Activitats. 30. Si la fórmula d una substància és H 2, és una substància simple o un compost?

Transcripción

1 30. Si la fórmula d una substància és H 2, és una substància simple o un compost? 31. A temperatura ambient el clor (Cl 2 ) és una substància gasosa de color groc verdós, el sodi (Na) és un sòlid tou de color platejat i el clorur de sodi (NaCl) és una substància sòlida que forma cristalls de color blanc i gust salat. a) Quins elements hi ha a la substància clor? b) Quins elements hi ha a la substància sodi? c) Quants elements formen el clorur de sodi? 32. Les fórmules següents representen diferents substàncies gasoses. Explica quin significat té cada una de les fórmules en relació amb les molècules i els àtoms de les substàncies: 2 (nitrogen). b) CO (monòxid de carboni). c) C 4 H 10 (butà). 2 (diòxid de nitrogen). 33. El sucre comú o sucre de taula, també anomenat sacarosa, té com a fórmula química C 12 H 22 O 11. de sacarosa? b) Quants àtoms hi ha de cada classe en cada una d aquestes molècules? 34. La fórmula de l ozó és O 3. Què significa aquesta fórmula? Es tracta d una substància simple o d un compost? Per què? 35. Indica si les afirmacions següents són certes o falses, i corregeix-les en aquest últim cas: elements. b) En les substàncies simples intervenen àtoms d una sola classe. que els del carboni. d) Hi ha milers de classes d àtoms o elements. 36. Què significa que la fórmula del diòxid de carboni és CO 2? per cada àtom de carboni n hi ha dos d oxigen. b) Que la molècula està formada per dos àtoms d hidrogen i un d oxigen. c) Que la substància es forma amb dues molècules de carboni i dues d oxigen. d) Que es tracta d un cristall format per un nombre indefinit d àtoms. 37. Diem que l aigua continguda en un got és una substància molecular. Això significa que: a) L aigua continguda al got està formada per molts àtoms d aigua. b) L aigua continguda al got està formada per moltes molècules d aigua. c) L aigua continguda al got està formada per dos àtoms d hidrogen i un àtom d oxigen. formada per molècules iguals. 38. Indica si els dibuixos següents representen un àtom aïllat, una molècula o un cristall, i explica per què. a) b) O Ne O O c) + Cl Escriu el significat de les fórmules següents: SiO 2 (cristall de quars) i SO 2 (molècula). Quina és la diferència principal entre totes dues? 40. La major part de les substàncies simples porten el nom de l element els àtoms del qual les formen; per exemple, ferro, coure, oxigen. Però a vegades poden formar unes quantes substàncies diferents, que reben distintes formes. És el cas del grafit i el diamant, substàncies compostes per àtoms de carboni, en què la fórmula coincideix amb el símbol de l element (C). Llavors, en què creus que es diferencien el diamant i el grafit? a) En la manera en què s hi ordenen els àtoms. b) En el nombre d àtoms de carboni que forma cada substància. c) En la mida dels àtoms de cada substància. cada àtom. 73

2 1. Distingeix de manera justificada els canvis físics dels químics. a) Evaporació d un perfum. b) Dissolució de sucre en cafè. c) Encesa d una cuina de vitroceràmica. d) Encesa d una cuina de gas. e) Caramel lització de sucre per fer un flam. f) Pelada i trossejament d una poma. g) Cocció d un ou. h) Trituració del raïm per obtenir-ne most. B C Canvis físics Canvis químics 2. Indica si les afirmacions següents són certes o falses: a) Quan s encén un ciri es produeix un canvi químic. b) En un canvi físic es formen substàncies diferents de les inicials. c) La maduració de la fruita constitueix un canvi químic. d) En un canvi químic les substàncies que s originen són iguals que les inicials, però amb propietats diferents. 3. Contesta: a) Quin tipus de canvi es produeix quan afegim sucre a l aigua i ho remenem? b) Quin experiment portaries a cap per comprovar-ho? 4. Observa les fotografies següents i indica si hi té lloc un canvi físic o químic. D 5. Contesta: a) Què els passa, als glaçons, quan es posen al sol en un got? b) És possible que l aigua es converteixi en gel? I el gel en aigua? c) La fusta es pot transformar en cendra? I la cendra en fusta? d) En què es converteix l aigua quan s escalfa? 6. Quan es torra un tros de carn, es dóna un canvi físic o químic? A 81

3 7. Indica quins són els reactius i quins són els productes de cada una de les reaccions següents: a) Metà + oxigen diòxid de carboni + aigua b) Ferro + oxigen òxid de ferro (III) c) Hidrogen + iode àcid iodhídric 8. Indica els reactius que intervenen i els productes que es formen en les reaccions químiques següents: a) El butà (C 4 H 10 ) crema en contacte amb l oxigen de l aire i es converteix en diòxid de carboni i vapor d aigua. b) Quan es crema carbó es produeix diòxid de carboni. c) Quan la gasolina crema en un motor d un cotxe, es combina amb l oxigen i es produeixen diòxid de carboni i aigua. 9. Identifica en les fotografies proves que indiquin que es produeix un canvi químic: A 11. En la reacció de formació de l amoníac, 1 molècula de nitrogen (N 2 ) reacciona amb 3 molècules d hidrogen (H 2 ) i dóna 2 molècules d amoníac (NH 3 ). a) Representa mitjançant un model d esferes els reactius i els productes de la reacció. b) Indica els enllaços que s han trencat i els enllaços que s han format. 12. Assenyala si les afirmacions següents són certes o falses, i justifica la resposta en aquest últim cas. a) Quan els reactius que intervenen en una reacció són sòlids, si estan finalment dividits reaccionaran més ràpidament que si no ho estan, ja que la superfície de contacte augmenta. b) Quan augmenta la temperatura d una reacció disminueix el nombre de xocs. 13. Per què el ferro polvoritzat crema fàcilment i, en canvi, una barra de ferro no? C B 10. Completa les oracions amb l opció correcta. Perquè una reacció química tingui lloc s han de complir les condicions següents: a) Les molècules dels productes/reactius han de xocar / d enllaçar-se. b) Els reactius han de tenir energia/matèria suficient. 14. A les mines, les partícules de pols de carbó en l aire presenten un alt risc d explosió. Per contra, els trossos grans de carbó del sòl no cremen amb tanta facilitat. A què creus que és degut? a) Al fet que el gas reacciona més aviat i provoca explosions més violentes. b) Com que es redueix la superfície del carbó augmenta la superfície de contacte, fet que implica un increment de la velocitat de reacció. c) Les partícules de pols de carbó tenen un nombre de molècules més gran que els trossos de carbó, per la qual cosa reaccionen més aviat. d) Les partícules de carbó de l aire es mouen amb més velocitat que les dels trossos de carbó del sòl. 15. Per què els aliments es descomponen més ràpidament a temperatura ambient que quan són al frigorífic? 16. L oxidació del ferro (ferro + oxigen) és una reacció molt lenta. Què trobes que podríem fer perquè fos una reacció més ràpida? 83

4 1. EXERCICI RESOLT La fórmula de l aigua és H 2 O. a) Quantes molècules d aigua hi ha en 1 mol d aigua? I en 2 mol d aigua? b) Quantes molècules conté una mostra de 50 g d aigua? Masses atòmiques: H = 1 u; O = 16 u. a) En 1 mol de qualsevol substància hi ha 6,022? molècules. En 2 mol tindrem: 2 mol? 6,022? 1023 molècules 1 mol 2. EXERCICI RESOLT Si sabem que la fórmula de l aigua oxigenada és H 2 O 2, calcula: a) Quants àtoms d hidrogen i d oxigen hi ha en una molècula d aigua oxigenada? b) Quants àtoms d hidrogen i d oxigen hi ha en un mol d aigua oxigenada? a) En una molècula de H 2 O 2 hi ha 2 àtoms d hidrogen i 2 àtoms d oxigen. = 1,2? molècules b) De primer, calculem la massa molecular de H 2 O: M (H 2 O) = 2? 1 u + 16 u = 18 u Vegem quants mols són els 50 g de H 2 O: 50 g de H 2 O? 1 mol de H 2O 18 g de H 2 O = 2,78 mol de H 2O Ara calculem quantes molècules hi ha en aquesta quantitat si sabem que en un mol de qualsevol substància hi ha 6,022? molècules. 2,78 mol de H 2 O? 6,022? 1023 molèc. de H 2 O 1 mol de H 2 O = 1,67? molècules de H 2 O b) En 1 mol de H 2 O 2 tenim 6,022? molècules. El nombre d àtoms d hidrogen que hi ha en 1 mol s obté multiplicant el nombre de molècules que hi ha en 1 mol pels dos àtoms d hidrogen que hi ha en cada molècula. És a dir: 2 àtoms d hidrogen? 6,022? molècules = = 1,2? àtoms d hidrogen D igual manera obtenim els àtoms d oxigen: 2 àtoms d oxigen? 6,022? molècules = = 1,2? àtoms d oxigen = 17. Calcula la massa molecular de les substàncies següents: a) Diòxid de carboni (CO 2 ). c) Aigua (H 2 O). b) Amoníac (NH 3 ). d) Oxigen (O 2 ). Masses atòmiques: C = 12 u; O = 16 u; N = 14 u; H = 1 u. 18. Ordena de més gran a més petita la massa molecular dels compostos següents: a) Amoníac (NH 3 ). b) Àcid sulfúric (H 2 SO 4 ). c) Àcid clorhídric (HCl). d) Diòxid de carboni (CO 2 ). e) Clorur de sodi (NaCl). 19. El nombre d Avogadro és un nombre enorme (6,022? ). Imagina que es tractés d un nombre més petit, per exemple 100. a) Quants cigrons hi hauria si en tinguéssim 1,2 i 2,5 mol? b) Si cada cigró tingués una massa de 0,2 g, quina seria la massa d 1,2 i 2,5 mol de cigrons? 20. Consulta la taula periòdica i contesta a les preguntes: a) Un mol de molècules de diòxid de carboni (CO 2 ) té una massa de g, i conté: molècules de diòxid de carboni. àtoms de carboni. àtoms d oxigen. b) Dos mols d amoníac (NH 3 ) tenen una massa de g, i contenen: molècules d amoníac. àtoms de nitrogen. àtoms d hidrogen. 21. La fórmula de l amoníac és NH 3. a) Quina és la massa d una molècula d amoníac? b) Quina és la massa d un mol d amoníac? c) Quantes molècules d amoníac hi ha en 1 mol d amoníac? I en 3 mol? d) Quina és la massa de 6,022? molècules d amoníac? e) Quantes molècules hi ha en 20 g d amoníac? Masses atòmiques: N = 14 u; H = 1 u. 22. Quants mols hi ha en 450 g de carbonat de calci (CaCO 3 )? Masses atòmiques: Ca = 40 u; C = 12 u; O = 16 u. 85

5 23. Observa la reacció de formació de l amoníac: N H 2 2 NH En una reacció química, la massa: a) Es conserva. c) Depèn dels reactius. b) Es perd. d) Depèn dels productes. 29. Calcula la massa dels productes que s origina en les reaccions químiques següents: a) N H 2 2 NH 3 Reaccionen 28 grams de nitrogen amb 6 grams d hidrogen per formar grams d amoníac. a) Quins són els reactius de la reacció? I els productes? b) Quants àtoms d hidrogen hi ha en els reactius? I en els productes? c) Quants àtoms de nitrogen hi ha en els reactius? I en els productes? d) Es conserva el nombre de molècules? 24. Escriu l equació de les reaccions químiques següents: a) Una molècula de metà (CH 4 ) gasós reacciona amb dues molècules d oxigen gasós (O 2 ) per formar una molècula de diòxid de carboni (CO 2 ) gasós i dues molècules d aigua gasosa (H 2 O). b) Una molècula de carboni sòlid reacciona amb una molècula d oxigen per formar una molècula de diòxid de carboni. c) Una molècula de clor (Cl 2 ) reacciona amb una molècula d hidrogen (H 2 ) per formar dues molècules d àcid clorhídric (HCl). 25. A partir de les dades del quadre següent, escriu l equació química de la reacció i expressa-la per mitjà d una oració: Fórmula reactiu Fórmula producte Nom Coeficient estequiomètric Estat físic NH 3 Amoníac 2 Gasós N 2 Nitrogen 1 Gasós H 2 Hidrogen 3 Gasós 26. Representa mitjançant diagrames de boles les reaccions químiques següents: a) 2 Cu + O 2 2 CuO b) CH O 2 CO H 2 O 27. Representa la reacció química següent utilitzant esferes per representar els àtoms: Na 2 O + H 2 O 2 NaOH òxid de sodi + aigua 2 hidròxid de sodi b) C + O 2 CO 2 Reaccionen 12 grams de carboni amb 32 grams d oxigen gasós per formar grams de diòxid de carboni. c) C 2 H 6 O + 3 O 2 2 CO H 2 O Reaccionen 46 grams d alcohol etílic amb 96 grams d oxigen gasós per formar grams de diòxid de carboni i 54 grams d aigua. 30. Indica si les afirmacions següents són certes o falses: a) En una reacció química es conserven els àtoms. b) En una reacció química es conserven les molècules. c) En una reacció química es conserven els grams. 31. A la reacció química: A + B C + D, si reaccionen 30 g de A amb 63 g de B i es produeixen 47 g de C, quants grams de la substància D s obtindran? 32. Escalfem una mostra de 2,5 g d estany pur amb oxigen fins que s obtenen 3,17 g de producte. Quina quantitat d oxigen ha reaccionat amb l estany? 33. Fem reaccionar 12 g de sofre amb 21 g de ferro per formar sulfur ferrós (FeS). a) Escriu l equació d aquesta reacció química. b) Quina quantitat de sulfur ferrós obtindrem? 34. En el procés: PbO (s) + NH 3 (g) Pb (s) + N 2 (g) + H 2 O (l ) es fan reaccionar 50 g de PbO i s obtenen 46 g de plom, 2,12 g de nitrogen i 4,03 g d aigua. Quina massa d amoníac deu haver reaccionat? 35. Es fan reaccionar 73 g d àcid clorhídric amb 100 g de carbonat de calci. S obtenen 111 g de clorur de calci, 18 g d aigua i també diòxid de carboni. Quina massa de diòxid de carboni es forma? 87

6 36. El nitrogen (N 2 ) reacciona amb l'hidrogen (H 2 ) per formar amoníac (NH 3 ). Escriu i ajusta la reacció. 37. Indica quina o quines de les equacions químiques següents estan ajustades i quines no: a) C + O 2 2 CO b) C + O 2 CO 2 c) O 2 CO 43. L àcid clorhídric reacciona amb el zinc metall (Zn) i produeix gas hidrogen (H 2 ) i clorur de zinc (ZnCl 2 ). En aquesta reacció s allibera energia, que es manifesta en forma de calor. Escriu la reacció corresponent i ajusta-la. d) 2 C + O 2 2 CO 2 e) 4 C + 2 O 2 4 CO f) 8 C + 8 O 2 8 CO Ajusta les equacions químiques següents: a) NO + O 2 NO 2 b) N 2 + H 2 NH 3 c) NO 2 + H 2 O HNO 3 + NO d) CH 4 + O 2 CO 2 + H 2 O e) H 2 SO 4 + NaOH Na 2 SO 4 + H 2 O f) HI H 2 + I 2 g) SO 2 + O 2 SO 3 h) Al + O 2 Al 2 O 3 i) Zn + H 2 SO 4 ZnSO 4 + H 2 j) C + O 2 CO Completa i ajusta les reaccions químiques següents: a) Òxid de calci (CaO) + aigua (H 2 O) b) Diòxid de sofre + + aigua (H 2 O) àcid sulfurós (H 2 SO 3 ) 40. El diòxid de sofre (SO 2 ) reacciona amb l oxigen per formar triòxid de sofre (SO 3 ). a) Escriu-ne l equació química i ajusta-la. b) Quina substància és el producte d aquesta reacció i quines, els reactius? 41. Escriu aquestes reaccions químiques ajustades: a) Clor + coure clorur de coure (II) (CuCl 2 ) b) Fòsfor + oxigen òxid de fòsfor (V) (P 2 O 5 ) c) Metà + oxigen diòxid de carboni + aigua 42. El propà és un gas de fórmula C 3 H 8 que reacciona amb l oxigen de l aire i s obté diòxid de carboni i vapor d una substància molt coneguda. a) De quina substància es tracta? b) Com s anomena la reacció que s ha produït? c) Escriu la reacció química i ajusta-la. 44. Observa l equació química següent: Zn + 2 HCl ZnCl 2 + H 2 El zinc reacciona amb àcid clorhídric per formar clorur de zinc i hidrogen. Quines de les afirmacions següents són falses? Raona la resposta. a) S obté el mateix nombre de grams de clorur de zinc (HCl) que d hidrogen. b) S obté el mateix nombre d àtoms d hidrogen que de zinc. c) S obtenen els mateixos grams de reactius que de productes. d) Els àtoms de clor que reaccionen són els mateixos que els que s obtenen. 45. Escriu la reacció química que s esquematitza en el model que es presenta a continuació i després ajusta-la. Sofre a) Es conserva el nombre d àtoms en la reacció? b) Es conserva el nombre de molècules en la reacció? c) Es conserva la massa en la reacció? Oxigen 89

7 46. Ajusta l equació química següent i, a partir d aquesta equació, completa la taula a la llibreta: CO + O 2 CO 2 (1) (2) (3) Substància Nom Molècules Mols de molècules Àtoms de C Àtoms de O Ajusta les reaccions químiques següents i després escriu-les mitjançant una oració del tipus: mol de reaccionen amb mol de per formar mol de i mol de a) NaOH + CO 2 Na 2 CO 3 + H 2 O hidròxid + diòxid carbonat + aigua de sodi de carboni de sodi b) HCl H 2 + Cl 2 àcid clorhídrichidrogen + clor c) Cu + O 2 CuO coure + oxigen òxid de coure (II) d) HCl + Ca(OH) 2 CaCl 2 + H 2 O àcid hidròxid clorur aigua clorhídric de calci de calci e) Fe + O 2 Fe 2 O 3 ferrooxigen òxid de ferro (III) 48. Ajusta l equació química i completa la taula: N 2 + H 2 NH 3 N 2 H 2 NH 3 1 molècula 10 molècules 9 mol 4 mol 49. Indica les relacions que ens proporciona l equació ajustada: 2 H 2 (g) + O 2 (g) 2 H 2 O (g) Relació Hidrogen Oxigen Aigua Molècules 2 Àtoms de O Àtoms de H Mol Massa (g) Masses atòmiques: H = 1 u; O = 16 u. 50. Elabora un quadre resum amb la informació sobre molècules, mols i grams que proporciona l equació química següent: C 2 H 6 O + 3 O 2 2 CO H 2 O etanol + oxigendiòxid de aigua carboni Després d elaborar el quadre comprova si s hi compleix la llei de Lavoisier. Masses atòmiques: C = 12 u; H = 1 u; O = 16 u. 51. Completa el quadre següent: 2 HgO 2 Hg + O 2 Molècules 6,022? Mol 2 mol Massa (g) Masses atòmiques: Hg = 200 u; O = 16 u. 52. Indica si les afirmacions següents són certes o falses: a) En una reacció química la massa dels reactius sempre és igual que la massa dels productes. b) Si hi ha dos reactius en una reacció química, també hi ha dos productes i només dos. c) El nombre de molècules es conserva en una reacció química. d) El nombre d àtoms es conserva en una reacció química. e) El nombre de mols es conserva en una reacció química. 91

8 53. L equació de formació d un sandvitx es pot representar així: 2 talls de pernil + 2 llesques de pa 1 sandvitx + a) Quina és la relació que hi ha entre el nombre de talls i el de llesques? b) Si vols preparar 6 sandvitxos, quantes llesques i quants talls necessites? c) Quants talls de pernil es combinaran amb 10 llesques de pa? d) Si tens 24 llesques de pa i 15 talls de pernil, quants sandvitxos complets podràs preparar? Què et sobrarà: pa o pernil? 54. L equació de formació d una peça es pot representar així: + 3 femelles + 1 caragol 1 peça a) Quina és la relació que hi ha entre el nombre de femelles i el de caragols? b) Quantes femelles es combinaran amb 10 caragols? Quantes peces completes podràs muntar? c) Si vols preparar 100 peces, quantes femelles i quants caragols necessites? d) Si tens 30 femelles i 30 caragols, quantes peces podràs muntar? 55. L equació de formació de l aigua és: 2 H 2 (g) + O 2 (g) 2 H 2 O (g) Completa el text següent: Això significa que per aconseguir 2 mol d aigua fa falta que reaccionin mol d hidrogen amb un mol d. Com que la massa atòmica del H és 1 u, i la del O és 16 u, la relació entre la massa de H i la de O en aquesta reacció serà. 56. El magnesi metàl lic reacciona amb l oxigen per formar òxid de magnesi (MgO), segons la reacció següent: magnesi + oxigen òxid de magnesi Si partim de 6 g de magnesi, quants grams d òxid es podran formar? 57. Per a la reacció anterior, si en comptes de partir de 6 g de magnesi ho fem del doble, és correcte afirmar que s obtindrà el doble de l òxid? 58. El metà (CH 4 ) reacciona amb l oxigen per formar diòxid de carboni i aigua. a) Escriu i ajusta la reacció. b) Calcula les dades que falten a la taula i indica en quines lleis t has basat. Metà + oxigen diòxid + aigua de carboni 16 g g 44 g 36 g 8 g 32 g 22 g g 48 g g 132 g g 59. Completa la taula següent: Mg + HCl MgCl 2 + H 2 1 mol 4. EXERCICI RESOLT 60. Quin volum ocuparan 64 g de O 2 mesurats a 0 ºC i 1 atm? 61. El monòxid de carboni (CO) reacciona amb l oxigen per formar diòxid de carboni (CO 2 ). a) Escriu la reacció i ajusta-la. 2 g En la reacció de formació d aigua, calcula el volum de H 2, mesurat a 1 atm i 0 C, que reacciona amb 5 l de O 2, també a 1 atm i 0 C. Escrivim la reacció ajustada i en plantegem la proporció: 2 H 2 + O 2 2 H 2 O 2 mol d hidrogen Reaccionen amb 1 mol d oxigen? 5 l Per formar 2 mol d aigua Com que tots els gasos que intervenen en la reacció es troben en les mateixes condicions de pressió i temperatura, podem establir la relació directa entre les quantitats de substància en mol. 5 l de O 2? 1 mol de O 2 22,4 l de O 2?? 2 mol de H 2 1 mol de O 2? 22,4 l de H 2 1 mol de H 2 = 10 l de H 2 b) Si es fan reaccionar 84 g de monòxid de carboni amb oxigen de sobra, quants litres de diòxid de carboni s obtindran, mesurats a 0 ºC i 1 atm? 93

9 Resum CANVIS FÍSICS I QUÍMICS Un canvi és una transformació en què no varia la naturalesa de les substàncies; és a dir, no es formen substàncies noves. Un canvi és una transformació en què sí que varia la naturalesa de les substàncies; és a dir, es formen substàncies noves. LES REACCIONS QUÍMIQUES En una reacció química, unes substàncies inicials, anomenades productes/reactius, es transformen en altres substàncies finals, anomenades productes/reactius. Les reaccions químiques es produeixen quan les partícules dels reactius/productes xoquen les unes amb les altres per trencar/formar els enllaços. Els àtoms/compostos que s han alliberat es reorganitzen i formen nous àtoms/enllaços, que originen noves substàncies. MASSA MOLECULAR I MOL La massa d una molècula és la suma de les masses dels S anomena mol la quantitat de substància que conté molècules, ions, etc.). que la formen. partícules (àtoms, L EQUACIÓ QUÍMICA Llei de la conservació de la massa o llei de Lavoisier En tota reacció química es compleix que la suma de les masses dels és igual a la suma de la massa dels. L ajust de les equacions químiques Perquè es compleixi la llei de Lavoisier, en les reaccions químiques hi ha d haver el mateix nombre de molècules / d àtoms de cada element en els reactius i en els productes. Per a això, es col loquen els subíndexs / coeficients estequiomètrics davant de cada substància que intervé en la reacció. Elements d una equació química: CH 4 (g) 1 2 O 2 (g) CO 2 (g) 1 2 H 2 O (l) CÀLCULS EN LES REACCIONS QUÍMIQUES Abans d efectuar càlculs estequiomètrics és necessari la reacció. Un mol de qualsevol substància/gas en condicions normals de volum/pressió i massa/temperatura (1 atm i 0 ºC) ocupa sempre un volum de 2,4 l / 22,4 l. 94