para refrigerar el vapor que sale de la turbina? Escribe su expresión. ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... b) ¿A qué tipo de contaminación adicional se refiere el texto? Utiliza lo que aprendiste en la unidad 3, y explica los efectos de esta contaminación. ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... © GRUPO ANAYA, S.A. Física y Química 3.° ESO. Material fotocopiable autorizado.

....................................................................................................................................... c) ¿Qué otro sistema de refrigeración de uso cotidiano conoces? ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... d) ¿Conoces algún sistema de calefacción que utilice el agua caliente? Descríbelo de forma breve. ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... .......................................................................................................................................

219

UNIDAD

Fecha: ....................................................................

LA ELECTRICIDAD EN CASA

En la factura mensual de luz de un domicilio se desglosan los siguientes conceptos: potencia contratada, energía consumida, impuesto sobre electricidad, alquiler de equipos de medida e IVA.

A Indica a qué concepto corresponden las unidades de medida siguientes: a) kWh ......................................................................................................................... b) €/mes ...................................................................................................................... c) % ............................................................................................................................. d) kW ...........................................................................................................................

B Completa la siguiente tabla:

Potencia contratada: 3,3 kW

PRECIO MENSUAL O % 164,2355 €/kW

Energía consumida: 219 kWh Impuesto sobre electricidad Alquiler equipos IVA

IMPORTE (€)

24,63 4,684% 0,57 €/mes 16%

a) ¿Qué porcentaje del total de la factura corresponde a la energía consumida?

b) ¿Cuál es el porcentaje que corresponde a la potencia contratada?

c) ¿Cuál es el consumo medio diario de energía eléctrica de ese domicilio? Expresa el resultado en J.

220

CONCEPTO

SOLUCI SOLUCIONES b) 16 kcal es una medida de energía, que es una magnitud derivada. Su unidad en el SI es el julio, que se expresa con la abreviatura J. c) 298 K es una medida de temperatura, que es una magnitud fundamental. Su unidad en el SI es el kelvin, que se expresa con la abreviatura K. d) 6 h es una medida de tiempo, que es una magnitud fundamental. Su unidad en el SI es el segundo, que se expresa con la abreviatura s.

UNIDAD 1 Ficha de trabajo I (refuerzo) A

Las ciencias naturales están formadas, entre otras, por la Química, que estudia los cambios químicos en sistemas, que sí modifican la naturaleza de estos. Las ciencias naturales están formadas, entre otras, por la Física, que estudia los cambios físicos en sistemas, que no modifican la naturaleza de estos.

a) Falsa.

b) E = p · V 8 J = Pa · m3.

b) Falsa.

c) F = m · a 8 N = kg · m/s2.

c) Falsa.

d) E = m · a · l 8 J = kg · m/s2 · m = kg · m2/s2.

d) Verdadera.

Ambas son ciencias experimentales que estudian cambios en los sistemas y utilizan un lenguaje propio basado en fórmulas.

a) p = F/s 8 Pa = N/m2.

Ficha de trabajo IV (refuerzo) A 0,000 000 567 m

Ficha de trabajo II (ampliación) A

1. III; 2. I; 3. IV; 4. II.

1. Diagnóstico por imagen PET.

CAMBIO DE UNIDADES

5,67 ·

10–7

0,567 nm

3,2 ·

106

3,2 Mg

0,0089 s

8,9 ·

10–3 s

8,9 ms

6 700 J

6,7 · 103 J

6,7 kJ

9,0 · 10–6 m

9,0 μm

3 200 000 g

0,000 090 m

2. Uso de biocombustibles.

NOTACIÓN CIENTÍFICA

460 m

4,6 ·

102

4,6 hm

3. Necesidad de transferencia de gran cantidad de datos mediante la red.

4. Uso de aditivos químicos en cocina moderna.

b) Menor. c) Mayor.

5. Riego por goteo.

Ficha de trabajo III (refuerzo) A

La experimentación requiere de medidas de magnitudes, para lo que necesitamos un sistema de unidades, que pueden ser fundamentales o derivadas. Un sistema de unidades define la cantidad patrón de las magnitudes fundamentales; a partir de fórmulas físicas se definen las derivadas. a) 27 kg · m/s2 es una medida de fuerza, que es una magnitud derivada. Su unidad en el SI es el newton, que se expresa con la abreviatura N.

a) Si se expresan en €/g, la cifra es menor.

Las magnitudes, expresadas en las nuevas unidades, y los factores de conversión utilizados (en texto más claro) en cada caso, son los siguientes: 1. 50

km h

103 m 1 km

2. 30 · 10–4

3. 3 · 108

km s

cm s

1h 3 600 s

103 m

1 km 1 km

105 cm

= 14 m/s.

60 s 1 min

= 180 m/min.

3 600 s 1h

= 1,08 · 107 km/h.

221

SOLUCI SOLUCIONES

5. 30 · 10–4

103

1 km

3 600 s

Ficha de trabajo VI (ampliación) A

1. 200 cm2 ·

2. 10–6 m2 ·

= 1,08 · 104 m/h. 3. 108 nm2 ·

( ( (

Ficha de trabajo V (refuerzo) A

4. 1 004 cm3 ·

Las magnitudes, expresadas en las nuevas unidades, y los factores de conversión utilizados en cada caso, son los siguientes: 1. 0,24 J ·

0,24 cal 1J

2. 1,003 kJ ·

= 0,058 cal.

0,24 kcal 1 kJ

4. 1 500 kcal ·

0,24 kcal

= 240,7 cal.

1 kcal

103 J

a) Menor, pues para el mismo flujo de tráfico pasan menos vehículos en 1 minuto que en 1 hora. b) Mayor. c) Menor.

1. 150

m s

2. 1,5 · 104

1 km 103 m m min

3. 1,08 · 107

1 min 60 s

1 km 103

222

km h

1h 3 600 s

= 0,25 km/s.

105 cm 1 km

103 m 1 km

= 3,00 m/s.

= 3 m2

109 nm

(

1m 102

)

= 1,004 · 10–3 m3

)

10 dm

(

= 1 mm2

103 mm 1m

= 9 · 10–3 m3 3

)

= 104 mm3

1. Indica la cantidad de agua, expresada en litros, caída en un día en un determinado lugar, por cada metro cuadrado de superficie. 2. I. 300

= 540 km/h.

L m2 · día

= 2,08 · 10–5

3 600 s = 3,00 · 10–2 cm/s.

4. 1,08 · 107

3 600 s

Contiene mayor energía una caloría, porque es una unidad mayor que el julio.

103 mm

= 0,02 m2.

1. 101 330 Pa son 1 atm. El pascal resulta una unidad muy pequeña para expresar la presión atmosférica; si así lo hiciéramos, tendríamos que usar cifras muy grandes. 2. La presión atmosférica se expresa en atmósferas o en mm de mercurio (mm de Hg). Las equivalencias son: 1 atm = 101 330 Pa ; 1 mm de Hg = 133 Pa 3. Puede resultar, por ejemplo, de 704 mm de Hg, que corresponden a 0,926 atm, esto es, 93 864 Pa. 4. Los valores suelen estar en torno a 1 000 mbar (milibares; 1,013 bar es 1 atm). 5. Puede resultar útil la dirección: http:// www.aemet.es.

= 6,25 J.

1 kJ

102 cm

) ) )

= 8 333 kJ.

(

6. 10–5 m3 ·

103 cal

1 kJ

3. 2 000 kcal ·

5. 9 dm3 ·

1 km

104 cm2 1 m2 L

1 día 1 440 min

cm2 · min 1 m3

1 m2

1 día

= m2 · día 103 L 104 cm2 24 h m3 = 6,3 · 10–6 cm2 · h 3 m 103 L 1 día L = 125 · III. 3 · m2 · h m2 · día 1 m3 24 h L 1 m3 24 h m3 = 0,20 · · IV. 8,3 m2 · h 103 L 1 día m2 · día II. 1 500

cm 102 cm · = 3 · 106 m/s. s 1m

4. 3 · 108

SOLUCI SOLUCIONES D

1. I. 56

g· m

II. 3 000

1 kg 1 000 g

g · cm s2

1 kg

3. Se trata de un conjunto de medidas bastante preciso, pues los errores relativos están por debajo del 5%.

= 5,6 · 10–2 N

1 000 g

1m 100 cm

= 3 · 10–2 N III. 845

kg · mm

1 000 mm min2 = 2,35 · 10–2 N

2. I. 56

g · mm2

1 kg

106 mg s2 = 1 · 10–12 J

II. 3 000 g ·

cm2

s2 = 3 · 10–4 J

III. 845

kg · μm2 min2

1 m2

μm2

60 s

106 mm2

104 cm2

1012

( )

1 m2

1 min

103 g

( ) 60 s

1,27 ± 0,1 g

1,3 ± 0,1 g

35,678 ± 0,1 A

35,7 ± 0,1 A

34,12 ± 0,001 g

34,120 ± 0,001 g

45,98 ± 0,01 s

Sí

45,98 ± 0,01 s

60,80 ± 0,1 kg

60,8 ± 0,1 kg

CORRECTA

Ficha de trabajo IX (refuerzo) A

1. El valor medio es de 89 km/h. La sensibilidad del radar es de 1 km/h. 2. La tabla completa es la siguiente:

= 3 · 10–13 J

ERROR

MASA (km/h)

ABSOLUTO

0,14

4,63

MEDIDA

Ficha de trabajo VII (refuerzo)

(km/h)

ERROR (%)

RELATIVO

1. F; 2. F; 3. V; 4. F.

3,23

1. b; 2. d; 3. e; 4. f.

3,51

1. Error sistemático, ya que todas las medias están por encima del valor verdadero (error por exceso).

0,98

2,11

3. No se trata de medidas muy precisas, pues existe gran dispersión en los datos.

2. Error aleatorio, ya que hay errores por exceso y por defecto. 3. Error aleatorio, ya que hay errores por exceso y por defecto. © GRUPO ANAYA, S.A. Física y Química 3º ESO. Material fotocopiable autorizado.

¿ES CORRECTA?

1 kg

1 min

EXPRESIÓN

MEDIDA

EXPRESIÓN

MEDIDA

¿ES CORRECTA?

0,089 ± 0,01 g

0,09 ± 0,01 g

32,4 ± 1 km/h

32 ± 1 km/h

60,8 ± 0,1 kg

Sí

60,8 ± 0,1 kg

Ficha de trabajo VIII (refuerzo)

0,98 ± 0,001 A

0,980 ± 0,001 A

0,983 ± 0,01 s

0,98 ± 0,01 s

4. Error sistemático, ya que todas las medias están por debajo del valor verdadero (error por defecto).

1. El valor medio es de 0,510 g.

CORRECTA

2. La tabla completa es la siguiente: ERROR

ERROR (%)

Ficha de trabajo X (refuerzo)

MEDIDA

MASA (g)

ABSOLUTO

0,503

0,007

1,45

0,524

0,014

2,67

0,512

0,002

0,32

0,501

0,003

0,51

0,514

0,004

0,71

4. 0,12 m.

0,508

0,002

0,47

5. 6,6 · 102 cm3.

(g)

RELATIVO

1. 0,026 m tiene 2 cifras significativas. 2. 3,00 cm3 tiene 3 cifras significativas. 3. 9,00 cm tiene 3 cifras significativas.

223

SOLUCI SOLUCIONES 1. Las medidas, expresadas en metros, en el mismo orden en que aparecen en la tabla, son: 0,234 m; 3,2 m; 3,56 m; 0,013 m; 0,0127 m. Al sumar los valores, se obtiene 7,0197, que redondeamos a 7,0 m.

La representación gráfica es la siguiente: 220 Método 1 Método 2

215 DQO (mg/L)

2. Al multiplicar la longitud de ambas paredes, el valor de la superficie resulta ser de 37 m2.

210 205 200 195

1. No es adecuado, ya que resulta excesivo medir una distancia de tal magnitud con sensibilidad de metros. 2. Sería mejor incluir una cifra más, es decir, llegar a los cm.

190

El primer método proporciona todas las medidas con errores por exceso, de lo que deducimos que hay un error sistemático, que podría solucionarse. Con ello se mejoraría la exactitud del método y, dado que es el más preciso, sería el mejor, siempre y cuando encontremos y solucionemos el error sistemático.

224

ABSOLUTO

210

5,00

204

2,00

209

4,50

207

3,50

203

1,50

204

2,00

205

2,50

202

1,00

MEDIDA

DQO MÉTODO 1 (mg/L)

ABSOLUTO

195

2,50

198

1,00

1 mm3: 10–6 L; 1 μL.

199

0,50

1 dm3: 1 L.

197

1,50

1 cm3: 10–3 L; 1 mL.

201

0,50

205

2,50

2. mL.

209

4,50

3. m3.

202

1,00

4. L.

(mg/L)

10 Medida (n)

DQO MÉTODO 1 (mg/L)

ERROR

El método que da errores relativos menores es el método 2.

MEDIDA

(mg/L)

Las tablas son las siguientes: ERROR

El valor medio del primer método es de 205 mg /L, y el del segundo, 201 mg/L. Atendiendo a este resultado, si lo comparamos con el valor verdadero, el segundo método parece más exacto.

Ficha de trabajo XI (ampliación) A

3. Es demasiado sensible. 4. Es muy poco sensible, pues en 1 segundo se recorren varios metros; por tanto, la diferencia entre el tiempo de dos corredores es menor que la sensibilidad expresada (de un segundo).

ERROR (%)

RELATIVO

UNIDAD 2 Ficha de trabajo I (refuerzo) A

Materia es todo lo que tiene masa y volumen, que son propiedades generales de la materia. En la materia distinguimos diferentes sustancias, caracterizadas por sus propiedades específicas, como la densidad y las temperaturas de cambio de estado.

1 m3: 103 L; 1 kL.

ERROR (%)

RELATIVO

1. m3.

SOLUCI SOLUCIONES D

1. En unidades SI: 278 K. Temperatura, propiedad general e intensiva.

Y los que corresponden a la densidad del agua son los de la primera fila anterior:

2. En unidades SI: 2,3 · 103 kg/m3. Densidad, propiedad específica e intensiva.

103 kg/m3 = 103 g/L = 1 μg/mm3 = 1 g/cm3

3. En unidades SI: 0,07 kg. Masa, propiedad general y extensiva. 10–3

m3. Volumen,

4. En unidades SI: 6 · piedad general y extensiva.

G La masa se calcula a partir de la expresión: m=d· V

pro-

El dato de la densidad del aceite está dado en g/L, y su valor numérico es igual si lo expresamos en kg/m3; es decir, la densidad es de 830 kg/m3. Por tanto, la masa de la mercancía es:

Para calcular la densidad de los objetos, tendremos que medir la masa y el volumen de cada uno de ellos, y después dividirlos entre sí. La medida de la masa y el volumen, en cada caso, se podrían realizar como se indica: 1. Se usaría un granatario para medir la masa, y una probeta para medir el volumen, midiendo el que corresponde al agua desplazada, puesto que es un cuerpo de forma irregular.

m = 830 kg/m3 · 1 500 m3 = 1 245 000 kg

Ficha de trabajo II (refuerzo) A

2. Verdadero. Por ejemplo, el olor de un perfume, que es vapor, se puede percibir a varios metros de la persona que se lo ha puesto, ya que el vapor se difunde a través del aire.

2. Se procedería igual que en el caso anterior. 3. Se usaría una balanza para medir la masa de la moneda, y un calibre para medir su diámetro, D, y su altura, h, y con ello calcular el volumen del cilindro mediante la siguiente expresión:

V=π·

( ) 2

·h

5. Procedemos igual que en el caso anterior pero utilizando el matraz de 500 mL. 6. Pesamos la esfera en el granatario y medimos su diámetro con ayuda del calibre; aplicamos la siguiente expresión para el volumen de una esfera: V=

4 3

3. Verdadero. Por ejemplo, si tapamos el extremo estrecho de una jeringa, podremos comprimir el aire de su interior presionando el émbolo.

4. Pesamos el matraz aforado de 1 L vacío en el granatario; después, medimos exactamente un litro de aceite con este matraz y pesamos el matraz lleno en el granatario. La diferencia de masa entre el matraz lleno y el vacío nos proporciona la masa exacta de 1 litro de aceite.

· π · R3

Los datos que representan la misma medida son: 103 kg/m3 = 103 g/L = 1 μg/mm3 = 1 g/cm3 780 kg/m3 = 780 g/L 780 mg/L = 0,78 mg/mL

1. Verdadero. Por ejemplo, si presionamos con las manos un trozo de madera, no lograremos que cambie su volumen.

4. Verdadero. Por ejemplo, el agua líquida toma la forma del recipiente que la contiene, mientras que el hielo no; mantiene su forma aunque lo saquemos del recipiente en el que está.

1. II. Vibran en torno a la posición de equilibrio. 2. IV. Sólido. Debido a este hecho, las partículas en los sólidos solo vibran en torno a posiciones de equilibrio, y no se pueden desplazar libremente. 3. I. Menor que la de gases y líquidos. 4. I. Volumen definido. 5. IV. Más densas en el estado sólido. La densidad es la masa por unidad de volumen. Como la masa está directamente relacionada con la cantidad de sustancia, es decir, con el número de partículas que la forman, en los sólidos el mismo número de partículas ocupa un volumen menor que en líquidos y gases, pues las partículas están mucho más juntas; por ello, la de mayoría de las sustancias son más densas en estado sólido.

225

SOLUCI SOLUCIONES que en el recipiente hay más cantidad de gas que en el exterior y, por tanto, la presión en su interior es mayor. Por otro lado, la ilustración II corresponde a un recipiente que está a la misma presión que el exterior.

Ficha de trabajo III (ampliación)

1. Falso. Al presionar la bola de papel de plata, comprimimos el aire que ha quedado entre las láminas que la forman, ya que las partículas que forman el aire están muy separadas entre sí y pueden comprimirse. Esto no ocurre en los sólidos, como es la lámina de aluminio, en los que las partículas están muy próximas unas a otras y la compresión no es posible. 2. Verdadero. Según la TCM, las partículas que forman un gas están muy separadas entre sí, lo que permite que las partículas de otro gas diferente se sitúen en los grandes huecos que existen sin interferir en las propiedades del gas. Este fenómeno se llama difusión. 3. Verdadero. Según la TCM, las partículas que forman un líquido no están en contacto directo, sino que existen huecos entre ellas. Cuando ponemos en el mismo recipiente dos líquidos distintos, las partículas de ambos se sitúan entre sus huecos, haciendo que el volumen final no sea la suma de los volúmenes de los líquidos antes de mezclarse, sino algo menor. 4. Verdadero. Según la TCM, la velocidad con que se mueven las partículas que componen un gas es mayor cuanto mayor sea la temperatura. 1. En el proceso químico se ha producido un gas, que es menos denso que el sólido de partida; por tanto, para la misma cantidad de materia, se ocupa un volumen mayor, y el resultado es que la masa se hincha, es decir, aumenta de volumen. 2. Al calentarse, las partículas del gas aumentan su velocidad y, por tanto, el espacio que ocupan es mayor, por lo que produce huecos mayores en la masa; esto le confiere un aspecto esponjoso.

Ficha de trabajo IV (refuerzo)

1. 1 087 mbar = 108 700 Pa. 2. 105 Pa = 1,05 bar. 3. 704 mm de Hg = 0,926 atm. 4. 5 atm = 506 625 Pa.

Ficha de trabajo V (refuerzo) A

Datos: T1 = 7,0 mL; T1 = 25 °C = 298 K; T2 = 60 °C = 333 K Ley física: V1 T1

V2 T2

Desarrollo: V2 = T2 ·

V1 T1

= 333 K ·

7,0 mL 298 K

= 7,8 mL

Resultado: V2 = 7,8 mL

Datos: T1 = 298 K; p1 = 1 atm; T2 = 310 K Ley física: p1 T1

p2 T2

Desarrollo: p1 1 atm = 310 K · = 1,040 atm p2 = T2 · 298 K T1 Resultado: p2 = 1,040 atm

Datos: V1 = 5 mL; p1 = 0,9 atm; V2 = V1/2 Ley física:

A B

1. F; 2. F; 3. V; 4. F. 1. Será menor, puesto que habrá menor número de partículas de gas y, por tanto, menor número de choques contra las paredes del recipiente. 2. Se trata de la ilustración III. La ilustración I no se corresponde con la realidad, puesto

226

p1 · V1 = p2 · V2 Desarrollo: V1 2 · V1 = 2 · 0,9 = 1,8 atm = p1 · p2 = p 1 · V2 V1 Resultado: p2 = 1,8 atm

SOLUCI SOLUCIONES D

1. Corresponde a la primera ley de Charles y Guy-Lussac. Al aumentar la temperatura, aumenta la velocidad de las partículas del gas y, por tanto, aumenta el recorrido que estas hacen y, con él, el volumen que ocupa el conjunto. 2. Corresponde a la segunda ley de Charles y Guy-Lussac. Al aumentar la temperatura, aumenta la velocidad de las partículas, y con ella, el número de choques contra la pared y, por tanto, la presión en el interior de la botella. El exceso de presión del gas se iguala a la presión exterior cuando parte de este sale, que es lo que oímos.

4. Vaporización y condensación posterior.

1. I. Lluvia; II. Granizo; III. Deshielo primaveral; IV. Formación de las nubes. 2. El proceso se denomina evaporación, y no se da en condiciones ambientales, ya que en estas la temperatura no alcanza los 100 °C necesarios para la ebullición.

Ficha de trabajo VIII (refuerzo) A

Los estados en que se encuentran el agua, el butano, el etanol y el mercurio para cada uno de los intervalos de temperatura especificados son, respectivamente.

Ficha de trabajo VI (ampliación)

1. Sólido; líquido; sólido; sólido.

La representación de los datos es la siguiente:

2. Sólido; líquido; líquido; sólido.

p (atm) 0,70

3. Sólido; líquido; líquido; líquido.

0,60

4. Líquido; gas; líquido; líquido.

0,50 0,40

5. Líquido; gas; gas; líquido.

0,30 0,20

6. Gas; gas; gas; líquido.

0,10

0,00 0,0

V (L) 50,0

100,0

150,0

200,0

La presión se da en atmósferas, que no es la unidad SI de presión. En el SI, la presión se expresa en Pa (1 atm = 101 330 Pa).

Son valores menores que la presión atmosférica (1 atm). Esto significa que se ha hecho vacío en el gas; es decir, que para un volumen dado se ha disminuido el número de partículas que corresponden a la presión atmosférica, consiguiendo así disminuir el número de choques contra la pared, que es la medida de la presión.

La ley de Boyle.

El valor de la constante es de 24,4 atm · L.

Ficha de trabajo VII (refuerzo) A

1. F; 2. V; 3. V; 4. F.

1. Condensación. 2. Vaporización. 3. Fusión.

7. Gas; gas; gas; gas.

250,0

La temperatura de 473 K se corresponde con 100 °C. A esa temperatura, excepto el mercurio, que estará en estado líquido, el resto de las sustancias de la tabla estarán en estado gaseoso. Las densidades que corresponden a cada sustancia son: dagua = 4,64 · 10–4 g/cm3 dbutano = 1,50 · 10–3 g/cm3 detanol = 1,19 · 10–3 g/cm3 dmercurio = 16,6 g/cm3 1. La densidad del agua es inferior a 1 g/cm3 (que es la densidad del agua líquida) porque en estas condiciones el agua es un gas. La densidad de los gases es inferior a la de los líquidos, pues cantidades iguales de un líquido y de un gas (el mismo número de partículas) ocupan volúmenes muy distintos (mucho mayor el del gas), puesto que las partículas de un gas están s de mucho más separadas entre sí que las un líquido.

227

SOLUCI SOLUCIONES Ficha de trabajo X (refuerzo)

3. Los volúmenes de los gases serán: 2,155 L de agua; 668,7 L de butano, y 843,1 L de etanol.

1. La temperatura de fusión es de 10 °C. 2. La temperatura de ebullición es de 50 °C. 3. A 57 °C será vapor, y a 3 °C, sólido. 4. El gráfico es el siguiente:

Tramo II. Se trata del cambio de estado que denominamos fusión. Las partículas del sólido han alcanzado ya una vibración tal que comienzan a moverse independientemente unas de otras; el sólido comienza a fundirse y aparece el líquido.

T (°C) 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0

100 150 Calor eliminado (J)

Tramo III. Se trata de un líquido que se está calentando; al aumentar la temperatura, las partículas del líquido se mueven haciendo cada vez recorridos mayores.

200

Tramo IV. Se trata del cambio de estado de líquido a gas; en su movimiento, las partículas de líquido se distancia entre sí, pasando el conjunto a estado gaseoso.

Ficha de trabajo IX (refuerzo) A

La temperatura de 283 K se corresponde con 10 °C. A esa temperatura, el agua, el etanol y el mercurio se encuentran en estado líquido, y el butano, en estado gaseoso. El volumen de cada sustancia es: Vagua = 1 L

Tramo V. Se trata de un gas calentándose; la energía suministrada se invierte en aumentar la velocidad de las partículas del gas y, por tanto, la temperatura.

Vbutano = 0,4 kL Vetanol = 1,24 L

Para que se produzca la ebullición, es necesario que el líquido se encuentre a la temperatura de cambio de estado; sin embargo, en la evaporación esto no es necesario. La evaporación es un fenómeno que se da en la superficie de los líquidos. Las moléculas que se encuentran allí necesitan relativamente poca energía para poder pasar al estado vapor, por esto la evaporación ocurre a temperaturas inferiores a la de ebullición.

Vmercurio = 60,2 mL

Tramo I. Se trata de un sólido que se está calentando y, por tanto, aumentando su temperatura. Las partículas que forman el sólido no se mueven con libertad, pero sí vibran respecto de una posición de equilibrio. Al ir aumentando la temperatura, la velocidad de las partículas también lo hace, y por ello la vibración es mayor, y la estructura del sólido no es tan rígida.

El estado de agregación a 60 °C es gas, y a 23 °C, líquido. La representación gráfica es la siguiente: T (°C) 65 55

UNIDAD 3

45 35 25

Ficha de trabajo I (refuerzo)

5 –5

228

Calor suministrado (J)

Si la materia se puede separar por métodos físicos, se trata de mezclas, que son homogéneas si son uniformes en todas sus partes, y heterogéneas en caso contrario.

2. La masa de 500 mL de mercurio líquido será de 8,3 kg.

SOLUCI SOLUCIONES Si la materia no se puede separar por métodos físicos, se trata de sustancias puras, que serán compuestos si se pueden separar por métodos químicos, y elementos, en caso contrario.

SISTEMA MATERIAL

TIPO DE SISTEMA MATERIAL

Agua de mar

Mezcla homogénea

Mahonesa

Mezcla homogénea

Diamante

Sustancia pura (elemento)

Gel de sílice

Sustancia pura (compuesto)

Lodo

Mezcla heterogénea

SISTEMA MATERIAL

y, además, estas sustancias son miscibles entre sí. 2. Destilación. Las temperaturas de ebullición son diferentes, y las sustancias componentes de la mezcla no se separarían por decantación. 3. Filtración. Se trata de sólidos y líquidos no miscibles. 4. Lavado. La sal es soluble en agua.

TIPO DE SISTEMA MATERIAL

Ficha de trabajo III (ampliación) A

NATURAL/ SINTÉTICO

Petróleo

Mezcla homogénea

Natural

Coltán

Mezcla homogénea

Natural

Argón

Sustancia pura sencilla

Natural

Freón 22

Sustancia pura compuesto

Sintético

Aceite de oliva

Mezcla homogénea

Sintético

Ficha de trabajo II (refuerzo)

La destilación nos permite separar mezclas homogéneas, ya que sus componentes tendrán diferentes temperaturas de ebullición. La cristalización sirve para separar mezclas homogéneas, en función de la solubilidad de sus componentes a distintas temperaturas. Con la filtración podemos separar mezclas heterogéneas, dado que el tamaño de las partículas de sus componentes son diferentes. Con la decantación y la centrifugación separamos mezclas heterogéneas, dada la diferente densidad de sus componentes.

Ficha de trabajo IV (refuerzo) A

1. F; 2. F; 3. V; 4. V.

1. Disolvente, alcohol; soluto, agua. 2. Disolvente, aire; soluto, vapor de agua. 3. Disolvente, aceite; solutos, leche o huevo (según receta), sal y limón. 4. Disolvente, agua; solutos, sales.

B Destilación: refrigerante, matraz de fondo redondo, termómetro y pie. Filtración: embudo, pie y aro. Cristalización: cristalizador. Decantación: pie y aro.

C 1. Destilación. Las temperaturas de ebullición del agua y del alcohol son diferentes,

1. Primero utilizaremos una centrifugación para separar el sólido del lodo; después, separamos el contaminante del agua por destilación. 2. Utilizaremos una cristalización combinada con una filtración. Primero, disolvemos la mezcla en agua caliente y la filtramos para separar el sólido insoluble. Después, dejamos cristalizar la sal por evaporación del agua. 3. Utilizaremos una separación magnética para separar las virutas de hierro; a continuación, filtramos el aceite y separamos así la arena y la grava. Después de un lavado de los sólidos, los separamos por tamizado, donde quedará retenida la grava y pasará la arena.

SOLUTO

DISOLVENTE

Amalgamas

Sólido

Bebida gaseosa

Gas

Líquido

Aerosol

Sólido o líquido

Gas

Nubes

Vapor

Gas

Las partículas de disolvente, que están en continuo movimiento, rodean a las de soluta el to y las transportan desde el cristal hasta soluseno del líquido, formándose así la disolu-

229

SOLUCI SOLUCIONES ción. SI aumentamos la temperatura o agitamos, favorecemos la velocidad del proceso, pues aumenta la velocidad de las partículas de disolvente.

3. Al aumentar la temperatura, disminuye la solubilidad. La consecuencia medioambiental es la contaminación térmica del agua, por la que disminuye la cantidad de oxígeno disuelto en aguas de ríos o embalses si sobre ellos se vierte un caudal considerable de agua a mayor temperatura. Una de las fuentes de contaminación pueden ser las centrales de producción de energía eléctrica, bien sean térmicas o nucleares, o cualquier otro tipo de industria que utilice agua en procesos de enfriamiento.

Ficha de trabajo V (refuerzo) A

1. La representación gráfica es la siguiente: S (g/100 g) 38 37 36

4. A partir de los datos de la tabla, tomando las solubilidades a las temperaturas de 15 °C y 25 °C, calculamos la disminución de la solubilidad dividiendo la diferencia entre el valor de referencia que, en este caso, es la solubilidad a 15 °C:

35 34 33 32 31

T (°C)

9,76 · 8,11 2. Disolver 65 g de la sal en 200 g de agua significa que por cada 100 de agua hay 32,5 g de sal. A 20 °C, la solubilidad es de 35 g de sal por cada 100 g de agua; por tanto, podemos decir que es una disolución concentrada.

9,76

3. Una disolución saturada a 40 °C presenta 37 g de sal por cada 100 de agua. Al enfriar la disolución, la solubilidad disminuye hasta 32 g de sal disueltos por cada 100 g de agua; por tanto, por cada 100 g de agua «sobran» 5 g de sal, que precipitarían.

1. La representación gráfica es la siguiente:

· 100 = 16,9%

1. F. Se diluyen mejor los sólidos finamente divididos, porque se aumenta el contacto entre el soluto y el disolvente; así, las partículas del sólido están más accesibles a las del disolvente. 2. V; 3. V. 4. F. Una disolución de gas en agua disminuye la cantidad de gas disuelto al aumentar su temperatura, por lo que no conseguiríamos disolver más gas (pasar de saturada a concentrada) aumentando la temperatura.

Ficha de trabajo VI (ampliación)

S (mg/L) 16 14 12 10 8 6 4 2 0

10 15 20 25 30 35 40 T (°C)

2. En este caso, la solubilidad disminuye con la temperatura, mientras que en el anterior aumenta. Esto es así porque los gases disminuyen su solubilidad en agua al aumentar la temperatura, y las sales la disminuyen.

230

Para calcular los datos de solubilidad en g/L, solo tenemos que considerar que 1 kg de agua ocupa un volumen de 1 L (a partir del dato de la densidad del agua), y deducir entonces que los datos que nos dan y los que nos piden están referidos al mismo volumen de agua. La conversión es, en este caso, directa. Los valores de la solubilidad, expresados en g/L de agua, son, por tanto: N2: 0,018 g/L. O2: 0,039 g/L. CO2: 1,45 g/L. NH3: 4,7 g/L. HCl: 6,95 g/L.

SOLUCI SOLUCIONES Para calcular los datos de solubilidad en L/L, debemos considerar la densidad de los gases para calcular el volumen que ocupa la masa de gas que está disuelta en agua (que es unas mil veces menor que la del agua, según los datos que nos dan), y calcular de este modo (ponemos como ejemplo el HCl): 6,95 g HCl 1 L agua

1 L HCl 1,49 g HCl

= 4,65

ra que respiramos (teniendo en cuenta que la proporción de oxígeno y nitrógeno es la mayor). Es decir, el CO2 y el N2 no son causantes directos de daños en nuestro organismo; solo son perjudiciales si su concentración es tal que desplacen la cantidad de oxígeno vital y se produzca anoxia.

L HCl

El NH3 y el HCl irritan las vías respiratorias altas, y en dosis elevadas pueden causar daños mayores. Dado que el umbral de detección del NH3 para el ser humano es muy bajo, resulta muy sencillo «oler a amoniaco» y evitar así estar expuestos a él.

L agua

Por tanto, los valores de la solubilidad, expresados en L/L de agua, son: N2: 0,02 L/L. O2: 0,03 L/L.

Ficha de trabajo VII (refuerzo)

CO2: 0,81 L/L. NH3: 6,76 L/L.

HCl: 4,65 L/L.

Proteínas: 7,75 mL.

En realidad no corresponden a una concentración expresada en % volumen, pues el denominador solo se refiere al disolvente, y no a la disolución.

Hidratos de carbono: 11,5 mL.

Debemos suponer aditividad de volúmenes. Si tomamos 1 L de agua y para el caso del CO2, resulta:

De las anteriores, saturadas: 6 mL.

0,81 0,81 + 1

· 100 = 45%

Los valores de la concentración, expresada en % en volumen, son, entonces, para cada caso: N2: 2%. O2: 3%. CO2: 45%.

De los anteriores, azúcares: 11,5 mL. Grasas: 9 mL.

Calcio: 0,3 mL. Sodio: 0,1 mL. 1. La masa de grasas saturadas es de 2,4 g, y la masa total de grasas, 3,6 g; por tanto, el porcentaje de grasas saturadas respecto del total de grasas será: 2,4 g 3,6 g

100

HCl: 82%.

Sucede con los resultados del NH3 y del HCl, lo que significa que, en volumen, y con la aproximación considerada, es mayor el volumen del soluto que el del disolvente.

El HCl y el NH3, pues son mucho más solubles en agua que los demás. La inhalación conjunta del CO2, N2 y O2, o cualquiera de los dos primeros y el O2, en las proporciones adecuadas, no supone ningún riesgo para la salud; de hecho, son los gases mayoritarios presentes en la atmósfe-

· 100 = 67%

2. Como 120 mg es el 15% C.D.R., el 100% CDR será:

NH3: 87%.

En un vaso de leche (250 mL) se ingiere:

· 20 = 800 mg Ca

Para conseguir esa cantidad (800 mg = = 0,8 g), y teniendo en cuenta que la concentración de calcio es de 1,2 g/L, necesitaremos: 0,8 g Ca 1,2 g Ca/L

= 0,67 L de leche

3. El calcio es uno de los nutrientes más beneficiosos de la leche. Para que parezca que hay una gran cantidad de calcio en d en este producto, se ofrece la cantidad mg, puesto que así la cifra es mayor.

231

SOLUCI SOLUCIONES 4. Habría que conocer la densidad de la leche. Para ello, podríamos pesar un matraz aforado de un litro vacío y lleno de leche. Por diferencia entre estas dos masas medidas, tendríamos la masa de un litro de leche y, aplicando la expresión de la densidad y operando, el valor de esta última.

Ficha de trabajo VIII (ampliación) A

1. Es la densidad del medicamento. 2. A la concentración de medicamento en el cuerpo del paciente que se puede suministrar por toma.

2. Esta afirmación es falsa. Las partículas que componen cada sustancia individual, al mezclarse, pasan a ocupar en parte el mismo volumen. Esta «intersección» de volúmenes no nos permite sumar los volúmenes de las sustancias individuales sin cometer un error.

3. Si el niño tiene una masa de 15 kg, necesitará: 15 mg = 225 mg de medicamento 15 kg · kg

3. En este caso la afirmación es correcta, pues no se trata más que de dos porciones de la misma sustancia.

A partir de la densidad, obtenemos el volumen necesario, expresado en mL: V=

m d

225 mg 100 mg/mL

= 2,25 mL

4. Es la concentración de principio activo en el medicamento (jarabe). 5. Si ingiere 2,25 mL, y por cada mL hay 90 mg de principio activo, los mg de principio activo que ingiere el niño se calculan como sigue: 2,25 mL · 90 mg /mL = 202,5 mg

Proteínas: 10,0%. Hidratos de carbono: 50,7%. De los anteriores, azúcares: 2,8%. Grasas: 1,9%. De las anteriores, saturadas: 1,1%. Fibra alimentaria: 5,2%. Sodio: 0,035%. Equivalente en sal del sodio: 0,087%. 1. El porcentaje de grasas saturadas respecto del total de grasas se calcula como sigue: 1,1 g 1,9 g

0,087 g

232

La aditividad de volúmenes supone la siguiente aproximación: Vdisolución = Vdisolvente + Vsoluto Para poder cuantificar qué error se comete al utilizar la igualdad anterior, debemos comparar ambas magnitudes: Vdisolución y (Vdisolvente + Vsoluto). Una forma de compararlas es hacer un cociente entre ellas; para ello, pondremos la mayor de ellas en el denominador y calcularemos el % de una frente a otra; la diferencia hasta el 100% es error que se comete. Una vez establecido qué debemos calcular, vamos a detallar cómo calculamos las magnitudes que deben ser comparadas; el volumen de disolución es: Vdisolución =

mdisolución ddisolución

Y el de disolvente más soluto: · 100 = 57,9%

2. La sal común lleva sodio. El equivalente en sal es la cantidad de sal que llevaría la pasta para aportar la misma cantidad de sodio que la que se muestra en el análisis; se calcula así: 0,035 g

1. En el caso de una mezcla heterogénea, las sustancias que la componen realmente ocupan volúmenes distintos (pensemos en el agua y el aceite) y no se llegan a mezclar; en este caso, sí podemos considerar que el volumen final es la suma de los volúmenes de las sustancias por separado.

· 100 = 40,2%

Vdisolución + Vsoluto =

mdisolvente ddisolvente

msoluto Vsoluto

El error que se comete se cuantifica de la siguiente manera: Error (%) =

Vdisolución Vdisolvente + Vsoluto

· 100

SOLUCI SOLUCIONES Ficha de trabajo IX (refuerzo) A

2. Utilizamos como suposición que el volumen de la disolución es la suma de los volúmenes de soluto y de disolvente, lo que supone una aproximación conocida como aditividad de volúmenes: msoluto · 100 %masa = msoluto + mdisolvente

1. La densidad de una disolución y la expresión de su concentración se diferencian en que la densidad hace referencia a la masa del total de disolución que ocupa un determinado volumen de ella, mientras que la concentración es la relación entre la masa únicamente de soluto y un determinado volumen de disolución. Los valores de las concentraciones y densidades pedidas se muestran en la tabla que aparece después de la solución del apartado 2.

%volumen =

DENSIDAD

CONCEN-

TRACIÓN

(g/L)

(%)

842

8,3

1,0

1 430

204

16,7

970

3,2

0,3

1 020

2,2

La cantidad de disolución que hay que coger en cada caso es: 2 L; 100 cL; 25 L; 850 g.

Ficha de trabajo X (refuerzo) A

1. Utilizamos la densidad y las masas de soluto y de disolvente: m m 8V= d= V d Los volúmenes pedidos se incluyen en las tablas: METANOL MASA DE SOLUTO (g) DENSIDAD DE SOLUTO (g/mL) VOLUMEN DE SOLUTO (mL)

MASA DE DISOLVENTE

(g)

DENSIDAD DE (g/mL)

DISOLVENTE

VOLUMEN DE (mL)

DISOLVENTE

AMO30

NIACO

· 100

DISOLUCIÓN (METANOL+ AGUA)

DISOLUCIÓN (AMONIACO+ AGUA)

DISOLUCIÓN (N-HEPTANO+ N-OCTANO)

% MASA

4,2

28,6

% VOL

5,2

31,0

20,4

1. Tendremos que expresar las masas de soluto y disolvente en las mismas unidades; por ejemplo, gramos. Así, 0,726 kg de agua son 726 g de agua. La concentración resulta: 74 g = 9,25% %masa = 74 g + 726 g 2. La concentración de la disolución B es mayor, ya que hay más cantidad de soluto por cada 100 g de disolución. 3. La cantidad de la segunda disolución pedida es: 100 mg disolución = 500 mg soluto · 15 mg soluto = 3 333 mg › 3,3 g de disolución

NHEPTANO

1 200

0,791

0,89

0,684

12,6

Vsoluto + Vdisolvente

Las concentraciones pedidas se muestran en la tabla:

2. Se podrían expresar, por ejemplo, en % masa. Los valores que corresponden a esta concentración se muestran en la tabla. DE LA DISOLUCIÓN

Vsoluto

C La tabla completa es: CONCENTRACIÓN

CANTIDAD

DE DISOLUCIÓN

DE SOLUTO

CANTIDAD DE

1 348,3

73,1

AGUA

N-OCTANO

250 g/L

0,150 mg

6 dL

230

3 000

200

12% en masa

50 g

0,703

1 mg/L

0,3 mg

34 dL

230

3 000

284,5

25% volumen

12 mL

48 mL

DISOLUCIÓN

233

SOLUCI SOLUCIONES do. Los rayos catódicos están constituidos por partículas con carga negativa, a las que denominó electrones.

UNIDAD 4 Ficha de trabajo I (refuerzo)

Placa negativa

1. F. 2. F. 3. V. 4. V.

1. La materia está formada por partículas discretas, que son inmutables y de tamaño fijo, denominadas átomos. 2. Los átomos de un mismo elemento son iguales entre sí en tamaño y masa, pero distintos de los átomos de otro elemento diferente. 3. Los compuestos químicos se forman al unirse átomos de distintos elementos en una relación numérica sencilla. 4. En una reacción química, los átomos se reagrupan de forma distinta a como lo estaban inicialmente, pero ni se crean ni se destruyen.

Desviación del haz

–

Cátodo

–

Ánodos perforados + +

Placa positiva

El rayo se desvía al pasar entre las placas cargadas

Carga del electrón: 1,602 · 10–19 C · 1,602 ·

1.ª hipótesis; 4.ª hipótesis; 2.ª hipótesis; 3.ª hipótesis.

10–19

C·

1,602 · 10–19 C ·

106 mC

= 1,602 · 10–13 mC

1C 109 nC

= 1,602 · 10–10 nC

1C 1012 pC 1C

= 1,602 · 10–7 pC

Para calcular el número de electrones en 1 C:

Ficha de trabajo II (refuerzo) A

1C 1,602 · 10–19 C/electrón

AÑO

AUTOR

1600

W. Gilbert

Fenómenos eléctricos

1733

C. Du Fay

Dos clases de electricidad

1747

B. Franklin

Electricidad como fluido

1789

Lavoisier

Ley de conservación de masa

1800

A. Volta

Construye pila eléctrica

1803

Dalton

Teoría atómica

1. F. 2. F. 3. V. 4. V.

1. Un versorio.

DESCUBRIMIENTO/LEY/MODELO

2. Willian Gilbert, en 1600. 3. Para identificar fenómenos eléctricos. 4. Una base, una varilla y unas aspas metálicas.

Radiación alfa: está formada por partículas cargadas positivamente. Basta una lámina de papel para detener este tipo de emisión. Radiación beta: está formada por electrones. Tienen un poder de penetración mayor que la emisión alfa. Radiación gamma: no son partículas materiales, sino un tipo de radiación electromagnética, como lo es la luz, pero muy energética. Para detenerla, se necesita una capa de plomo de varios centímetros de espesor o un muro de hormigón.

Ficha de trabajo IV (refuerzo) A

MODELO ATÓMICO

Ficha de trabajo III (refuerzo) +

234

El científico J.J. Thomson, en el año 1897, experimentando con tubos de descarga, concluyó que los rayos catódicos son iguales, independientemente del gas introduci-

AÑO

HECHOS EXPERIMENTALES

Dalton

1803

Ley de conservación de la masa.

Rutherford

1911

Rebote de partículas a en bombardeo de lámina de metal.

Thomson

1904

Comportamiento de los rayos catódicos.

–

= 6,24 · 10–20 elect.

–

SOLUCI SOLUCIONES B

DALTON El átomo es indivisible.

RUTHERFORD

2. Es la suma del número de protones y del número de neutrones de un átomo.

3. Es el número de protones de los átomos de un elemento químico.

La parte de carga negativa del átomo es el electrón. La parte de carga positiva del átomo está en el núcleo. Un átomo sin ionizar es neutro.

Los electrones se pueden extraer del átomo para dar lugar a iones negativos.

4. El másico.

5. Son del mismo elemento. 6. Son del mismo elemento y además del mismo isótopo.

7. Sustrayendo al número másico el número atómico

Ficha de trabajo V (ampliación) A

J. Dalton. Teoría atómica. Crookes. 1850. Construye tubo de descarga. W.K. Röentgen. 1895. Descubre rayos X en tubo de descarga. A.H. Becquerel. 1896. Nueva radiación. J.J. Thomson. 1897. Descubre electrón en tubo de descarga. 1904. Modelo atómico. J.J. Thomson. E. Rutherford. Experimento bombardeo partículas a. 1911. Modelo atómico. E. Rutherford. 1913. Modelo atómico. N. Bohr. E. Rutherford. Propone protones. 1919. J. Chadwick. Descubre neutrón. 1932. HECHO/ EXPERIMENTO

MODELO ATÓMICO

+ + + + + +

Ley de la conservación de la masa en las reacciones químicas (Lavoisier, 1789).

1. El número másico, A, como superíndice izquierdo, y el número atómico, Z, como subíndice izquierdo.

THOMSON

Rutherford

Dalton

1911

1803

Placa negativa Cátodo

Thomson Ánodo

Placa positiva

DESCRIPCIÓN DEL

AÑO

1904

MODELO

El átomo tiene núcleo con carga positiva alrededor del cual se mueven los electrones.

8. No, las características químicas las da el número de protones, que determina a qué elemento pertenece ese átomo. a) 54 24

Ficha de trabajo VI (refuerzo)

54 26

c) 56 26

54 24

Los isótopos de la tabla son el (b) y el (c). pues tienen mismo número atómico y distinto número másico.

Ficha de trabajo VII (ampliación) A

1. Menor. 2. Mayor. 3. La de un electrón: 1,6 · 10–19 C.

Materia formada por átomos indivisibles e inmutables.

El átomo es divisible; la parte negativa son partículas incrustadas en una distribución positiva de carga.

ION

N.º ELECTRONES

CARGA (CULOMBIOS)

F–

1,60 E · 10–18

Ca2+

2,88E · 10–18

Li+

3,20E · 10–19

S2–

2,88E · 10–18

1. F. El número másico es la suma del número atómico y el número de neutrones, por lo que siempre es mayor. 2. V. Esa es la característica de dos átomos del mismo elemento químico.

C-14

3. F. El número de neutrones en un elemento químico puede variar de unos átomos a otros, dando lugar a los distintos isótopos.

Be-9

4. F. Debe perder electrones.

Ar-40

Ra-138

138

PROTONES NEUTRONES ELECTRONES

5. V. El número másico es la suma del número atómico y el número de neutrones.

235

SOLUCI SOLUCIONES Ficha de trabajo VIII (ampliación) A

2. ELEMENTO

1. V. El número másico es la suma del número de protones y de neutrones, y ambas partículas tienen de masa 1 u. 2. F. Solo se diferencian en el número de electrones y la masa del electrón es despreciable. 3. F. Las masas de átomos de distintos isótopos son diferentes, pues tienen distinto número de neutrones, y la masa de un neutrón es 1 u.

4. V. Para un determinado átomo coincide con el número másico, que es un número entero por definición.

1. Número de protones = 6

NÚMERO DE ELECTRONES K

Vacía

Es el número de protones de un átomo. IÓN

N.º ATÓMICO (Z)

GANA/PIERDE ELECTRONES

N.º DE ELECTRONES

Ca2+

Pierde

Ra2+

Pierde

Br –

Gana

S2–

Gana

Fe3+

Pierde

Número de neutrones = 7 mprotón = mneutrón = 1 u Masa de un átomo C–13 = 6 + 7 = 13 u

Ficha de trabajo X (ampliación) A

2. 35 u

ELEMEN- Z TO

51 100

· 79 +

ISÓTOPOS 24 12 25 12 26 12

49 100

· 81 = 80 u

ABUNDANCIA DE ISÓTOPOS (%)

MASA ATÓMICA (u)

78,70

Mg Mg

10,13

11,17

MASA ATÓMICA PROMEDIO

24,3

5. Los valores son coincidentes. La masa atómica promedio no suele ser un número entero, pues es la media de las masas atómicas de los distintos isótopos de un elemento ponderada según su abundancia relativa.

Ficha de trabajo IX (refuerzo) A

CAPA

NIVEL

N.º ELECTRONES

REGLA GENERAL

2 · n2

236

NÚMERO DE ELECTRONES N.º DE

ÚLT.

CAPA CAPA CAPA CAPA CAPA PERÍODO K L M N LLENA

Se 34

Ge 32

Mg 12

Ca 20

N.º ELECTR. ÚLTIMA CAPA

3. Al aumentar el período, aumenta el número de capas ocupadas en la corteza electrónica. 4. Los elementos con 7 electrones en su última capa (F, Cl, Br) tendrán las mismas propiedades químicas. Lo mismo sucede con los que tienen 6 (O, S, Se), los que tiene 4 (C, Si, Ge) y los que tienen 2 (Be, Mg, Ca). Estos grupos de elementos forman columnas en el Sistema Periódico. 5. Deberá tener 5 niveles electrónicos.

SOLUCI SOLUCIONES UNIDAD 5

Ficha de trabajo III (ampliación)

Ficha de trabajo I (refuerzo)

GRUPO I

N.º ELEMENTO SÍMB.

ELECT. ÚLTIMA

N.º GRU. ELEMENTO SÍMB.

CAPA

GRUPO II

Potasio

ELECT. ÚLTIMA

GRU.

CAPA

Arsénico

Antimonio

Astato

Arsénico

Rubidio

Antimonio

Kriptón

Indio

Cesio

Bismuto

Fósforo

Yodo

Calcio

IIA

Selenio

VIA

Estroncio

IIA

Teluro

VIA

Sodio

Estaño

Radón

Sodio

Bario

IIA

Polonio

VIA

Potasio

Azufre

Galio

IIA

Bromo

VIIA

Indio

IIIA

Yodo

VIIA

Talio

IIIA

Astato

VIIA

Germanio

IVA

Kriptón

VIIIA

Estaño

IVA

Xenón

VIIIA

Plomo

IVA

Radón

VIIIA

ELEMENTO

METAL/NO

SÍMBOLO

METAL

CARACTERÍSTICA

Helio

No metal

Cobre

Metal

Flúor

No metal

Platino

Metal

Maleable

Metal

Forma iones positivos

Potasio

Es un gas inerte Conduce electricidad Gas

B El número de electrones de la última capa coincide con la denominación numérica del grupo.

Ficha de trabajo IV (refuerzo) Ficha de trabajo II (refuerzo) A

NOMBRE SÍMBOLO

CARÁCTER METÁLICO

NOMBRE SÍMBOLO

CARÁCTER METÁLICO

Litio

Metal

Nitrógeno

No metal

Berilio

Metal

Oxígeno

No metal

Boro

Semimetal Flúor

Carbono

No metal

Neón

No metal

a) Calculamos el % en masa en ambos casos: 80 mg · 100 = 32% Medicamento I: 253,30 mg Medicamento II:

80 mg 600 mg

· 100 = 13%

Por tanto, tiene mayor concentración el medicamento I. b) En el caso de los hombres:

ELEMENTO SÍMBOLO GRUPO

Sodio

Fósforo

Potasio

Arsénico

Rubidio

Antimonio

Magnesio

Azufre

Calcio

Selenio

Estroncio

Teluro

Aluminio

Cloro

Galio

Bromo

Indio

Yodo

Silicio

Neón

Germanio

Argón

Estaño

Kriptón

8 mg

12 mg

8 x = 150 g de hígado 100 g xg Y en el de las mujeres: 8 mg 100 g

15 mg xg

8 x = 188 g de hígado

Ficha de trabajo V (refuerzo) Las moléculas son siempre una agrupación de un máximo de 10 átomos; por encima de este número se consideran cristales.

Existen moléculas con un elevado número de átomos; por ejemplo, la sacarosa, con 35.

Molécula de sacarosa

237

SOLUCI SOLUCIONES Siempre que se habla de un cristal se hace referencia a un compuesto iónico.

c) F

Existen cristales de sustancias atómicas como es el diamante.

Las sustancias atómicas que existen en la naturaleza siempre están formadas por átomos que no están unidos entre sí.

FÓRMULA QUÍMICA

INFORMACIÓN

Amoniaco

H2O

Una molécula de agua está formada por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno.

Hidrógeno

Una molécula de hidrógeno está formada por dos átomos del elemento hidrógeno.

Oxígeno

Una molécula de oxígeno está formada por dos átomos del elemento oxígeno.

Diamante: C

Existen sustancias atómicas en las que los átomos están unidos entre sí, como son los metales o el diamante. De hecho, solo los gases nobles se presentan como átomos sin unir.

En un sólido iónico se mantiene una proporción constante entre el número de aniones y cationes, de modo que todo él es neutro.

NOMBRE

Diamante: C

Ficha de trabajo VIII (ampliación) a) Una disolución acuosa de hidróxido de potasio es una mezcla homogénea, como todas las disoluciones.

Existen moléculas con un elevado núme-ro de átomos; por ejemplo, la sacarosa, con 35.

Cristal de sal común: NaCl

Ficha de trabajo VI (ampliación) a) F. El butano es una sustancia molecular formada por moléculas con 4 átomos de carbono y 10 átomos de hidrógeno. b) F. El óxido de aluminio es un compuesto iónico que se presenta en forma de cristales en los que los iones están ordenados tridimensionalmente en una proporción de 2 iones de aluminio por cada 3 iones de oxígeno. c) F. Los únicos elementos que se presentan en la naturaleza en forma de átomos no combinados son los gases nobles. El cloro se presenta en la naturaleza en forma de moléculas diatómicas.

b) NaCl. Es un cristal formado por cationes sodio y aniones cloruro que se han unido mediante enlace iónico. c) El diamante es un cristal covalente; es decir, en su estructura, los átomos de carbono se encuentran enlazados mediante enlace covalente. Su estructura fue objeto de estudio por su elevada estabilidad. d) En el año 1807 descubrió el potasio y el sodio; en 1808, el bario, el calcio y el boro, y en 1817, el cadmio. Utilizó la electrólisis. e) Porque H. Davy fue un químico atípico (curioso), ya que no fue una persona formalmente instruida y su principal virtud como investigador fue la de poseer una gran curiosidad.

Ficha de trabajo IX (refuerzo) A

– Calcio: Ca. 20. 2, 8, 8, 2. Sobran. 2. Catión Ca2+. – Cloro: Cl. 17. 2, 8, 7. Faltan. 1. Anión Cl–.

d) V.

– Azufre: S. 16. 2, 8, 6. Faltan. 2. Anión S2–.

Ficha de trabajo VII (ampliación)

– Sodio: Na. 11. 2, 8, 1. Faltan. 1. Catión Na+. – Estroncio: Sr. 38. 2, 8, 18, 8, 2. Sobran. 2. Catión Sr2+.

a) Estudió las propiedades de algunos gases (amoniaco, metano, óxido de nitrógeno (I) e hidrógeno) y los efectos fisiológicos de su inhalación. b)

NOMBRE

FÓRMULA

TIPO DE COMPUESTO

Amoniaco

NH3

Molecular

Metano

CH4

Molecular

Óxido de nitrógeno

N2O

Molecular

Hidrógeno

238

– Bromo: Br. 35. 2, 8, 18, 7. Faltan. 1. Anión Br –. – Oxígeno: O. 8. 2, 6. Faltan. 2. Anión O2–. – Flúor: F. 9. 2, 7. Faltan. 1. Anión F–.

a) Falso. 1. Los electrones en el enlace metálico se comparten entre el conjunto de los átomos que forman la red.

SOLUCI SOLUCIONES b) Falso. 2. No todas las sustancias moleculares tienen elevadas temperaturas de fusión y ebullición; además, una sustancia con una elevada temperatura de fusión y ebullición se encuentra en estado sólido a temperatura ambiente, puesto que experimenta los cambios de estado a temperaturas superiores. c) Falso. 1. Son sólidos a temperatura ambiente, pero solo los iónicos son solubles en agua.

– Cloro: Cl. 17. 2, 8, 7. 1. Cesión. – Hidrógeno: H. 1. 1. 1. Cesión. El cloro y el hidrógeno se unen por cesión de un electrón del hidrógeno al cloro. – Flúor: F. 9. 2, 7. 1. Compartición de 1 par de electrones. – Nitrógeno: N. 7. 2, 5. 3. Compartición de 3 pares de electrones.

a) Falso. 2. Los compuestos iónicos se forman por cesión/aceptación de electrones y conducen la electricidad en estado fundido.

+ F

b) Falso. 1. Salvo el oro, el platino y el cobre, los metales se encuentran formando parte de sustancias puras compuestas.

UNIDAD 6

c) Falso. 1. Suelen encontrarse en forma líquida o sólida.

Ficha de trabajo I (refuerzo)

– Litio: Li. 3. 2, 1. Sobran. 1. Catión Li+.

a) F. Se forma una mezcla, que se puede separar. b) F. Es un cambio de estado (condensación) de la misma sustancia, agua. c) Q. Aparecen nuevas sustancias que hacen que la carne cambie de color. d) F. Se trata de disolver en el agua parte de las impurezas de la carne. e) Q. Aparece una nueva sustancia: el óxido de hierro. f) F. Al cristalizar la disolución podemos recuperar las sustancias de partida: la sal y el agua. g) F. Se trata de la cristalización de la sal disuelta en el agua de mar que se deposita en las superficies expuestas a la intemperie. h) Q. Aparecen óxidos y otras sustancias, y desaparece el metal original, por eso decimos que se degrada.

1. Reactivos: bicarbonato sódico y vinagre. Productos: dióxido de carbono y sal de sodio.

– Sodio: Na. 11. 2, 8, 1. Sobran. 1. Catión Na+. – Berilio: Be. 4. 2, 2. Sobran. 2. Catión Be2+. – Magnesio: Mg. 12. 2, 8, 2. Sobran. 2. Catión Mg2+. – Oxígeno: O. 8. 2, 6. Faltan. 2. Anión O2–. – Azufre: S. 16. 2, 8, 6. Faltan. 2. Anión S2–.

Ficha de trabajo XI (ampliación) A

Ficha de trabajo X (refuerzo) A

a) – Berilio: Be. 4. 2, 2. Sobran. 2. Catión Be2+. – Magnesio: Mg. 12. 2, 8, 2. Sobran. 2. Catión Mg2+. – Calcio: Ca. 20. 2, 8, 8, 2. Sobran. 2. Catión Ca2+. – Flúor: F. 9. 2, 7. Faltan. 1. Anión F–. – Cloro: Cl. 17. 2, 8, 7. Faltan. 1. Anión Cl–. – Bromo: Br. 35. 2, 8, 18, 7. Faltan. 1. Anión Br–. b) Los del primer grupo tenderán a formar cationes, pues les sobrará un electrón y los del decimosexto tenderán a formar aniones, pues les faltarán dos electrones para alcanzar los ocho de la regla del octeto.

2. Reactivos: manzana y oxígeno atmosférico. Productos: sustancia marrón que recubre la manzana. 3. Reactivos: papel y oxígeno. Productos: cenizas, dióxido de carbono y vapor de agua.

c) Li+, Na+, K+, Rb+, Cs+, Fr+, O2–, S2–, Se2–, Te2–, Po2–.

4. Reactivos: oxígeno e hidrógeno. Productos: vapor de agua.

239

SOLUCI SOLUCIONES Ficha de trabajo II (refuerzo)

Ficha de trabajo III (refuerzo)

a) Energía lumínica. b) Energía eléctrica. c) Energía térmica. d) Energía química.

Según el modelo de la teoría cinético-molecular podemos explicar que al suministrar energía en forma de calor a un sistema, este aumente su temperatura. La energía que hemos suministrado se transforma en energía cinética, que es la asociada al movimiento, en este caso de las partículas que componen el sistema. Al aumentar la energía cinética aumenta la velocidad de las partículas, y según la teoría cinético-molecular, aumenta la temperatura. Así queda relacionado el calor intercambiado con la temperatura de un sistema.

a) F. b) F. c) F.

a) Reacción química: CuCl2 8 Cl2 + Cu Reactivos: CuCl2 Productos: Cl2 y Cu b) Reacción química: 2 H2O2 8 2 H2O + O2 Reactivos: H2O2 Productos: H2O y O2 c) Reacción química: 2 H2+ O2 8 2 H2O Reactivos: H2 y O2 Productos: H2O d) Reacción química: 3 H2 + N2 8 2 NH3 Reactivos: H2 y N2 Productos: NH3

MASA

TOTAL DE REACTIVOS

MASA

TOTAL DE PRODUCTOS

2,62 g

masa de HCl masa de NaOH masa de NaCl masa de H2O 1,25 g

1,37 g

2,00 g

0,62 g

Ficha de trabajo IV (ampliación) b)

MASA TOTAL

DE REACTIVOS

MASA TOTAL DE

94,91 g

masa de Ca

masa de H2O

masa de Ca(OH)2

masa de H2

50 g

44,91 g

92,41 g

2,50 g

MASA TOTAL

MASA TOTAL DE

100,66 g

masa de KMnO4

masa de K2O masa de MnO masa de O2

MASA TOTAL

30,0 g

DE REACTIVOS

45,18 g

MASA TOTAL

14,60 g

DE PRODUCTOS

masa de K

masa de H2O

masa de KOH

masa de H2

10,00 g

4,60 g

14,34 g

0,26 g

MASA TOTAL

DE REACTIVOS

MASA

a) El primer gráfico corresponde a una reacción exotérmica, pues los productos tienen mayor energía que los reactivos y, por tanto, cuando tiene lugar la reacción el balance energético neto es positivo. Razonando del mismo modo, se concluye que el segundo gráfico corresponde a una reacción endotérmica. b) Aunque el balance de energía sea tal que esta se desprenda, es necesario alcanzar un estado intermedio de energía muy alta, para lo que necesitamos «algo» que inicie la reacción, como es una llama o una chispa.

25,48 g

14,60 g

440,2 g

240

PRODUCTOS

100,66 g

94,91 g

REACTIVOS

PRODUCTOS

Ficha de trabajo V (refuerzo) A

MASA

DE REACTIVOS

MASA

DE PRODUCTOS

Masa de CH4

Masa de O2

Masa de CO2

Masa de H2O

1,000 kg

4,000 kg

2,750 g

2,250 kg

TOTAL DE PRODUCTOS

440,2 g

masa de C2H6

masa de NaOH

masa de CO2

masa de H2O

93,0 g

347,2 g

272,8 g

167,4 g

MASA

DE REACTIVOS

Masa de C4H10 Masa de O2 500,0 g

1 793,1 g

MASA

DE PRODUCTOS

Masa de CO2

Masa de H2O

1 517,2 g

775,9 g

SOLUCI SOLUCIONES c)

MASA

DE REACTIVOS

masa de C8H18 masa de O2 100 g

351 g

MASA

DE PRODUCTOS

masa de CO2

masa de H2O

309 g

142 g

Ficha de trabajo IX (refuerzo) A

b) Es falsa; no son naturales, porque no existen de este modo en la naturaleza.

El menos contaminante es el metano, pues es el que menos cantidad de CO2 produce por gramo de combustible.

c) Es falsa; existen polímeros no deformables. d) Es falsa; también los hay sólidos y gaseosos, como el gas natural.

Ficha de trabajoVI (ampliación) A

a) Falsa; la reacción química que se produce es la siguiente: H2 8 electrones + H+. b) Falsa; los electrones viajan a través del conductor.

e) Es falsa; a veces se trata solo de concentrar principios activos que ya estaban presentes en la naturaleza.

c) Verdadera. d) Verdadera.

Ficha de trabajoVII (refuerzo) A

Ficha de trabajo X (refuerzo)

b) Verdadera.

1. I; 2. III; 3. IV; 4. II.

c) Es falsa; el óxido de hierro tiene propiedades muy diferentes de las del metal.

a) Es falsa; si se produce en la troposfera es contaminante, por sus efectos irritantes sobre las vías respiratorias. b) Es falsa; el pH desciende respecto del que tiene el agua de lluvia. c) Es falsa; este efecto es resultado de la lluvia ácida. d) Es falsa; no están permitidos, pues dañan la capa de ozono.

e) Es falsa; lo que se disuelve son gases ácidos, como los óxidos de azufre. Ácido sulfúrico concentrado, disolución de ácido sulfúrico diluida, vinagre, agua de lluvia, agua de mar, amoniaco.

Ficha de trabajoVIII (ampliación) A

a) Medicina: látex, gomas para sondas, jeringuillas. b) Automoción: caucho, PVC, fibra de carbono. c) Cocina: celulosa, film transparente, algodón de azúcar. d) El instituto: fibra textil, plástico de bolígrafos, teclados de ordenador de plástico.

a) Es falsa, y contiene una sola falsedad; la escala de pH va desde 1 a 14.

d) Verdadera.

a) Es falsa; también se obtienen otros derivados del petróleo, como los polímeros sintéticos.

El material de laboratorio que aparece en la ilustración es una bureta y un erlenmeyer. Para determinar el pH de una disolución ácida, necesitamos medir la cantidad de disolución de sustancia básica de pH conocido; para ello, pondremos esta disolución en una bureta, que permite ir midiendo el volumen. El ácido lo introduciremos en el erlenmeyer junto con unas gotas de indicador. Esta sustancia, al cambiar de color, indicará que toda la base se ha neutralizado. Para determinar la cantidad de base necesaria, iremos dejando caer, y, por tanto, reaccionar, pequeños volúmenes, que mediremos con la bureta, hasta que se produzca el cambio de color del indicador.

UNIDAD 7 Ficha de trabajo I (refuerzo) A

a) La representación que se acerca más a la de un conjunto de átomos de cloro es la que se muestra a la izquierda, pues la proporción 6 a 19 es la más próxima a 24,23/75,77, de acuerdo con las abundancias señaladas en la tabla del enunciado. b) El cálculo de la masa atómica promedio es el siguiente: 75,77 24,23 · 35 + · 37 = 35,48 u m= 100 100 m = 35,48 u · 1,661 · 10–24 g/u = 5,893 · 10–233 g

241

SOLUCI SOLUCIONES Ficha de trabajo III (refuerzo)

c) La tabla completa es la siguiente: COMPUESTO

MASA (u)

COMPUESTO

MASA (u)

Fe2O3

159,687

NaHCO3

84,006

HCN

27,026

Al(OH)3

78,003

H2SO4

98,077

H2O

18,015

CH3CH3

30,070

NO2

46,005

a) 1 y 2. b) 1 y 2. c) 3 y 4. d) 3 y 4. e) 3.

a) F. Si está ajustada, indica las cantidades en mol que reaccionan. b) F. Una ecuación química sí contiene esa información. c) F. Los coeficientes indican el número de moléculas que reacciona; por tanto, indica el número de átomos de cada elemento.

Ficha de trabajo II (refuerzo) A

710 g DE Na2SO4

d) F. No hay un número determinado de reactivos o productos.

Elemento/ compuesto

Na2SO4

Masa molar (g/mol), M

142

Ficha de trabajo IV (refuerzo)

710

230

160

320

Cantidad (mol), n Masa (g), m

CH4 + 2 O2 8 CO2 + 2 H2O SO2 + H2O 8 H2SO3

Cantidad (unidades elementales), N

3,011 · 1024 6,022 · 1024 3,011 · 1024 1,204 · 1024

HCl + NaOH 8 NaCl + H2O Ca + 2 H2O 8 Ca(OH)2 + H2

M (Na2SO4) = 2 · M (Na) + M (S) + 4 · M (O) nNa

2SO4

710 MNa

; nNa = 2 ·

2SO4

nO 4

;

nNa = 2 · nNa

Ficha de trabajo V (ampliación) A

2SO4

a) V. En 10 g de metano (cuya masa molar es de 16 g/mol) hay 0,625 mol, los mismos que en 20 g de oxígeno (cuya masa molar es de 32 g/mol): 10 g = 0,625 mol nmetano = 16 g/mol noxígeno =

2 Al + 6 HCl 8 2 AlCl3 + 3 H2 Na2O2 + H2SO4 8 Na2SO4 + H2O2 4 NH3 + 5 O2 8 4 NO + 6 H2O

Ficha de trabajo VI (refuerzo) A

20 g

= 0,625 mol 32 g/mol b) V. De este modo se establece el número de unidades elementales que define el mol como la cantidad de átomos de carbono que hay en 12 g de C–12. c) F. La masa molar del Fe2O3 es 159,687 g/mol; así: 300 g = 1,88 mol de Fe2O3 n= 159,687 g/mol De hierro habrá dos veces más (2 · 1,88 = = 3,76 moles de hierro), por lo que la primera parte es cierta, pero la segunda es falsa, pues ese es el número de átomos que corresponde a un mol, y no a 3,76 moles.

242

SO2 + 1/2 O2 + H2O 8 H2SO4 2 C2H2 + 5 O2 8 4 CO2 + 2 H2O

m = n · M ; N = n · NA

4 Al + 3 O2 8 2 Al2O3

a) La disolución de hidróxido de sodio reacciona en una disolución acuosa de ácido clorhídrico y se forma cloruro de sodio y agua. b) La sacarosa en presencia de ácido sulfúrico como catalizador se deshidrata. c) Una disolución acuosa de ácido sulfúrico reacciona con cinc metálico si se le suministra calor y se desprende hidrógeno gaseoso; el otro producto de la reacción es el sulfato de cinc.

Ficha de trabajo VII (ampliación) A

a) N2O5

Pt, 200 °C

b) 2 NH3 (g) + 5/2 O2

5/2 O2 + N2 Pt, 800 °C

3 H2O (g) + 2 NO (g)

SOLUCI SOLUCIONES c) H2S (g) + Na2O (aq)

Na2S (aq) + H2O

d) Mg (s) + 2 HCl (aq)

a) H2SO4 + 2 NaOH 8 Na2SO4 + 2 H2O. b) La masa molecular del NaOH es 40 g/mol; por tanto, los moles de NaOH en 4 g son:

H2 (g) + MgCl2 (aq)

Dos moléculas de hidrógeno reaccionan con una de oxígeno para formar dos moléculas de agua en las condiciones de una pila de combustible.

nNaOH =

4g 40 g/mol

Aplicando la proporción estequiométrica: 1 mol H2SO4 2 mol NaOH

Ficha de trabajo VIII (refuerzo) A

Compuesto Moles según estequiometría Masa molecular (g/mol) Masa (g)

Compuesto Moles según estequiometría Masa molecular (g/mol)

NaOH

NaCl

H2O

36,45

39,99

58,44

1,25

1,37

2,00

0,62

H2O

Ca(OH)2

4,9 g

6 g/L

18,00

74,08

2,00

50 g

44,91

92,42

2,5

KMnO4

K2O

MnO

5/2

Masa molecular (g/mol)

181,3

94,2

Masa (g)

115,48

30,00

60,00

25,48

Compuesto

H2O

KOH

Moles según estequiometría

39,1

56,1

4,60

14,35

0,255

Compuesto Moles según estequiometría

Masa molecular (g/mol) Masa (g)

0,1 mol NaOH

8 x = 0,05 mol H2SO4

HCl

40,08

Masa (g)

= 0,1 mol de NaOH

La masa molecular del H2SO4 es 98 g/mol; así, 0,05 mol · 98 g/mol = 4,9 g de H2SO4; dividiendo esta cantidad entre la concentración de la disolución se obtiene el volumen pedido: = 0,817 L = 817 mL

UNIDAD 8 Ficha de trabajo I (refuerzo) LA

CARGA ELÉCTRICA

DE UN CUERPO ES

Negativa

Positiva

si gana

si cede

Ficha de trabajo IX (ampliación) A

1. En toda reacción química, la suma de las masas de los reactivos es igual a la suma de las masas de los productos. 2. 2 C2H6 + 7 O2 8 4 CO2 + 6 H2O.

C2H6

CO2

H2O

Moles según estequiometría

Masa molecular (g/mol)

Masa (g)

347,2

272,8

167,4

Masa total (g)

440,2

B C

3. La tabla completa es la siguiente: Compuesto

Electrones

440,2

a) F. b) V. c) F. d) F.

ION

CARGA NETA

CARGA (C)

CARGA (μC)

Al3+

4,806 · 10–19

4,806 · 10–13

S2–

–2

–3,204 · 10–19

–3,204 · 10–13

Fe2+

3,204 · 10–19

3,204 · 10–13

H+

+1,602 · 10–19

+1,602 · 10–13

243

SOLUCI SOLUCIONES Ficha de trabajo II (refuerzo) A

CUANDO

2. En este caso, la respuesta correcta es la d), ya que:

UN CUERPO

F´ = K ·

q·q q·q q·q =K· =4·F =4·K· 2 2 (d/2) d /4 d2

electriza

3. La respuesta correcta es la b). a

4. La respuesta correcta es la b), como se demuestra a continuación:

otro cuerpo

F´ = K ·

por

frotamiento

contacto

las cargas

resultan

contrarias

iguales

q·3·q q·q =3 · K· =3·F 2 d d2

inducción se provoca una

Ficha de trabajo IV (ampliación) a) La representación gráfica es la siguiente:

redistribución de cargas

F (N) 60,0

Ambas frases contienen una falsedad: a) Se obtiene otro cuerpo cargado, pero no energía eléctrica. b) La carga en la zona próxima al inductor es de signo contrario a la de este.

50,0 40,0 30,0 20,0 10,0

Ficha de trabajo III (refuerzo) A

a) No es adecuado, ya que la fuerza representada sobre la carga negativa debe ir en el sentido contrario, para que sea de atracción, que es el fenómeno que tiene lugar. b) No es adecuado, ya que partículas cargadas con cargas de signo opuesto se atraen; por tanto, el sentido de las fuerzas dibujadas debe ser el contrario.

0,0

244

7 d (m)

b) Al despejar K de la expresión de la ley de Coulomb: q · q' F · d2 8 K = F=K· q · q' d2 y sustituir cualquier pareja de valores de la tabla, resulta: K=

c) El esquema es adecuado para representar el fenómeno de repulsión entre dos cargas positivas.

12,4 · 32 = 112 · 106 = 1 · 10–3 · 1 · 10–3 = 1,12 · 108 N · m2/C2

d) No es adecuado, ya que la dirección de ambas fuerzas debe ser la de la recta que une los centros de ambas cargas, que sería el camino que recorrerían en su movimiento.

Al comparar este valor con los de la tabla mencionada en el enunciado, vemos que el material es agua.

1. La respuesta correcta es la (a), ya que, al sustituir en la ley de Coulomb, tenemos: 2·q·2·q 4·q·q =K· = F´ = K · 2 d d2 q·q =4·F =4·K· d2

c) En este caso, al aplicar la ley de Coulomb, y tomando como K la que corresponde al vacío, K = 9 · 109 N · m2/C2, se obtiene: F (N) 4 000,0 2 250,0 1 000,0 562,5 d (m)

1,5

360,0

250,0

183,7

SOLUCI SOLUCIONES La representación de los datos es: F (N) 80,0

4 500

70,0

4 000

Agua Vacío

60,0

d) No es recomendable, pues nos expondríamos al alcance de un rayo.

3 500 3 000

50,0

2 500

40,0

2 000

30,0

1 500

20,0

1 000

10,0 0,0

c) Sí sería recomendable, pues el coche actúa como una jaula de Faraday; en su interior no habría carga si es alcanzado por el rayo.

Ficha de trabajo VII (refuerzo) A

5 00 0

2. Ayudante en química, superintendente y profesor de Química.

7 d (m)

3. La unidad de capacidad de carga en el SI.

d) Una hipérbola.

4. Es un dispositivo que permite detectar carga eléctrica. Consiste en una barra metálica terminada en forma de esfera en su parte superior, y por dos láminas delgadas en su parte inferior. Si la esfera se carga, las láminas se separan, pues quedan cargadas con cargas del mismo signo.

e) En el vacío.

Ficha de trabajo V (refuerzo) A

a) Es falsa; se utilizan como protección, por ejemplo, en el recubrimiento de cables.

5. Al propio Faraday, quien, a partir de las hipótesis de Beccaria, construyó una jaula dentro de una habitación, recubriendo sus paredes con metal, y les aplicó descargas eléctricas, para comprobar que la carga no atravesaba el aire de la habitación y que, por tanto, los cuerpos dentro de ella estaban a salvo de ser electrificados.

b) Es falsa; hay otros materiales que la conducen, como es el caso de las disoluciones de sales en agua. c) Es falsa; conducen la electricidad en determinadas circunstancias. d) Es falsa; el silicio es un semiconductor.

MATERIAL

AISLANTE/ CONDUCTOR

6. Sí; Beccaria establecía que la carga no se difunde hacia el interior, sino que queda en la superficie, y esto fue lo que comprobó Faraday en su experiencia.

EXPERIENCIA

Agua de mar

Conductor

No bañarse en caso de tormenta

Cuerpo humano

Conductor

Lesiones por descarga eléctrica

Suelas de goma

Aislante

Sistema de protección

Madera

Aislante

Sistema de protección

7. La señal del teléfono móvil se transmite en forma de ondas electromagnéticas. Si el campo electromagnético no penetra en el interior de una jaula de Faraday, no llegará la señal a un teléfono móvil que se encuentre en el interior de un ascensor, pues este se comporta como una jaula de Faraday.

Ficha de trabajo VI (refuerzo) A

1. 22 años.

a) Es falsa; la electrificación se produce por rozamiento. b) Es verdadera.

UNIDAD 9

c) Es falsa; el agua no está ionizada.

d) Es verdadera.

Ficha de trabajo I (refuerzo)

a) No es recomendable, ya que nos expondríamos al alcance de un rayo; las botas solo nos aíslan del suelo, y no de la atmósfera, de donde proviene el rayo.

b) No es recomendable, ya que la corriente atravesaría nuestro cuerpo en contacto con el paraguas.

Potencia de la bomba: fuerza electromotriz. Tuberías: cables conductores. Diferencia de alturas entre depósitos: diferencia de potencial. Moléculas de agua: electrones. Bomba hidráulica: generador.

245

SOLUCI SOLUCIONES B

a) La frase tiene 2 falsedades. La fuerza electromotriz es una característica de un generador eléctrico, y se mide en voltios.

4. Sí es posible. Son dos pilas en serie con un amperímetro y dos bombillas en paralelo con un voltímetro.

b) La frase tiene 2 falsedades. Una corriente eléctrica es un movimiento ordenado de cargas (electrones o iones).

Ficha de trabajo IV (refuerzo)

c) La frase tiene 1 falsedad. La frecuencia está relacionada con el número de veces que cambia de sentido la corriente alterna.

d) Esta frase es verdadera.

2. La unidad de potencial en el SI es el voltio, que se define como el cociente de julio entre culombio.

Ficha de trabajo II (ampliación) A

El dato de partida es que un paso puede mantener encendida una bombilla durante 1 segundo. Por ello, primero calculamos el número de pasos de las 200 personas en los 100 metros de la estación. Cada persona recorre 30 cm = 0,30 m en un paso; por tanto: 100 m

= 333, 3ˆ pasos 0,30 m/paso El total de pasos lo obtenemos multiplicando por el número de personas: 200 · 333 = 66 666 pasos Una hora son 3 600 s. Como cada paso mantiene encendida una bombilla durante un segundo, si dividimos los pasos por el total de segundos, tendremos el número de bombillas: 66 666 pasos 3 600 s/paso

= 18 bombillas

En la dinamo de un coche, la energía proviene de la energía mecánica del giro de las ruedas. En la dinamo para el faro de una bicicleta, la energía proviene de la energía mecánica del giro de las ruedas.

1. La unidad de carga que atraviesa un conductor por unidad de tiempo es la intensidad. Su unidad en el SI es el amperio, que se define como el cociente de culombio entre segundo.

3. La resistencia de un conductor es mayor cuanto mayor sea su longitud, y menor cuanto menor sea su sección.

1. Se trata de la ley de Ohm, V = I · R. 2. Depende del material del que esté hecho (p, resistividad), de su longitud (L) y de su sección (S): L R=p· S 3. Si se aplica la ley de Ohm para calcular la resistencia en ambos conductores, y dado que estos son de igual sección y longitud, la relación entre las resistencias será directamente la relación entre las resistividades. Como conocemos la resistividad del cobre (véase la tabla del epígrafe 3 del libro del alumno), a partir de ella se puede calcular la resistividad del otro material, y cotejar este valor en la tabla anterior para descubrir de qué material está fabricado el otro conductor. 4. Se trata de dos rectas. I (A) 140 120 100

Ficha de trabajo III (refuerzo)

1. No es posible, pues no tiene generador de corriente.

2. Sí es posible. Consta de dos bombillas conectadas en paralelo a una pila.

3. Sí es posible. Son dos pilas conectadas en serie a una resistencia y a una bombilla; además, hay un voltímetro conectado en paralelo a la bombilla.

246

Cobre

Otro

20 2

5. A partir de la ley de Ohm, tenemos: V R= I

V (V)

SOLUCI SOLUCIONES Como hemos representado I frente a V, debemos escribir la ley del siguiente modo:

Ficha de trabajo V (refuerzo) C J=V·A·s=V· s ·s=V·C=V·A·s Ten en cuenta que, de acuerdo con la expresión de la energía eléctrica:

R Si la comparamos con la ecuación de una recta, y = m · x: 1 ·V I= R tenemos que la pendiente es: 1 m= R Por tanto, a partir de la pendiente podríamos calcular la resistencia, R.

E=V·I·t8J=V·A·s b) Es correcta; véase la explicación dada en el apartado anterior. c) No es correcta, ya que: J = A2 · W · s = A2 ·

d) Es correcta. El amperio es la unidad de intensidad de corriente, que se define como la unidad de carga, C, entre la unidad de tiempo, s.

• Cobre: 17,650 10

= 17,65

e) Es correcta. El vatio es la energía desarrollada o consumida por unidad de tiempo.

• Otro: motro =

10,710

= 10,71 10 Si utilizáramos otras parejas de valores, el resultado sería el mismo.

f) No es correcta (véase el apartado anterior). g) Es correcta, ya que (véase la respuesta ofrecida en el apartado e)): J W=V·A=V· C s = s

A partir de las pendientes, podemos calcular las resistencias: Rcobre =

1 17,65

= 0,0567 Z

= 0,0934 Z 10,71 La relación entre resistencias y resistividades es, por tanto: Rotro =

Rcobre

Rotro

J · s = A2 · J 8 J – A2 · J S

Y esto no se corresponde con la expresión y unidades es que se mide la energía (véase la respuesta ofrecida en el apartado a) de esta actividad).

6. La pendiente de las rectas la calculamos a partir de los dos primeros puntos de la tabla:

mcobre =

a) Es correcta, ya que:

POTENCIAL INTENSIDAD RESISTENCIA POTENCIA EXPRESIÓN (V) (A) (Z) (W) 8

1,56

100

220

1,14

193,6

250

P V V R= I

1,25

V R P=V·I

125

4,46

3 500

V I P=V·I

56,25

7,03

450

pcobre potro

Sustituyendo los datos conocidos, resulta:

V I

12,5

V I

pcobre = 1,7 · 10–8 Despejando, resulta: potro =

1,7 · 108 0,0567

· 0,0934 = 2,8 · 10–8 Z · m

Se trata, por tanto, de aluminio, como se puede comprobar en la tabla del epígrafe 3 de la unidad del libro del alumno.

Ficha de trabajo VI (refuerzo) a) La frase tiene 2 falsedades. Tienen en común, además, la turbina, el generador y el transformador, y por la torre de refrigeración solo sale vapor de agua. b) Esta afirmación es verdadera.

247

SOLUCI SOLUCIONES c) La frase tiene 2 falsedades. Hay placas solares que no producen electricidad, sino que se utilizan para calentar agua. Además, las que se utilizan para producir electricidad (fotovoltaicas) están hechas de materiales semiconductores.

d) La calefacción de muchos hogares consiste en radiadores de agua caliente que proviene de la caldera y circula por un circuito cerrado, calentando las habitaciones.

d) La frase tiene 2 falsedades. Los aerogeneradores transforman la energía mecánica del viento en eléctrica mediante una dinamo.

Ficha de trabajo VIII (refuerzo) A

a) Energía consumida.

e) Esta afirmación es verdadera.

b) Alquiler de equipos.

f) La frase tiene 1 falsedad. Solo se encuentran en el edificio de contención el reactor y el generador de vapor.

c) IVA. d) Potencia contratada.

La tabla completa es la siguiente:

Ficha de trabajo VII (ampliación) a) La ley del equilibrio térmico, que dice que dos cuerpos (A y B) a diferente temperatura, intercambian calor hasta que sus temperaturas se igualan. La expresión de esta ley física es la siguiente: mA · CpA · (T2 – T1) = mB · CpB · (T2 – T1) b) Se refiere a la contaminación térmica, que consiste en el vertido de aguas a mayor temperatura que la ambiental, lo que provoca que disminuya la cantidad de oxígeno disuelto en ellas, puesto que los gases son menos solubles en agua al elevar la temperatura. Esta agua con poco oxígeno disuelto resulta mortal para los peces que vivan en el cauce donde se produce el vertido. c) Los radiadores de los coches.

248

PRECIO

CONCEPTO

MENSUAL O

IMPORTE (€)

Potencia contratada: 3,3 kW

164,2355 €/kW

5,42

Energía consumida: 219 kWh

11,248

24,63

Impuesto sobre electricidad

4,684%

1,54

0,57 €/mes

0,57

16%

5,15

Alquiler equipos IVA

a) 66%. b) 14,5%. c) Como la factura es mensual: 219

kWh

1 mes

= 7,3 kWh/día mes 30 días Este dato, expresado en julios, es: 7,3 kWh ·

1 000 W 1 kW

3 600 s 1h

= 2,628 ·107 J