Oxford mat fotocop+solu FyQ - 3º ESO Iescastilblanco

MEDIDA Y MÉTODO CIENTÍFICO

1

1. Etapas del método científico 1

Clasifica las siguientes sustancias utilizando el criterio que estimes oportuno: plata, arena, patata, cebolla, agua, sal, leche, flor, nube, raíz, músculo y cerebro.

2

Distingue entre observación y descubrimiento en esta secuencia: En 1581, Galileo observaba el movimiento de oscilación de la lámpara que colgaba del techo en la catedral de Pisa. Con el pulso de su muñeca midió el tiempo que la lámpara invertía en cada oscilación. En 1561, Galileo descubrió la ley del péndulo que revolucionó la industria de la relojería e inventó un aparato para medir el pulso.

3

. A . S , a ñ a p s E s s e r P y t i s r e v i n U d r o f x O ©

/ E L B A I P O C O T O F L A I R E T A M

Para emitir una hipótesis es indispensable la imaginación pero no el exceso de imaginación que aparece en este texto: El rayo, destructivo y terrorífico, es lanzado como un arma y a juzgar por el daño que causa parece como si se tratara realmente realmente de un arma arrojadiza de inusitada violencia. Semejante arma debe ser lanzada por un ser proporcional a la potencia de la misma, por eso el trueno es el martillo de Thor y el rayo la centelleante lanza de Zeus. Las armas sobrenaturales son manejadas por seres sobrenaturales. a) ¿Qué hipótesis realiza el autor del texto sobre la naturaleza del rayo y del trueno?

b) ¿Conoces algunos de los mitos que se mencionan en el texto?

c) ¿Qué hipótesis realizarías sobre la naturaleza del rayo y el trueno?

d) ¿Conoces el nombre de algún científico que se haya dedicado a investigar la naturaleza

de los rayos?

4

Para experimentar con un nuevo medicamento se h an realizado pruebas con dos grupos de enfermos: a uno se le suministró el fármaco y al otro no. a) ¿Cuál es el grupo de control?

b) ¿Cuál es la variable?

c) ¿Qué se pretende conseguir con el grupo de control?

5

En muchas ocasiones habrás observado los efectos del rozamiento entre los objetos. Supongamos que te interesas por este fenómeno y haces la hipótesis siguiente: el rozamiento es debido a las rugosidades existentes en las superficies de los cuerpos en contacto. ¿Qué experimento o experimentos diseñarías para comprobar si estás o no en lo cierto?

a c i m í u Q y a c i s í F

3

1 . A . S , a ñ a p s E s s e r P y t i s r e v i n U d r o f x O ©


1. Etapas del método científico 6


En una carrera se han medido los tiempos en diferentes puntos de la misma; los resultados se recogen en la siguiente tabla:

Tiempo (s)

0

10

20

30

40

Espacio (m)

0

50

100

150

200

Representa gráficamente estos resultados. a) ¿Qué espacio recorre a los 15 s?

b) ¿Qué tiempo se necesita para recorrer 180 m?

c) ¿Cuántos metros se han recorrido a los 50 s?

7

La gráfica representa la velocidad de llenado de un recipiente en el que se vierte agua de manera uniforme. volumen (cm3) 50 40 30 20 10 0 1

2

3

4

5 tiempo (s)

a) ¿Qué volumen de agua contiene el recipiente cuando han transcurrido 8 s?


4

3

b) Si se supone que el volumen máximo que admite este recipiente es de 35 cm , ¿cuánto tiempo

se tardaría en llenarlo?


1

2. La medida 1

Indica cuáles de los siguientes conceptos pueden ser considerados magnitudes físicas y cuáles no: grosor, color, edad, distancia, masa, velocidad, potencia y sabor.

2

Expresa en unidades SI el valor de las siguientes medidas:

3

4

5

6

a) 2,5 km

d) 25 000 ns

b) 100 mg

e) 300 g

c) 6 h

f) 3 MW



En la tabla se muestran las temperaturas medias que se alcanza en verano y en invierno en algunas ciudades europeas. Ordénalas de menor a mayor temperatura en grados centígrados y en kelvin.

Nápoles

Sevilla

Omsk (Rusia)

Cádiz

Praga

Verano

25 °C

301 K

18,5 °C

298 K

19 °C

Invierno

282 K

11 °C

251 K

12 °C

272,5 K

Una piscina tiene 20 m de largo, 10 m de ancho y 2 m de profundidad. ¿Cuál es su capacidad?

Tienes un vaso lleno de agua, echas una canica y se derraman 13 cm3 de agua. ¿Cuál es el volumen de la canica?

En una experiencia para determinar la densidad del mercurio medimos la masa de un recipiente vacío y después la masa de este recipiente con cierto volumen de mercurio. Calcula la densidad del mercurio con los datos que hemos obtenido. Masa del recipiente vacío  67,43 g Volumen del mercurio  14,28 cm3 Masa del recipiente con el mercurio  263,02 g

7

La altura de una torre, desde su base hasta la parte más elevada, es 115 m. Expresa esta altura en mm, cm, dm y km.


5



2. La medida 8

La masa de varios volúmenes del mismo material se mide y se registra en la siguiente tabla: m (kg) (kg) V (cm (cm


3

)

0,25

0,50

0,75

1,00

1,25

1,50

500

1 000

1 500

2 000

2 500

3 000

a) ¿Qué instrumentos se han utilizado para realizar esta experiencia?

b) ¿Cómo determinarías los volúmenes de este material si se trata de sólidos irregulares?

c) Representa gráficamente la masa frente al volumen.

d) ¿Qué relación existe entre ambas magnitudes? ¿Cuál es su valor?

3

e) ¿Cuál será la masa de 250 cm de este material?

f) ¿Cuál será el volumen de 0,600 kg de este material?

9


6

Distingue entre precisión y sensibilidad de un instrumento de medida. ¿Por qué decimos que un cronómetro que aprecia décimas de segundo es más preciso que un reloj que aprecia segundos? ¿Cuál de estos dos instrumentos de medida es más sensible?

10

¿Qué cantidad es mayor: mayor: 1 500 g o 1,6 kg; 1,8 1,8 m o 2 000 mm; 2 500 m o 2 km; 150 min min o 2 h; 3 3 2 g/cm o 2 000 kg/m kg/m ?

11

Explica detalladamente cómo calcularías en el laboratorio la densidad de un trozo de mineral. Redáctalo a la manera de un informe científico.

L A

2

D I V E R S I D A D

D E

L A

M A T E R I A

1. Concentración de una disolución 1

¿Qué masa de cloruro de potasio, KCl, se necesita para preparar 100 mL de disolución que contenga una concentración de 0,7 g/L?

2

Necesitamos preparar 100 g de una disolución de hidróxido de sodio, NaOH, al 20 % en masa. ¿Qué masa de hidróxido de sodio y de agua se necesita?

3

Un preparado comercial comercial para limpiar manchas de grasa en tejidos se compone de 80 % en volumen de tetracloruro de carbono (buen disolvente de muchos compuestos), CCl4, 16 % de ligroina (sustancia disolvente) y 4 % de alcohol amílico. ¿Qué volumen en cm3 hay que tomar de cada uno de estos disolventes para preparar 75 cm3 de limpiamanchas de grasa?

4

¿Qué masa de ácido acético hay en 450 g de una disolución cuya concentración en tanto por ciento en masa es 10 %?

5

Calcula la concentración en tanto por ciento en masa de una disolución preparada disolviendo 1,90 g de cloruro de sodio en 57,5 g de agua.

6

Necesitamos preparar preparar 50 g de disolución de etanol al 10 % en masa. ¿Qué masa de etanol y agua deberemos mezclar?

7

En el envase de cierta crema antiinflamatoria podemos leer: 



Composición cuantitativa por 100 g: Piroxicam 0,5 g.

Si el envase de crema es de 60 g, ¿qué cantidad de piroxicam contiene el envase?

8

En la etiqueta de un colutorio podemos leer: 

Fluoruro de sodio Fluoruro sodio 0,022 0,022 1 %, eucalipto eucaliptoll 0,092 2 %, mentol mentol 0,0425 %, timol timol 0,063 0,063 9 %, salicilat salicilato o de metilo metil o 0,066 %.

Si el frasco de colutorio es de 500 mL, ¿cuál es el volumen de cada una de estas sustancias en el frasco?

9

En el prospecto de cierto colirio podemos leer: 

Cada mL contiene: neomicina 3,5 mg, dexametasona 1 mg, benzalconio 0,04 mg.



El envase es de 5 mL.

Averigua: a) La masa de cada una de estas sustancias que está disuelta en los 5 mL. b) La concentración en g/L de cada una de ellas.

10

¿Qué volumen de alcohol contiene una botella de 1 L de un licor en cuya etiqueta se puede leer 25 % en volumen? volumen? Sabiendo que la densidad del alcohol es de 0,8 g/mL, calcula cuántos gramos de alcohol contiene 1 L de este licor.


7

L A



D I V E R S I D A D

D E

L A

M A T E R I A

2. Solubilidad de los gases en agua Mediante dos experimentos vamos a estudiar est udiar de qué factores depende la solubilidad s olubilidad de los lo s gases en agua.

Experimento 1 Medimos la masa (en gra Medimos gramos) mos) de oxíg oxígeno eno y de dió dióxid xido o de de carb carbono ono que se dis disuelv uelven en en 1 L de de agua agua a diferentes temperaturas. temperaturas. En esta experiencia, la presión se mantiene constante (1 atm). Solubilidad (g soluto/L agua)

0 °C

20 °C

40 °C

60 °C

O2

0,07

0,04

0,03

0,02

CO2

3,3

1,7

1,0

0,6

a)

¿Cómo varía la solubilidad del oxígeno y del dióxido de carbono en el agua al aumentar la temperatura?

b)

¿Puedes explicar por qué el tapón de una botella de cava sale con más fuerza cuando la botella está a temperatura normal que cuando está recién sacada de un frigorífico?

c)

Ciertas especies acuáticas acostumbradas a aguas frías pueden morir al ser trasladadas a aguas más cálidas. ¿Por qué?

Experimento 2 Medimos la masa de gas (en gramos) disuelto en 1 L de agua a diferentes presiones. En este caso se mantiene una temperatura temperatura constante de 25 °C. Solubilidad del oxígeno en agua a 25 °C (g/L) (g/L)


8

0,4 atm

0,5 atm

0,8 atm

1 atm

0,016

0,022

0,032

0,040

a)

¿Cómo varía la solubilidad del oxígeno en el agua al aumentar la presión?

b)

¿Por qué escapa rápidamente el gas de una lata o de una botella de refresco cuando las abrimos?

L A

2

D I V E R S I D A D

D E

L A

M A T E R I A

3. Concentración y curvas de solubilidad 1

Preparamos una disolución que contiene 10 g de nitrato de potasio y 15 g de cloruro de potasio en 475 g de agua. a) ¿Cómo clasificarías esta disolución según el número de sus componentes? b) Distingue entre soluto y disolvente en esta disolución. c) Calcula el tanto por ciento en masa de cada soluto en la disolución obtenida.

2

La composición por sobre de cierto antiácido es almagato (1,5 g) y disolvente (15 mL). a) ¿Cuál es la concentración en masa de esta disolución?



b) Si la masa de cada sobre es de 2 g, ¿cuál es el tanto por ciento en masa del almagato?

3

Según los datos contenidos en la gráfica: masa de cristales (g) que se disuelven en 100 g de agua 120 110

nitrato de potasio

100 clorato de sodio

90 80

sulfato de cobres(II) hidratado

70 60 50

cloruro de sodio

40 30

sulfato de potasio

20 10 0

temperatura (oC) 10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

a) ¿La solubilidad de qué sustancia varía más rápidamente con la temperatura? b) ¿Cuál es la solubilidad solubilidad del clorato de sodio sodio a 10 °C? ¿Y a 25 °C? c) ¿La solubilidad de qué sustancia varía menos con la temperatura? d) ¿Qué masa de sulfato de potasio se disuelve en 100 g de agua a 20 °C? e) ¿Qué masa de nitrato de potasio se formará si una disolución saturada en 100 g de agua

se enfría enfría desde desde 55 °C a 15 °C? f) ¿Cómo prepararías prepararías una disolución saturada de sulfato de cobre hidratado a 45 °C?

¿Y una disolución sobresaturada a la misma temperatura?


9

MATERIA Y PARTÍCU LAS



1. El barómetro Los barómetros se utilizan para medir las variaciones de la presión atmosférica. El primer barómetro fue construido por el matemático y físico italiano Evangelista Torricelli (16081647) en un célebre experimento que demostró la existencia de la presión atmosférica y permitió medirla. Torricelli llenó con mercurio un tubo delgado de vidrio de aproximadamente un metro de longitud y 1 cm2 de sección, cerrado por uno de sus extremos; taponó el orificio de su extremo libre con un dedo, lo sumergió boca abajo en una cubeta, llena también de mercurio, y retiró el dedo.

760 mm

El nivel del mercurio en el interior del tubo descendió hasta alcanzar una altura de 760 mm por encima de la superficie libre del mercurio de la cubeta, quedando vacía la parte superior del tubo. Por esta razón, la presión atmosférica se mide a veces en milímetros de mercurio (mmHg). La presión atmosférica normal equivale a la presión ejercida por una columna de mercurio de 760 mm de altura y se denomina atmósfera (atm).

Actividades 1

¿Cómo construirías un barómetro a partir de esta experiencia?

2

Inicialmente, el tubo utilizado por Torricelli Torricelli estaba lleno de mercurio. Cuando el nivel del mercurio descendió, ¿qué quedó en el espacio libre de la parte superior del tubo?

3

¿Qué otros experimentos conoces que demuestren la existencia de la presión atmosférica?

4

Completa esta tabla de medidas de la presión:

Atmósferas

mmHg

Milibares

1 1 140 1 03 030 0 a c i m í u Q y a c i s í F

10

0,75 5

La presión de un gas en el interior de un tubo de vacío es aproximadamente de una diezmilésima parte de atmósfera. Expresa esta presión en mmHg y en mb.

M A T E R I A Y PA R T Í C U L A S

3

2. Las leyes de los gases 1

Lee detenidamente las PRECAUCIONES de uso de un spray: Recipiente a presión. Protéjase de los rayos solares y evítese exponerlo a temperaturas superiores a 50°C. 50° C. No perforar ni quemar incluso desdespués de usado. a) ¿Cómo es el volumen de un recipiente en spray ?



b) ¿Cómo se encuentra el gas en el interior del recipiente?

c) ¿Qué sucede con la presión del gas si aumentamos la temperatura?

d) Si la temperatura del recipiente se incrementa desde 25 °C hasta 50 °C, ¿en qué relación varía

la presión?

e) ¿Por qué no se debe exponer el recipiente a los rayos solares, quemarlo o aumentar

su temperatura por por encima de 50 °C?

2

De acuerdo con la primera ley de Gay-Lussac, a presión constante, el volumen y la temperatura son directamente proporcionales; proporcionales; ¿es correcto decir que si la temperatura pasa pasa de 1 °C a 2 °C, el volumen del gas se duplica? ¿Por qué? a c i m í u Q y a c i s í F

11

MATERIA Y PARTÍCU LAS



3. La teoría cinética y los estados de agregación 1

Describe dos estrategias experimentales que demuestren que la materia está formada por partículas.

2

Cuando un cristal de permanganato de potasio se deposita en el fondo de un vaso con agua, esta adquiere lentamente un color púrpura. Explica este hecho de acuerdo con la teoría cinética de la materia.

3

En un día soleado podemos observar el polvo en suspensión en el aire cuando el sol penetra por la rendija de una ventana. Explica por qué las partículas de polvo están en continuo movimiento.

4

¿Cuáles de estos dibujos representan un sólido, un líquido o un gas? a)

5

b)

c)

Asocia estas propiedades al estado sólido, líquido o gaseoso. a) Tiene volumen y forma variables.

b) Las partículas constituyen grupos que vibran y cambian de posición.

c) Tiene volumen y forma constante.

d) Existen grandes fuerzas de atracción entre sus partículas. a c i m í u Q y a c i s í F

12

e) Tiene volumen constante y forma variable.

f) Las partículas se mueven libremente a gran velocidad.

3

M A T E R I A Y PA R T Í C U L A S

4. La teoría cinética y los cambios de estado 1

Si vertemos en una mano una pequeña cantidad de agua y en la otra la misma cantidad de colonia, ¿por qué la que tiene la colonia se seca antes?

2

¿Cómo se mantiene la temperatura de una sustancia pura durante un cambio de estado?

3

Cita tres propiedades características de una sustancia pura.

4

Basándote en la teoría cinética, explica la estructura del agua en los distintos estados de agregación.

5

¿Por qué en las instrucciones de uso de los aerosoles aparece la advertencia: «No exponer a temperaturas superiores superiores a 50 °C»?

6

Describe el cambio de estado que se produce en las siguientes situaciones:



a) Un cubito de hielo en un refresco.

b) Los cristales que se empañan.

c) La escarcha en una ventana.


13




14

TEORÍA ATÓMICOMOLECUL AR

1. Sobre las leyes de las reacciones químicas 1

¿Qué masa de azufre reaccionará completamente con 4 g de cobre para obtener sulfuro de cobre? Recuerda que la proporción en la que reaccionan es: masa de cobre masa de azufre



4

2

¿Qué masa de sulfuro de cobre se obtiene con los datos del ejercicio anterior?

3

En la reacción de combustión del carbono para dar dióxido de carbono, 6 g de carbono reaccionan con 16 g de oxígeno. ¿Qué masa de dióxido de carbono se obtiene?

4

Halla, con los datos del ejercicio anterior, el porcentaje de carbono y de oxígeno en el dióxido de carbono.

5

En atmósfera de cloro arden 27 g de aluminio para dar 133,5 g de cloruro de aluminio. ¿Qué cantidad de cloro se ha consumido en la reacción?

6

Halla, con los datos del ejercicio anterior, el porcentaje de aluminio y de cloro en el cloruro de aluminio.

T E O R Í A AT Ó M I C O  M O L E C U L A R

4

1. Sobre las leyes de las reacciones químicas 7

La cal apagada (hidróxido de calcio) se utiliza para blanquear las paredes y las fachadas de las casas. El hidróxido de calcio se prepara haciendo reaccionar la cal viva u óxido de calcio con agua. ¿Por qué decimos que se trata de una reacción química y no de una disolución de óxido de calcio en agua?

8

Completa la siguiente tabla de valores:

Óxido de calcio (cal viva)

Agua

56 g

18 g

28 g


37 g 36 g

9

Hidróxido de calcio (cal apagada)


148 g

¿Qué ley de las reacciones químicas has empleado para calcular los valores anteriores?

10

Comprueba que las cantidades de los reactivos guardan una proporción constante en los tres casos: masa de óxido de calcio    masa de agua

11

¿Qué masa de agua reacciona completamente con 5,6 g de óxido de calcio? ¿Qué masa de hidróxido de calcio se obtiene en este caso?

12

¿Qué masa de óxido de calcio reacciona totalmente con 3,6 g de agua? ¿Qué masa de hidróxido de calcio se obtiene? a c i m í u Q y a c i s í F

15

TEORÍA ATÓMICOMOLECUL AR


2. Cantidad de sustancia, mol, y volumen molar molar 1

Completa las frases siguientes: a) El mol, unidad de

designa todo conjunto de partículas idénticas que contenga

de estas partículas.


b) Un mol de hidrógeno contiene

moléculas de hidrógeno y ocupa

litros en condiciones normales de presión y temperatura. mol de hidrógeno contiene 6,022 · 1022 moléculas de hidrógeno y ocupa

c)

litros en condiciones normales de presión y temperatura. d)

mol de hidrógeno contiene

moléculas de hidrógeno y ocupan

2,24 litros en condiciones normales de presión y temperatura. 2

¿Dónde hay más moléculas en 10 mol de hidrógeno, H2, o en 10 mol de metano, CH 4? ¿Por qué?

3

¿Dónde hay más moléculas: en 500 cm3 de nitrógeno, N2, o en 500 cm3 de amoniaco, NH3, medidos en las mismas condiciones de presión y temperatura? ¿Por qué?

4

Indica cuáles de las siguientes respuestas son verdaderas. Para disponer de 0,1 mol de nitrógeno hay que tomar: a) 22,4 L de este gas en condiciones normales de presión y temperatura. 22

b) 6,022  10 moléculas de este gas. c) 2,24 L de este gas en condiciones normales de presión y temperatura. 24

d) 6,022  10 moléculas de este gas. 5


16

Completa esta tabla. Todas Todas las cantidades están en condiciones normales de presión y temperatura.

Volumen Cantidad de sustancia Número de moléculas

224 L de H2 3 mol 6,022  1026

5

E S T R U C T U R A AT Ó M I C A

1. Electrización de la materia 19

C, ¿cuál es la carga de 6,25  1019 electrones?

1

Si la carga del electrón es 1,6  10

2

¿Qué ocurre si el número de electrones en un cuerpo es menor que el de protones?

3

¿Qué sucede si el número de electrones en un cuerpo es mayor que el de protones?

4

¿Qué ocurre cuando una persona que tiene el pelo muy seco se peina con un peine de plástico?

5

Si se acerca un cuerpo cargado a un péndulo eléctrico descargado, este es atraído por el cuerpo; ¿cómo se explica esta atracción si el péndulo no está cargado?

6

¿Por qué muchos automóviles llevan una cadena o una cinta metálica que va arrastrando por la carretera?

7

¿Para qué sirve un electroscopio?

8

¿Qué es un péndulo eléctrico?

9

¿Por qué es muy peligroso refugiarse debajo de un árbol cuando nos sorprende una tormenta en el campo?




17




2. La ley de Coulomb 1

Completa los enunciados siguientes: a) Las cargas del mismo signo se

; entre ellas se origina una fuerza de

.

b) Las cargas de distinto signo se

; entre ellas se origina una fuerza de

.

c) La fuerza ejercida entre dos cargas eléctricas es

de dichas cargas e 2

al producto

al cuadrado de la distancia que las separa.

Completa el siguiente texto: Los experimentos de electrización ponen de manifiesto no solo que hay dos tipos de cargas eléctricas, sino que existen también dos tipos de fuerzas eléctricas

y

.

Las primeras actúan entre cargas eléctricas distintas; las segundas lo hacen entre cargas idénticas. Los nombres que reciben estos dos tipos de carga son 3

y

.

Indica si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas y corrige estas últimas: a) La fuerza ejercida entre dos cargas eléctricas es siempre atractiva. b) La fuerza eléctrica solo depende del valor de las cargas y de la distancia a la que estas

se encuentran entre sí. c) La fuerza con que se atraen dos cargas se hace cuatro veces menor al duplicar la distancia que

las separa. 4

Calcula con qué fuerza se repelen dos cargas del mismo signo de 2,5 C que se hallan separadas 10 cm: a) Si se encuentran en el vacío. b) Si se encuentran en el agua. c) Si se encuentran en el vidrio.

Consulta en la página 98 del Libro del alumno los valores de la constante k en los diferentes medios. 5

Una carga de 5 C se encuentra en el vacío a 100 m de distancia de otra carga de 5 C. ¿Qué ocurrirá entre ellas?

6

Calcula la fuerza de repulsión que actúa entre dos cargas positivas de 1C que se encuentran separadas 10 cm: a) En el vacío. b) En el agua. c) En el vidrio.

Consulta en la página 98 del Libro del alumno los valores de la constante k en los diferentes medios.


18

5


2. La ley de Coulomb 7

6

Completa la siguiente tabla para dos cargas positivas de 10 (k  9  109 N  m2 /C2).

Distancia (m)

C situadas en el vacío

Fuerza (N)

2



10

2



2  10

2



3  10

2



4  10

2



5  10 8



Representa gráficamente la fuerza de repulsión entre las dos cargas anteriores en función de la distancia que las separa:


19




3. Isótopos 1

Se llaman isótopos aquellos átomos de un mismo elemento que tienen el mismo , pero que se distinguen entre sí por tener diferente

.

2

¿Qué analogías y diferencias existen entre los isótopos de un mismo elemento?

3

¿Cuáles de estos átomos son isótopos? X

35

4

34

Y

Z

34

35

R

36

Q

De cuatro átomos, A, B, C y D, sabemos que tienen:

A

B

C

D

17 protones

17 protones

18 protones

18 protones

18 neutrones

19 neutrones

19 neutrones

20 neutrones

a) ¿Cuáles pertenecen a isótopos diferentes del mismo elemento? b) ¿Son B y C átomos del mismo elemento? ¿Y C y D?

5

Invéntate los datos de dos átomos, Z y Q, de manera que sean isótopos de un mismo elemento imaginario.

6

El protio, el deuterio y el tritio son isótopos. Sus estructuras son: 









protio



deuterio

tritio

a) Copia y completa las claves siguientes:

representa 

representa



representa

b) ¿Cuál es el número másico del protio, del deuterio y del tritio?

7

Rellena las casillas en blanco de la tabla siguiente:

N.º atómico a c i m í u Q y a c i s í F

20

Ca F P N

protones

electrones

20

neutrones 20

9 15 7

N.º másico 19

16 14


5

4. Isótopos y masa atómica relativa 1

¿Tenía razón Dalton cuando afirmaba que todos los átomos de un mismo elemento son ¿Tenía exactamente iguales entre sí?

2

¿Se pueden considerar elementos diferentes los átomos que tienen el mismo número atómico, pero diferente número másico?

3

¿Qué nombre reciben estos átomos?

4

Un isótopo del oxígeno se representa por 208O. ¿Qué fila de la tabla contiene el número correcto de partículas en un átomo de este isótopo?

N.° de electrones

N.° de protones

N.° de neutrones

A

8

8

20

B

8

8

12

C

12 12

8

8

D

8

12

8

5

¿Qué inconvenientes crees que tiene medir la masa de los átomos en kilogramos o gramos?

6

Averigua la masa atómica relativa de un elemento formado por una mezcla de dos isótopos: un 90 % de un isótopo de masa atómica 100 y un 10 % de un isótopo de masa atómica 102. 102.

7

Suponiendo que el hidrógeno natural esté formado formado por un 98 % de protio, un 1 % de deuterio y un 0,1 % de tritio, calcula la masa atómica relativa del hidrógeno.




21




22


5. Dibujando átomos 1

Dibuja diagramas que representen los tres isótopos del hidrógeno. ¿Qué tienen en común? ¿Qué los diferencia?

2

Dibuja un átomo de nitrógeno que tiene 7 protones, 7 neutrones y 7 electrones.

3

Dibuja un posible isótopo del átomo anterior.

4

Dibuja un átomo de oxígeno que tiene 8 protones, 8 neutrones y 8 electrones.

5

Dibuja un posible isótopo del átomo anterior.

6

ELEMENTOS Y COMPUESTOS

1. La tabla periódica 1

¿Cuál fue la contribución de Döbereiner a la clasificación de los elementos?

2

¿Qué representa el símbolo químico de un elemento? ¿Qué regla ortográfica siguen los símbolos de los elementos?

3

¿Qué tienen en común los elementos de la tabla periódica que están colocados en una misma fila?

4

Responde si es verdadera la siguiente afirmación: «Los elementos de cada fila forman un período y poseen el mismo número de capas electrónicas».

5

¿Qué tienen en común los elementos de la tabla periódica colocados en una misma columna?

6

Responde si es verdadera la siguiente afirmación: «Los elementos que están en una misma columna forman un grupo y tienen propiedades físicas y químicas parecidas».

7

¿Cuál es el elemento número 9 en la tabla periódica? ¿A qué grupo y período pertenece? ¿Qué elementos comparten con él grupo y período?

8

Escribe el nombre y el símbolo químico de cinco elementos que tengan el mismo número de capas electrónicas que el silicio.




23



2. Átomos y moléculas 1

Utilizando la tabla periódica y el diagrama del modelo de Bohr (distribución de los electrones en las capas) que estudiaste en la unidad anterior, completa la siguiente tabla:

Elemento Helio Neón Argón Criptón Xenón


Símbolo

Z

N.ºº de el N. elec ectr troone ness

Conf nfiigu gurraci ción ón el elec ecttrón ónic icaa

a) ¿Cuántos electrones tienen en su última capa los elementos del grupo 18?

b) ¿Cuál es el número máximo de electrones que en cada caso puede albergar esa última capa?


24

2

A partir de la estructura del agua, justifica la variación anómala de la densidad al fundir el hielo y al calentar el agua desde 0 °C a 4 °C.

3

Busca información sobre los siguientes compuestos moleculares: amoniaco, NH3; tetracloruro de carbono, CCl4; metano, CH4; benceno, C6H6 y naftaleno, C10H8. ¿Qué propiedades tienen en común?


6

3. Formando agregados de iones 1

¿Cuántos electrones tiene un átomo de litio?

a) Dibuja un diagrama del átomo de litio con sus capas electrónicas.

b) ¿Cómo puede conseguir este metal tener su última capa completa?



c) Dibuja la estructura del ion litio y represéntalo mediante su correspondiente símbolo. símbolo.

2

¿Cuántos electrones tiene un átomo de flúor?

a) Dibuja un diagrama del átomo de flúor con sus capas electrónicas.

b) ¿Cómo puede conseguir este no metal tener su última capa completa?

c) Dibuja la estructura del ion flúor y represéntalo mediante su correspondiente símbolo.

3

Dibuja un diagrama que muestre lo que sucede cuando un átomo de litio está en presencia de un átomo de flúor.



¿Mediante qué tipo de unión lo hacen?


25




26


4. Cantidad de sustancia 1

Calcula la masa molar de los óxidos de hierro FeO y Fe2O3. ¿Qué óxido de hierro tiene mayor porcentaje de hierro?

2

El nitrato de potasio, KNO3, y el nitrato de sodio, NaNO3, son dos compuestos iónicos que se utilizan como abonos nitrogenados. Calcula la masa molar de cada uno de ellos y averigua cuál de los dos tiene mayor porcentaje de nitrógeno.

3

¿Cuál es la masa molar del hidróxido de potasio, KOH?

4

¿Qué cantidad de hidróxido de potasio hay en 56 g de esta sustancia?

5

¿Cuál es la masa de 2,5 mol de hidróxido de potasio?

6

¿Cuál es la masa molar del monóxido de carbono?

7

¿Cuántas moléculas de monóxido de carbono hay en 2 mol de este gas?

8

¿Cuántas moléculas de monóxido de carbono hay en 14 g de este gas?

9

¿Qué cantidad de monóxido de carbono hay en 6,022  1024 moléculas de este gas?

10

¿Cuál es la masa de 6,022  1022 moléculas de monóxido de carbono?

7

CAMBIOS QUÍMICOS Y SUS REPERCUSIONES

1. Características de las reacciones químicas 1

¿Qué nombre reciben las reacciones químicas en las que se desprende energía?

2

¿Cómo se denominan las reacciones químicas que necesitan un aporte de energía durante todo el proceso?

3

Indica alguna reacción química que necesite aporte energético para iniciarse.

4

Escribe y ajusta las ecuaciones químicas de las reacciones siguientes:



a) La combustión de la glucosa (C6H12O6) en nuestro cuerpo para dar dióxido y agua. b) La combustión del carbono para dar dióxido de carbono. c) La oxidación del cobre para dar óxido de cobre(II). d) La combinación del hidrógeno y el oxígeno para dar agua. e) La reacción entre el trióxido de azufre y el agua para dar ácido sulfúrico. f) La reacción del óxido de calcio y el agua para dar hidróxido de calcio. 5

Ajusta las siguientes ecuaciones químicas: a) HCl (aq)  Ca(OH) 2 (s)  CaCl2 (aq)  H2O (l) b) CH4 (g)  O2 (g)  CO2 (g)  H2O (l) c) Zn (s)  HCl (aq)  ZnCl2 (aq)  H2 (g) d) Sb (s)  O2 (g)  Sb2O3 (s) e) PCl3 (aq)  H2O (l)  H3PO3 (aq)  H2O (l)

6

Ajusta las ecuaciones químicas siguientes: a) Ag (s)  O2 (g)  Ag2O (s) b) Fe (s)  O2 (g)  FeO (s) c) Li2O (s)  H2O (l)  LiOH (aq) d) LiOH (aq)  H2SO4 (aq)  Li2SO4 (aq)  H2O (l)


27




2. Estequiometría de las reacciones químicas 1

¿Cuántos gramos de CO2 se forman al quemar 21 g de carbono? C (s)  O2 (g)  CO2 (g)

2

¿Qué cantidad de agua se necesita para obtener 98 g de ácido sulfúrico a partir de la cantidad suficiente de trióxido de azufre? SO3 (g)  H2O (g)  H2SO4 (g)

3

La cal apagada (hidróxido de calcio) se prepara añadiendo agua a la cal viva u óxido de calcio: CaO (s)  H2O (l)  Ca(OH)2 (aq) a) ¿Qué cantidad de agua es necesaria para que reaccione totalmente con 1 mol de óxido

de calcio?

b) ¿Qué masa de agua se requiere para que reaccione totalmente con 10 kg de óxido de calcio?

4

El nitrato de plata, AgNO 3, reacciona con el cloruro de sodio, NaCl, ambos en disolución acuosa, para dar un precipitado blanco de cloruro de plata, AgCl, y nitrato de sodio, NaNO3. a) Escribe y ajusta la ecuación química de esta reacción. b) Calcula la cantidad de cloruro de plata que se obtiene cuando 1 mol de nitrato de plata

reacciona con la cantidad suficiente de cloruro de sodio. c) Calcula la masa de cloruro de plata que se obtiene cuando 10 g de nitrato de plata reaccionan

con una masa suficiente de cloruro de sodio. d) ¿Qué cantidad de cloruro de sodio reacciona exactamente con 1 mol de nitrato de plata?


28

7


3. Tipos de reacciones químicas 1

2

Compara el comportamiento de las partículas de un sólido que está fundiendo con el de las partículas de un compuesto que se está descomponiendo.

Escribe y ajusta las siguientes reacciones de descomposición:

a) Descomposición por electrolisis del cloruro de potasio en cloro y potasio.



b) Descomposición por calentamiento del clorato de potasio en cloruro de potasio y oxígeno.

c) Descomposición por calentamiento del carbonato de cobre(II) en óxido de cobre(II) y dióxido

de carbono.

d) Descomposición por electrolisis del cloruro de magnesio en magnesio y cloro.

3

¿Por qué crees que no se escribe en una ecuación química la presencia de un catalizador en la reacción?

4

¿Cuál puede ser el pH de una sustancia que sea a) muy ácida; b) ligeramente ácida; c) neutra; d) ligeramente básica y e) fuertemente básica?

¿Qué color darán las sustancias a) y e) en el papel indicador?

5

¿Qué sucede cuando reacciona un ácido con una base? Escribe la reacción del ácido clorhídrico, HCl, con el hidróxido h idróxido de sodio, NaOH.


29

LA ELECTRICIDAD


1. Ley de Ohm 1


Fíjate en el siguiente experimento: 

Se ha montado un circuito como el de la figura con un hilo de nícrom, una pila, un voltímetro y un amperímetro amperímetro.. El voltímetro mide la ddp existente entre los extremos del hilo conductor, y el amperímetro amperímetro,, la intensidad de corriente que circula por él.



Incorporamos ahora al circuito tres pilas en serie, es decir, aumentamos aumentamos la fem de la fuente de energía.



Tras medir la ddp y la intensidad que circula por el circuito, se han obtenido los resultados que se observan en la tabla:

ddp (V)

V

Intensidad ddp/intensidad (A) (V/A)

4,5

1

4,5

9

2

4,5

13,5

3

4,5

a) Representa los valores en una gráfica V-I . b) ¿Qué tipo de gráfica has obtenido? ¿A qué ecuación matemática se ajusta? c) ¿Depende o no la intensidad intensidad de corriente que circula por el conductor de la ddp a la que

lo conectemos? ¿Qué relación existe entre estas dos magnitudes? 2

Completa el cuadro siguiente:

Magnitud

Símbolo

Unidad

V

Fuerza electromotriz I

Resistencia P

Energía


30

3

¿Cómo se denomina la cantidad de electrones que circulan por unidad de tiempo?

4

Por un conductor circulan 60 culombios durante 1 minuto; ¿cuál es la intensidad de la corriente?

5

¿Qué nombre recibe la dificultad que ofrece un conductor al paso de los electrones?

6

¿Cómo se llama la energía que proporciona un generador a la unidad de carga que circula por el conductor?

LA ELECTRICIDAD

8

2. La selva de las unidades de energía 1

En el sistema internacional de unidades (SI), la unidad de trabajo y de energía es el julio, J, que se define como el trabajo realizado sobre un cuerpo por la fuerza de 1 N cuando lo desplaza 1 m en la dirección de la fuerza. En física nuclear se utiliza como unidad el electrón voltio (eV), que es la energía que adquiere un electrón al pasar de un punto a otro entre los que hay una diferencia de potencial de 1 V. La equivalencia entre esta unidad y el julio es: 19

1 eV  1,602  10

J

a) Un electrón posee una energía cinética de 3 eV; ¿cuál es su energía en julios?

b) Un microscopio electrónico utiliza electrones de 50 keV de energía; ¿cuál es la energía de estos



electrones en julios?

18

c) Expresa en electrón voltios la energía de una partícula de 1,64  10

2

J.

En la energía eléctrica se utiliza como unidad de producción el kilovatio por hora (kW  h), que se define como el trabajo realizado durante 1 h por una máquina que tiene una potencia de 1 kW. Su equivalencia con la unidad del SI es: 1 kW  h  3,6  106 J a) Expresa en julios la energía de una máquina que produce 25 kW  h.

8

b) Expresa en kilovatio por hora la energía de una máquina que produce 3,6  10 J.

6

c) Expresa en kilovatio por hora la energía de una máquina que produce 1,8  10 J.

3

Para evaluar la calidad energética de distintas fuentes de energía, se utiliza en la industria una unidad denominada tonelada equivalente de petróleo (tep), que se define como la energía liberada en la combustión de una tonelada de crudo de petróleo. Su equivalente en unidades del SI es: 1 tep  4,18  1010 J 

De determinada fuente de energía se dice que tiene un valor de 50 tep; ¿cuál es su equivalencia en unidades del SI?


31

LA ELECTRICIDAD



3. Energía y electricidad 1

¿Qué intensidad de corriente circula por una estufa de 3 kW si está conectada a la red que suministra 220 V de tensión?

2

¿Cuál es la resistencia de esta estufa?

3

¿Qué energía desprende esta estufa si está encendida durante 1 hora?

4

Calcula el número de electrones por segundo que circulan por un conductor para que la intensidad de la corriente sea de 0,5 A. Dato:

19

carga del electrón: 1,6  10

C

5

¿Cuál es la intensidad de corriente que circula por una bombilla en la que figura 220 V-100 W? ¿Cuál es la resistencia de esta bombilla? ¿Qué cantidad de energía consume en una hora?

6

Calcula la potencia que consume un secador de pelo eléctrico si la tensión es de 220 V y la intensidad de 3 A.

7

¿Cuál es la potencia de una estufa que consume 1,5 kW · h en media hora?

8

Un radiador eléctrico de 1 250 W ha estado funcionando durante durante hora y media conectado a una ddp de 220 V. Calcula:

a) La energía que ha consumido.

b) La intensidad de la corriente que ha pasado por él. a c i m í u Q y a c i s í F

32

c) La resistencia que posee.

LA ELECTRICIDAD

8


3. Energía y electricidad 9

¿Cuál es el fundamento físico de aparatos como el alternador o la dinamo?

10

¿Por qué para transportar la corriente eléctrica a grandes distancias se utilizan intensidades muy pequeñas y tensiones muy elevadas?

11

¿Qué hay que hacer con la tensión de la corriente cuando se llega al lugar donde se va a utilizar?

12

¿Quién descubrió el fenómeno de la inducción electromagnética?

13

¿Qué condiciones son necesarias para inducir una corriente eléctrica?

14

¿Qué aplicaciones tienen las corrientes inducidas?

15

Dibuja lo que ocurre cuando el polo norte del imán se acerca hacia la bobina y cuando se aleja de ella.

S

S

N

N

S

0


N

S

N

0


33

S O L U C I O N A R I O

1

2. La medida (Pág. 5)


1

1. Etapas del método científico (Pág. 3) 1

2

El resto no se consideran magnitudes físicas porque no se pueden medir.

Los criterios de clasificación pueden ser muy variados (orgánico e inorgánico; animal, vegetal o mineral; etcétera). Observación de hechos o fenómenos que hizo Galileo del movimiento de oscilación de la lámpara que colgaba del techo en la catedral de Pisa.

2

tre dos nubes o entre las nubes y la tierra.

4

3  106 W

f)

Verano

Invierno

°C

K

°C

K

18,5

291,5

22

251

P r ag a

19

292

0,5

272,5

Nápoles

25

298

9

282

Sevilla

28

301

11

284

C á d iz

25

298

12

285

V  20 m  10 m  2 m  400 m3

Capacidad  400 m3  103 dm3 /m3  4  105 dm3  4  105 L

d) Benjamín Franklin fue el primero en demostrar que los 5

El volumen de la canica es 13 cm 3.

6

masa de mercurio  masa del recipiente con el mercurio   masa del recipiente vacío  263,02 g  67,43 g  195,59 g

a) El grupo de control es aquel al que no se le ha suminis-

densidad 

trado el medicamento. b) La variable es el medicamento y los síntomas de la en-

masa volumen



3

195,59 g 14,28 cm3

 13,70 g/cm  13 700

fermedad.



kg/m kg /m3

7

La altura de la torre es 115 m  115 000 mm mm  11 500 cm  1 150 dm  dm 0,115 km.

8

a) Se han utilizado una balanza y una probeta.

que se aprecian cuando se utiliza o no la medicina. Se puede tomar un bloque de madera sin pulir y arrastrarlo por una superficie lisa hasta que comience a moverse. Se anota el valor de la fuerza necesaria para desplazarlo mediante un dinamómetro. dinamómetro. A continuación, se pule la superficie de contacto (se puede utilizar papel de lija) y se vuelve a medir con el dinamómetro. Si en este segundo caso la fuerza es menor, nuestra hipótesis queda confirmada.

kg

e) 3  10

Omsk (Rusia)

c) Los rayos son descargas eléctricas que se producen en-

5

kg

Ciudad

Thor,, dios escandinavo del rayo Thor rayo y el trueno.

b) El propósito del grupo de control es comparar los efectos

s

7

3

b) A Zeus, divinidad suprema de la mitología griega, y a

4

4

4

El trueno es un martillo.

rayos son chispas eléctricas gigantescas. Franklin hizo volar una cometa durante una tormenta, y cuando esta fue alcanzada por un rayo, una chispa eléctrica saltó de la cuerda al suelo.

d) 2,5  10

c) 2,16  10 s

a) El rayo es un arma arrojadiza de inusitada violencia.

El trueno es el sonido fuerte que se escucha después de ser vistos los rayos por la expansión del aire al paso de la descarga eléctrica.

5

3

a) 2,5  10 m b) 10

Descubrimiento Descubrimient o de la ley del péndulo por parte de Galileo. 3

Magnitudes físicas: distancia, masa, velocidad y potencia.

b) Se determinarían midiendo el volumen de líquido des-

plazado en una probeta. c) m (kg)

1,50

6

espacio (m)

1,25

200

1,00

150

0,75

100

0,50

50

0,25

0 0 a c i m í u Q

34

20

30

40 tiempo (s)

1 000

2 000

3 000

3

V (cm )

a) A los 15 s recorre 75 m. b) Para recorrer 180 m tarda 36 s.

y a c i s í F

10

d) Ambas magnitudes son directamente proporcionales y

c) A los 50 s se han recorrido 250 m. 7

su valor es 0,5 g/cm 3, es decir, 500 kg/m 3. 3

Transcurridos ridos 8 s el volumen de agua es de 80 cm . a) Transcur

e) La masa es 0,125 kg.

Tardaría daría 3,5 s en llenarlo. b) Tar

f)

El volumen volumen es 1 200 cm3.


9

La precisión de un instrumento de medida es la variación de magnitud más pequeña que dicho instrumento puede apreciar o determinar.

b) Aplicamos esta expresión para cada componente:

La sensibilidad de un instrumento de medida, por su parte, es tanto mayor cuanto menor sea el valor de la variación que se puede apreciar.

Y obtenemos: 3,5 g/L de neomicina; 1 g/L de dexametasona y 0,04 g/L de benzalconio. % de alcohol volumen de disolución volumen de alcohol  100 25 %  1 L  0,25 L  250 mL volumen de alcohol  100

concentración (g/L) 

10

El cronómetro es más preciso porque es capaz de determinar una variación de magnitud más pequeña que el reloj. El cronómetro es más sensible. 10

11

volumen de disolución



masa de alcohol  volumen  densidad

Es mayor: 1,6 kg; 2 000 mm; 2 500 m; 150 minutos; 2 g/cm3 es igual a 2 000 kg/m3. El alumno/a debe hacer un informe científico, en el que explicará cómo determinar la densidad de un trozo de mineral: se obtiene la masa en una balanza y el volumen en una probeta, por desplazamiento del líquido; al dividir ambas magnitudes,, se obtiene la densidad. magnitudes

masa de soluto

masa de alcohol  250 mL  0,8 g/mL  200 g de alcohol

2. Solubilidad de los gases en agua (Pág. 8) Experimento 1 a) La solubilidad de estos gases disminuye al aumentar la tem-

peratura. b) Esto ocurre porque el gas está acumulado en el espacio en-

2

LA DIVERSIDAD DE L A MATERIA

1. Concentración de una disolución (Pág. 7) 1

Masa de cloruro de potasio  0,7 g/L  0,1 L  0,07 g de KCl

2

% en masa = masa de soluto/masa de disolución  100 Como tenemos la masa de disolución y el tanto por ciento en masa de soluto, entonces:

tre el tapón y el líquido. Si la botella está muy fría, el gas se encuentra disuelto en el líquido. c) Pueden morir, porque hay menos oxígeno disponible, di-

suelto en el agua. Experimento 2 a) La solubilidad del oxígeno en el agua aumenta al elevarse la

presión. b) Al abrir la lata o la botella, disminuye la presión, y el gas

escapa de la disolución, ya que se reduce su solubilidad.

masa de NaOH  20 %  100 g/100  20 g de NaOH masa de agua  100 g de disolución  20 g de NaOH  80 g 3

4

5

Tenemos Te nemos que aplicar la siguiente siguiente expresión: volumen de soluto % en volumen  volumen de disolución

(Pág. 9)  100

8

naria.

Por tanto, obtendremos: 60 cm 3 de tetracloruro de carbono; 12 cm3 de ligroina; 3 cm3 de alcohol amilico.

c) El porcentaje de nitrato de potasio es 2 %, y el porcen-

Masa de ácido acético  tico. % de NaCl 

10 %  450 g 100

1,90 g de NaCl 59,4 g de disolución

 45 g de ácido acé-

 100  3,2 %

potasio y el cloruro de potasio. taje de cloruro de potasio potasio es 3 %. 2

a) Suponiendo que el volumen de disolvente coincide

con el volumen de la disolución, la concentración en masa de la disolución es 0,1 g/mL. b) Si la masa de cada sobre es de 2 g, el tanto por ciento

de NaCl NaCl

en masa del almagato almagato es 75 %. 3

a) La solubilidad del clorato de sodio y la del nitrato de

potasio son las que varían más rápidamente con la temperatura.

Masa de etanol  10 %  50 g/100  5 g de etanol

clorato de sodio es de 90 g b) A 10 °C, la solubilidad del clorato en 100 g de agua.

Masa de piroxicam  0,5 %  60 g/100  0,3 g de piroxicam. Aplicamos la siguiente expresión para cada uno de los componentes: Masa del component componente e

% del componente  500 mL 100

Obtenemos: 0,110 5 mL de fluoruro de sodio; 0,461 mL de eucaliptol;l; 0,212 5 mL de mentol; 0,319 5 mL de timol y eucalipto 0,33 mL de salicilato de metilo. 9

componentes, es, la disolución es tera) Según el número de component b) El disolvente es el agua, y los solutos son el nitrato de

Hasta 50 g será de agua: 45 g de agua. 7

1

para cada componente, conociendo el porcentaje de cada uno y el volumen total de disolución.

Hasta 100 será de agua: 100  3,2  96,8 % de agua. 6

3. Concentración y curvas de solubilidad

Conocemoss la cantidad de cada componente en 1 mL, a) Conocemo en los 5 mL tendremos: 17,5 mg de neomicina; 5 mg de dexametasona y 0,2 mg de benzalconio.

A 25 °C, la solubilidad del clorato de de sodio es de 108 g en 100 g de agua. c) La solubilidad del cloruro de sodio es la que menos va-

ría con la temperatu temperatura. ra. d) En 100 g de agua a 20 °C se disuelven 8 g de K 2SO4. e) Se forma una masa de 80  30  50 g de KNO3. f)

Para preparar una disolución saturada de sulfato de cobre hidratado a 45 °C, habría que disolver 30 g de esta sustancia en 100 g de agua. Para preparar una disolución sobresaturada, se disolvería más cantidad de sulfato de cobre a una temperatura mayor y luego se dejaría enfriar la disolución hasta alcanzar alcanzar los 45 °C.


35


3

MATERIA Y PARTÍCULAS

1. El barómetro (Pág. 10) 1

Con un tubo de vidrio de 1 m de largo, cerrado por uno de sus extremos y lleno de mercurio. Se tapona el orificio y se sumerge verticalmente en una cubeta de mercurio. La altura del mercurio indica el valor de la presión en mmHg.

2

En el espacio libre de la parte superior del tubo queda vacío.

3

Volcar un vaso lleno de agua tapado con una cartulina, succionar líquido con una pipeta o una pajita, introducir agua caliente en un recipiente y cerrarlo, etcétera.

4

Atmósferas

mmHg

Milibares

1

760

1013

1,5

1140

1,01

772,7

1030

5 70 57

759,7

0,75 5

El permanganato de potasio está formado por partículas que se mezclan con las del agua, razón por la cual todo el líquido se vuelve de color púrpura.

3

De acuerdo con la teoría cinética de la materia, las partículas que forman el polvo están en continuo movimiento y cambian de dirección al chocar constantemente con las partículas del aire.

4

a) Gas. b) Sólido. c) Líquido.

5

p  104 atm  7,6  102 mmHg  0,1013 mb

1

Porque las partículas de la colonia necesitan menos energía para escapar del estado líquido y, por consiguiente, para evaporarse.

2

La temperatura de una sustancia pura se mantiene constante durante el cambio de estado.

3

Tres propiedades propiedades características características de una sustancia pura son su densidad, su punto de fusión y su punto de ebullición.

4

Consúltese la página 62 del Libro del alumno.

5

Porque al subir la temperatura, aumenta tanto la presión del gas contenido en el recipiente que este puede llegar a estallar.

6

a) Fusión.

a) Es un volumen fijo. b) El gas en el interior del recipiente se encuentra compri-

mido con mucha presión. c) Si aumentamos la temperatura se eleva la presión.

b) Condensación.

d) Aplicamos la segunda ley de Gay-Lussac:

c) Solidificación.

p1 T 1 p1

298 K p2 p1





p2 T 2 p2

4

323 K

 1,08

p2  1,08  p1 e) Porque aumentaría tanto la presión que el recipiente

No, porque la temperatura tiene que venir dada en kelvin. Y lo único que pasa es que se aumenta un grado la temperatura y no se duplica.

3. La teoría cinética y los estados de agregación (Pág. 12) 1

a c i m í u Q

1

Reaccionará 1 g de azufre.

2

Aplicando la ley de conservación de la masa, se obtendrán 5 g de sulfuro de cubre.

3

Aplicando la ley de conservación de la masa, se obtienen 22 g de dióxido de carbono.

4

porcentaje de carbono 

y a c i s í F

36

porcentaje de oxígeno 

Un diseño podría ser el siguiente: se echa humo en una probeta, se tapa con una mano y, al retirarla, vemos cómo el humo sale de la probeta y se dispersa por la habitación. Si dispusiéramos de bromo, que es un gas rojizo, se visualizaría aún mejor la difusión del humo en el aire. El segundo diseño podría consistir en disolver un terrón o una cucharada de azúcar o también varias gotas de tinta en un vaso con agua. Otros fenómenos que demuestran que la materia esá formada por partículas son el hecho de que el humo se mueve, los gases se difunden y los sólidos se disuelven.

T E O R Í A AT Ó M I C O  M E L E C U L A R

1. Sobre las leyes de las reacciones químicas (Pág. 14)

explotaría. 2

Sólido: c) y d); Líquido: b) y e); Gaseoso: a) y f) .

4. La teoría cinética y los cambios de estado (Pág. 13)

1519,5

2. Las leyes de los gases (Pág. 11) 1

2

porcentaje de carbono  5

6

masa de carbono masa de dióxido de carbono 16 g  100  72,72% 22 g 6g  100  27,27% 22 g



100

Por la ley de conservación de la masa se habrán consumido: 133,5 g de cloruro de aluminio  27 g de aluminio   106,5 g de cloro 27 g  100  20,22 % de aluporcentaje de aluminio  133,5 g minio 106,5 g  100  79,77 % de cloro porcentaje de cloro  133,5 g


7

8

9

10

11

Se trata de una reacción porque se obtiene una sustancia diferente diferent e de la de partida.

5

Óxido de calcio (cal viva)

Agua

Hidróxido de calcio (cal apagada)

56 g

18 g

74 g

1

La carga es de 10 C.

28 g

9g

37 g

2

El cuerpo está cargado positivamente. positivamente.

112 g

36 g

148 g

3

El cuerpo está cargado negativamente.

4

El peine y el pelo se electrizan por frotamiento y adquieren cargas opuestas, lo que provoca que se atraigan.

5

El péndulo eléctrico se carga por inducción sin necesidad de entrar en contacto con el cuerpo cargado.

6

Porque así pierde las cargas eléctricas que se acumulan en la carrocería por el rozamiento con el aire.

7

Para poner de manifiesto los fenómenos de electrización.

8

Es un instrumento que permite estudiar los fenómenos eléctricos. Consta de una bolita de médula de saúco que cuelga de un soporte mediante un hilo muy fino de seda.

9

Porque los objetos terminados en punta tienden a acumular la carga eléctrica presente en la tierra y pueden atraer los rayos.

1. Electrización de la materia (Pág. 17)

La ley de conservación de la masa. masa de óxido de calcio masa de agua



56 g 18 g



28 g 9g



112 g 36 g

3

Como conocemos la proporción de masa de óxido de calcio/masa de agua, podemos calcular la masa de agua que se necesita: masa de agua  5,6 g de óxido de calcio/3  1,8 g de agua Por la ley de conservación de la masa se obtiene: 5,6 g  1,8 g  7,4 g de hidróxido de calcio

12

Como conocemos la proporción de masa de óxido de calcio/masa de agua, podemos calcular la masa de óxido de calcio que reacciona: masa de óxido de calcio  3  3,6 g de agua  10,8 g de óxido de calcio Por la ley de conservación de la masa se obtiene:

2. La ley de Coulomb (Pág. 18) 1

10,8 g  3,6 g  14,4 g de hidróxido de calcio

b) Las cargas de distinto signo se atraen; entre ellas se

origina una fuerza de atracción. c) La fuerza ejercida entre dos cargas eléctricas es direc-

tamente proporcional al producto de dichas cargas e proporcionall al cuadrado de la distancia inversamente proporciona que las separa.

a) El mol, unidad de cantidad de sustancia designa

todo conjunto de partículas idénticas que contenga 6,022 1023 de estas partículas. 

b) Un mol de hidrógeno contiene 6,022 10

23

moléculas de hidrógeno y ocupa 22,4 litros en condiciones normales de presión y temperatura. 

c) 0,1 mol de hidrógeno contiene 6,022  10

2

22

moléculas de hidrógeno y ocupa 2,24 litros en condiciones normales de presión y temperatura.

d) 10 mol de hidrógeno contiene 6,022 10

2

3

4

5

Los nombres que reciben estos dos tipos de carga son negativas y positivas. 3

a) Falso.

c) Verdadero.

b) Verdadero.

d) Falso.

Volumen Cantidad de sustancia Número de moléculas

224 L de H2

10 mol

b) Falso. La fuerza eléctrica depende del valor de las car-

gas, de la distancia a la que estas se encuentran entre sí y del medio en que estén situadas las cargas. c) Verdadero. 4

Aplicando la ley de Coulomb: a) 5,62 N b) 0,07 N c) 0,80 N

67,2 L de H2 2,24 104 L de H2 

3 mol

a) Falso. La fuerza ejercida entre dos cargas eléctricas

puede ser atractiva o repulsiva.

Hay el mismo número de moléculas en 10 mol de hidrógeno y en 10 mol de metano, porque 1 mol de cualquier sustancias contiene 6,022  1023 moléculas. Hay el mismo número de moléculas porque volúmenes iguales de gases diferentes, medidos en las mismas condiciones de presión y temperatura, contienen un número idéntico de moléculas.

Los experimentos de electrización ponen de manifiesto no solo que hay dos tipos de cargas eléctricas, sino que existen también dos tipos de fuerzas eléctricas de atracción y de repulsión. Las primeras actúan entre cargas eléctricas distintas; las segundas lo hacen entre cargas idénticas.

24

moléculas de hidrógeno y ocupan 224 litros en condiciones normales de presión y temperatura. 

a) Las cargas del mismo signo se repelen; entre ellas se

origina una fuerza de repulsión.

2. Cantidad de sustancia, mol y volumen molar (Pág. 16) 1

E S T R U C T U R A A TÓ TÓ M I C A

1 000 mol

5

Se atraerán con una fuerza de 2,25  107 N.

6

Aplicando la ley de Coulomb: a) 0,9 N

6,022 1024 

1,807 1024 

6,022  10

26

b) 0,01 N c) 0,129 N


37


2

3

El símbolo químico de un elemento representa su nombre. Si tiene una sola letra, esta se escribe en mayúscula, y si tiene dos, la primera figura en mayúscula y la segunda en minúscula. Los elementos de una misma fila tienen el mismo número de capas electrónicas electrónicas..

4

La afirmación es verdadera verdadera..

5

Tiene el mismo número de electrones situados en la capa más externa.

6

La afirmación es verdadera verdadera..

7

El elemento número 9 es el flúor. Pertenece al grupo 17 y al segundo período.



Salvo el amoniaco, son insolubles en agua, pero sí son solubles en disolventes como la gasolina o la acetona.



Sus puntos de fusión y de ebullición son muy bajos.



Son malos conductores del calor y de la electricidad.

3. Formando agregados de iones (Pág. 25) 1

El átomo de litio tiene un solo electrón en la capa externa. a)

átomo de litio, Li

Li

Elementos del mismo grupo: cloro, bromo, yodo y astato.

8

Elementos del mismo período: litio, berilio, boro, carbono, nitrógeno, oxígeno y neón.

b) Para conseguir tener su última capa completa, tiene

El sodio, magnesio, aluminio, fósforo, azufre, cloro y argón tienen el mismo número de capas electrónicas que el silicio.

c)

que perder el único electrón que está en ella. átomo de litio, Li ion litio, Li pierde Li

2. Átomos y moléculas (Pág. 24) 1

Símbolo

Z

N.º de electrones

Helio

He

2

2

Neón

Ne

10

10

Elemento

Li un electrón

Configuración electrónica

2

El átomo de flúor tiene 7 electrones en la capa externa. a)

átomo de flúor, F

F

b) Para conseguir tener su última capa completa, debe

Argón

Ar

18

ganar un electrón.

18 c)

ion flúor, F

átomo de flúor, F gana

Criptón

Kr

F 36

F

36

un electrón

Li

Xenón

Xe

54

_

+

3 F

Li

F

54

a) El átomo de litio y el átomo de flúor se unen en el fluoruro de litio mediante la fuerza electrostática entre iones. a) Los elementos del grupo 18 tienen 8 electrones en la

última capa, menos el helio, que tiene 2. Todos dos tienen la última capa completa. completa. b) To 2

3

El agua en estado sólido presenta una estructura cristalina abierta en la que las moléculas de agua están unidas entre sí. Cuando el hielo se funde, esta estructura desaparece y las moléculas de agua en estado líquido están más juntas entre sí que en estado sólido por lo que el volumen es menor. Las propiedades que tienen en común son las siguientes: 

Son gases, líquidos o sólidos, pero estos últimos son frágiles, quebradizos o blandos y de aspecto céreo.

4. Cantidad de sustancia (Pág. 26) 1

Masa molar FeO  72 g/mol Masa molar Fe2O3  160 g/mol % Fe en el FeO  78 % % Fe en el Fe 2O3  70 %

2

Masa molar KNO3  101 g/mol; % N  14 % Masa molar NaNO3  85 g/mol; % N  16 %

3

Masa molar KOH  56 g/mol

4

En 56 g de KOH hay 1 mol de esta sustancia.


39


5

La masa de 2,5 mol de hidróxido de potasio es 140 g.

6

Masa molar  28 g/mol

1

Cuando un sólido se funde desaparecen o disminuyen las fuerzas de atracción entre las partículas que lo forman. Cuando un compuesto se descompone son las fuerzas de atracción dentro de cada partícula las que desaparecen y en la reorganización se forman nuevos compuestos o moléculas de elemento elementos. s.

2

a) 2 KCl (aq)  Cl2 (g)  2 K (s)

24

7

Hay 1,204  10 moléculas de CO.

8

14 g de CO es 0,5 mol de esta sustancia y contiene 3,011  1023 moléculas de CO.

9

Hay 10 mol de este gas.

10

3. Tipos de reacciones químicas (Pág. 29)

Esa cantidad corresponde a 0,1 mol de CO y su masa es 2,8 g de este gas.

b) 2 KClO3 (aq)  2 KCl (aq)  3 O2 (g) c) 2 CuCO3 (aq)  2 CuO (aq)  2 CO2 (g)

7


1. Características de las reacciones químicas (Pág. 27) 1

Exotérmicas.

2

Endotérmicas.

3

Por ejemplo, la reacción entre el carbono y el vapor de agua para dar monóxido de carbono e hidrógeno.

d) MgCl2 (s)  Mg (s)  Cl2 (g) 3

Porque al finalizar la reacción se recuperan por completo e inalterados.

4

a) 1-2; b) 5-6; c) 7; d) 8-9; e) 13-14.

La sustancia a) dará un color rojo y la e), azul. 5

HCl (aq)  NaOH (aq)  NaCl (aq)  H2O (l)

8

C (s)  H2O (g)  CO (g)  H2 (g) 4

a) C6H12O6 (s)  6 O2 (g)  6 CO2 (g)  6 H2O (l) b) C (g)  O2 (g)  CO2 (g) c) 2 Cu (s)  O2 (g)  2 CuO (s)

1

Debemos insistir en las posiciones correctas que ocupan el amperímetro y el voltímetro en un circuito eléctrico. a)

e) SO3 (g)  H2O (l)  H2SO4 (aq)

5

LA ELECTRICIDAD

1. Ley de Ohm (Pág. 30)

d) 2 H2 (g)  O2 (g)  2 H2O (g) f)

Cuando reacciona un ácido con una base se forma una sal y agua. Se produce una reacción de neutralización.

CaO (s)  H2O (l)  Ca(OH)2 (aq)

V

15

a) 2 HCl (aq)  Ca(OH)2 (s)  CaCl2 (aq)  2 H2O (l) b) CH4 (g)  2 O2 (g)  CO2 (g)  2 H2O (l) c) Zn (s)  2 HCl (aq)



ZnCl2 (aq)  H2 (g)

10

d) 4 Sb (s)  3 O2 (g)  2 Sb2O3 (s) e) PCl3 (aq)  3 H2O (l) 6



H3PO3 (aq)  3 HCl (l)

a) 4 Ag (s)  O2 (g)  2 Ag2O (s)

5

b) 2 Fe (s)  O2 (g)  2 FeO (s) c) Li2O (s)  H2O (l)



2 LiOH (aq)

d) 2 LiOH (aq)  H2SO4 (aq)  Li2SO4 (aq) + 2 H2O (l)

1

2. Estequiometría de las reacciones químicas (Pág. 28) 1

2

a c i m í u Q

3

y

4

a c i s í F

40

3

4

I

5

b) Se obtiene una línea recta. La ecuación matemática a

la que se ajusta es ddp/intensidad  constante.

La ecuación está ajustada y como la proporción es 1:1, la cantidad de CO2, que se forman al quemar 21 g de carbono, es 77 g. La ecuación está ajustada y como la proporción es 1:1, la cantidad de agua, que se necesita para obtener 98 g (1 mol) de ácido sulfúrico, es 18 g (1 mol).

2

c) La intensidad de corriente que circula por el conductor

depende de la ddp aplicada entre sus extremos. La relación que existe entre ambas magnitudes (V/I) es constante. Esta constante es la resistencia del conductor conductor.. 2

Magnitud

Símbolo

Unidad

Diferencia de potencial

V

Fuerza electromotriz



Voltio

b) Se requieren 3 214 g de agua.

Intensidad de corriente

I

Amperio

a) AgNO3 (aq)  NaCl (aq)  AgCl (aq)  NaNO3 (aq)

Resistencia

R

Ohmio

Potencia

P

Vatio

Energía

E

Julio

a) La cantidad de agua necesaria para que reaccione con

1 mol de óxido de calcio es 1 mol.

b) Se obtiene 1 mol de cloruro de plata. c) Se obtienen 8,4 g de cloruro de plata. d) Reacciona con 1 mol de cloruro de sodio.

Voltio


3

Intensidad de corriente corriente..

7

4

La intensidad de corrientes es 1 A.

5

Resistencia.

6

Fuerza electromotriz.

Ahora aplicamos la siguiente expresión: P  E/t  5,4  106 J/1800 s  3 00 000 0W

2. La selva de las unidades de energía

8

19

a) 4,806  10

15

b) 8,01  10

c) R  V/I  220 V/5,7 A  38,6 

J

J

9

El fundamento físico del alternador y la dinamo es la inducción electromagnética. Son dispositivos que generan corriente eléctrica.

10

Para reducir las pérdidas de corriente en el transporte a larga distancia.

11

Pasarla por unos transformadores para reducir aún más la ddp para su distribución y utilización.

12

Michael Faraday descubrió la inducción electromagnética. electromagnética.

13

Que un imán y una bobina estén muy cerca entre sí y uno de los dos se esté moviendo.

14

Las corrientes inducidas se utilizan para transformar energía mecánica en energía eléctrica mediante alternadores alternadores y dinamos. En las centrales eléctricas se utilizan los alternadores.

c) 10,23 eV 2

7

a) 9  10 J b) 100 kW  h c) 0,5 kW  h

3

12

a) 2,09  10 J

3. Energía y electricidad (Pág. 32) 1

Se despeja la intensidad de la expresión que relaciona la potencia con la ddp y la intensidad. I  P/V  3 000 W/220 W/220 V  13,64 A

2

6

250 0 W  5 40 400 0 s  6,75  10 J a) E  P  t  1 25 W/220 V  5,7 A b) I  P/V  1 250 W/220

(Pág. 31) 1

Lo primero que tenemos que hacer es pasar los kW  h a juli os. Sabem Sabemos os que 1 kW  h  3 600 000 J; por por tanto tanto 1,5 kW  h son 5,4  106 J.

Aplicamos la ley de Ohm: V  R  I ; R  V/I

15

R  220 V/13,64 A  16,13  3

S

N

La energía que desprende esta estufa se puede determinar mediante la siguiente expresión:

N

S

7

E  P  t  3 00 000 0 W  3 60 600 0 s  1,08  10 J 4

Primero tenemos que calcular la cantidad de corriente eléctrica que pasa por el conductor si la intensidad es de 0,5 A. I  Q/t ; Q  I  t

0

Q  0,5 A  1 s  0,5 C

Como la carga de un electrón es 1,6  1019 C, tendremos que circulan 3,125  1018 electrones en 1 s. 5

La intensidad la podemos calcular de la siguiente expresión: P  V  I I  P/V = 100 W/220 V  0,45 A

S

N S

N

Por la ley de Ohm calculamos la resistencia: V  R  I R  V/I  220 V/0,45 A  488,9 

La energía consumida se calcula así: E  P  t  100 W  3 600 s  3,6  105 J 6

0

La relación entre la potencia, la ddp y la intensidad es: P  V  I  220 V  3 A  660 W


41

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