Física y Química 3º ESO: guía interactiva para la resolución de ejercicios

1. Física y Química 3º ESO: guía interactiva para la resolución de ejercicios CLASIFICACIÓN DE LA MATERIA Elementos y compuestos I.E.S. Élaios Departamento de Física y Química

2. Ejercicio 1 Ejercicio 2 Ejercicio 3 Ejercicio 4 Ejercicio 5 Ejercicio 6 Ejercicio 7 Ejercicio 8 Ejercicio 9 Ejercicio 10 Ejercicio 11 Índice • Cambio físico y cambio químico • Reacciones químicas • Mezcla, disolución, sustancia pura, elemento y compuesto • Verdadero o falso I.E.S. Élaios Departamento de Física y Química

3. Ayuda • Como ya sabes, por la acción del calor un cuerpo, además de aumentar su temperatura, puede cambiar de estado o dilatarse. En ninguno de los dos casos se produce un cambio en la composición del cuerpo. Así, por ejemplo, cuando una sustancia (como el hielo o la parafina) se funde, seguimos teniendo la misma sustancia (hielo o parafina) líquida. Cuando calentamos una barra de cobre, esta se alarga. Aunque haya aumentado su longitud sigue siendo cobre. Estas transformaciones de la materia, en las que no se ha producido ningún cambio en la composición del sistema, reciben el nombre de cambios físicos. • Cuando en una transformación de la materia se forman sustancias diferentes a las que teníamos en un principio, decimos que se ha producido un cambio químico o que ha tenido lugar una reacción química. La combustión de la madera es un ejemplo conocido de reacción química. Al arder, la madera se combina con el oxígeno del aire para formar dióxido de carbono, agua y sustancias que contienen carbono y que nosotros vemos en forma de humo y cenizas. La pérdida de brillo de la cubertería de plata de tía Enriqueta es otro ejemplo de reacción química. La lustrosa plata metálica se combina con los sulfuros del aire para formar sulfuro de plata, que es la sustancia que ennegrece la superficie. I.E.S. Élaios Departamento de Física y Química

4. Ayuda • Se denominan compuestos a las sustancias puras que, por medio de una reacción química, se pueden descomponer en otras más simples o que se pueden sintetizar a partir de otras. Los componentes de un compuesto no pueden separarse por métodos puramente físicos. • Las sustancias puras que no pueden descomponerse por ningún procedimiento químico en otras más sencillas reciben el nombre de elementos. • Es preciso insistir que las definiciones de elemento y compuesto son sólo operacionales, es decir, la distinción entre ambos sólo se puede establecer a partir de resultados experimentales. • Las reacciones químicas de descomposición más comunes son la termólisis, que se consigue mediante el calor, y la electrólisis, mediante la aplicación de una corriente eléctrica. Las reacciones en las que se obtiene una sustancia a partir de otras más simples se llaman reacciones de síntesis. La formación de los óxidos de los elementos es un ejemplo de reacción de síntesis. I.E.S. Élaios Departamento de Física y Química

5. EJERCICIO 1(a) En un vaso tenemos alcohol que calentamos hasta que hierve. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones (de 1 a 4) está más de acuerdo con tus ideas sobre el proceso descrito?.(b) Se quema con una cerilla un poco de alcohol hasta que no queda líquido. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones (de 1 a 4) crees que es la correcta?. • Los gases producidos siguen siendo el alcohol que había, pero en estado gaseoso. • Los gases producidos serán sustancias distintas al alcohol, que estarán en estado gaseoso. • El alcohol se ha convertido en aire. • El alcohol ha desaparecido y no se ha convertido en nada material. # Contesta al apartado (a). Se trata de un cambio físico, por lo que la respuesta correcta es la 1. # Contesta al apartado (b). Se trata de un cambio químico, por lo que la respuesta correcta es la 2. I.E.S. Élaios Departamento de Física y Química

6. EJERCICIO 2Lee detenidamente las siguientes descripciones (de A a E) e indica qué cambios son físicos y cuáles químicos. • Se coloca en un matraz varias piedras de caliza y se someten a un prolongado calentamiento. Vemos que se desprende un gas que identificamos como dióxido de carbono. Finalmente, se obtiene en el fondo un sólido blanco denominado cal viva. • Calentamos en una cazoleta de porcelana 5 g de cobre en polvo durante varios minutos, obteniéndose un sólido negruzco que, tras pesarlo, posee una masa de 5,5 g. • Una disolución de cloruro de cobre es atravesada por una corriente eléctrica, desprendiéndose gas cloro en uno de los electrodos y depositándose cobre metálico en el otro. • En un tubo de ensayo tenemos cristales de yodo de color violeta oscuro y, al ser calentados ligeramente, se observa la aparición de un gas de color violeta. Si mantenemos durante unos minutos el calentamiento llegan a desaparecer todos los cristales de yodo. • Un tubo de ensayo contiene cristales de naftaleno. Se caliente suavemente transformándose progresivamente en líquido. Al continuar el calentamiento todo termina transformándose en líquido. Un calentamiento más prolongado provoca la ebullición del líquido, hasta el punto de pasar todo al estado gaseoso. • Si en la salida de los gases por la boca del tubo de ensayo colocas una cerilla, estos se inflaman ardiendo con vigor y desprendiendo dióxido de carbono, vapor de agua y partículas de carbono. Son cambios físicos la sublimación del yodo (D) y la fusión y vaporización del naftaleno (E, primer párrafo). La descomposición térmica de la caliza (A), la oxidación del cobre (B), la electrólisis del cloruro de cobre disuelto en agua (C) y la combustión del naftaleno (E, segundo párrafo) son cambios químicos. I.E.S. Élaios Departamento de Física y Química

7. EJERCICIO 3Lee detenidamente las siguientes descripciones (de A a E) y, teniendo en cuenta la respuesta del ejercicio 2, escribe con palabras las reacciones químicas que hayas detectado. • Se coloca en un matraz varias piedras de caliza y se someten a un prolongado calentamiento. Vemos que se desprende un gas que identificamos como dióxido de carbono. Finalmente, se obtiene en el fondo un sólido blanco denominado cal viva. • Calentamos en una cazoleta de porcelana 5 g de cobre en polvo durante varios minutos, obteniéndose un sólido negruzco que, tras pesarlo, posee una masa de 5,5 g. • Una disolución de cloruro de cobre es atravesada por una corriente eléctrica, desprendiéndose gas cloro en uno de los electrodos y depositándose cobre metálico en el otro. • En un tubo de ensayo tenemos cristales de yodo de color violeta oscuro y, al ser calentados ligeramente, se observa la aparición de un gas de color violeta. Si mantenemos durante unos minutos el calentamiento llegan a desaparecer todos los cristales de yodo. • Un tubo de ensayo contiene cristales de naftaleno. Se caliente suavemente transformándose progresivamente en líquido. Al continuar el calentamiento todo termina transformándose en líquido. Un calentamiento más prolongado provoca la ebullición del líquido, hasta el punto de pasar todo al estado gaseoso. • Si en la salida de los gases por la boca del tubo de ensayo colocas una cerilla, estos se inflaman ardiendo con vigor y desprendiendo dióxido de carbono, vapor de agua y partículas de carbono. A: caliza è dióxido de carbono + cal viva B: cobre + oxígeno èóxido de cobre C: cloruro de cobre è cloro + cobre E: naftaleno + oxígeno è dióxido de carbono + vapor de agua + partículas de carbono I.E.S. Élaios Departamento de Física y Química

8. EJERCICIO 4Lee detenidamente las siguientes descripciones (de A a E) y, teniendo en cuenta las respuestas en los ejercicios anteriores, clasifica como mezcla, elemento o compuesto las sustancias: caliza, sólido negruzco, cloruro de cobre, gas cloro, cobre metálico, yodo y naftaleno. • Se coloca en un matraz varias piedras de caliza y se someten a un prolongado calentamiento. Vemos que se desprende un gas que identificamos como dióxido de carbono. Finalmente, se obtiene en el fondo un sólido blanco denominado cal viva. • Calentamos en una cazoleta de porcelana 5 g de cobre en polvo durante varios minutos, obteniéndose un sólido negruzco que, tras pesarlo, posee una masa de 5,5 g. • Una disolución de cloruro de cobre es atravesada por una corriente eléctrica, desprendiéndose gas cloro en uno de los electrodos y depositándose cobre metálico en el otro. • En un tubo de ensayo tenemos cristales de yodo de color violeta oscuro y, al ser calentados ligeramente, se observa la aparición de un gas de color violeta. Si mantenemos durante unos minutos el calentamiento llegan a desaparecer todos los cristales de yodo. • Un tubo de ensayo contiene cristales de naftaleno. Se caliente suavemente transformándose progresivamente en líquido. Al continuar el calentamiento todo termina transformándose en líquido. Un calentamiento más prolongado provoca la ebullición del líquido, hasta el punto de pasar todo al estado gaseoso. • Si en la salida de los gases por la boca del tubo de ensayo colocas una cerilla, estos se inflaman ardiendo con vigor y desprendiendo dióxido de carbono, vapor de agua y partículas de carbono. La caliza, al calentarla, se descompone en dióxido de carbono y cal viva. La caliza es un compuesto. El sólido negruzco se forma a partir del oxígeno y del cobre: se trata de un compuesto. El cloruro de cobre se descompone por electrólisis en gas cloro y cobre metálico. El cloruro de cobre es un compuesto y el cloro y el cobre son elementos. El yodo cambia de estado cuando es calentado; se trata de un elemento. El naftaleno, cuando reacciona con el oxígeno, da lugar a varias sustancias; se trata de un compuesto. I.E.S. Élaios Departamento de Física y Química

9. EJERCICIO 5Al intentar disolver un polvo blanco (A) en agua, se observa que se separa en dos partes: una insoluble (B) y otra soluble (C). La sustancia B, sometida a calentamiento, se descompone en un gas incoloro y un sólido púrpura. Indica razonadamente si A, B y C son mezclas, elementos o compuestos. ¿Tienes dificultades para clasificar alguna sustancia? ¿Cuál? # Recuerda en qué se diferencian los cambios químicos y físicos y contesta a las cuestiones que se plantean. La sustancia A, al echarla en el agua, se separa en otras dos: B y C. En consecuencia, la sustancia A es una mezcla. La sustancia B es un compuesto, ya que se separa en otras dos por calentamiento. Se trata de un cambio químico. La sustancia C puede ser un elemento o un compuesto, ya que no se suministra la información adecuada para saberlo. I.E.S. Élaios Departamento de Física y Química

10. EJERCICIO 6(a) Al calentar fuertemente el clorato de sodio, se obtiene cloruro de sodio y se desprende oxígeno. Justifica que el clorato de sodio es un compuesto y no una mezcla de cloruro de sodio y oxígeno.(b) El agua, cuando se le añade unas gotas de un ácido, se descompone en hidrógeno y oxígeno al paso de la corriente eléctrica. ¿Es el agua un compuesto o una mezcla de oxígeno e hidrógeno? # Recuerda las definiciones que hemos dado de elemento y compuesto, basadas en resultados experimentales. Los procedimientos descritos en el enunciado –termólisis en el caso (a) y electrólisis en el caso (b)- corresponden a cambios químicos. En consecuencia, tanto el clorato de sodio como el agua son compuestos. I.E.S. Élaios Departamento de Física y Química

11. EJERCICIO 7Un líquido transparente A se deja evaporar lentamente al aire, de forma que al cabo de varios días encontramos en el fondo del recipiente cristales blancos de una sustancia B. ¿Cuál de los siguientes sistemas corresponde a las características del líquido A? • Una mezcla heterogénea. • Una disolución. • Un elemento. • Un compuesto. • Una sustancia pura. En el enunciado se describe la evaporación completa de un disolvente y la aparición de los cristales del soluto B. La evaporación es un cambio físico; por lo tanto, el aspecto transparente líquido indica claramente que se trata de una disolución (opción 2). I.E.S. Élaios Departamento de Física y Química

12. EJERCICIO 8Un líquido coloreado L se somete a calentamiento en una columna de destilación fraccionada, obteniéndose a 61 ºC un primer líquido coloreado que llamaremos M. Con posterioridad, cuando se alcanza los 80 ºC, se recoge una segunda fracción incolora N.(a) ¿Cuál de los siguientes sistemas corresponde a las características del líquido L?(b) Con la información suministrada, razona qué tipo de sistema puede ser los líquidos M y N. • Una mezcla heterogénea. • Una mezcla homogénea. • Un elemento. • Un compuesto. • Una sustancia pura. En el enunciado se describe la destilación fraccionada del líquido L. Se trata de un cambio físico; por lo tanto, el líquido L, de aspecto coloreado, es una mezcla homogénea (opción 2). De los líquidos M y N sabemos sus temperaturas de ebullición. Como la temperatura de ebullición es una propiedad característica, podemos decir que los líquidos M y N son sustancias puras (opción 5). I.E.S. Élaios Departamento de Física y Química

13. EJERCICIO 9Clasifica como mezcla, disolución, compuesto o elemento las siguientes sustancias, siempre que se pueda justificar. A: se descompone por calentamiento; se trata de un compuesto. B: como licua y hierve a la misma temperatura podemos decir que es una sustancia pura (elemento o compuesto); al reaccionar con el hierro y formar un único producto concluimos que es un elemento. • Es un sólido homogéneo respecto a la subdivisión; al calentarlo se descompone, dando lugar a un gas y a un sólido. • Es un gas que licua a -34 ºC; el líquido obtenido hierve a la misma temperatura, la cual se mantiene constante; si se calienta hierro en el interior de este gas se produce una reacción violenta y hay sólo un producto final. • Es homogéneo a la subdivisión; al quemarlo en el aire se forma dos sustancias diferentes. • Es un sólido homogéneo y funde a 110 ºC, formando un líquido que también es homogéneo. • Es un líquido de color verde; al hervir, obtenemos unos vapores que, al condensarse, forman un líquido incoloro. C: su aspecto homogéneo indica que puede ser una disolución, un compuesto o un elemento; como al quemarlo (cambio químico) da lugar a dos sustancias diferentes, decimos que es un compuesto. D: se trata una sustancia pura (elemento o compuesto) cuya temperatura de fusión es 110 ºC. E: es una disolución; se ha descrito la destilación de la misma. I.E.S. Élaios Departamento de Física y Química

14. EJERCICIO 10Indica razonadamente si las siguientes afirmaciones son verdaderas (V) o falsas (F). V • En una disolución, la sustancia que se encuentra en mayor proporción es el disolvente. • La sustancia que se disuelve en otra se denomina disolvente. • A 20 ºC, se disuelve como máximo 30 g de A en 50 g de agua y 1,2 g de B en 4 cm3 de agua. La sustancia A es más soluble en agua que la sustancia B. • La solubilidad de una sustancia coincide a veces con la composición de la disolución saturada. • Las propiedades características de una sustancia dependen del tamaño de la sustancia. • Las propiedades características de una sustancia son independientes de la cantidad de materia de la sustancia. • Las propiedades características de una sustancia dependen de la forma de la sustancia. • La temperatura de fusión de una mezcla coincide con la temperatura de fusión de algunos de sus componentes. • La temperatura de ebullición de una sustancia pura depende de la presión. • La densidad de un sólido depende de la temperatura. F V F F V F F V V I.E.S. Élaios Departamento de Física y Química

15. EJERCICIO 11Indica razonadamente si las siguientes afirmaciones son verdaderas (V) o falsas (F). • Para separar el alcohol del agua se emplea un procedimiento denominado destilación fraccionada. • El método de separación basado en la distinta velocidad con que se mueven los solutos a través de un medio poroso, arrastrados por un disolvente en movimiento, se llama cromatografía.. • El método denominado destilación fraccionada se basa en que las sustancias que se separan tienen diferente solubilidad. • Dos sólidos se pueden separar por disolución y filtrado siempre que uno sea insoluble. • Las sustancias puras se clasifican en mezclas, disoluciones y dispersiones. • Al calentar un polvo anaranjado, se comprueba que se produce oxígeno y se detecta algunas gotitas de un líquido de aspecto plateado. El polvo anaranjado es una mezcla. • Las sustancias puras se clasifican en elementos y compuestos. • La sustancia A es un sólido homogéneo respecto a la subdivisión; al calentarlo fuertemente se descompone. Dicha sustancia es una mezcla. • Las sustancia puras se clasifican en metales y no metales. • La sustancia F es un líquido de color verde; cuando se hierve obtenemos unos vapores que, al condensarse, forman un líquido incoloro. La sustancia F es una disolución. V V F V F F V F F V I.E.S. Élaios Departamento de Física y Química