Soluciones de las fichas

Unidad 6Reacciones químicas
SOLUCIONES CONSOLIDACIÓN
Ficha: Los cambios químicos y sus manifestaciones
INTRODUCCIÓN
En este nivel es muy interesante representar las reacciones químicas mediante modelos de bolas. Les
ayuda a visualizar lo que ocurre en una reacción y es una buena forma de trabajar la inteligencia visualespacial. Además, así se justifica perfectamente la conservación de la masa. Una forma gráfica de
ejemplificar una reacción son las bolas de plastelina de distintos colores. Por ejemplo:
SO2 + H2O → H2SO3
PROCEDIMIENTO Y SUGERENCIAS DIDÁCTICAS
En caso de no disponer de alguno de los componentes indicados en el guión se pueden utilizar otros en
las siguientes reacciones:
• Otras reacciones con desprendimiento de gases:
a) NaHCO3 (s) + CH3COOH (aq) → NaCH3COO (aq) + CO2 (g) + H2O (l)
b) S (s) + O2 (g) → SO2 (g)
c) CaCO3 (s) + 2 HCl (aq) → CaCl2 (aq) + CO2 (g) + H2O (l)
• Formación de precipitados:
Fe (s) + CuSO4 (aq) → FeSO4 (aq) + Cu (s)
• Cambio de disolución naranja a verdosa:
K2Cr2O7 (s) + HCl (aq) + CH3CH2OH (aq) → CH3COOH (aq) + CrCl3 (aq) + H2O (l)
SOLUCIÓN DE LAS CUESTIONES
1. Las reacciones químicas no afectan a la individualidad de los átomos; todos mantienen su identidad.
Solo se unen de forma diferente entre ellos.
2. La suma de las masas de los productos que intervienen en una reacción se mantiene constante a lo
largo de la misma (Ley de Lavoisier).
Sin embargo, cuando se ha producido algún gar que escapa, parece que los reactivos tienen más
masa que los productos y, cuando interviene algún reactivo gaseoso, como el oxígeno del aire, parece
que los productos pesan más que los reactivos.
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Unidad 6Reacciones químicas
SOLUCIONES CONSOLIDACIÓN
Ficha: Fundamentos sobre las reacciones químicas
1. Son cambios físicos el b) y el c), ya que se producen otras sustancias.
Son cambios físicos el a) y el d), ya que no cambia la naturaleza de las sustancias.
2. Cambios físicos son b) y c), y cambios químicos son a) y d).
3.
4. Los dibujos indican que la proporción molecular es a siguiente:
6 moléculas de CO reaccionan con 3 moléculas de O2 para formar 6 moléculas de CO2.
Luego la ecuación ajustada será:
2 CO (g) + O2 (g) → 2 CO2 (g)
5. a) 2 CO + O2 → 2 CO2
b) Cl2O5 + H2O → 2 HClO3
c) Na2O + H2O → 2 NaOH
6. a) MgCO3 + 2 HCl → MgCl2 + CO2 + H2O
b) 4 HCl + MnO2 → Cl2 + MnCl2 + 2 H2O
7. La a) es correcta porque se han utilizado las masas moleculares para calcular la proporción.
La b) no es correcta porque los coeficientes de las sustancias nos dan información sobre la proporción
de los mol que intervienen y no de sus masas.
8. a) 2 Ca + O2 → 2 CaO
b) Por la ley de conservación de la masa: 14 g – 10 g = 4 g
Por lo tanto, reaccionan 4 g de oxígeno.
c) 1 mol (Ca) = 40 g:
9.
2 Fe2O3 (s)
10 mol
+
10 g
= 0,25 moles
40 g/mol
9 O2 (g)
45 mol
→
2 Fe2S3 (s)
10 mol
+
6 SO2 (g)
30 mol
10. Como se debe cumplir la ley de conservación de la masa: 200 g de reactivos deben originar 200 g de
productos, en este caso, de SO2.
11. Son exotérmicas las que desprenden energía, en este caso la a) y la d).
Son endotérmicas las que absorben energía, la b) y la c).
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Unidad 6Reacciones químicas
SOLUCIONES CONSOLIDACIÓN
Ficha: Fundamentos sobre las reacciones químicas
12. Los ejemplos pueden ser cualquiera que tenga cierta lógica, siempre y cuando se explique porque
aumenta la velocidad. Algunos ejemplos son: El calor acelera la oxidación de una manzana, porque
hace que las moléculas de oxígeno que chocan contra las de la manzana lleven más energía; Si
usamos un ácido para corroer un metal, cuanto más puro sea el ácido (menos disuelto esté), más
rápidamente actuará sobre el metal.
13. Los volúmenes de los gases que intervienen en una reacción guardan entre sí la misma relación que el
número de mol.
N2 (g) + 3 H2 (g) → 2 NH3 (g)
4L +
12 L →
8L
14. a) NaOH + HCl → NaCl + H2O
b) 1 mol (NaOH) = 1 mol (Na) + 1 mol (O) + 1 mol (H) = 23 g + 16 g + 1 g = 40 g
20 g
= 0,5 moles
40 g/mol
Según la ecuación se necesitarán igualmente 0,5 moles de cloruro de hidrógeno.
1 mol (HCl) = 1 mol (Cl) + 1 mol (H) = 35,5 g + 1 g = 36,5 g
0,5 moles · 36,5 g/mol = 18,25 g de cloruro de hidrógeno se necesitarán.
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Unidad 6Reacciones químicas
SOLUCIONES PROFUNDIZACIÓN
Ficha: Reacciones químicas complejas
1. a) 2 Cl2 + 3 O2 → 2 Cl2O3
b)
c) Se rompen dos enlaces cloro–cloro y tres enlaces dobles de oxígeno–oxígeno y se han formado
ocho enlaces cloro–oxígeno.
2. a) C3H8 + 5 O2 → 3 CO2 + 4 H2O
1 mol de propano (C3H8) reacciona con 5 moles de oxígeno para dar 3 moles de dióxido de carbono
y 4 moles de agua.
b) MnO2 + 4 HBr → MnBr2 + Br2 + 2 H2O
1 mol de dióxido de manganeso reacciona con 4 moles de bromuro de hidrógeno para dar 1 mol de
dibromuro de manganeso, 1 mol de bromo y dos moles de agua.
c) Al2O3 + 3 Mg → 3 MgO + 2 Al
1 mol de trióxido de dialuminio reacciona con tres moles de magnesio para dar 3 moles de óxido de
magnesio y 2 moles de aluminio.
d) N2O5 + H2O → 2 HNO3
1 mol de óxido de nitrógeno (V) reacciona con 1 mol de agua para dar 2 moles de ácido nítrico.
3. a) Falso, es endotérmica, ya que hay que aportar energía para a descomposición del carbonato.
b) Correcto, al ser una reacción endotérmica, los reactivos tienen mayor energía que los reactivos.
c) Correcto, la reacción inversa es exotérmica porque se desprende energía.
d) Incorrecto. No hay que aplicarle una fuerza, sino 176,8 kJ, que son energía en forma de calor.
e) Falso, la reacción no es exotérmica.
4. a) Calculamos la masa de gasolina:
0,8 g/cm3 =
x masa gasolina
→ x = 40000 g
50000 cm3
2114 g gasolina 40000 g
=
→ x = 1 919 649,12 g
10 942 kJ
x
b)
2114 g gasolina 40 000 g
=
→ x = 123 508,77 g de CO2
16,44 g de CO2
x
5. a) 2KClO3 → 2 KCl + 3 O2
b) No es cierto, porque la relación entre el clorato potásico y el oxígeno es 2:3. Así, un mol de clorato
produce 1,5 moles de oxígeno.
c)
96 g O2
745 g
=
→ x = 1157,1 g de KCl
149,1 g de KCl
x
6. a) El reactivo limitante es el hidrógeno porque la proporción de los reactivos es 1 : 3, es decir, 1 mol
de nitrógeno por cada 3 mol de hidrógeno. Así, con 5 mol de nitrógeno necesitaríamos 15 de
hidrógeno. Con solo 6 de hidrógeno, nos sobrarán 3 mol de nitrógeno.
b) El reactivo limitante es igualmente el hidrógeno, pero ahora solo nos sobrará 1 mol de nitrógeno.
c) No sobra ningún reactivo. La proporción 5 : 15 es equivalente a 1 : 3.
d) El reactivo limitante es el nitrógeno. Tenemos hidrógeno de sobra. Como la proporción es 1 : 3,
reaccionarán 6 mol de hidrógeno con los 2 de nitrógeno, y nos sobrarán 3 mol de hidrógeno.
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Unidad 6Reacciones químicas
SOLUCIONES PROFUNDIZACIÓN
Ficha: Reacciones químicas complejas
7. a) Calculamos la masa de agua:
2 ⋅ 23 g de Na 15
= → x = 11,73 g de H2O
2 ⋅ 18 g de H2O x
Solo tenemos 10 g de agua, por lo que el agua es el reactivo limitante.
b)
2 ⋅ 23 g de Na
x
=
→ x = 12,78 g de Na
2 ⋅ 18 g de H2O 10
Sobrarán 15 – 12,78 = 2,22 g de Na. Y se producirán:
2 ⋅ 23 g de Na
12,78
=
→ x = 22,22 g de NaOH
2 ⋅ 40 g de NaOH
x
8. a)
25 g de HCl
x
=
→ x = 50 g de HCl
100 g de disolución 200
b) 1 mol de HCl = 1 mol de H + 1 mol de Cl = 1 + 35,5 = 36,5 g
50 g de HCl
= 1,4 mol de HCl
36,5 g/mol
c) 2 HCl + Fe → FeCl2 + H2
2 mol de HCl 1,4
=
→ x = 0,7 mol de Fe
1 mol de Fe
x
Serán necesarios: 0,7 mol · 56 g/mol = 39,2 g de Fe
9. Investigación libre. Pueden buscar información en Internet o en cualquier otro medio. Se valorará
especialmente que sean críticos con la información que consigan y sepan contrastar la información
para dar fiabilidad a sus fuentes.
10. La reacción que está teniendo lugar es: Fe + S → FeS
La relación molar entre hierro y azufre es, por tanto 1 : 1, pero en masa, la relación es 56 : 32.
a) La proporción es la correcta, no sobrará ningún reactivo.
b) Sobrará azufre. Se consumen los 5 g de hierro y solo 2,86 de azufre, por lo que sobran 2,14 g de
azufre.
c) La proporción 3,5 : 2 es equivalente a 56 : 32, por lo que no sobrará ningún reactivo.
d) Sobrará hierro. Se consumen los 4 g de azufre y solo 7 de hierro, por lo que sobran 3 g de hierro.
e) Sobrará hierro. Seconsumen los 2 g de azufre y solo 3,5 de hierro, por lo que sobran 1,5 g de
hierro.
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Unidad 6Reacciones químicas
SOLUCIONES PROFUNDIZACIÓN
Ficha: Elaboración de jabón
La práctica permite trabajar en equipo y fomentar el respeto por el medioambiente, la importancia del
reciclado de materiales y el consumo responsable.
El aceite usado en los domicilios no debe arrojarse a los desagües, ya que es una sustancia altamente
contaminante. Su aprovechamiento para fabricar jabón es una solución al problema.
Se denomina jabón de Castilla al jabón realizado con aceite de oliva; se le puede agregar alcohol para
hacerlo más transparente; también se le puede añadir perfume y colorantes.
Es probable que la reacción tarde al menos una hora. El jabón aparece como una pasta espesa y
blanquecina, que se puede aclarar con una pequeña cantidad de añil. Para dotarlo de un mejor olor, se
añade un poco de esencia de limón.
Si la mezcla permanece líquida a pesar de remover constantemente durante, al menos, una hora, se dice
que el jabón "se ha cortado". Para solucionarlo, pasamos la mezcla a un recipiente que se pueda calentar
y lo calentamos mientras seguimos removiendo hasta que espese.
Para hacer una mayor cantidad de jabón se pueden emplear 3 L de aceite, 3 L de agua y 0,5 kg de sosa
cáustica.
SOLUCIONES DE LAS CUESTIONES
1. Cuando disolvemos sosa cáustica en agua, el vaso se calienta, lo que indica que se trata de un
proceso exotérmico.
2. La sosa cáustica es corrosiva y puede dañar la piel.
3. La saponificación es una reacción química lenta.
4. Calentar la mezcla, aumentará la velocidad de reacción. Otra forma es remover enérgicamente la
mezcla, por ejemplo con ayuda de una batidora eléctrica.
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