Diversidad Anaya

Tratamiento de la diversidadLa 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, adapta-

ciones del currículo, etc.

Para contribuir en esta tarea, nuestro proyecto presen-

ta una serie de medidas cuya finalidad es preventiva o

compensadora; en un momento dado, cualquier alum-

no puede precisarlas.

Concretamente, las páginas siguientes presentan fi-

chas 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.

A Completa el siguiente mapa conceptual:

LAS CIENCIAS DE LA NATURALEZA

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.° E

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tocopia

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rizado.

CIENCIAS NATURALES

están formadas, entre otras, por

estudia

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

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:

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

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

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

estudia

.....

cambios

.....en en

cambios

.....

que sí que no

Sistemas

Modifican la

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

del

.....

Nombre y apellidos: .....................................................................................................................................

Curso: ..................................................................... Fecha: ....................................................................

UNIDAD

1Ficha de trabajo I

120

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 especializa-das 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.

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:

EL MÉTODO CIENTÍFICO

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ETAPAS DEL MÉTODO CIENTÍFICO

1. Observación del fenómeno

2. Elaboración de hipótesis

3. Experimentación

4. Extracción de conclusiones

APARTADOS IMPORTANTES EN

UN ARTÍCULO CIENTÍFICO

I. Metodología

II. Conclusiones

III. Introducción

IV. Resultados

ÁMBITO INVESTIGACIÓN (O SU RESULTADO)

1. Medicina

2. Medio ambiente

3. Telecomunicaciones

4. Ocio

5. Agroalimentario


Curso: ..................................................................... Fecha: ....................................................................

Ficha de trabajo II

UNIDAD

1

121


LAS MAGNITUDES FÍSICAS Y SU MEDIDA

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ble

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rizado.

LA EXPERIMENTACIÓN

requiere de

de

para lo que necesitamos

. . .

. . .

. . . que define la cantidad patrón de las magnitudes

Fundamentales

a partir de fórmulas

físicas se definen las

. . .

que pueden

ser

B 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 …………. .

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

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 …………. .

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

a) p = FS

c) F = m · a

b) E = p · V d) E = m · a · l


Curso: ..................................................................... Fecha: ....................................................................

UNIDAD

1Ficha de trabajo III

122

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

MÚLTIPLOS Y SUBMÚLTIPLOS (I)

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rizado.

NOTACIÓN CIENTÍFICA CAMBIO DE UNIDADES

0,000 000 567 m

3 200 000 g

0,0089 s

6 700 J 6,7 · 103 J 6,7 kJ

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 «me-nor»:

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.


Curso: ..................................................................... Fecha: ....................................................................

Ficha de trabajo IV

UNIDAD

1

123

A 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.

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

B 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.

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

Razonando del mismo modo, completa las oraciones siguientes con «mayor» o «me-nor»:

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.

C Realiza los cambios de unidades que siguen indicando los factores de conversión que utilices.

CAMBIO DE UNIDAD FACTORES DE CONVERSIÓN

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

MÚLTIPLOS Y SUBMÚLTIPLOS (II)

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Curso: ..................................................................... Fecha: ....................................................................

UNIDAD

1Ficha de trabajo V

124

A 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.

B 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 equivalen-cia 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, ycorresponden a puntos con igual presión. ¿Qué valores se encuentran frecuente-mente en estas isobaras? ¿En qué unidades se miden?

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

5. Indica las referencias que has utilizado para responder al cuestionario ....................

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

MÚLTIPLOS Y SUBMÚLTIPLOS (III)

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Curso: ..................................................................... Fecha: ....................................................................

Ficha de trabajo VI

UNIDAD

1

125

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 conver-sión 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 no-tación científica:

1. Unidad de fuerza: newton; definición: N = kg · m/s2.

MEDIDAS FACTORES DE CONVERSIÓN OPERACIONES Y RESULTADO EN N

III. 56

g · m

s2

III. 3 000 g · cm

s2

III. 845 kg · mm

min2

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

MEDIDAS FACTORES DE CONVERSIÓN OPERACIONES Y RESULTADO EN J

III. 56

g · mm2

s2

III. 3 000 g · cm2

s2

III. 845 kg · μm2

min2

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126


Unidad 1. Ficha de trabajo VI

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:

EL PROCESO DE MEDIR

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1. Masa de un bolígrafo a) BALANZA DE BAÑO

2. Tiempo que tarda un autobús en

pasar por una parada

b) BALANZA DE COCINA

3. Volumen de aire en el aula

c) CRONÓMETRO DIGITAL (SENSIBILIDAD

DE cs)

4. Longitud de una falange de tu mano

d) RELOJ DE AGUJAS

e) CINTA MÉTRICA CON SENSIBILIDAD

DE cm

f) REGLA CON SENSIBILIDAD DE mm

C Indica si los siguientes conjuntos de medidas presentan errores sistemáticos o alea-torios. 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.

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


Curso: ..................................................................... Fecha: ....................................................................

Ficha de trabajo VII

UNIDAD

1

127

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:

1. Calcula el valor medio de las medidas.

2. Completa la tabla.

3. Evalúa la precisión de este conjunto de medidas.

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

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:

TRATAMIENTO DE LOS DATOS NUMÉRICOS (I)

MEDIDA MASA (g) ERROR ABSOLUTO (g) ERROR RELATIVO (%)

1 0,503

2 0,524

3 0,512

4 0,501

5 0,514

6 0,508

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MEDIDA ¿ES CORRECTA? EXPRESIÓN CORRECTA

1,27 ± 0,1 g No 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


Curso: ..................................................................... Fecha: ....................................................................

UNIDAD

1Ficha de trabajo VIII

128

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 conti-nuación:

TRATAMIENTO DE LOS DATOS NUMÉRICOS (II)

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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:

MEDIDAVELOCIDAD

(km/h)ERROR ABSOLUTO (km/h) ERROR RELATIVO (%)

1 89

2 85

3 92

4 86

5 90

6 91

MEDIDA ¿ES CORRECTA? EXPRESIÓN CORRECTA

0,089 ± 0,01 g No 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


Curso: ..................................................................... Fecha: ....................................................................

Ficha de trabajo IX

UNIDAD

1

129

A Indica el número de cifras significativas de las medidas siguientes, y realiza las ope-raciones indicadas expresando el resultado con el número de cifras significativas ade-cuado:

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:

OPERACIONES MATEMÁTICAS Y REDONDEO

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


Curso: ..................................................................... Fecha: ....................................................................

UNIDAD

1Ficha de trabajo X

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rizado.

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 pará-metro 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:

TABLAS, GRÁFICAS Y FÓRMULAS

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MEDIDA DQO MÉTODO 1 (mg/L) ERROR ABSOLUTO (mg/L) ERROR RELATIVO (%)

1 210

2 204

3 209

4 207

5 203

6 204

7 205

8 202

MEDIDA DQO MÉTODO 2 (mg/L) ERROR ABSOLUTO (mg/L) ERROR RELATIVO (%)

1 195

2 198

3 199

4 197

5 201

6 205

7 209

8 202


Curso: ..................................................................... Fecha: ....................................................................

Ficha de trabajo XI

UNIDAD

1

131

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rizado.

B Representa las medidas en un mismo gráfico.

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 re-lativo)?

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

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

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

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 1. Ficha de trabajo XI

Medida (n)

DQO

(m

g/L)

220

215

210

205

200

195

0190

2 4 6 8 10 12


LA MATERIA Y SUS PROPIEDADES

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rizado.

en ella distinguimos

Diferentes sustancias

es todo lo

que tiene

son

propiedades

B Relaciona estas medidas de volumen y capacidad.

10–6 L 103 L 1 L 10–3 L 1 mL 1 kL 1 μL

1 cm31 dm31 m3 1 mm3

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 pro-piedades generales o específicas, extensivas o intensivas:

1. 5 °C. ........................................................................................................................

2. 2,3 g /mL. ................................................................................................................

3. 70 g. ........................................................................................................................

4. 6 dm3. .....................................................................................................................

comocaracterizadas por

sus propiedades


Curso: ..................................................................... Fecha: ....................................................................

Ficha de trabajo I

UNIDAD

2

133

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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.

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.

103 kg/m3 1 mg/cm3 1 μg/mm3 780 kg/m3

0,78 g/m3 1 g/cm3 780 g/L

103 g/L 780 mg/L780 mg/L

134


Unidad 2. Ficha de trabajo I

A Indica si las siguientes afirmaciones son verdaderas (V) o falsas (F) y justifica tu res-puesta, poniendo en cada caso un ejemplo:

1. Los sólidos no se pueden comprimir apenas, debido a que sus partículasestán muy próximas unas a otras.

Ejemplo: ..................................................................................................................

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

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

2. En el estado gaseoso, una sustancia puede penetrar completamente enotra, 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 quelos forman hay un gran espacio que está vacío.

Ejemplo: ..................................................................................................................

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

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

4. Los líquidos se adaptan a la forma del recipiente que los contiene, porquesus partículas se mueven con cierta independencia unas de otras; enel caso de los sólidos, el movimiento de las partículas está limitadoa vibraciones.

Ejemplo: ..................................................................................................................

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

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

LOS ESTADOS DE AGREGACIÓN DE LA MATERIA (I)

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Curso: ..................................................................... Fecha: ....................................................................

Ficha de trabajo II

UNIDAD

2

135

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auto

rizado.

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.

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

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


Unidad 2. Ficha de trabajo II

A Indica si las afirmaciones siguientes son verdaderas (V) o falsas (F) y justifica tu res-puesta, 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?

……………………………………………………………………………………………

LOS ESTADOS DE AGREGACIÓN DE LA MATERIA (II)

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S.A

. F

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.° E

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. M

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rial fo

tocopia

ble

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rizado.


Curso: ..................................................................... Fecha: ....................................................................

UNIDAD


137


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.

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.

LOS GASES

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I II III

p1

p1 > p2 p1 = p2 p1 < p2

p2

p1

p1

p2p2


Curso: ..................................................................... Fecha: ....................................................................

Ficha de trabajo IV

UNIDAD

2

138

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

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 de310 K, ¿qué presión ejercerá el gas sobre la pared de la botella en este caso?

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?

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.

……………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………

LAS LEYES DE LOS GASES (I)

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DATOS LEY FÍSICA DESARROLLO RESULTADO




Curso: ..................................................................... Fecha: ....................................................................

UNIDAD

2Ficha de trabajo V

139

En la tabla del enunciado se dan datos de presión y volumen de un gas a 298 K:

p(atm) 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45 0,50 0,55 0,60

V(L) 244,4 162,9 122,2 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:

LAS LEYES DE LOS GASES (II)

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V (L)

p (atm)

0,70

0,60

0,50

0,40

0,30

0,20

0,10

0,0050,00,0 100,0 150,0 200,0 250,0 300,0

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?

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

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


Curso: ..................................................................... Fecha: ....................................................................

Ficha de trabajo VI

UNIDAD

2

140


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:

LOS CAMBIOS DE ESTADO

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CAMBIO DE ESTADO EJEMPLO

Condensación 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?

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

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


Curso: ..................................................................... Fecha: ....................................................................

UNIDAD

2Ficha de trabajo VII

141

ESTUDIO EXPERIMENTAL DE LOS CAMBIOS DE ESTADO (I)

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A A partir de las temperaturas de fusión y ebullición del agua, el butano, el etanol y el mercu-rio, que se dan en la primera tabla, completa la segunda, indicando el estado de agrega-ción en el que se encuentra cada sustancia en cada intervalo de temperaturas señalado:

SUSTANCIATEMPERATURA

DE FUSIÓN (°C)

TEMPERATURA

DE EBULLICIÓN (°C)

Agua 0 100

Butano –138 0

Etanol –114 78

Mercurio –39 357

INTERVALO DE

TEMPERATURAAGUA BUTANO ETANOL MERCURIO

1. De –130 °C a –120 °C Líquido Sólido

2. De –100 °C a –45 °C Líquido

3. De –20 °C a –1 °C

4. De 1 °C a 50 °C

5. De 50 °C a 96 °C Gas Líquido

6. De 110 °C a 320 °C Gas Gas

7. Por encima de 360 °C

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

TEMPERATURA

(K)

TEMPERATURA

(°C)SUSTANCIA ESTADO

DENSIDAD

(g/cm3)

MASA

(g)

VOLUMEN

(mL)

473

Agua 20 43,096

Butano 103 68,879

Etanol 45 37,943

Mercurio 3 1,807

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?


Curso: ..................................................................... Fecha: ....................................................................

Ficha de trabajo VIII

UNIDAD

2

142

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

C La figura muestra un gráfico de temperatura-calor suministrado para una determinada sustancia.

(J )

T (°C)

6055504540353025201510

50

500 100 150 200 Calor suministrado

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(J )

T (°C)

6055504540353025201510

50

500 100 150 200 Calor eliminado

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).

143


Unidad 2. Ficha de trabajo VIII

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:

ESTUDIO EXPERIMENTAL DE LOS CAMBIOS DE ESTADO (II)

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 ebu-llición de la sustancia. Indica el estado de agregación de la sustancia a 60 °C y a 23 °C.

T (°C)

65

55

45

35

25

15

5

–5

T (°C)

65

55

45

35

25

15

5

–5 © G

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TEMPERATURA

(K)

TEMPERATURA

(°C)SUSTANCIA ESTADO

DENSIDAD

(g/cm3)

MASA

(g)VOLUMEN

363

Agua 1 1 kg

Butano 2,50 · 10–3 1 kg

Etanol 0,81 1 kg

Mercurio 16,6 1 kg

SUSTANCIATEMPERATURA

DE FUSIÓN (°C)

TEMPERATURA

DE EBULLICIÓN (°C)

Agua 0 100

Butano –138 0

Etanol –114 78

Mercurio –39 357


Curso: ..................................................................... Fecha: ....................................................................

Ficha de trabajo IX

UNIDAD

2

144

A La figura muestra el gráfico de temperatura-calor suministrado a una determinada sus-tancia. Describe, para cada tramo marcado, qué cambios experimenta cierta cantidad de esta sustancia al ir variando su temperatura. Utiliza para ello la teoría cinética.

LA TCM Y LOS CAMBIOS DE ESTADO

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(J )

T (°C)

6055504540353025201510

50

500

III

III

IV V

100 150 200 Calor suministrado

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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


Curso: ..................................................................... Fecha: ....................................................................

UNIDAD

2Ficha de trabajo X

145

A Completa el siguiente mapa conceptual escribiendo SÍ o NO sobre los puntos:

CLASIFICACIÓN DE LA MATERIA

¿se separa por medios físicos?

Mezcla

MATERIA

HeterógeneaHomogénea

¿es uniforme en todas sus partes?

CompuestoElemento

¿se descompone por medios químicos?

Sustancia pura

B Completa la información de la tabla, indicando, para cada caso, si se trata de sustan-cias puras (elementos o compuestos), o si son mezclas homogéneas o heterogéneas:

SISTEMA MATERIAL TIPO DE SISTEMA MATERIAL

Agua de mar Mezcla homogénea

Mahonesa

Diamante

Gel de sílice Sustancia pura (compuesto)

Lodo

C Completa la información de la tabla, indicando, para cada caso, si se trata de sustan-cias 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 TIPO DE SISTEMA MATERIAL NATURAL/SINTÉTICO

Petróleo

Coltán

Argón

Freón 22

Aceite de oliva

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.... ....

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


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Ficha de trabajo I

UNIDAD

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

MÉTODOS DE SEPARACIÓN

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

TÉCNICA TIPO DE MEZCLA PROPIEDAD

Destilación

Cristalización

Filtración

Decantación

Centrifugación

Embudo

Refrigerante

Matraz de fondo

redondo

Termómetro

DESTILACIÓN

FILTRACIÓN

CRISTALIZACIÓN

DECANTACIÓN

Cristalizador

Pie

Aro

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

MEZCLATÉCNICA DE

SEPARACIÓNMOTIVOS

1. Agua y alcohol

2. Impurezas de agua en gasolina

3. Partículas sólidas en aceite usado

de cocina

4. Sal y arena


Curso: ..................................................................... Fecha: ....................................................................

Ficha de trabajo II

UNIDAD

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A Indica qué técnica o combinación de técnicas de separación utilizarías, y en qué or-den, 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 téc-nicas descritas a continuación, de las que puedes buscar información previamente).

TAMIZADO

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.

SEPARACIÓN

MAGNÉTICA

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-

nante soluble en agua cuya temperatura

de ebullición es de 70 °C.

Depurar el agua para su reutilización.

1. Técnicas de separación y descripción.


Mezcla de una sal, que es soluble en agua

en un amplio intervalo de temperaturas, y

un sólido insoluble en agua.

Purificar la sal.



Aceite lubricante en el que se encuen-

tran suspendidas virutas de hierro, arena

y grava.

Separar todos los componentes de la mez-

cla para reutilizar el aceite, la arena y la

grava.


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

MÉTODOS DE SEPARACIÓN

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Ficha de trabajo III

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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:

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

LAS DISOLUCIONES

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

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

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

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

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

SOLUTO DISOLVENTE

Amalgamas

Bebida gaseosa

Aerosol

Nubes


Curso: ..................................................................... Fecha: ....................................................................

Ficha de trabajo IV

UNIDAD

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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) 10 20 30 40

SOLUBILIDAD (gsal/100 g) 32 35 36 37

1. Representa los datos de la tabla en este gráfico de solubilidad frente a temperatura.

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) 0 5 10 15 20 25 30 35

SOLUBILIDAD (mg/L) 14,16 12,37 10,92 9,76 8,84 8,11 7,53 7,04

SOLUBILIDAD Y SATURACIÓN

T (°C)

S (g/100 g)

38

37

36

35

34

33

32

31100 20 30 40 50


Curso: ..................................................................... Fecha: ....................................................................

Ficha de trabajo V

UNIDAD

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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 aumenta-mos 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: ..........................................................................................................

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

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

1. Representa los datos de la tabla en el siguiente gráfico de solubilidad frente a tem-peratura:

T (°C)

S (mg/L)16141210

864

02

100 20 30 405 15 25 35

151


Unidad 3. Ficha de trabajo V

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

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 aproxi-mación.

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

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

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 medi-das 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.

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

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

SOLUBILIDAD Y SATURACIÓN

GASES N2 O2 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


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Ficha de trabajo VI

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A La leche es una disolución en la que se encuentran presentes muchos solutos diferen-tes. 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):

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 me-dirías 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? ..................................................................................

CONCENTRACIÓN DE UNA DISOLUCIÓN (I)

VALORES NUTRICIONALES

MEDIOS PORVALORES 100 mL EN 250 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 120 mg (15% C.D.R.)*

Sodio 0,04 g

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


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Y continúa: Puede establecerse como esquema de dosificación 15 mg/kg de masa corporal por toma.


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.


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 etique-ta de un envase de pasta fresca. Calcula el % en masa de cada tipo de nutrientes:

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.

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

VALORES NUTRICIONALES

MEDIOS POR100 g

POR RACIÓN

(125 g)% MASA

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

Sodio

Equivalente en sal

0,035 g

0,087 g

0,04 g

0,1 g

154


Unidad 3. Ficha de trabajo VII

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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-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


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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:

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

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

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

LA CONCENTRACIÓN SEGÚN LA IUPAC (I)

CONCENTRACIÓN

DE DISOLUCIÓNCANTIDAD DE SOLUTO

CANTIDAD DE

DISOLUCIÓN

50 g/L 100 g

76% volumen 76 cL

120 mg/L 3 g

10% masa 85 g

MASA DE

SOLUTO

MASA DE

DISOLVENTE

VOLUMEN

DE

DISOLUCIÓN

DENSIDAD

DE LA

DISOLUCIÓN

(g/L)

CONCENTRACIÓN

(g/L)

CONCENTRACIÓN

(...)

10 mg 10–2 kg 12 mL

200 g 1,2 kg 9,8 · 10–1 L

2 g 600 g 0,62 L

10 g 450 g 45 cL


Curso: ..................................................................... Fecha: ....................................................................

Ficha de trabajo IX

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A A partir de los datos de las tablas, en la que se detallan la masa de soluto y su densi-dad, 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 utili-zas y cuál es la secuencia de tus cálculos.

LA CONCENTRACIÓN SEGÚN LA IUPAC (II)

METANOL AMONIACO 30 N-HEPTANO

MASA DE SOLUTO (g) 10 1 200 50

DENSIDAD DE SOLUTO (g/mL) 0,791 0,89 0,684

VOLUMEN DE SOLUTO (mL)

AGUA AGUA N-OCTANO

MASA DE DISOLVENTE (g) 230 3 000 200

DENSIDAD DE DISOLVENTE (g/mL) 1 1 0,703

VOLUMEN DE DISOLVENTE (mL)

DISOLUCIÓN

(METANOL + AGUA)

DISOLUCIÓN

(AMONIACO + AGUA)

DISOLUCIÓN

(N-HEPTANO + N-OCTANO)

% MASA

% VOL


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Ficha de trabajo X

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B Disponemos de dos disoluciones, A y B. La primera (A) se ha preparado disolviendo74 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 disuel-tos 500 mg de alcohol?

C Completa la siguiente tabla, indicando la cantidad de soluto presente, la concentra-ción de la disolución o la cantidad de disolución que debemos tomar en cada caso:

CONCENTRACIÓN

DE DISOLUCIÓN

CANTIDAD

DE SOLUTO

CANTIDAD

DE DISOLUCIÓN

250 g/L 6 dL

6 g 50 g

1 mg/L 0,3 mg

25% volumen 12 mL

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Unidad 3. Ficha de trabajo X

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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:

PRIMERAS IDEAS SOBRE LA MATERIA

La materia no

es infinitamente

divisible.

Los átomos que

forman el grafito

y los que forman

el diamante son

iguales.

+

H2O


Curso: ..................................................................... Fecha: ....................................................................

UNIDAD

4Ficha de trabajo I

160

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. Con-sulta para ello tu libro de texto:

NATURALEZA ELÉCTRICA DE LA MATERIA

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?

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


Curso: ..................................................................... Fecha: ....................................................................

Ficha de trabajo II

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

EL ELECTRÓN Y LA RADIACTIVIDAD


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UNIDAD


EL CIENTÍFICO

en el año

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

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

experimentando con

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

concluyó que

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

son están constituidos por

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

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

independientemente con carga

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

a las que denominó

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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-ción y las características principales de estas radiaciones:

Radiación alfa: .............................................................................................................

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

Radiación beta: ............................................................................................................

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

Radiación gamma: .......................................................................................................

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


Unidad 4. Ficha de trabajo III

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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

MODELOS ATÓMICOS (I)

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


Curso: ..................................................................... Fecha: ....................................................................

UNIDAD

4Ficha de trabajo IV

–

–

–

–+

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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.

MODELOS ATÓMICOS (II)

J.

Chadwick

Descubre

neutrón

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

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

Propone

protones

E.

Rutherford

Experimento

bombardeo

partículas a

J.J.

Thomson

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

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

W.K.

Röentgen

Descubre

rayos X

en tubo de

descarga

191919131904189718961850

B Indica a qué modelo atómico dieron lugar los siguientes experimentos y describe es-tos modelos atómicos de forma breve.

HECHO/EXPERIMENTOMODELO

ATÓMICOAÑO

DESCRIPCIÓN

DEL MODELO

+

+

+

+

+

+

1911

Ley de la conservación de la masa en las

reacciones químicas (Lavoisier, 1789).1803

Cátodo

Ánodo Placa positiva

Placa negativa

1904

A.H.

Becquerel

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

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

W.

Crookes

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

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


Curso: ..................................................................... Fecha: ....................................................................

Ficha de trabajo V

UNIDAD

4

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

J. Dalton

Modelo

atómico

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

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

E.

Rutherford

Modelo

atómico

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

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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 ioni-zar, es decir, sin que estén cargados eléctricamente.

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?

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

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?

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

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

CARACTERIZACIÓN DE LOS ÁTOMOS (I)

A Z PROTONES NEUTRONES ELECTRONES

C-14 14 6

Be-9 4 4

Ar-40 18 18

Ra-138 88

a) b) c) d)

54X24

54X26

56X26

54X24


Curso: ..................................................................... Fecha: ....................................................................

UNIDAD

4Ficha de trabajo VI

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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:

C Indica si las afirmaciones siguientes son verdaderas (V) o falsas (F) y justifica tu res-puesta.

V F

1 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:

CARACTERIZACIÓN DE LOS ÁTOMOS (II)

ION Z N.º ELECTRONES CARGA (CULOMBIOS)

F– 9

Ca2+ 20

Li+ 3

S2– 16


Curso: ..................................................................... Fecha: ....................................................................


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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 F

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:

4 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?

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

CARACTERIZACIÓN DE LOS ÁTOMOS (III)


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3. Se sabe que de cada 100 átomos de bromo, 51 son de bromo-79 y 49 son de bro-mo-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.

ISÓTOPOSABUNDANCIA DE ISÓTOPOS

(%)

MASA ATÓMICA

(u)

24Mg

1278,70

25Mg

1210,13

26Mg

1211,17

MASA ATÓMICA PROMEDIO

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?

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

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

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

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


Unidad 4. Ficha de trabajo VIII

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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 K L M N REGLA GENERAL

NIVEL

N.º ELECTRONES

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

ELEMENTO ZNÚMERO DE ELECTRONES

CAPA K CAPA L CAPA M CAPA N

O 8

S 16

Se 34

Kr 36

K 19

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) GANA/PIERDE ELECTRONES N.º DE ELECTRONES

Ca2+ 29

Ra2+ 88

Br– 35

S2– 16

Fe3+ 26

LA CORTEZA ATÓMICA (I)


Curso: ..................................................................... Fecha: ....................................................................

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4Ficha de trabajo IX

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170

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.

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.

ELEMENTO ZN.º DE

PERÍODO

NÚMERO DE ELECTRONES ÚLTIMA

CAPA

LLENA

N.º

ELECTRONES

ÚLTIMA CAPA

CAPA

K

CAPA

L

CAPA

M

CAPA

N

F 9

Cl 17

Br 35

O 8

S 16

Se 34

C 6

Si 14

Ge 32

Be 4

Mg 12

Ca 20

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 elec-trones 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?

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

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LA CORTEZA ATÓMICA (II)


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Ficha de trabajo X

UNIDAD

4

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

GRUPO I GRUPO II

Na Antimonio In Astato

K Arsénico Ti Arsénico

Sb Kriptón I Indio

Sr Fósforo Na Yodo

As Estroncio Sn Estroncio

P Sodio At Estaño

Kr Radón S Sodio

Rn Potasio Sr 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:

PRIMERAS IDEAS SOBRE LOS ELEMENTOS QUÍMICOS

ELEMENTO SÍMBOLO METAL/NO METAL CARACTERÍSTICA

Helio He No metal Es un gas inerte

Cobre

Flúor

Platino

Potasio


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UNIDAD

5Ficha de trabajo I

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

EL SISTEMA PERIÓDICO (I)

NOMBRE SÍMBOLOCARÁCTER

METÁLICONOMBRE SÍMBOLO

CARÁCTER

METÁLICO

B Completa la siguiente tabla:

ELEMENTO SÍMBOLO GRUPO ELEMENTO SÍMBOLO GRUPO

Na Fósforo

Potasio As

Rubidio Antimonio

Magnesio Azufre

Calcio Selenio

Sr Te

Al Cloro

Ga Br

In Yodo

Si Ne

Germanio Argón

Estaño Kr


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Ficha de trabajo II

UNIDAD

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

EL SISTEMA PERIÓDICO (II)

ELEMENTO SÍMBOLO

N.º

ELECTRONES

ÚLTIMA

CAPA

GRUPO ELEMENTO SÍMBOLO

N.º

ELECTRONES

ÚLTIMA

CAPA

GRUPO

K IA Arsénico VA

Rubidio 1 Antimonio 5

Cesio Bi

Calcio 2 Se

Estroncio Te

Ba IIA Po

Galio IIA Bromo

In IIIA Yodo 7

Talio 3 IIIA At

Germanio Kr

Estaño Xe VIIIA

Plomo 4 Rn

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

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UNIDAD


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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 ad-quiere el hierro que necesita a partir de los alimentos, como son las carnes rojas, molus-cos, 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 eta-pas 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 medica-mentos. 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+)».

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

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

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

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

b) La cantidad diaria recomendada de hierro en varones entre 11 y 14 años es de12 mg y en el caso de mujeres de esa misma edad es de 15 mg. ¿Qué significa este dato? El contenido en hierro por cada 100 g de hígado es de 8 mg. ¿Qué cantidad de este alimento habría que tomar al día para cubrir la cantidad diaria recomendada si no se ingiriera ningún otro alimento con hierro?

LA ANEMIA FERROPÉNICA


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Ficha de trabajo IV

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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 respues-ta. 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:

Siempre que se habla de un cristal se hace referencia

a un compuesto iónico.

V/F

Justificación:

Las sustancias atómicas que existen en la naturale-

za siempre están formadas por átomos que no están

unidos entre sí.

V/F

Justificación:

En un sólido iónico se mantiene una proporción cons-

tante entre el número de aniones y cationes, de modo

que todo él es neutro.

V/F

Justificación:

AGRUPACIONES DE ÁTOMOS

Molécula de sacarosa

Cristal de sal común:

NaCl

Agua: H2O

Diamante: C


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UNIDAD

5Ficha de trabajo V

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H2O

Indica si la siguiente información acerca de las fórmulas químicas de la tabla (y la re-presentación 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, C4H10Enunciado 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.

Óxido de aluminio, Al2O3Enunciado alternativo:

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 Enunciado alternativo:

LAS FÓRMULAS QUÍMICAS


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Ficha de trabajo VI

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Lee con atención el siguiente relato acerca de la vida Sir Humphrey Davy y responde al cuestionario:

«Humphrey Davy descubrió el potasio y el so-

dio 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 tra-

yectoria de este científico atípico.

Es bien sabido que para alcanzar éxito como

científico suele ser preciso tener una adecuada

formación universitaria, pertenecer a una co-

munidad 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 su-

deste de Inglaterra). Estudió en la escuela local

hasta los 15 años y a la muerte de su padre co-

menzó a trabajar como ayudante de farmacia.

En la farmacia, no solo aprendió de forma con-

cienzuda y organizada el oficio, sino que apro-

vechó 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 me-

diante 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 ex-

perimentación 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 pulmo-

nares en Clifton. Allí, Davy estudió las propie-

dades de algunos gases como los óxidos de

nitrógeno, el metano, el amoniaco y el hidró-

geno. Al principio de estas primeras investiga-

ciones, el propio Davy probó heroicamente los

efectos fisiológicos de estos gases en su pro-

pio 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 efec-

tos fisiológicos de este gas, como la capacidad

de generar euforia y como anestésico. Lo de-

nominó “el gas de la risa”. Este descubrimien-

to 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 li-

bertad de elegir qué estudiar, el objeto de su

investigación.

En la institución londinense se sintió interesado

por el estudio del galvanismo. Así en 1800 pu-

blicó, 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 me-

dicina 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 oxí-

geno 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

HUMPHREY DAVY, UN QUÍMICO CURIOSO (I)


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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 sa-

les 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 con-

siguió 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 for-

ma rápida y errática produciendo un sonido si-

seante y que en poco tiempo se prendían emi-

tiendo una adorable luz lavanda.

En 1807 recibió el premio Napoleón del Instituto

Francés por su trabajo teórico y práctico inicia-

do el año anterior.

En 1814 publicó sus resultados experimentales

sobre la combustión del diamante, que le lleva-

ron a concluir que esta sustancia estaba com-

puesta 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 deri-

varon de su invento, porque no firmó ninguna

patente; para él, la mejor recompensa por sus

trabajos era el reconocimiento de haber conse-

guido 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.

NOMBRE 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:

NOMBRE FÓRMULA QUÍMICA INFORMACIÓN

Amoniaco H2O

Hidrógeno H2

Oxígeno O2



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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 compo-sición 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 cu-rioso»?

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

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

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HUMPHREY DAVY UN QUÍMICO CURIOSO (II)


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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.

EL ENLACE QUÍMICO (I)

ELEMENTO SÍMBOLO Z

N.º DE ELECTRONES

POR CAPA FALTAN/

SOBRAN

N.º DE

ELECTRONES

PARA OCTETO

CATIÓN/

ANIÓNK L M N O

Calcio 20

Cloro 17

Azufre 16

Sodio 11

Estroncio 38

Bromo 35

Oxígeno 8

Flúor 9

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 justifi-ca tu respuesta:

a) Los metales forman redes cristalinas en las que los átomos están unidosmediante enlace metálico, compartiendo los electrones entre pares de

átomos.

Justificación: ...........................................................................................................

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

b) Todas las sustancias moleculares tienen temperaturas de fusión y ebu-llición 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: ...........................................................................................................

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Ficha de trabajo IX

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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:

EL ENLACE QUÍMICO (II)

ELEMENTO SÍMBOLO Z

N.º DE ELECTRONES

POR CAPA FALTAN/

SOBRAN

N.º DE

ELECTRONES

PARA OCTETO

CATIÓN/

ANIÓNK L M N

Litio 3

Sodio 11

Berilio 4

Magnesio 12

Oxígeno 8

Azufre 16


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5Ficha de trabajo X

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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.

EL ENLACE QUÍMICO (III)

ELEMENTO SÍMBOLO Z

N.º DE ELECTRONES

POR CAPAFALTAN/

SOBRAN

N.º DE

ELECTRONES

PARA OCTETO

CATIÓN/

ANIÓNK L M N

Berilio 4

Magnesio 12

Calcio 20

Flúor 9

Cloro 17

Bromo 35

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 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.

ELEMENTO SÍMBOLO Z

N.º DE ELECTRONES

POR CAPA

N.º

ELECTRONES

PARA OCTETO

MECANISMO

K L M

Cloro 17

Hidrógeno 1

Flúor 9

Flúor 9

Nitrógeno 7

Nitrógeno 7

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


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Ficha de trabajo XI

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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: ...........................................................................................................

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

TRANSFORMACIONES EN LA MATERIA


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Ficha de trabajo I

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B Identifica los reactivos y los productos en las siguientes reacciones químicas:

Añadimos bicarbonato sódico a unos mililitros de vinagre y obtenemos dióxido de

carbono y una sal de sodio.

Reactivos: Productos:

Partimos una manzana por la mitad y al cabo de unas horas la superficie descubierta

de piel ha adquirido color marrón.


Prendemos un trozo de papel con un mechero y obtenemos cenizas, dióxido de car-

bono, vapor de agua y calor.


Se ponen en contacto los gases oxígeno e hidrógeno en una celda de combustible y

se obtiene vapor de agua y una corriente eléctrica.



Unidad 6. Ficha de trabajo I

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

Cu CuC C C

C

Reacción química: ............................................................................................................

Reactivos: ............................................... Productos: .....................................................

HH

HH

H

H

H H

OO O O

OO

O O



HH

HH

H

HH H

O O O O



HH

HH HH

H

H

H

H H

H

N NN N



ESTUDIO DE LAS REACCIONES QUÍMICAS


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Ficha de trabajo II

UNIDAD

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a)

b)

c)

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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 masa de H2O

1,37 g 2,00 g

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


94,91 g

masa de Ca masa de H2O masa de Ca(OH)2 masa de H2

50 g 2,50 g

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

MASA TOTAL DE

REACTIVOSMASA TOTAL DE PRODUCTOS

masa de KMnO4 masa de K2O masa de MnO masa de O2

100,66 g 30,0 g 25,48 g

d) 2 K + 2 H2O 8 2 KOH + H2


14,60 g

masa de K masa de H2O masa de KOH masa de H2

10,00 g 0,26 g

e) C2H6 + 7/2 O2 8 2 CO2 + 3 H2O


masa de C2H6 masa de O2 masa de CO2 masa de H2O

93,0 g 347,2 g 167,4 g


Unidad 6. Ficha de trabajo II

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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 su-

ministrar ……........….. 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 compo-

nen 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.

REACCIONES QUÍMICAS Y ENERGÍA (I)


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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:

REACCIONES QUÍMICAS Y ENERGÍA (II)

a) Indica qué gráfico corresponde a una reacción endotérmica y cuál a una exotérmi-ca. 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…)?

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

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

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

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

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Energía

Reactivos Reactivos

Productos

Productos

Estado intermedio Estado intermedio

Avance de la reacción

Energía

Avance de la reacción


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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 PRODUCTOS

Masa de CH4 Masa de O2 Masa de CO2 Masa de H2O

1,000 kg 4,000 kg 2,250 kg

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


Masa de C4H10 Masa de O2 Masa de CO2 Masa de H2O

500,0 g 1 793,1 g 775,9 g

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



100 g 351 g 142 g

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

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

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APLICACIONES ENERGÉTICAS DE LAS REACCIONES QUÍMICAS (I)


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Ficha de trabajo V

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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 tec-nológicos 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.

APLICACIONES ENERGÉTICAS DE LAS REACCIONES QUÍMICAS (II)

Hidrógeno

Ánodo CátodoElectrolito

Electricidad Electricidad

+ – Aire

Aire+

agua

H+

H2O2

H2O

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–.

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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 justifi-ca 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.

Justificación: ...........................................................................................................

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

e) La lluvia ácida se produce cuando se disuelve gas amoniaco en las gotas de lluvia.

Justificación: ...........................................................................................................

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

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

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

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

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REACCIONES QUÍMICAS DE INTERÉS (I)


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A Para determinar el pH de una disolución, que sabemos que es ácida, se hace reac-cionar 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 indica-dor.

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.

REACCIONES QUÍMICAS DE INTERÉS (II)

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

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

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

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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 justifi-ca 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 sinté-ticos) de uso en:

a) Medicina:

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

b) Automoción:

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

c) Cocina:

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

d) El instituto:

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

LA QUÍMICA EN LA SOCIEDAD


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Ficha de trabajo IX

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

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 justifi-ca 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: ...........................................................................................................

QUÍMICA Y MEDIO AMBIENTE

1

2

3

4

I. Energía que llega del Sol

IV. Energía retenida en la atmósfera

III. Energía reflejada

II. Energía devuelta al universo


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UNIDAD

6Ficha de trabajo X

CANTIDAD DE SUSTANCIA: EL MOL (refuerzo)

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Ficha de trabajo I

UNIDAD

7

195

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

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 II

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

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, cal-cula las masas moleculares de los compuestos siguientes:

LA MASA DE LOS ÁTOMOS Y DE LAS MOLÉCULAS

ABUNDANCIA (%) MASA (u)

75,77 35

24,23 37

COMPUESTO MASA (u) COMPUESTO MASA (u)

Fe2O3 NaHCO3

HCN Al(OH)3

H2SO4 H2O

CH3CH3 NO2

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LA MASA DE LOS ÁTOMOS Y LAS MOLÉCULAS (refuerzo)

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

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 res-puesta.

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

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.

LA CANTIDAD DE SUSTANCIA: EL MOL


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Ficha de trabajo II

UNIDAD

7

710 g DE Na2SO4

Elemento/compuesto Na2SO4 Na S O

Masa molar (g/mol) 23 32 16

Cantidad (mol) 20

Masa (g)

Cantidad (unidades elementales) 3,011 · 1024

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

1. Na2O + H2O (l) 8 2 NaOH (aq)

2. CaO + H2O (l) 8 Ca(OH)2 (aq)

3. CH4 (g)+ O2 (g) 8 2 CO2 (g) + 2 H2O (g)

4. Al (s) + HCl (aq) 8 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-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 núme-ro de sustancias producto.

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REPRESENTACIÓN DE LAS REACCIONES QUÍMICAS

UNIDAD

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UNIDAD

7

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

AJUSTE DE UNA ECUACIÓN QUÍMICA (I)

Ficha de trabajo IV

2 HCl + Ca(OH)2 8 2 H2O + CaCl2

2 · 1 + 1 · 2 = 4 H 2 · 2 = 4

2 · 1 + = 2 Cl 1 · 2 = 2

1 · 1 = 1 Ca 1 · 1 = 1

1 · 2 = 2 O 2 · 1 = 2

Al + O2 8 Al2O3

Al

O

SO2 + H2O 8 H2SO3

H

S

O

CH4 + O2 8 CO2 + H2O

C

O

H

HCl + NaOH 8 NaCl + H2O

H

Na

O

Cl

Ca + H2O 8 Ca(OH)2 + H2

Ca

H

O

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

AJUSTE DE UNA ECUACIÓN QUÍMICA (II)

UNIDAD

7Ficha de trabajo V

2 HCl + Ca(OH)2 8 2 H2O + CaCl2 SO2 + O2 + H2O 8 H2SO4

2 · 1 + 1 · 2 = 4 H 2 · 2 = 4 S

2 · 1 + = 2 Cl 1 · 2 = 2 O

1 · 1 = 1 Ca 1 · 1 = 1 H

1 · 2 = 2 O 2 · 1 = 2

C2H2 + O2 8 CO2 + H2O Al + HCl 8 AlCl3+ H2

Na2O2 + H2SO4 8 Na2SO4 + H2O2 NH3 + O2 8 NO+ H2O

Na N

H H

S O

O

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UNIDAD

7

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 12 C + 11 H2O

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

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

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

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

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

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

b) H2SO4 (aq) + Zn (s) ZnSO4 + H2 (g)

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

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

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

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SIGNIFICADO DE UNA ECUACIÓN QUÍMICA (I)

Ficha de trabajo VI

H2SO4

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A Escribe las siguientes reacciones químicas en forma de ecuaciones químicas ajusta-das:

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 monóxi-do 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) H2O (g)

SIGNIFICADO DE UNA ECUACIÓN QUÍMICA (II)

UNIDAD


en una pila de combustible

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202

UNIDAD

7

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

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

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

d) K + H2O 8 KOH + H2

CÁLCULOS EN UNA REACCIÓN QUÍMICA (I)


COMPUESTO HCl NaOH NaCl H2O

MOLES SEGÚN ESTEQUIOMETRÍA

MASA MOLECULAR (g/MOL)

MASA (g) 1,37 2,00

COMPUESTO Ca H2O Ca(OH)2 H2


MASA MOLECULAR (g/MOL) 2

MASA (g) 50

COMPUESTO KMnO4 K2O MnO O2



MASA (g) 30,0

COMPUESTO K H2O KOH H2


MASA MOLECULAR (g/MOL) 18 2

MASA (g) 10 0,255

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Curso: ..................................................................... Fecha: ....................................................................

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 com-pletando los datos de la tabla:

CÁLCULOS UNA REACCIÓN QUÍMICA (II)

UNIDAD

7Ficha de trabajo IX

COMPUESTO C2H6 O2 CO2 H2O



MASA (g) 93

MASA TOTAL (g)

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


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Ficha de trabajo I

204

A Completa el mapa conceptual siguiente:

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

a) Cuando un cuerpo cede protones, queda cargado positivamente.

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

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.

LA CARGA ELÉCTRICA

UNIDAD

8

ION CARGA NETA CARGA (C) CARGA (μC)

Al3+ +3

S2–

Fe2+

H+ +1

LA CARGA ELÉCTRICA DE UN CUERPO ES

Electrones

Positiva...................

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


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Ficha de trabajo II

205

A Completa el mapa conceptual siguiente.

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 justifi-ca 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 ............................................................................................................

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

LA ELECTRIZACIÓN

UNIDAD

8

a

electriza

otro cuerpo

CUANDO UN CUERPO

por

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

resultan

se provoca una

redistribución de cargas

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

las cargas ................................

resultan

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

a) b)

c) d)

B Tenemos dos cargas iguales (de valor q culombios), separadas una distancia d me-tros, 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:

a) F' = 2 · F 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 b) F' = 3 · F c) F' = F/3 d) F' = F3

INTERACCIÓN ENTRE CARGAS ELÉCTRICAS (I)

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UNIDAD


206

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

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

F+q –Q

F

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

F–Q

F+q

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

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

F+q

F+q

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

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

F+q

F+q

UNIDAD

7

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

a) Representa gráficamente los datos de la tabla:

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 uni-dad 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).

d) ¿Qué tipo de representación has obtenido?

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

e) ¿En qué material el efecto de una carga sobre la otra es más intenso?

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

INTERACCIÓN ENTRE CARGAS ELÉCTRICAS (II)

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207

UNIDAD

8

F (N) 50 28,0 12,4 7,0 4,5 3,1 2,3

d (m) 1,5 2 3 4 5 6 7

F (N)

d (m) 1 2 3 4 5 6 7

60,0

50,0

40,0

30,0

20,0

10,0

0,00

F (N)

d (m)1 2 3 4 5 6 7

A Indica si las siguientes afirmaciones son verdaderas (V) o falsas (F), y justifica tu res-puesta:

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 pe-queñas cantidades.

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

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

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

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

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

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

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

B Indica si los materiales siguientes son aislantes o conductores, y en qué experiencia te basas para hacer la clasificación.

AISLANTES Y CONDUCTORES

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UNIDAD

8Ficha de trabajo V

208

MATERIAL AISLANTE/CONDUCTOR EXPERIENCIA

Agua de mar Conductor No bañarse en caso de tormenta

Cuerpo humano

Suelas de goma

Madera

UNIDAD

7

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.

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

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

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.

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LA ELECTRICIDAD EN NUESTRA VIDA

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209

UNIDAD

8

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:

Michael Faraday nació en 1791 en Ne-wington Butts, Southwark. Recibió solo formación básica, pues su familia no podía costearle estudios superiores. Du-rante su adolescencia trabajó como ayu-dante de un encuadernador de libros, lo que le permitió acceder a un gran nú-mero 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 con-ferencias que impartió Humphry Davy en la Royal Institution (RI). Faraday escribió a Davy solicitando trabajo. Fue contra-tado como ayudante en química en esta misma institución en 1813.

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 inter-cambiar 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 rota-ción electromagnética (en el que se de-tallan los fundamentos físicos que hay

detrás del motor eléctrico), y es nom-brado 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 ningu-na 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 des-cargas eléctricas, e introdujo un elec-troscopio 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 ha-cia 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.

MICHAEL FARADAY

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UNIDAD


210

Responde al siguiente cuestionario:

1. ¿Qué edad tenía Faraday cuando accedió a trabajar en la Royal Institution?

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2. ¿Qué cargos ocupó en esta institución?

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211

3. ¿Qué es un faradio?

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

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.

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

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

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

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



A Relaciona las magnitudes eléctricas con los elementos del símil hidráulico:

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 justifi-ca 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: ...........................................................................................................

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CORRIENTE ELÉCTRICA

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UNIDAD

9Ficha de trabajo I

212

Potencia de la bomba Cables conductores

Tuberías Generador

Diferencia de alturas entre depósitos Fuerza electromotriz

Moléculas de agua Diferencia de potencial

Bomba hidráulica Electrones

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 movi-miento 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, aproximada-mente.

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.

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DINAMO

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Ficha de trabajo II

213

Fich

UNIDAD

9

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

EL CIRCUITO ELÉCTRICO

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UNIDAD


214

1.

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

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

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

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

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

2.

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

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

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

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

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

V

3.

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

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

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

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

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

V A

4.

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

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

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

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

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

A Completa los párrafos siguientes, relativos a las magnitudes que caracterizan un cir-cuito 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

0 0 0

1 17,65 10,71

3 52,94 32,14

5 88,24 53,57

7 123,53 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.

MAGNITUDES ELÉCTRICAS Y LEY DE OHM

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Ficha de trabajo IV

215

Fich

UNIDAD

9


Unidad 9. Ficha de trabajo IV

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?

140

120

I (A)

V (V)

100

80

60

40

20

0 2 4 6 8

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

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

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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: ...........................................................................................................

d) A =

Cs

Justificación: ...........................................................................................................

e) W =

Js

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) RESISTENCIA (Z) POTENCIA (W) EXPRESIÓN

12,5 8 100

220 250

10 1,25

125 28

56,25 8 450

LA ENERGÍA ELÉCTRICA Y SUS APLICACIONES

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Ficha de trabajo V

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Fich

UNIDAD

9

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 aso-ciado 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: .................................................................................................................

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

LA PRODUCCIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA

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UNIDAD


218

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 refrige-ración, 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.

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

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

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

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

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

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

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.

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

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

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EL CALOR COMO FUENTE DE CONTAMINACIÓN

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UNIDAD

9

En la factura mensual de luz de un domicilio se desglosan los siguientes conceptos: po-tencia 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:

CONCEPTO PRECIO MENSUAL O % IMPORTE (€)

Potencia contratada: 3,3 kW 164,2355 €/kW

Energía consumida: 219 kWh 24,63

Impuesto sobre electricidad 4,684%

Alquiler equipos 0,57 €/mes

IVA 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.

LA ELECTRICIDAD EN CASA

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UNIDAD 1

Ficha de trabajo I (refuerzo)

A Las ciencias naturales están formadas, en-tre otras, por la Química, que estudia los cambios químicos en sistemas, que sí mo-difican la naturaleza de estos.

Las ciencias naturales están formadas, en-tre otras, por la Física, que estudia los cam-bios físicos en sistemas, que no modifican la naturaleza de estos.

B a) Falsa.

b) Falsa.

c) Falsa.

d) Verdadera.

C Ambas son ciencias experimentales que es-tudian cambios en los sistemas y utilizan un lenguaje propio basado en fórmulas.

Ficha de trabajo II (ampliación)

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

B 1. Diagnóstico por imagen PET.

2. Uso de biocombustibles.

3. Necesidad de transferencia de gran canti-dad de datos mediante la red.

4. Uso de aditivos químicos en cocina mo-derna.

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 de-

rivadas.

B a) 27 kg · m/s2 es una medida de fuerza,

que es una magnitud derivada. Su uni-dad en el SI es el newton, que se expre-sa con la abreviatura N.

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 ex-presa 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.

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

b) E = p · V 8 J = Pa · m3.

c) F = m · a 8 N = kg · m/s2.

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

Ficha de trabajo IV (refuerzo)

A

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

b) Menor.

c) Mayor.

C Las magnitudes, expresadas en las nuevas unidades, y los factores de conversión uti-lizados (en texto más claro) en cada caso, son los siguientes:

1. 50 km

h ·

103 m

1 km ·

1 h

3 600 s = 14 m/s.

2. 30 · 10–4 km

s ·

103 m

1 km ·

60 s

1 min = 180 m/min.

3. 3 · 108 cm

s ·

1 km

105 cm ·

3 600 s

1 h =

= 1,08 · 107 km/h.

221

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NOTACIÓN

CIENTÍFICA

CAMBIO DE

UNIDADES

0,000 000 567 m 5,67 · 10–7 m 0,567 nm

3 200 000 g 3,2 · 106 g 3,2 Mg

0,0089 s 8,9 · 10–3 s 8,9 ms

6 700 J 6,7 · 103 J 6,7 kJ

0,000 090 m 9,0 · 10–6 m 9,0 μm

460 m 4,6 · 102 m 4,6 hm

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4. 3 · 108 cm

s ·

102 cm

1 m = 3 · 106 m/s.

5. 30 · 10–4 km

s ·

103 m

1 km ·

3 600 s

1 h =

= 1,08 · 104 m/h.

Ficha de trabajo V (refuerzo)

A Las magnitudes, expresadas en las nuevas unidades, y los factores de conversión utili-zados en cada caso, son los siguientes:

1. 0,24 J · 0,24 cal

1 J = 0,058 cal.

2. 1,003 kJ · 0,24 kcal

1 kJ ·

103 cal

1 kcal = 240,7 cal.

3. 2 000 kcal · 1 kJ

0,24 kcal = 8 333 kJ.

4. 1 500 kcal · 1 kJ

0,24 kcal ·

103 J

1 kJ = 6,25 J.

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

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

b) Mayor.

c) Menor.

C 1. 150 m

s ·

1 km

103 m ·

3 600 s

1 h = 540 km/h.

2. 1,5 · 104 m

min ·

1 min

60 s ·

1 km

103 m = 0,25 km/s.

3. 1,08 · 107 km

h ·

1 h

3 600 s ·

105 cm

1 km =

= 3,00 · 10–2 cm/s.

4. 1,08 · 107 km

h ·

1 h

3 600 s ·

103 m

1 km = 3,00 m/s.

Ficha de trabajo VI (ampliación)

A 1. 200 cm2 · ( 1 km

102 cm)

2

= 0,02 m2.

2. 10–6 m2 · ( 103 mm

1 m)

2

= 1 mm2

3. 108 nm2 · ( 1 m

109 nm)

2

= 3 m2

4. 1 004 cm3 · ( 1 m

102 cm)

3

= 1,004 · 10–3 m3

5. 9 dm3 · ( 1 m

10 dm)

3

= 9 · 10–3 m3

6. 10–5 m3 · ( 103 mm

1 m)

3

= 104 mm3

B 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 at-mósferas 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.

C 1. Indica la cantidad de agua, expresada en li-tros, caída en un día en un determinado lu-gar, por cada metro cuadrado de superficie.

2. I. 300 L

m2 · día ·

104 cm2

1 m2 ·

1 día

1 440 min

=

= 2,08 · 10–5L

cm2 · min

II. 1 500 L

m2 · día ·

1 m3

103 L ·

1 m2

104 cm2 ·

1 día

24 h

=

= 6,3 · 10–6 m3

cm2 · h

III. 3 m3

m2 · día ·

103 L

1 m3 ·

1 día

24 h

= 125L

m2 · h

IV. 8,3 L

m2 · h ·

1 m3

103 L ·

24 h

1 día

= 0,20m3

m2 · día

222

SOLUCIONESSOLUCI

D 1. I. 56 g · m

s2 ·

1 kg

1 000 g = 5,6 · 10–2 N

II. 3 000 g · cm

s2 ·

1 kg

1 000 g ·

1 m

100 cm =

= 3 · 10–2 N

III. 845 kg · mm

min2 ·

1 m

1 000 mm · (1 min

60 s)

2

=

= 2,35 · 10–2 N

2. I. 56 g · mm2

s2 ·

1 kg

106 mg ·

1 m2

106 mm2 =

= 1 · 10–12 J

II. 3 000 g · cm2

s2 ·

1 m2

104 cm2 ·

1 kg

103 g =

= 3 · 10–4 J

III. 845 kg · μm2

min2 ·

1 m2

1012 μm2 · (1 min

60 s)

2

=

= 3 · 10–13 J

Ficha de trabajo VII (refuerzo)

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

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

C 1. Error sistemático, ya que todas las me-dias están por encima del valor verdadero (error por exceso).

2. Error aleatorio, ya que hay errores por ex-ceso y por defecto.

3. Error aleatorio, ya que hay errores por ex-ceso y por defecto.

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

Ficha de trabajo VIII (refuerzo)

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

2. La tabla completa es la siguiente:

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

B

Ficha de trabajo IX (refuerzo)

A 1. El valor medio es de 89 km/h. La sensibili-dad del radar es de 1 km/h.


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

B

Ficha de trabajo X (refuerzo)

A 1. 0,026 m tiene 2 cifras significativas.

2. 3,00 cm3 tiene 3 cifras significativas.

3. 9,00 cm tiene 3 cifras significativas.

4. 0,12 m.

5. 6,6 · 102 cm3.

223

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MEDIDAMASA

(g)

ERROR

ABSOLUTO (g)

ERROR

RELATIVO (%)

1 0,503 0,007 1,45

2 0,524 0,014 2,67

3 0,512 0,002 0,32

4 0,501 0,003 0,51

5 0,514 0,004 0,71

6 0,508 0,002 0,47

MEDIDA ¿ES CORRECTA?EXPRESIÓN

CORRECTA

1,27 ± 0,1 g No 1,3 ± 0,1 g

35,678 ± 0,1 A No 35,7 ± 0,1 A

34,12 ± 0,001 g No 34,120 ± 0,001 g

45,98 ± 0,01 s Sí 45,98 ± 0,01 s

60,80 ± 0,1 kg No 60,8 ± 0,1 kg

MEDIDAMASA

(km/h)

ERROR

ABSOLUTO

(km/h)

ERROR

RELATIVO (%)

1 89 0 0,14

2 85 4 4,63

3 92 3 3,23

4 86 3 3,51

5 90 1 0,98

6 91 2 2,11

MEDIDA ¿ES CORRECTA?EXPRESIÓN

CORRECTA

0,089 ± 0,01 g No 0,09 ± 0,01 g

32,4 ± 1 km/h No 32 ± 1 km/h

60,8 ± 0,1 kg Sí 60,8 ± 0,1 kg

0,98 ± 0,001 A No 0,980 ± 0,001 A

0,983 ± 0,01 s No 0,98 ± 0,01 s

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rizado.

B 1. Las medidas, expresadas en metros, en el mismo orden en que aparecen en la ta-bla, 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.

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

C 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.

3. Es demasiado sensible.

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

Ficha de trabajo XI (ampliación)

A Las tablas son las siguientes:

B La representación gráfica es la siguiente:

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

D El método que da errores relativos meno-res es el método 2.

E 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 me-joraría la exactitud del método y, dado que es el más preciso, sería el mejor, siempre y cuando encontremos y solucionemos el error sistemático.

UNIDAD 2


A Materia es todo lo que tiene masa y volu-

men, que son propiedades generales de la

materia.

En la materia distinguimos diferentes sus-tancias, caracterizadas por sus propiedades específicas, como la densidad y las tem-

peraturas de cambio de estado.

B 1 m3: 103 L; 1 kL.

1 mm3: 10–6 L; 1 μL.

1 dm3: 1 L.

1 cm3: 10–3 L; 1 mL.

C 1. m3.

2. mL.

3. m3.

4. L.

224

SOLUCIONESSOLUCI

MEDIDADQO MÉTODO

1 (mg/L)

ERROR

ABSOLUTO

(mg/L)

ERROR

RELATIVO (%)

1 210 10 5,00

2 204 4 2,00

3 209 9 4,50

4 207 7 3,50

5 203 3 1,50

6 204 4 2,00

7 205 5 2,50

8 202 2 1,00

MEDIDADQO MÉTODO

1 (mg/L)

ERROR

ABSOLUTO

(mg/L)

ERROR

RELATIVO (%)

1 195 5 2,50

2 198 2 1,00

3 199 1 0,50

4 197 3 1,50

5 201 1 0,50

6 205 5 2,50

7 209 9 4,50

8 202 2 1,00

Medida (n)

DQO

(m

g/L)

220

215

210

Método 1

205

200

195

0190

2 4 6 8 10

Método 2

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D 1. En unidades SI: 278 K. Temperatura, pro-piedad general e intensiva.

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

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

4. En unidades SI: 6 · 10–3 m3. Volumen, pro-piedad general y extensiva.

E Para calcular la densidad de los objetos, ten-dremos 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 vo-lumen, midiendo el que corresponde al agua desplazada, puesto que es un cuer-po de forma irregular.

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 cal-cular el volumen del cilindro mediante la siguiente expresión:

V = π · ( D

2)

2

· h

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

5. Procedemos igual que en el caso anterior pero utilizando el matraz de 500 mL.

6. Pesamos la esfera en el granatario y me-dimos su diámetro con ayuda del calibre; aplicamos la siguiente expresión para el volumen de una esfera:

V = 4

3 · π · R3

F 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

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

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

G La masa se calcula a partir de la expresión:

m = d · V

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

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

Ficha de trabajo II (refuerzo)

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

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

3. Verdadero. Por ejemplo, si tapamos el ex-tremo estrecho de una jeringa, podremos comprimir el aire de su interior presionan-do el émbolo.

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

B 1. II. Vibran en torno a la posición de equilibrio.

2. IV. Sólido. Debido a este hecho, las partí-culas 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 vo-lumen. 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 núme-ro de partículas ocupa un volumen menor que en líquidos y gases, pues las partícu-las están mucho más juntas; por ello, la mayoría de las sustancias son más den-sas en estado sólido.

de

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rizado.

Ficha de trabajo III (ampliación)

A 1. Falso. Al presionar la bola de papel de pla-ta, 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 com-primirse. 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 partícu-las de otro gas diferente se sitúen en los grandes huecos que existen sin interferir en las propiedades del gas. Este fenóme-no se llama difusión.

3. Verdadero. Según la TCM, las partículas que forman un líquido no están en contac-to directo, sino que existen huecos entre ellas. Cuando ponemos en el mismo reci-piente dos líquidos distintos, las partícu-las 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.

B 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 au-mentan su velocidad y, por tanto, el espa-cio que ocupan es mayor, por lo que pro-duce huecos mayores en la masa; esto le confiere un aspecto esponjoso.


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

B 1. Será menor, puesto que habrá menor número de partículas de gas y, por tan-to, 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

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

C 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.


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

B Datos:

T1 = 298 K; p1 = 1 atm; T2 = 310 K

Ley física:

p1

T1

= p2

T2

Desarrollo:

p2 = T2 · p1

T1

= 310 K · 1 atm

298 K

= 1,040 atm

Resultado:

p2 = 1,040 atm

C Datos:

V1 = 5 mL; p1 = 0,9 atm; V2 = V1/2

Ley física:

p1 · V1 = p2 · V2

Desarrollo:

p2 = p1 · V1

V2

= p1 · 2 · V1

V1

= 2 · 0,9 = 1,8 atm

Resultado:

p2 = 1,8 atm

226

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do.

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 ocu-pa el conjunto.

2. Corresponde a la segunda ley de Charles y Guy-Lussac. Al aumentar la temperatu-ra, 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 par-te de este sale, que es lo que oímos.


A La representación de los datos es la siguiente:

B 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).

C Son valores menores que la presión atmos-férica (1 atm). Esto significa que se ha he-cho 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.

D La ley de Boyle.

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


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

B 1. Condensación.

2. Vaporización.

3. Fusión.

4. Vaporización y condensación posterior.

C 1. I. Lluvia; II. Granizo; III. Deshielo primave-ral; 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.


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

1. Sólido; líquido; sólido; sólido.

2. Sólido; líquido; líquido; sólido.

3. Sólido; líquido; líquido; líquido.

4. Líquido; gas; líquido; líquido.

5. Líquido; gas; gas; líquido.

6. Gas; gas; gas; líquido.

7. Gas; gas; gas; gas.

B 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 quecorresponden 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) por-que en estas condiciones el agua es un gas. La densidad de los gases es inferior a la de los líquidos, pues cantidades igua-les 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 mucho más separadas entre sí que las de un líquido.

s de

227

SOLUCIONESSOLUCI

V (L)

p (atm)0,70

0,60

0,50

0,40

0,30

0,20

0,10

0,0050,00,0 100,0 150,0 200,0 250,0

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rizado.

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

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

C 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:


A La temperatura de 283 K se corresponde con 10 °C. A esa temperatura, el agua, el etanol y el mercurio se encuentran en esta-do líquido, y el butano, en estado gaseoso.

El volumen de cada sustancia es:

Vagua = 1 L

Vbutano = 0,4 kL

Vetanol = 1,24 L

Vmercurio = 60,2 mL

B El estado de agregación a 60 °C es gas, y a 23 °C, líquido.

La representación gráfica es la siguiente:


A Tramo I. Se trata de un sólido que se está calentando y, por tanto, aumentando su tem-peratura. 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.

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

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.

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

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

B Para que se produzca la ebullición, es nece-sario que el líquido se encuentre a la tempe-ratura de cambio de estado; sin embargo, en la evaporación esto no es necesario.

La evaporación es un fenómeno que se daen la superficie de los líquidos. Las mo-léculas que se encuentran allí necesitan relativamente poca energía para poder pa-sar al estado vapor, por esto la evaporación ocurre a temperaturas inferiores a la de ebullición.

UNIDAD 3


A Si la materia se puede separar por métodos físicos, se trata de mezclas, que son homo-géneas si son uniformes en todas sus par-tes, y heterogéneas en caso contrario.

(J)

T (°C)

6055504540353025201510

50

500 100 150 200Calor eliminado

T (°C)

65

55

45

35

25

15

Calor suministrado (J)

5

–5

228

SOLUCIONESSOLUCI

© G

RU

PO

AN

AY

A,

S.A

. F

ísic

a y

Quím

ica 3

º E

SO

. M

ate

rial fo

tocopia

ble

auto

riza

do.

Si la materia no se puede separar por mé-todos físicos, se trata de sustancias puras, que serán compuestos si se pueden sepa-rar por métodos químicos, y elementos, en caso contrario.

B

C


A La destilación nos permite separar mezclas homogéneas, ya que sus componentes ten-drán diferentes temperaturas de ebullición.

La cristalización sirve para separar mez-clas homogéneas, en función de la solubili-dad de sus componentes a distintas tempe-raturas.

Con la filtración podemos separar mezclas heterogéneas, dado que el tamaño de las par-tículas de sus componentes son diferentes.

Con la decantación y la centrifugación separamos mezclas heterogéneas, dada la diferente densidad de sus componentes.

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 ebulli-ción del agua y del alcohol son diferentes,

y, además, estas sustancias son miscibles entre sí.

2. Destilación. Las temperaturas de ebulli-ción son diferentes, y las sustancias com-ponentes 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.


A 1. Primero utilizaremos una centrifugación para separar el sólido del lodo; después, separamos el contaminante del agua por destilación.

2. Utilizaremos una cristalización combina-da 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 con-tinuación, filtramos el aceite y separamos así la arena y la grava. Después de un la-vado de los sólidos, los separamos por ta-mizado, donde quedará retenida la grava y pasará la arena.


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

B 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.

C

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

ta el solu-

229

SOLUCIONESSOLUCI

SISTEMA

MATERIAL

TIPO DE

SISTEMA

MATERIAL

NATURAL/

SINTÉTICO

PetróleoMezcla

homogéneaNatural

ColtánMezcla

homogéneaNatural

ArgónSustancia pura

sencillaNatural

Freón 22Sustancia pura

compuestoSintético

Aceite de olivaMezcla

homogéneaSintético

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

SOLUTO DISOLVENTE

Amalgamas Sólido Sólido

Bebida gaseosa Gas Líquido

Aerosol Sólido o líquido Gas

Nubes Vapor Gas

ción. SI aumentamos la temperatura o agita-mos, favorecemos la velocidad del proceso, pues aumenta la velocidad de las partículas de disolvente.


A 1. La representación gráfica es la siguiente:

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 disolu-ción concentrada.

3. Una disolución saturada a 40 °C presenta 37 g de sal por cada 100 de agua. Al en-friar 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 precipita-rían.

B 1. La representación gráfica es la siguiente:

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.

3. Al aumentar la temperatura, disminuye la solubilidad. La consecuencia medioam-biental es la contaminación térmica del agua, por la que disminuye la cantidad de oxígeno disuelto en aguas de ríos o em-balses si sobre ellos se vierte un caudal considerable de agua a mayor temperatu-ra. 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 in-dustria que utilice agua en procesos de enfriamiento.

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:

9,76 · 8,11

9,76 · 100 = 16,9%

C 1. F. Se diluyen mejor los sólidos finamente divididos, porque se aumenta el contacto entre el soluto y el disolvente; así, las par-tículas del sólido están más accesibles a las del disolvente.

2. V; 3. V.

4. F. Una disolución de gas en agua disminu-ye la cantidad de gas disuelto al aumentar su temperatura, por lo que no conseguiría-mos disolver más gas (pasar de saturada a concentrada) aumentando la temperatura.


A 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 vo-lumen 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.

T (°C)

S (g/100 g)

38

37

36

35

34

33

32

31100 20 30 40 50

T (°C)

S (mg/L)

16141210

86420

10 20 30 405 15 25 35

230

SOLUCIONESSOLUCI

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

L HCl

L agua

Por tanto, los valores de la solubilidad, ex-presados en L/L de agua, son:

N2: 0,02 L/L.

O2: 0,03 L/L.

CO2: 0,81 L/L.

NH3: 6,76 L/L.

HCl: 4,65 L/L.

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

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

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%.

NH3: 87%.

HCl: 82%.

C 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.

D El HCl y el NH3, pues son mucho más solu-bles en agua que los demás.

E La inhalación conjunta del CO2, N2 y O2, o cualquiera de los dos primeros y el O2, en las proporciones adecuadas, no supone nin-gún riesgo para la salud; de hecho, son los gases mayoritarios presentes en la atmósfe-

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 cau-santes directos de daños en nuestro orga-nismo; solo son perjudiciales si su concen-tración es tal que desplacen la cantidad de oxígeno vital y se produzca anoxia.

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


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

Proteínas: 7,75 mL.

Hidratos de carbono: 11,5 mL.

De los anteriores, azúcares: 11,5 mL.

Grasas: 9 mL.

De las anteriores, saturadas: 6 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 respec-to del total de grasas será:

2,4 g

3,6 g · 100 = 67%

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

100

15 · 20 = 800 mg Ca

Para conseguir esa cantidad (800 mg == 0,8 g), y teniendo en cuenta que la con-centración de calcio es de 1,2 g/L, nece-sitaremos:

0,8 g Ca

1,2 g Ca/L = 0,67 L de leche

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

d en

231

SOLUCIONESSOLUCI

4. Habría que conocer la densidad de la le-che. Para ello, podríamos pesar un ma-traz aforado de un litro vacío y lleno de leche. Por diferencia entre estas dos ma-sas medidas, tendríamos la masa de un litro de leche y, aplicando la expresión de la densidad y operando, el valor de esta última.

B 1. Es la densidad del medicamento.

2. A la concentración de medicamento en el cuerpo del paciente que se puede sumi-nistrar por toma.

3. Si el niño tiene una masa de 15 kg, nece-sitará:

15 kg · 15 mg

kg = 225 mg de medicamento

A partir de la densidad, obtenemos el vo-lumen 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 princi-pio activo que ingiere el niño se calculan como sigue:

2,25 mL · 90 mg /mL = 202,5 mg

C 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 · 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

0,087 g · 100 = 40,2%

Ficha de trabajo VIII (ampliación)

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

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. En este caso la afirmación es correcta, pues no se trata más que de dos porcio-nes de la misma sustancia.

B La aditividad de volúmenes supone la si-guiente aproximación:

Vdisolución = Vdisolvente + Vsoluto

Para poder cuantificar qué error se come-te al utilizar la igualdad anterior, debemos comparar ambas magnitudes: Vdisolución y (Vdisolvente + Vsoluto). Una forma de compa-rarlas es hacer un cociente entre ellas; para ello, pondremos la mayor de ellas en el de-nominador y calcularemos el % de una fren-te a otra; la diferencia hasta el 100% es error que se comete.

Una vez establecido qué debemos calcular, vamos a detallar cómo calculamos las mag-nitudes que deben ser comparadas; el volu-men de disolución es:

Vdisolución = mdisolución

ddisolución

Y el de disolvente más soluto:

Vdisolución + Vsoluto = mdisolvente

ddisolvente

+ msoluto

Vsoluto

El error que se comete se cuantifica de la siguiente manera:

Error (%) = Vdisolución

Vdisolvente + Vsoluto

· 100

232

SOLUCIONESSOLUCI


A 1. La densidad de una disolución y la expre-sión 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 deter-minado volumen de disolución.

Los valores de las concentraciones y den-sidades pedidas se muestran en la tabla que aparece después de la solución del apartado 2.

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

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


A 1. Utilizamos la densidad y las masas de so-luto y de disolvente:

d = m

V 8 V =

m

d

Los volúmenes pedidos se incluyen en las tablas:

2. Utilizamos como suposición que el volu-men de la disolución es la suma de los vo-lúmenes de soluto y de disolvente, lo que supone una aproximación conocida como aditividad de volúmenes:

%masa = msoluto

msoluto + mdisolvente

· 100

%volumen = Vsoluto

Vsoluto + Vdisolvente

· 100

Las concentraciones pedidas se muestran en la tabla:

B 1. Tendremos que expresar las masas de soluto y disolvente en las mismas unida-des; por ejemplo, gramos. Así, 0,726 kg de agua son 726 g de agua. La concen-tración resulta:

%masa = 74 g

74 g + 726 g = 9,25%

2. La concentración de la disolución B es mayor, ya que hay más cantidad de solu-to por cada 100 g de disolución.

3. La cantidad de la segunda disolución pe-dida es:

500 mg soluto · 100 mg disolución

15 mg soluto =

= 3 333 mg › 3,3 g de disolución

C La tabla completa es:

233

SOLUCIONESSOLUCI

DENSIDAD

DE LA DISOLUCIÓN

(g/L)

CONCEN-

TRACIÓN

(g/L)

CONCEN-

TRACIÓN

(%)

842 8,3 1,0

1 430 204 16,7

970 3,2 0,3

1 020 22 2,2

METANOLAMO-

NIACO 30

N-

HEPTANO

MASA DE SOLUTO

(g)10 1 200 50

DENSIDAD DE

SOLUTO (g/mL)0,791 0,89 0,684

VOLUMEN DE

SOLUTO (mL)12,6 1 348,3 73,1

AGUA AGUA N-OCTANO

MASA DE

DISOLVENTE (g)230 3 000 200

DENSIDAD DE

DISOLVENTE (g/mL)1 1 0,703

VOLUMEN DE

DISOLVENTE (mL)230 3 000 284,5

DISOLUCIÓN

(METANOL+

AGUA)

DISOLUCIÓN

(AMONIACO+

AGUA)

DISOLUCIÓN

(N-HEPTANO+

N-OCTANO)

% MASA 4,2 28,6 20

% VOL 5,2 31,0 20,4

CONCENTRACIÓN

DE DISOLUCIÓN

CANTIDAD

DE SOLUTO

CANTIDAD

DE

DISOLUCIÓN

250 g/L 0,150 mg 6 dL

12% en masa 6 g 50 g

1 mg/L 0,3 mg 34 dL

25% volumen 12 mL 48 mL

UNIDAD 4


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

B 1. La materia está formada por partículas

discretas, que son inmutables y de tama-ño fijo, denominadas átomos.

2. Los átomos de un mismo elemento son igua-les 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.

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


A

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

C 1. Un versorio.

2. Willian Gilbert, en 1600.

3. Para identificar fenómenos eléctricos.

4. Una base, una varilla y unas aspas metá-licas.


A El científico J.J. Thomson, en el año 1897, experimentando con tubos de descarga, concluyó que los rayos catódicos son igua-

les, independientemente del gas introduci-

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

B Carga del electrón:

1,602 · 10–19 C · 106 mC

1 C

= 1,602 · 10–13 mC

1,602 · 10–19 C · 109 nC

1 C

= 1,602 · 10–10 nC

1,602 · 10–19 C · 1012 pC

1 C

= 1,602 · 10–7 pC

Para calcular el número de electrones en 1 C:

1 C

1,602 · 10–19 C/electrón

= 6,24 · 10–20 elect.

C Radiación alfa: está formada por partículas cargadas positivamente. Basta una lámina de papel para detener este tipo de emisión.

Radiación beta: está formada por electro-nes. Tienen un poder de penetración mayor que la emisión alfa.

Radiación gamma: no son partículas mate-riales, sino un tipo de radiación electromag-nética, como lo es la luz, pero muy energéti-ca. Para detenerla, se necesita una capa de plomo de varios centímetros de espesor o un muro de hormigón.


A

AÑO AUTOR DESCUBRIMIENTO/LEY/MODELO

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

MODELO

ATÓMICOAÑO

HECHOS

EXPERIMENTALES

Dalton 1803Ley de conservación de

la masa.

–

–

–

–+ Rutherford 1911

Rebote de partículas a

en bombardeo de lámina

de metal.

Thomson 1904Comportamiento de los

rayos catódicos.

234

SOLUCIONESSOLUCI

Placa positiva

Cátodo

El rayo se desvíaal pasar entrelas placas cargadas

–

–

Placa negativa Desviacióndel haz

+

+

Ánodosperforados

235

SOLUCIONESSOLUCI

B

Ficha de trabajo V (ampliación)

A J. Dalton. Teoría atómica. Crookes. 1850. Construye tubo de descarga. W.K. Röent-gen. 1895. Descubre rayos X en tubo de des-carga. A.H. Becquerel. 1896. Nueva radia-

ción. J.J. Thomson. 1897. Descubre electrón

en tubo de descarga. 1904. Modelo atómico. J.J. Thomson. E. Rutherford. Experimento bombardeo partículas a. 1911. Modelo ató-

mico. E. Rutherford. 1913. Modelo atómico. N. Bohr. E. Rutherford. Propone protones. 1919. J. Chadwick. Descubre neutrón. 1932.

B

Ficha de trabajo VI (refuerzo)

A

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

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.

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

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

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.

B

C 1. F. El número másico es la suma del núme-ro 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.

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

4. F. Debe perder electrones.

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

DALTON THOMSON RUTHERFORD

El átomo es indivisible.

X

La parte de carga negativa del átomo es el electrón.

X X

La parte de carga positiva del átomo está en el núcleo.

X

Un átomo sin ionizar es neutro.

X X

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

X X

HECHO/EXPERIMENTO

MODELO

ATÓMICOAÑO

DESCRIPCIÓN DEL MODELO

+

+

+

+

+

+

Rutherford 1911

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

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

Dalton 1803

Materia formada por átomos indivisibles e inmutables.

Cátodo

Ánodo

Placa positiva

Placa negativa

Thomson 1904

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

A Z PROTONES NEUTRONES ELECTRONES

C-14 14 6 6 8 6

Be-9 9 4 4 5 4

Ar-40 40 18 18 22 18

Ra-138 138 88 88 50 88

a) b) c) d)

54X

24

54X

26

56X

26

54X

24

ION Z N.º ELECTRONES CARGA (CULOMBIOS)

F– 9 10 1,60 E · 10–18

Ca2+ 20 18 2,88E · 10–18

Li+ 3 2 3,20E · 10–19

S2– 16 18 2,88E · 10–18


A 1. V. El número másico es la suma del núme-ro 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 des-preciable.

3. F. Las masas de átomos de distintos isóto-pos son diferentes, pues tienen distinto nú-mero de neutrones, y la masa de un neu-trón es 1 u.

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

B 1. Número de protones = 6

Número de neutrones = 7

mprotón = mneutrón = 1 u

Masa de un átomo C–13 = 6 + 7 = 13 u

2. 35 u

3. 51

100

· 79 + 49

100

· 81 = 80 u

4.

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


A 1.

2.

B Es el número de protones de un átomo.

Ficha de trabajo X (ampliación)

A 2.

3. Al aumentar el período, aumenta el núme-ro de capas ocupadas en la corteza elec-trónica.

4. Los elementos con 7 electrones en su úl-tima 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 for-man columnas en el Sistema Periódico.

5. Deberá tener 5 niveles electrónicos.

ISÓTOPOSABUNDANCIA DE ISÓTOPOS

(%)MASA ATÓMICA

(u)

24Mg

1278,70 24

25Mg

1210,13 25

26Mg

1211,17 26

MASA ATÓMICA PROMEDIO 24,3

CAPA K L M NREGLA

GENERAL

NIVEL 1 2 3 4

2 · n2

N.º ELECTRONES 2 8 18 32

236

SOLUCIONESSOLUCI

ELEMENTO ZNÚMERO DE ELECTRONES

K L M N

O 8 2 6 Vacía Vacía

S 16 2 8 6 Vacía

Se 34 2 8 18 6

Kr 36 2 8 18 8

K 19 2 8 8 1

IÓNN.º ATÓMICO

(Z)GANA/PIERDE

ELECTRONES

N.º DE

ELECTRONES

Ca2+ 29 Pierde 27

Ra2+ 88 Pierde 86

Br– 35 Gana 36

S2– 16 Gana 18

Fe3+ 26 Pierde 23

ELE-

MEN-

TO

ZN.º DE

PERÍODO

NÚMERO DE ELECTRONES

ÚLT.

CAPA

LLENA

N.º

ELECTR.

ÚLTIMA

CAPA

CAPA

K

CAPA

L

CAPA

M

CAPA

N

F 9 2 2 7 2 7

Cl 17 3 2 8 7 3 7

Br 35 4 2 8 18 7 4 7

O 8 2 2 6 2 6

S 16 3 2 8 6 3 6

Se 34 4 2 8 18 6 4 6

C 6 2 2 4 2 4

Si 14 3 2 8 4 3 4

Ge 32 4 2 8 18 4 4 4

Be 4 2 2 2 2 2

Mg 12 3 2 8 2 3 2

Ca 20 4 2 8 18 2 4 2

UNIDAD 5


A

B


A

B


A

B El número de electrones de la última capa coin-cide con la denominación numérica del grupo.


a) Calculamos el % en masa en ambos casos:

Medicamento I: 80 mg

253,30 mg

· 100 = 32%

Medicamento II: 80 mg

600 mg

· 100 = 13%

Por tanto, tiene mayor concentración el medi-camento I.

b) En el caso de los hombres:

8 mg

100 g

= 12 mg

x g

8 x = 150 g de hígado

Y en el de las mujeres:

8 mg

100 g

= 15 mg

x g

8 x = 188 g de hígado


237

SOLUCIONESSOLUCI

ELEMENTO SÍMBOLO GRUPO ELEMENTO SÍMBOLO GRUPO

Sodio Na 1 Fósforo P 15

Potasio K 1 Arsénico As 15

Rubidio Rb 1 Antimonio Sb 15

Magnesio Mg 2 Azufre S 16

Calcio Ca 2 Selenio Se 16

Estroncio Sr 2 Teluro Te 16

Aluminio Al 13 Cloro Cl 17

Galio Ga 13 Bromo Br 17

Indio In 13 Yodo I 17

Silicio Si 14 Neón Ne 18

Germanio Ge 14 Argón Ar 18

Estaño Sn 14 Kriptón Kr 18

ELEMENTO SÍMB.

N.º

ELECT.

ÚLTIMA

CAPA

GRU. ELEMENTO SÍMB.

N.º

ELECT.

ÚLTIMA

CAPA

GRU.

Potasio K 1 IA Arsénico As 5 VA

Rubidio Rb 1 IAAntimo-

nioSb 5 VA

Cesio Cs 1 IA Bismuto Bi 5 VA

Calcio Ca 2 IIA Selenio Se 6 VIA

Estroncio Sr 2 IIA Teluro Te 6 VIA

Bario Ba 2 IIA Polonio Po 6 VIA

Galio Ga 3 IIA Bromo Br 7 VIIA

Indio In 3 IIIA Yodo I 7 VIIA

Talio Tl 3 IIIA Astato At 7 VIIA

Germa-

nioGe 4 IVA Kriptón Kr 8 VIIIA

Estaño Sn 4 IVA Xenón Xe 8 VIIIA

Plomo Pb 4 IVA Radón Rn 8 VIIIA

Las moléculas son siempre una

agrupación de un máximo de 10

átomos; por encima de este nú-

mero se consideran cristales.

F

Existen moléculas con un elevado núme-

ro de átomos; por ejemplo, la sacarosa,

con 35.

GRUPO I GRUPO II

Na Antimonio In Astato

K Arsénico Ti Arsénico

Sb Kriptón I Indio

Sr Fósforo Na Yodo

As Estroncio Sn Estroncio

P Sodio At Estaño

Kr Radón S Sodio

Rn Potasio Sr Azufre

ELEMENTO SÍMBOLOMETAL/NO

METALCARACTERÍSTICA

Helio He No metal Es un gas inerte

Cobre Cu MetalConduce

electricidad

Flúor F No metal Gas

Platino Pt Metal Maleable

Potasio K MetalForma iones

positivos

NOMBRE SÍMBOLOCARÁCTER

METÁLICONOMBRE SÍMBOLO

CARÁCTER

METÁLICO

Litio Li Metal Nitrógeno N No metal

Berilio Be Metal Oxígeno O No metal

Boro B Semimetal Flúor F No metal

Carbono C No metal Neón Ne No metal

Molécula de

sacarosa


a) F. El butano es una sustancia molecular forma-da por moléculas con 4 átomos de carbono y 10 átomos de hidrógeno.

b) F. El óxido de aluminio es un compuesto ió-nico que se presenta en forma de cristales en los que los iones están ordenados tridi-mensionalmente en una proporción de 2 io-nes de aluminio por cada 3 iones de oxígeno.

c) F. Los únicos elementos que se presentan en la naturaleza en forma de átomos no combina-dos son los gases nobles. El cloro se presenta en la naturaleza en forma de moléculas diató-micas.

d) V.


a) Estudió las propiedades de algunos gases (amoniaco, metano, óxido de nitrógeno (I) e hi-drógeno) y los efectos fisiológicos de su inhala-ción.

b)

c)


a) Una disolución acuosa de hidróxido de potasio es una mezcla homogénea, como todas las di-soluciones.

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 en-cuentran enlazados mediante enlace covalente. Su estructura fue objeto de estudio por su ele-vada 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 (curio-so), ya que no fue una persona formalmente instruida y su principal virtud como investigador fue la de poseer una gran curiosidad.


A – Calcio: Ca. 20. 2, 8, 8, 2. Sobran. 2. Catión Ca2+.

– Cloro: Cl. 17. 2, 8, 7. Faltan. 1. Anión Cl–.

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

– Sodio: Na. 11. 2, 8, 1. Faltan. 1. Catión Na+.

– Estroncio: Sr. 38. 2, 8, 18, 8, 2. Sobran. 2. Catión Sr2+.

– 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–.

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

238

SOLUCIONESSOLUCI

NOMBRE FÓRMULA TIPO DE COMPUESTO

Amoniaco NH3 Molecular

Metano CH4 Molecular

Óxido de nitrógeno N2O Molecular

Hidrógeno H2 Molecular

NOMBREFÓRMULA

QUÍMICAINFORMACIÓN

Amoniaco H2OUna molécula de agua está forma-da por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno.

Hidrógeno H2

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

Oxígeno O2

Una molécula de oxígeno está for-mada por dos átomos del elemento oxígeno.

Siempre que se habla de un cristal

se hace referencia a un compuesto

iónico.

F

Existen cristales de sustancias atómicas como

es el diamante.

Las sustancias atómicas que exis-

ten en la naturaleza siempre están

formadas por átomos que no están

unidos entre sí.

F

Existen sustancias atómicas en las que los áto-

mos están unidos entre sí, como son los me-

tales 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.

V

Existen moléculas con un elevado núme-ro de

átomos; por ejemplo, la sacarosa, con 35.

Diamante: C

Diamante: C

Cristal de sal

común: NaCl

b) Falso. 2. No todas las sustancias mole-culares 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 experi-menta los cambios de estado a tempera-turas superiores.

c) Falso. 1. Son sólidos a temperatura ambiente, pero solo los iónicos son solubles en agua.


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

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

c) Falso. 1. Suelen encontrarse en forma lí-quida o sólida.

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

– 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 a) – Berilio: Be. 4. 2, 2. Sobran. 2. Catión Be2+.

– Magnesio: Mg. 12. 2, 8, 2. Sobran. 2. Ca-tión Mg2+.

– Calcio: Ca. 20. 2, 8, 8, 2. Sobran. 2. Ca-tión 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 ca-tiones, pues les sobrará un electrón y los del decimosexto tenderán a formar anio-nes, pues les faltarán dos electrones para alcanzar los ocho de la regla del octeto.

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

B – 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.

C

UNIDAD 6


A a) F. Se forma una mezcla, que se puede se-parar.

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 recupe-rar las sustancias de partida: la sal y el agua.

g) F. Se trata de la cristalización de la sal di-suelta 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 deci-mos que se degrada.

B 1. Reactivos: bicarbonato sódico y vinagre.

Productos: dióxido de carbono y sal de sodio.

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.

4. Reactivos: oxígeno e hidrógeno.

Productos: vapor de agua.

239

SOLUCIONESSOLUCI

H

Cl

F

F

N

N+

+

+

+

+

+


A 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

B a)

b)

c)

d)

e)


A a) Energía lumínica.

b) Energía eléctrica.

c) Energía térmica.

d) Energía química.

B Según el modelo de la teoría cinético-mo-

lecular 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 ener-gía cinética, que es la asociada al movi-

miento, en este caso de las partículas que componen el sistema. Al aumentar la energía cinética aumenta la velocidad de las partí-

culas, y según la teoría cinético-molecular, aumenta la temperatura. Así queda relacio-nado el calor intercambiado con la tempera-

tura de un sistema.

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

Ficha de trabajo IV (ampliación)

A a) El primer gráfico corresponde a una reac-ción exotérmica, pues los productos tienen mayor energía que los reactivos y, por tan-to, cuando tiene lugar la reacción el balan-ce energético neto es positivo. Razonando del mismo modo, se concluye que el se-gundo 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.


A a)

b)

240

SOLUCIONESSOLUCI


2,62 g 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


94,91 g 94,91 g

masa de Ca masa de H2Omasa de Ca(OH)2

masa de H2

50 g 44,91 g 92,41 g 2,50 g

MASA TOTAL DE

REACTIVOSMASA TOTAL DE PRODUCTOS

100,66 g 100,66 g

masa de KMnO4 masa de K2O masa de MnO masa de O2

100,66 g 30,0 g 45,18 g 25,48 g


14,60 g 14,60 g

masa de K masa de H2O masa de KOH masa de H2

10,00 g 4,60 g 14,34 g 0,26 g


440,2 g 440,2 g

masa de C2H6

masa de NaOH

masa de CO2masa de

H2O

93,0 g 347,2 g 272,8 g 167,4 g


Masa de CH4 Masa de O2 Masa de CO2 Masa de H2O

1,000 kg 4,000 kg 2,750 g 2,250 kg



500,0 g 1 793,1 g 1 517,2 g 775,9 g

c)

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

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.

c) Verdadera.

d) Verdadera.

Ficha de trabajoVII (refuerzo)

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

b) Verdadera.

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

d) Verdadera.

e) Es falsa; lo que se disuelve son gases áci-dos, como los óxidos de azufre.

B Ácido sulfúrico concentrado, disolución de ácido sulfúrico diluida, vinagre, agua de llu-via, agua de mar, amoniaco.

Ficha de trabajoVIII (ampliación)

A El material de laboratorio que aparece en la ilustración es una bureta y un erlenmeyer.

Para determinar el pH de una disolución áci-da, necesitamos medir la cantidad de diso-lución 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 canti-dad 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.


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

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

c) Es falsa; existen polímeros no deformables.

d) Es falsa; también los hay sólidos y gaseo-sos, como el gas natural.

e) Es falsa; a veces se trata solo de concen-trar principios activos que ya estaban pre-sentes en la naturaleza.

B a) Medicina: látex, gomas para sondas, jerin-guillas.

b) Automoción: caucho, PVC, fibra de carbono.

c) Cocina: celulosa, film transparente, algo-dón de azúcar.

d) El instituto: fibra textil, plástico de bolígra-fos, teclados de ordenador de plástico.


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

B 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 llu-via ácida.

d) Es falsa; no están permitidos, pues dañan la capa de ozono.

UNIDAD 7


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 a24,23/75,77, de acuerdo con las abundan-cias señaladas en la tabla del enunciado.

b) El cálculo de la masa atómica promedio es el siguiente:

m = 75,77

100

· 35 + 24,23

100

· 37 = 35,48 u

m = 35,48 u

· 1,661

· 10–24 g/u = 5,893

· 10–23 g–23 g3

241

SOLUCIONESSOLUCI


masa de C8H18 masa de O2 masa de CO2 masa de H2O

100 g 351 g 309 g 142 g

c) La tabla completa es la siguiente:


A

M (Na2SO4) = 2

· M (Na) + M (S) + 4

· M (O)

nNa2SO4 =

710

MNa2SO4

; nNa = 2 · nO

4 ;

nNa = 2 · nNa2SO4

m = n

· M ; N = n

· NA

B 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):

nmetano = 10 g

16 g/mol = 0,625 mol

noxígeno = 20 g

32 g/mol = 0,625 mol

b) V. De este modo se establece el número de unidades elementales que define el mol como la cantidad de átomos de carbo-no que hay en 12 g de C–12.

c) F. La masa molar del Fe2O3 es 159,687 g/mol; así:

n = 300 g

159,687 g/mol = 1,88 mol de Fe2O3

De hierro habrá dos veces más (2

· 1,88 == 3,76 moles de hierro), por lo que la prime-ra parte es cierta, pero la segunda es fal-sa, pues ese es el número de átomos que corresponde a un mol, y no a 3,76 moles.


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

B 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.

d) F. No hay un número determinado de reac-tivos o productos.


A 4 Al + 3 O2 8 2 Al2O3

CH4 + 2 O2 8 CO2 + 2 H2O

SO2 + H2O 8 H2SO3

HCl + NaOH 8 NaCl + H2O

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

Ficha de trabajo V (ampliación)

A SO2 + 1/2 O2 + H2O 8 H2SO4

2 C2H2 + 5 O2 8 4 CO2 + 2 H2O

2 Al + 6 HCl 8 2 AlCl3 + 3 H2

Na2O2 + H2SO4 8 Na2SO4 + H2O2

4 NH3 + 5 O2 8 4 NO + 6 H2O


A a) La disolución de hidróxido de sodio reaccio-na en una disolución acuosa de ácido clor-hídrico 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 sumi-nistra calor y se desprende hidrógeno ga-seoso; el otro producto de la reacción es el sulfato de cinc.


A a) N2O5

Pt, 200 °C

5/2 O2 + N2

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

Pt, 800 °C

3 H2O (g) + 2 NO (g)

242

SOLUCIONESSOLUCI

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

710 g DE Na2SO4

Elemento/

compuestoNa2SO4 Na S O

Masa molar

(g/mol), M142 23 32 16

Cantidad

(mol), n5 10 5 20

Masa (g), m 710 230 160 320

Cantidad

(unidades

elementa-

les), N

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

c) H2S (g) + Na2O (aq) Na2S (aq) + H2O

d) Mg (s) + 2 HCl (aq) H2 (g) + MgCl2 (aq)

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


A

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.


B 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:

nNaOH = 4 g

40 g/mol = 0,1 mol de NaOH

Aplicando la proporción estequiométrica:

1 mol H2SO4

2 mol NaOH =

x

0,1 mol NaOH 8

8 x = 0,05 mol H2SO4

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 concen-tración de la disolución se obtiene el volu-men pedido:

4,9 g

6 g/L = 0,817 L = 817 mL

UNIDAD 8


A

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

C

243

SOLUCIONESSOLUCI

Compuesto Ca H2O Ca(OH)2 H2

Moles según

estequiometría1 2 1 1

Masa molecular (g/mol) 40,08 18,00 74,08 2,00

Masa (g) 50 g 44,91 92,42 2,5

Compuesto HCl NaOH NaCl H2O

Moles según


Masa molecular (g/mol) 36,45 39,99 58,44 18

Masa (g) 1,25 1,37 2,00 0,62

Compuesto KMnO4 K2O MnO O2

Moles según

estequiometría2 1 2 5/2

Masa molecular (g/mol) 181,3 94,2 94,2 32

Masa (g) 115,48 30,00 60,00 25,48

Compuesto K H2O KOH H2

Moles según


Masa molecular (g/mol) 39,1 18 56,1 2

Masa (g) 10 4,60 14,35 0,255

Compuesto C2H6 O2 CO2 H2O

Moles según


Masa molecular

(g/mol)30 32 44 18

Masa (g) 93 347,2 272,8 167,4

Masa total (g) 440,2 440,2

ION CARGA NETA CARGA (C) CARGA (μC)

Al3+ +3 4,806 · 10–19 4,806 · 10–13

S2– –2 –3,204 · 10–19 –3,204 · 10–13

Fe2+ +2 3,204 · 10–19 3,204 · 10–13

H+ +1 +1,602 · 10–19 +1,602 · 10–13

LA CARGA ELÉCTRICA

DE UN CUERPO ES

Positiva

si cede

Electrones

Negativa

si gana

244

SOLUCIONESSOLUCI


A

B 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.


A a) No es adecuado, ya que la fuerza repre-sentada sobre la carga negativa debe ir en el sentido contrario, para que sea de atrac-ción, que es el fenómeno que tiene lugar.

b) No es adecuado, ya que partículas car-gadas con cargas de signo opuesto se atraen; por tanto, el sentido de las fuerzas dibujadas debe ser el contrario.

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

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 se-ría el camino que recorrerían en su movi-miento.

B 1. La respuesta correcta es la (a), ya que, al sustituir en la ley de Coulomb, tenemos:

F´ = K · 2 · q · 2 · q

d2 = K ·

4 · q · q

d2 =

= 4 · K · q · q

d2 = 4 · F

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

F ́= K · q · q

(d/2)2 = K ·

q · q

d2/4 = 4 · K ·

q · q

d2 = 4 · F

3. La respuesta correcta es la b).

4. La respuesta correcta es la b), como se de-muestra a continuación:

F ́= K · q · 3 · q

d2 = 3 · K ·

q · q

d2 = 3 · F

Ficha de trabajo IV (ampliación)

a) La representación gráfica es la siguiente:

b) Al despejar K de la expresión de la ley de Coulomb:

F = K · q · q'

d2 8

K =

F · d2

q · q'

y sustituir cualquier pareja de valores de la ta-bla, resulta:

K = 12,4 · 32

1 · 10–3 · 1 · 10–3 = 112 · 106 =

= 1,12 · 108 N · m2/C2

Al comparar este valor con los de la tabla men-cionada en el enunciado, vemos que el mate-rial es agua.

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 1 000,0 562,5 360,0 250,0 183,7

d (m) 1,5 2 3 4 5 6 7

a

electriza

otro cuerpo

CUANDO UN CUERPO

por

inducción

se provoca una

redistribución de cargas

las cargas

resultan

contrarias

las cargas

resultan

iguales

60,0

50,0

40,0

30,0

20,0

10,0

0,00

F (N)

d (m)1 2 3 4 5 6 7

contactofrotamiento

245

SOLUCIONESSOLUCI

La representación de los datos es:

d) Una hipérbola.

e) En el vacío.


A a) Es falsa; se utilizan como protección, por ejemplo, en el recubrimiento de cables.

b) Es falsa; hay otros materiales que la con-ducen, como es el caso de las disolucio-nes de sales en agua.

c) Es falsa; conducen la electricidad en de-terminadas circunstancias.

d) Es falsa; el silicio es un semiconductor.

B


A a) Es falsa; la electrificación se produce por rozamiento.

b) Es verdadera.

c) Es falsa; el agua no está ionizada.

d) Es verdadera.

B a) No es recomendable, ya que nos expon-dríamos al alcance de un rayo; las botas solo nos aíslan del suelo, y no de la at-mósfera, de donde proviene el rayo.

b) No es recomendable, ya que la corrien-te atravesaría nuestro cuerpo en contacto con el paraguas.

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.

d) No es recomendable, pues nos expondría-mos al alcance de un rayo.


A 1. 22 años.

2. Ayudante en química, superintendente y profesor de Química.

3. La unidad de capacidad de carga en el SI.

4. Es un dispositivo que permite detectar car-ga eléctrica. Consiste en una barra metá-lica 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 car-gadas con cargas del mismo signo.

5. Al propio Faraday, quien, a partir de las hi-pótesis 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 esta-ban a salvo de ser electrificados.

6. Sí; Beccaria establecía que la carga no se difunde hacia el interior, sino que queda en la superficie, y esto fue lo que compro-bó Faraday en su experiencia.

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 encuen-tre en el interior de un ascensor, pues este se comporta como una jaula de Faraday.

UNIDAD 9


A Potencia de la bomba: fuerza electromotriz.

Tuberías: cables conductores.

Diferencia de alturas entre depósitos: dife-rencia de potencial.

Moléculas de agua: electrones.

Bomba hidráulica: generador.

MATERIALAISLANTE/

CONDUCTOREXPERIENCIA

Agua de mar ConductorNo bañarse en caso de

tormenta

Cuerpo humano ConductorLesiones por descarga

eléctrica

Suelas de goma Aislante Sistema de protección

Madera Aislante Sistema de protección

60,0

70,0

80,0

50,0

40,0

30,0

20,0

10,0

0,0

3500

4000

4500

3000

2500

2000

1500

1000

500

0

F (N)

d (m)1 2 3 4 5 6 7

AguaVacío

246

SOLUCIONESSOLUCI

B a) La frase tiene 2 falsedades. La fuerza electromotriz es una característica de un generador eléctrico, y se mide en voltios.

b) La frase tiene 2 falsedades. Una corriente eléctrica es un movimiento ordenado de cargas (electrones o iones).

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.

Ficha de trabajo II (ampliación)

A El dato de partida es que un paso puede mantener encendida una bombilla durante1 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

0,30 m/paso = 333, ˆ 3 pasos

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 man-tiene encendida una bombilla durante un se-gundo, si dividimos los pasos por el total de segundos, tendremos el número de bombillas:

66 666 pasos

3 600 s/paso = 18 bombillas

B En la dinamo de un coche, la energía pro-viene 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.


A 1. No es posible, pues no tiene generador de corriente.

2. Sí es posible. Consta de dos bombillas co-nectadas 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.

4. Sí es posible. Son dos pilas en serie con un amperímetro y dos bombillas en paralelo con un voltímetro.


A 1. La unidad de carga que atraviesa un con-ductor por unidad de tiempo es la inten-

sidad. Su unidad en el SI es el amperio, que se define como el cociente de culom-

bio entre segundo.

2. La unidad de potencial en el SI es el vol-

tio, que se define como el cociente de ju-

lio entre culombio.

3. La resistencia de un conductor es mayor cuanto mayor sea su longitud, y menor cuanto menor sea su sección.

B 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):

R = p · L

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 di-rectamente la relación entre las resistivi-dades. 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.

140

120

I (A)

V (V)

100

80

60

40

20

0 2 4 6 8

Cobre

Otro

5. A partir de la ley de Ohm, tenemos:

R = V

I

247

SOLUCIONESSOLUCI

Como hemos representado I frente a V, de-bemos escribir la ley del siguiente modo:

I = V

R

Si la comparamos con la ecuación de una recta, y = m · x:

I = 1

R · V

tenemos que la pendiente es:

m = 1

R

Por tanto, a partir de la pendiente podría-mos calcular la resistencia, R.

6. La pendiente de las rectas la calculamos a partir de los dos primeros puntos de la tabla:

• Cobre:

mcobre = 17,650

10 = 17,65

• Otro:

motro = 10,710

10 = 10,71

Si utilizáramos otras parejas de valores, el resultado sería el mismo.

A partir de las pendientes, podemos calcu-lar las resistencias:

Rcobre = 1

17,65 = 0,0567 Z

Rotro = 1

10,71 = 0,0934 Z

La relación entre resistencias y resistivida-des es, por tanto:

Rcobre

Rotro

=

pcobre

potro

Sustituyendo los datos conocidos, resulta:

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.


A a) Es correcta, ya que:

J = V · A · s = V · Cs · s = V · C = V · A · s

Ten en cuenta que, de acuerdo con la ex-presión de la energía eléctrica:

E = V · I · t 8 J = 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 · J

S · s = A2 · J 8 J – A2 · J

Y esto no se corresponde con la expre-sión y unidades es que se mide la energía (véase la respuesta ofrecida en el aparta-do a) de esta actividad).

d) Es correcta. El amperio es la unidad de in-tensidad de corriente, que se define como la unidad de carga, C, entre la unidad de tiempo, s.

e) Es correcta. El vatio es la energía desarro-llada o consumida por unidad de tiempo.

f) No es correcta (véase el apartado anterior).

g) Es correcta, ya que (véase la respuesta ofrecida en el apartado e)):

W = V · A = V · Cs =

Js

B

POTENCIAL

(V)

INTENSIDAD

(A)

RESISTENCIA

(Z)

POTENCIA

(W)EXPRESIÓN

12,5 8 1,56 100 R =

V

I

220 1,14 193,6 250

I =

P

V

R =

V

I

10 8 1,25 80I =

V

R

P = V · I

125 28 4,46 3 500R =

V

I

P = V · I

56,25 8 7,03 450 R =

V

I


a) La frase tiene 2 falsedades. Tienen en común, además, la turbina, el generador y el transfor-mador, y por la torre de refrigeración solo sale vapor de agua.

b) Esta afirmación es verdadera.

248

SOLUCIONESSOLUCI

c) La frase tiene 2 falsedades. Hay placas solares que no producen electricidad, sino que se uti-lizan para calentar agua. Además, las que se utilizan para producir electricidad (fotovoltaicas) están hechas de materiales semiconductores.

d) La frase tiene 2 falsedades. Los aerogenerado-res transforman la energía mecánica del viento en eléctrica mediante una dinamo.

e) Esta afirmación es verdadera.

f) La frase tiene 1 falsedad. Solo se encuentran en el edificio de contención el reactor y el ge-nerador de vapor.


a) La ley del equilibrio térmico, que dice que dos cuerpos (A y B) a diferente temperatura, inter-cambian calor hasta que sus temperaturas se igualan. La expresión de esta ley física es la si-guiente:

mA · CpA · (T2 – T1) = mB · CpB · (T2 – T1)

b) Se refiere a la contaminación térmica, que con-siste en el vertido de aguas a mayor temperatu-ra que la ambiental, lo que provoca que dismi-nuya 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.

d) La calefacción de muchos hogares consis-te en radiadores de agua caliente que pro-viene de la caldera y circula por un circuito cerrado, calentando las habitaciones.


A a) Energía consumida.

b) Alquiler de equipos.

c) IVA.

d) Potencia contratada.

B La tabla completa es la siguiente:

CONCEPTO

PRECIO

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

Alquiler equipos 0,57 €/mes 0,57

IVA 16% 5,15

a) 66%.

b) 14,5%.

c) Como la factura es mensual:

219 kWh

mes

· 1 mes

30 días

= 7,3 kWh/día

Este dato, expresado en julios, es:

7,3 kWh

· 1 000 W

1 kW

· 3 600 s

1 h

= 2,628

·107 J

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