Ejercitación

35 consignas resueltas, ordenadas por bloque. Ninguna se resuelve recordando un dato: todas piden razonar, y varias están armadas sobre el error típico del tema. Cada respuesta está oculta, conviene intentarla antes de abrirla.

Cuando hay una reaccion quimica

  1. Un vaso con hielo se deja sobre la mesa y al rato hay agua liquida. Despues ese vaso se olvida al sol y al otro dia esta vacio. Hubo alguna reaccion quimica?
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    No, ninguna de las dos veces. Primero el hielo se fundio y despues el agua se evaporo: en los dos casos la sustancia sigue siendo agua, lo unico que cambio es el estado. Son dos cambios fisicos.

  2. Al mezclar bicarbonato con vinagre salen muchas burbujas. Al abrir una botella de gaseosa tambien. Por que uno es una reaccion quimica y el otro no?
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    En el bicarbonato con vinagre las burbujas son de un gas que no existia antes: se formo a partir de las dos sustancias, que se consumieron. En la gaseosa el dioxido de carbono ya estaba, disuelto a presion, y al abrir la botella simplemente se escapa. No se formo ninguna sustancia nueva.

  3. Un alambre de cobre se dobla hasta romperlo. Otro alambre igual se deja a la intemperie hasta que se cubre de una capa verdosa. Clasifica los dos casos y justifica.
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    Doblar y romper es un cambio fisico: los pedazos siguen siendo cobre. La capa verdosa es un cambio quimico: el cobre reacciono con el oxigeno, el agua y el dioxido de carbono del aire y formo compuestos nuevos, que son los del color verde.

  4. Alguien dice: 'si se puede volver atras es fisico, y si no se puede es quimico'. Da un contraejemplo y proponé un criterio mejor.
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    El contraejemplo mas simple es cualquier reaccion reversible: la formacion del amoniaco a partir de nitrogeno e hidrogeno va y viene en las dos direcciones, y es quimica. El criterio bueno es preguntarse si las sustancias que quedaron son las mismas que habia: si son otras, es un cambio quimico.

  5. En la formacion de agua a partir de hidrogeno y oxigeno, que cosas cambian y que cosas se mantienen exactamente iguales?
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    Cambian los enlaces: se rompen los del H2 y los del O2 y se forman los del agua. Cambian entonces las sustancias y sus propiedades. Se mantienen los atomos: la misma cantidad de hidrogenos y de oxigenos, con los mismos nucleos. Por eso tambien se mantiene la masa total.

La ecuacion quimica

  1. Leé en voz alta esta ecuacion sin usar la palabra 'igual': N2 + 3 H2 -> 2 NH3.
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    Una molecula de nitrogeno mas tres de hidrogeno dan dos de amoniaco. La flecha se lee 'da' o 'produce', nunca 'igual', porque no es una igualdad sino una transformacion en un sentido.

  2. Cual es la diferencia entre 2 H2O y H2O2? Cuantos atomos de cada elemento hay en cada caso?
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    2 H2O son dos moleculas de agua, separadas: en total 4 hidrogenos y 2 oxigenos, repartidos de a uno por molecula. H2O2 es una sola molecula de agua oxigenada, con 2 hidrogenos y 2 oxigenos unidos entre si. El 2 grande de adelante es un coeficiente y cuenta moleculas; el 2 chico es un subindice y define la sustancia.

  3. Que informacion agrega escribir NaCl(ac) en vez de NaCl(s)? Y por que NaCl(ac) no es lo mismo que NaCl(l)?
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    (ac) dice que la sal esta disuelta en agua, o sea que hay dos sustancias y los iones estan separados y rodeados de moleculas de agua. (s) dice que esta como cristal solido. NaCl(l) seria sal fundida, sin agua, a mas de 800 grados: una sola sustancia en estado liquido. Acuoso no es un estado de agregacion.

  4. Traduci a ecuacion: el magnesio solido reacciona con oxigeno gaseoso y produce oxido de magnesio solido. Balanceala.
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    Mg(s) + O2(g) -> MgO(s), y balanceada queda 2 Mg(s) + O2(g) -> 2 MgO(s). El magnesio actua con carga 2+ y el oxigeno con 2-, asi que la formula del oxido es MgO, con subindices 1 y 1.

  5. Un compañero escribe, para la reaccion entre zinc y acido clorhidrico: Zn + HCl -> ZnCl + H. Marcá los dos errores.
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    Primero, el cloruro de zinc es ZnCl2 y no ZnCl: el zinc actua con carga 2+ y hacen falta dos cloruros. Segundo, el hidrogeno libre es diatomico, H2, nunca H suelto. Recien despues de corregir las dos formulas tiene sentido balancear: Zn + 2 HCl -> ZnCl2 + H2.

Conservacion de la masa y balanceo

  1. Se queman 10 g de magnesio en un recipiente cerrado y se obtienen 16,6 g de oxido de magnesio. Cuanto oxigeno reacciono? Que ley usaste?
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    6,6 gramos. Por la ley de conservacion de la masa, la masa total de los reactivos es igual a la de los productos: 16,6 menos 10 da 6,6. Que el recipiente este cerrado es lo que permite hacer la cuenta, porque si no el oxigeno entraria sin que se lo mida.

  2. Si se quema un tronco al aire libre, las cenizas pesan mucho menos que la madera. Contradice eso la ley de conservacion de la masa?
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    No. El sistema esta abierto y buena parte de la madera se fue como gases, sobre todo dioxido de carbono y vapor de agua, que tienen masa pero ya no estan sobre la balanza. Si se pudiera pesar todo lo que salio, la suma daria igual que al principio.

  3. Balancea: C2H6 + O2 -> CO2 + H2O.
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    2 C2H6 + 7 O2 -> 4 CO2 + 6 H2O. Se empieza por el carbono (2 por cada etano, o sea 4 con el coeficiente 2), sigue el hidrogeno (12 en total, o sea 6 aguas) y el oxigeno queda al final: 8 en los CO2 mas 6 en las aguas dan 14, o sea 7 moleculas de O2.

  4. Para balancear Fe + O2 -> Fe2O3, alguien propone escribir Fe + O2 -> FeO2 asi 'cierra mas rapido'. Explica por que no sirve.
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    Porque FeO2 no es la sustancia que se forma. El subindice es parte de la identidad del compuesto: el oxido de hierro de la herrumbre es Fe2O3, y cambiarle el subindice equivale a hablar de otra sustancia. Balancear se hace con coeficientes: 4 Fe + 3 O2 -> 2 Fe2O3.

  5. Por que conviene dejar el oxigeno para el final al balancear una combustion?
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    Porque en una combustion el oxigeno aparece repartido en dos productos, el dioxido de carbono y el agua. Cualquier coeficiente que se toque despues lo vuelve a desbalancear, asi que ajustarlo antes obliga a rehacerlo. Los elementos que estan en una sola sustancia de cada lado van primero.

Tipos de reaccion

  1. Clasifica: 2 H2O -> 2 H2 + O2.
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    Descomposicion: una sola sustancia se separa en dos mas simples. Es la inversa de la sintesis del agua.

  2. Clasifica: Zn + CuSO4 -> ZnSO4 + Cu. Que quiere decir que el zinc sea 'mas reactivo' que el cobre?
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    Sustitucion simple: un elemento libre, el zinc, desplaza a otro, el cobre, de su compuesto. Que sea mas reactivo significa que cede electrones con mas facilidad, asi que la reaccion ocurre en ese sentido y no al reves: si se pone cobre en sulfato de zinc no pasa nada.

  3. Cual es la diferencia entre una combustion completa y una incompleta, y por que la incompleta es peligrosa?
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    En la completa hay oxigeno suficiente y los productos son dioxido de carbono y agua. En la incompleta falta oxigeno y aparecen monoxido de carbono y hollin. El monoxido de carbono es peligroso porque no tiene olor ni color y se une a la hemoglobina mucho mejor que el oxigeno, asi que impide transportarlo.

  4. Predeci los productos: AgNO3(ac) + NaCl(ac) -> ... Que tipo es y que se ve?
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    Sustitucion doble: los pares se intercambian y queda AgCl(s) + NaNO3(ac). Se ve que la mezcla se pone blanca y turbia, porque el cloruro de plata es insoluble y precipita. El (s) que sale de dos (ac) es la marca de un precipitado.

  5. Una reaccion tiene un solo producto. Que tipo puede ser, y que tipo seguro no es?
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    Puede ser una sintesis, que es justamente varias sustancias que dan una sola. Seguro no es una descomposicion, que da mas de un producto, ni una sustitucion doble, que siempre da dos compuestos.

Estequiometria

  1. En 2 H2 + O2 -> 2 H2O, cuantos moles de agua se obtienen a partir de 6 moles de hidrogeno, si sobra oxigeno?
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    6 moles de agua. Los coeficientes dicen que por cada 2 moles de H2 salen 2 de agua, o sea una relacion 1 a 1. Si sobra oxigeno, el hidrogeno manda.

  2. Por que no se puede pasar directamente de gramos de reactivo a gramos de producto usando los coeficientes?
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    Porque los coeficientes son proporciones de moles o de moleculas, no de masa. Hay que pasar primero de gramos a moles con la masa molar, usar la relacion de la ecuacion en moles, y recien ahi volver a gramos con la masa molar del producto.

  3. Se hacen reaccionar 4 moles de H2 con 1 mol de O2. Cual es el reactivo limitante y cuanto sobra del otro?
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    El oxigeno es el limitante. La relacion necesaria es 2 de H2 por cada 1 de O2, asi que 1 mol de O2 consume 2 de H2 y sobran 2 moles de hidrogeno. Se forman 2 moles de agua.

  4. Un calculo predice 25 g de producto y en el laboratorio se obtienen 21 g. Cual es el rendimiento? Nombra dos causas posibles.
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    84 por ciento: 21 dividido 25, por 100. Las causas tipicas son que la reaccion no llego a completarse, que hubo reacciones secundarias que consumieron reactivo, o que se perdio producto al filtrarlo, trasvasarlo o secarlo.

  5. Si se duplican las cantidades de todos los reactivos, se duplica el rendimiento porcentual?
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    No. Al duplicar los reactivos se duplica la cantidad de producto esperada y tambien la obtenida, asi que el porcentaje se mantiene parecido. El rendimiento porcentual es una relacion entre lo obtenido y lo esperado, no una cantidad.

Energia de la reaccion

  1. Al disolver una sal en agua el vaso se enfria. La reaccion es exotermica o endotermica? Desde donde se lo mira?
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    Endotermica: el sistema absorbe energia del entorno. El vaso se enfria porque esa energia se la esta sacando al agua y al vidrio, que son el entorno. La confusion tipica sale de mirar el termometro y no preguntarse quien gano y quien perdio energia.

  2. Si formar enlaces libera energia, por que hay reacciones que absorben energia en total?
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    Porque hay que romper enlaces antes de formar otros, y romper cuesta energia. El signo final depende del balance: si la energia liberada al formar los enlaces nuevos es menor que la que costo romper los viejos, la reaccion resulta endotermica.

  3. En un diagrama de energia, los productos quedan mas abajo que los reactivos. Que tipo de reaccion es y que se siente al tocar el recipiente?
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    Es exotermica: el sistema termino con menos energia y la diferencia se libero al entorno. El recipiente se siente caliente.

  4. La combustion del papel libera energia. Por que entonces una hoja no se prende fuego sola sobre el escritorio?
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    Porque hace falta superar la energia de activacion: hay que romper enlaces primero, y eso necesita un aporte inicial. El fosforo o la chispa dan ese empujon. Que una reaccion libere energia en total no dice nada sobre lo facil que es arrancarla.

  5. Un catalizador hace que una reaccion exotermica libere mas energia?
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    No. El catalizador baja la energia de activacion, o sea que hace mas facil llegar, pero no cambia el nivel de los reactivos ni el de los productos. La energia liberada en total es exactamente la misma; lo que cambia es la velocidad.

Velocidad y equilibrio

  1. Por que la leche dura mucho mas en la heladera que afuera?
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    Porque al bajar la temperatura las particulas se mueven mas despacio y chocan con menos frecuencia y menos energia. Las reacciones que descomponen la leche, y el crecimiento de los microorganismos que las producen, se vuelven mucho mas lentos.

  2. Un comprimido efervescente entero tarda mas en disolverse que el mismo comprimido molido. Por que?
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    Porque molido tiene mucha mas superficie de contacto con el agua. La reaccion ocurre en la superficie, asi que cuanta mas superficie expuesta, mas choques por segundo y mas rapido va.

  3. Que significa la doble flecha en N2 + 3 H2 <-> 2 NH3?
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    Que la reaccion ocurre en las dos direcciones al mismo tiempo: se forma amoniaco a partir de nitrogeno e hidrogeno, y al mismo tiempo el amoniaco se descompone. La reaccion no termina, llega a un equilibrio.

  4. En el equilibrio quimico, las cantidades de reactivos y productos son iguales?
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    No, y es la confusion mas comun. Lo que se iguala son las velocidades de las dos reacciones opuestas, no las cantidades. En el equilibrio las cantidades dejan de cambiar, pero pueden ser muy distintas entre si.

  5. Se dice que en el equilibrio 'no pasa nada'. Por que es una mala descripcion?
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    Porque las dos reacciones siguen ocurriendo todo el tiempo, y a la misma velocidad. Lo que no cambia es el resultado neto. Por eso se lo llama equilibrio dinamico y no estatico: hay actividad, solamente que se compensa.