1 ¿Qué significa que la ciencia es empírica? Proponer ejemplos de magnitudes que sean propias del método

científico. Solución: “Empírico” significa que tiene como base la experimentación, que se apoya en hechos experimentales. Se puede aplicar el método científico a toda realidad que se pueda medir, la cual se expresa en magnitudes tales como: fuerza, volumen, campo eléctrico, calor, color, etc.

2 Los dos primeros pasos en la resolución de un problema científico concreto han sido los siguientes: a) Queremos saber si la velocidad a la que caen libremente los objetos depende de la masa de los mismos. b) Basándonos en nuestra propia intuición proponemos la siguiente hipótesis: “Un objeto muy pesado caerá más deprisa que un objeto liviano”. ¿Qué pasos seguirías para confirmar esa hipótesis? Solución: El problema ha quedado delimitado y la hipótesis, aunque acepta matizaciones tales como: volumen del objeto, presencia de aire..., es aproximadamente verificable de este modo: Paso c) Verificación o demostración de la falsedad de la hipótesis: Tomamos un gran bloque de plastelina y lo partimos en pedazos de masa “m”, “2m”, “3m”... los cuales amasamos para darles forma esférica. Seguidamente, un compañero se sube a la azotea del colegio y otro queda en el patio observando. Se lanzan simultáneamente las bolas de masa “m” y “2m” y se comprueba que llegan al suelo a la vez. Se repite la experiencia con masas “m” y “3m”, el resultado es idéntico. Se toma una bola de plomo y se pega a un trozo de masilla para comprobar si “tira” hacia abajo de él. El resultado no es el pensado, sino que vuelven a llegar al suelo a la vez. d) Corregimos nuestra hipótesis de partida y la retocamos para establecer la siguiente ley: “La velocidad de caída libre de los cuerpos no depende de su masa”. e) El paso siguiente consistiría en aplicar la ley anterior a otras situaciones más extremas, por ejemplo: dejamos caer masas iguales de distinto tamaño, tal como un folio doblado en dos, cuatro, ocho trozos, arrugado en una bola... e intentamos matizar la validez de la ley en presencia de atmósfera, etc.

3 Indica cuales de las siguientes afirmaciones son correctas: a) El kilogramo es un múltiplo de la unidad fundamental, que en el S.I. es el gramo b) Los múltiplos del segundo son el minuto, la hora y el día. c) Un submúltiplo se utiliza para medir cantidades inferiores a la unidad d) El sistema métrico decimal fue un invento de los romanos Solución: La única solución correcta es la c.

4 Determinar el número de cifras significativas de las siguientes medidas y operaciones: a) 0,0420 b) 420,0 c) 0,42 + 4,2 d) 4,2 · 0,042

Solución: a) 0,0420 tiene tres cifras significativas. b) 420,0 tiene sus cuatro cifras significativas. c) 0,42 + 4,2 = 4,62, que redondeamos a dos cifras significativas: 4,6 d) 4,2 · 0,042 = 0,1764, que aproximamos a dos cifras significativas: 0,18.

5 Diseñar un experimento que nos permita saber el grosor de una página del libro de Física y Química y aplicarlo. Solución: En primer lugar comprobamos que no tenemos aparatos que nos permitan una medida directa. Por tanto

procedemos del siguiente modo:

- Se miden las páginas de todo el libro prescindiendo de las portadas, para lo cual usamos un calibrador. Se trata de una medida difícil ya que hay que tener cuidado de no dejar demasiado flojo el calibrador ni tampoco presionar demasiado.

- Es imprescindible realizar esa medida numerosas veces. Incluso, para más precisión, se pueden medir bloques de distinto número de hojas.

m x:medidas las todas de aritmética media la halla Se -

- Dividiendo esta medida por el número total de hojas, obtendremos el espesor de una sola hoja.

6 Colgando sucesivas masas de un muelle se han obtenido los siguientes resultados:

Alargamiento (cm) 2 3 4 5 6

Masa colgante (g) 10 15 20 25 30

Explicar las variables que intervienen y hacer el tratamiento de resultados. Solución: En primer lugar hay una serie de variables (que se suelen llamar variables controladas) que no intervienen ni interfieren en el experimento, en este caso son: humedad, temperatura, presión... En un experimento, por lo general, estudiamos la forma en que cambian unas variables (variables dependientes) cuando modificamos otras (variables independientes). En este caso, la longitud del resorte será la variable dependiente y el peso que colgamos es la variable independiente. Si representamos la masa (unidades de 5 en 5) frente al alargamiento, resulta la gráfica siguiente:

La relación entre las variables es lineal, de modo que podemos establecer la siguiente ecuación: masa = k · alargamiento La constante “k” se obtiene sin más que dividir la masa entre el alargamiento:

.cm/g5amientoargal

masak

7 Construir una tabla de datos a partir de la expresión: a) P · V = 8 (la presión en atmósferas y el volumen en litros). b) m = 400 x (La masa en gramos y el alargamiento en centímetros) ¿A qué fenómenos físicos hacen referencia? Solución: a) Se refiere a la relación entre presión y volumen en un gas. Para hacer más cómodamente la tabla de datos, despejamos:

V

8P

Y ahora tomamos valores para P a medida que damos valores a V:

P V

8 1

4 2

2 4

1 8

b) Hace referencia al alargamiento producido en un muelle por una masa colgante. Damos valores a "x" y vemos qué valor toma "m".

m x

200 0,5

400 1

600 1,5

800 2

8 En el laboratorio se han tomado medidas de masa y volumen de una determinada sustancia y se han reflejado en la siguiente tabla.

masa (g) 27,2 61,2 170 489,6

volumen (cm3) 40 90 250 720

¿Qué relación constante se puede establecer entre estas magnitudes?

Solución: La relación entre la masa y el volumen es la densidad. Si estos datos se refieren a una misma sustancia, el valor de la densidad tiene que ser el mismo en cada caso.

;68,0720

6,489;68,0

250

170;68,0

90

2,61;68,0

40

2,27

V

Md

Se trata de la misma sustancia y su densidad es 0,68 g/cm

3.

9 Un recipiente cúbico tiene 0,8 cm de arista. ¿Cabe 1 mL de agua dentro de él? Solución: 1 mL equivale a 1 cm

3 es decir, a un cubo de un centímetro de arista.

Como el cubo con el que contamos tiene 0,8 cm de arista su volumen será: V = 0,83 = 0,512 cm

3.

Luego no cabe 1 mL de agua en su interior.

10 Disponemos de los siguientes recipientes

a) Llenamos la cajita pequeña de cierto líquido y la echamos en la caja grande. ¿Cuántas veces lo tendremos que hacer para que se llene? b) Si cada litro de líquido tiene una masa de 800 g, ¿cuántos kilogramos pesa la caja grande una vez llena? Solución: Volumen de la caja pequeña: 1 cm

3.

Volumen de la caja grande: 60 · 30 · 35 = 63 000 cm3

Lo tendremos que hacer nada menos que 63 000 veces. b) El total de litros es: 60 000/1000 = 63 dm

3 = 63 litros.

Así pues: 0,8 kg · 63 = 50,4 kg.

11 La masa de un trozo de aluminio es 12 g, y su volumen 4,4 ml. Decir si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones:

a) La densidad del aluminio es 2,7 g/cm3.

b) Si cogemos un trozo de 24 g, su densidad será 5,4 g/cm3.

Solución: a) Es correcto. 12 g/4,4 ml = 2,7 g/ml. b) Es falso. Duplicar la masa no significa duplicar la densidad, ya que el volumen también se multiplica por dos, y la densidad permanece constante.

12 El amoniaco a presión atmosférica es un gas. ¿Qué podríamos hacer para que licue? Solución: La primera posibilidad es, manteniendo la presión atmosférica, bajar mucho la temperatura. Habría que bajarla hasta 78ºC bajo cero. Otra posibilidad es someterlo a mayores presiones para facilitar su licuación. Es lo que se hace con las bombonas de butano, oxígeno, etc.

13 Cuando se calienta un gas encerrado en un globo, las moléculas del gas sufren algunos cambios. Marcar en cada caso la respuesta correcta:

a) El número de moléculas: aumenta disminuye no cambia

b) La distancia entre moléculas: aumenta disminuye no cambia

c) La masa total de gas: aumenta disminuye no cambia

d) La velocidad media de las moléculas: aumenta disminuye no cambia

Solución: Los cambios sufridos tienen relación con la teoría cinética, en aquellos factores que dependen de la temperatura. La masa y número de moléculas no sufren cambios. a) El número de moléculas: no cambia b) La distancia entre moléculas: aumenta c) La masa total de gas: no cambia d) La velocidad media de las moléculas: aumenta.

14 a) La densidad del hielo es 0,92 g/cm3. ¿Qué volumen ocupa 1 kg de hielo? ¿Y 1 kg de agua? ¿Por qué flota

un iceberg? b) Sin embargo, ése no es el comportamiento normal de la mayoría de sustancias. ¿Qué ocurriría en un lago helado en el transcurso de un invierno si la densidad del hielo fuera mayor que la del agua? Solución: a) Aplicamos la expresión de la densidad: d = m/V; V = m/d = 1 000/0,92 = 1087 cm

3.

El agua, tomando una densidad de 1 g/cm3, tendrá un volumen de 1 000 cm

3, es decir 1 litro.

Con estos valores para las densidades del hielo y el agua, es lógico que flote el iceberg, puesto que tiene una densidad menor que el agua. b) En efecto, la mayoría de las sustancias, al pasar a fase sólida experimentan una contracción de modo que su volumen disminuye y su densidad aumenta. El caso del agua es una afortunada excepción. Si no fuera así, es decir si el agua al pasar a fase sólida fuera más densa, se hundiría, con lo cual queda a la intemperie la siguiente capa de agua, que a su vez se hundiría al congelar y así sucesivamente. En un solo invierno todo el lago entero estaría helado y habría muerto toda la vida en él. La vida sobre el planeta desaparecería.

15 Relacionar cada frase con una propiedad de los sistemas en su correspondiente estado de agregación:

Un mosquito permanece "posado" sobre el agua y no se hunde. ________________________

Pasando por sucesivos rodillos, el bloque de fundición se convirtió en un largo hilo. ____________________

El cuarzo puede rayarse con el corindón. _____________________

La velocidad de caída de la miel por el capilar era muy pequeña. ____________________

Solución: Relacionar cada frase con una propiedad de los sistemas en su correspondiente estado de agregación:

Un mosquito permanece "posado" sobre el agua y no se hunde. TENSIÓN SUPERFICIAL.

Pasando por sucesivos rodillos, el bloque de fundición se convirtió en un largo hilo. DUCTILIDAD.

El cuarzo puede rayarse con el corindón. DUREZA.

La velocidad de caída de la miel por el capilar era muy pequeña. VISCOSIDAD.

16 Explicar el efecto de la temperatura sobre los cambios de estado, recurriendo a la teoría cinética. Solución: El aumento de temperatura supone un aumento en la movilidad o velocidad de las partículas en cada uno de los estados de modo que es más fácil vencer las fuerzas de atracción que mantienen unidas a las partículas que componen la materia en cada estado. En los sólidos aumenta la velocidad de vibración y su amplitud. En los líquidos aumentan la velocidad y la energía de los choques contra otras partículas.

17 El tubo de ensayo contiene cierto líquido cuyo volumen se mide en cm3. ¿Qué ocurre cuando se calienta?

Si la masa de líquido es 13,2 g: a) ¿Qué ocurre con los valores de la masa y el volumen? b) Hallar la densidad en cada caso y extraer una conclusión.

Solución: a) Al aumentar la temperatura aumenta la energía cinética media de las partículas de líquido y éstas se separan, aumentando el volumen del líquido. Decimos que éste se dilata. La propiedad de la masa, sin embargo, no sufre variación: siguen siendo 13,2 g antes y después de calentar. Es lógico por tanto que cambie la densidad. b) Primer caso: la densidad será d = m/V = 13,2 g/11 cm

3 = 1,2 g/cm

3.

Una vez se ha dilatado, queda: d = 13,2 g/13 cm3 = 1,02 g/cm

3.

De aquí podemos extraer la conclusión de que la densidad, a pesar de ser una constante para cada sustancia, sólo lo es a una temperatura dada.

18 Los fabricantes de neumáticos recomiendan medir la presión en frío, nunca cuando estamos de viaje ya que las gomas están muy calientes. Justifica este hecho mediante la teoría cinética Solución: El rozamiento entre el neumático y el asfalto hace que las ruedas de un coche aumenten su temperatura (durante un viaje las gomas de las ruedas están muy calientes al tacto). Por ello aumenta la frecuencia y la energía de los choques de las partículas de aire contra las paredes de la cámara produciendo un aumento de la presión que nos daría un dato erróneo a la hora de medir su valor. Los valores de la presión se deben tomar siempre en frío porque la diferencia de temperatura y por tanto de presión son menores.

19 ¿Puede darse el caso representado en el dibujo? Explícalo y pon un ejemplo que lo desmienta o confirme.

Solución: El gráfico representa una situación real: supongamos que ponemos un sólido en agua pero no se disuelve en un primer momento; la mezcla que se forma es heterogénea, ya que el soluto y el disolvente forman fases diferentes (podrían separarse, por ejemplo, por filtración). Si por medio de calentamiento aumenta la solubilidad, como ocurre con muchas sustancias, entonces lo que era una mezcla heterogénea se transforma en una mezcla homogénea o disolución.

20 Localiza la afirmación correcta: a) Los sistemas heterogéneos reciben el nombre de mezclas heterogéneas. b) Los sistemas homogéneos reciben el nombre de disoluciones. c) Todos los sistemas homogéneos son sustancias puras. d) Todas las disoluciones son sistemas heterogéneos. Solución: La respuesta correcta es la a).

21 De la siguiente clasificación de las disoluciones se han caído algunos ejemplos y palabras; poner cada cual en su sitio:

DISOLVENTE SOLUTO EJEMPLO

Sólido Sólido

Gas

Líquido Sólido

Gas

Gas niebla

aire

Palabras: líquido, gaseosa, sal en agua, gas, aleación oro-plata, hidrógeno en platino. Solución: La clasificación quedaría así:

DISOLVENTE SOLUTO EJEMPLO

Sólido Sólido aleación oro-plata

Gas hidrógeno en platino

Líquido Sólido sal en agua

Gas gaseosa

Gas líquido niebla

gas aire

22 Localizar la afirmación falsa: a) El agua destilada es un sistema homogéneo. b) La sal es un sistema homogéneo.

c) El agua salada resultante de mezclar agua destilada y sal no es un sistema homogéneo. d) Un sistema homogéneo puede obtenerse mezclando dos sistemas homogéneos. Solución: La opción falsa es la c).

23 Para preparar un guiso se añaden 20 g de sal común al agua hasta formar 1,8 litros de sopa. a) Hallar la concentración de la sopa en g/l. b) ¿Qué cantidad de sal se ingiere en un tazón de 200 ml? Solución: a) Concentración = 20 g/1,8 L = 11,1 g/L. b) Si despejamos la masa de soluto: gramos de soluto = concentración · volumen = 11,1 (g/L) · 0,2 L = 2,2 g.

24 Se tiene una disolución de ácido del 45% en peso, cuya densidad vale 1,35 g/L. Expresar la concentración en g/L. Solución: Se parte de un litro de disolución que son 1350 g. De ellos, el 45% es ácido sulfúrico, es decir:

disolucióndelitrounenácidodeg5,6071350·100

45

Por lo tanto la concentración queda dada, es 607,5 g/L

25 Las gráficas representan la solubilidad de ciertas sustancias, pero no sabemos cuál es cuál. Añadir junto a cada gráfica el nombre de la sustancia a que hace referencia.

50 40 30 20 10

T (ºC)

60 Solu

bil

idad

(g/1

00

cm3

de

ag

ua

)

A

B

C

D

a) El nitrato de plata se disuelve muy bien en frío. b) El sulfato sódico comienza a perder el agua de hidratación a los 30ºC y, de manera extraña, se disuelve peor a partir de esa temperatura. c) La sal común prácticamente se disuelve igual en frío que en caliente. d) En cambio el nitrato potásico se disuelve poco en frío, pero su solubilidad aumenta mucho en caliente. Solución: Las respuestas son: La gráfica A es de la sal común. La gráfica B es del nitrato potásico. La gráfica C es del sulfato sódico. La gráfica D es del nitrato de plata.

26 Tenemos un ácido de densidad 1,16 g/cm3. Con 20 cm

3 de este ácido y 80 gramos de agua se prepara una

disolución. Si el volumen final de la disolución es de 100 cm3, calcula su concentración en porcentaje, su

concentración en g/L y la densidad de la disolución.

Solución:

Conocemos la masa del disolvente y podemos calcular la masa de soluto a partir de su densidad:

%5,22100·2,103

2,23100·

8016,1·20

16,1·20pesoen%

Para calcular la concentración en gramos /L conocemos todos los datos:

L/g2321,0

2,23

)L(.Vol

soluto.grc

La densidad se la disolución es la masa total de la misma dividida entre su volumen.

L/g032,1100

802,23

V

Md

27 Se quiere saber si la sustancia pura representada en la figura es un elemento o un compuesto. ¿Qué experimentos podrían realizarse? Dibujar el resultado final e imaginar una sustancia conocida que podría servir de ejemplo.

Solución: La sustancia que se representa es una sustancia pura constituida por un solo tipo de partículas. Podríamos someterla a calentamiento o a electrólisis para ver si dicha sustancia se descompone en otras. El resultado final parece evidente puesto que ya se aprecia en el dibujo que sus partículas están constituidas por elementos distintos, de modo que si nuestro experimento tiene éxito el dibujo final deberá ser aproximadamente el siguiente:

Una sustancia conocida que podría servir de ejemplo es el agua. Después del proceso de descomposición quedaría:

222 OHOH

28 Se coloca un poco de dicromato amónico (color naranja) en un tubo de ensayo, se cierra y se pesa.

A continuación se calienta con un mechero bunsen y tiene lugar un proceso muy vistoso cuyo resultado se resume así: 1) El volumen final es mayor que el inicial. 2) El sistema final tiene menos masa que el inicial. 3) El sistema final es de color verde. 4) En la parte superior del tubo aparecen unas gotitas de líquido incoloro que podría ser agua.

Representar el proceso y a partir de esos hechos, responder: a) ¿Por qué hay menos masa? ¿Puede haber más volumen? Extraer una conclusión. b) Decir si el sistema inicial es: una sustancia pura, un elemento, una mezcla... c) Organizar los datos del enunciado en forma de tabla:

SISTEMA INICIAL SISTEMA FINAL

Color

Masa

Volumen

Estado de agregación

Solución: El proceso queda descrito en el propio enunciado y sería así:

a) Si hay menos masa significa que ha tenido lugar una reacción y ha desaparecido un componente. Perfectamente puede ocurrir que el volumen final, sin embargo, sea mayor. De ahí se concluye que la densidad del producto final es muy distinta de la inicial; al ser ésta una propiedad característica, significa que se trata de sustancias distintas. b) El sistema inicial tienen toda la apariencia de ser una sustancia pura, si bien habría que realizar experimentos para saberlo a ciencia cierta. Sin embargo, el resultado del proceso nos permite concluir que con toda probabilidad se trata de una sustancia pura compuesta que, tras ser sometida a calentamiento, se descompone en otras más simples, de propiedades (color, densidad,...) totalmente diferentes. c) Tabla de datos:

SISTEMA INICIAL SISTEMA FINAL

Color naranja verde + incoloro

Masa M <M

Volumen V >V

Estado de agregación

sólido sólido + líquido + posible gas

29 Interpretar la secuencia siguiente:

Relacionar sustancia pura y propiedades específicas de las sustancias. Solución: Para separa los componentes de un compuesto se usan dos tipos de técnicas: a) descomposición térmica y b) electrólisis. En este caso se ha calentado una sustancia A, con lo que ha cambiado de aspecto (B) y ha vuelto a su apariencia

original (C). La prueba determinante de si la sustancia original era o no un compuesto es que el resultado final debería tener propiedades diferentes de las iniciales y no es así. Resulta la misma densidad, luego C es lo mismo que A. Probablemente al calentar hemos pasado A a fase líquida (B) y al enfriar ha vuelto a lo que era. Es decir, la sustancia pura A es un elemento.

30 Interpreta este dibujo del experimento de Rutherford.

Solución: Representa el bombardeo con partículas alfa de los átomos de oro. En la imagen se observa que la mayoría de las partículas atraviesan los átomos de oro sin desviarse y sólo algunos se desvían. De acuerdo con esta experiencia, Rutherford postuló que la mayor parte de la masa del átomo estaba concentrada en una parte del átomo, y el resto estaba vacío.

31 Dalton representó la molécula de agua de la siguiente manera. ¿ Es correcta? ¿ Por qué?

hidrógeno

oxígeno

Agua según Dalton Solución: No, porque la proporción de los átomos no es la correcta. La forma correcta es la que indica la proporción de 2 átomos de hidrógeno por uno de oxígeno, para obtener H2O.

átomos de oxígeno

átomos de hidrógeno

32 ¿En qué consiste el modelo que propuso Thomson para el átomo? ¿ Cómo se llamó? Solución: Se llamó “pudding de pasas”. Supuso que el átomo era como una tarta, cargada toda ella positivamente, en la cual se incrustaban como pequeños gránulos o pasas las cargas negativas o electrones.

33 Indica a que modelos pertenecen las siguientes afirmaciones a) El átomo está constituido por núcleo y corteza. b) Una órbita es la trayectoria seguida por los electrones en torno al núcleo. c) Todos los átomos de un elemento químico son iguales. d) El átomo es como una tarta, cargada toda ella positivamente. Solución: La c) . La respuesta a) es del modelo de Rutherford, la b) del modelo de Bohr y la d) del modelo de Thomson.

34 ibujar la distribución de los electrones en capas de los átomos de magnesio, silicio y fósforo (Z = 12, 14 y 15) a) ¿Cuáles son los electrones de valencia? b) Si eliminamos dichos electrones, ¿cambia el valor de Z? ¿Y el de A? Solución: a)

b) El número de electrones de valencia es: Mg: 2, Si: 4, P: 5. c) No cambia Z, ni tampoco A, porque ambos números están relacionados con el número de protones y de neutrones, no con el de electrones.

35 El átomo A tiene 17 protones y 18 neutrones, y el B, 18 protones y 18 neutrones. ¿Son isótopos? Solución: No. Se trata de dos átomos de elementos diferentes, pues su número atómico es diferente. El átomo A tiene como número atómico 17 y el B, 18. Los isótopos son átomos del mismo número atómico y distinto número másico.

36

Calcula la masa atómica media de los isótopos del nitrógeno N y N 15

7147

, sabiendo que su abundancia es del 99% y del 1% respectivamente.

Solución:

u.01,14=15,086,13 100

151

100

1499 = 15% de 1 + 14% de 99

37 ¿Qué son los iones? Explica los diferentes tipos.

Solución: Los iones son átomos que han perdido o ganado electrones. Cuando un átomo neutro cede electrones, se forma un ion positivo, que se llama catión. Si lo que hace el átomo es captar electrones, se forma un ion negativo, que se llama anión.

38 La masa atómica del cloro es 35,45 u y se compone de dos isótopos, 17

35Cl y 17

37Cl. Calcula la abundancia

relativa de cada uno

Solución: Para ello es necesario plantear una ecuación de primer grado con una incógnita. Si la abundancia del primer isótopo es x, la del segundo isótopo será (100-x), para que la abundancia total sea del 100%. Así:

%5,22Cl, Isótopo

%5,77Cl, Isótopo

:sAbundancia

%5,7702,0

55,1=x55,1 x = 02,045,35 - 37 x = 35,0 x - 37,0

x 37,0- 37x +35,045,35100

37x) 100(

100

35x45,35

3717

3517

39 ¿Dónde están situados los no metales en el sistema periódico? Enumera sus propiedades. Solución: Están situados en la parte derecha del sistema de períodos. Propiedades: A temperatura ambiente, están en estado sólido, líquido o gaseoso. Son malos conductores del calor y la electricidad. Tienen tendencia a formar iones negativos.

40 La reactividad de los no metales disminuye al descender en un grupo. ¿Por qué? Solución: Conforme descendemos en un grupo, el número de capas o niveles aumenta. Como los no metales tienden a captar electrones, los que tengan menos capas, es decir los que estén más arriba en el grupo, tendrán más facilidad para atraer electrones que los que tengan más capas. Por lo tanto, la reactividad de los no metales disminuye al descender en el grupo..

41 Completar las siguientes frases: D. Mendeleiev y J. L. Meyer propusieron ordenar los elementos según orden creciente de ………………… . Si se disponían los elementos ordenados en ……………… y …………………., los elementos de cada……………….. tenían propiedades semejantes. Como esta clasificación presentaba ciertas anomalías, H . Moseley propuso ordenar los elementos químicos según orden creciente de ………………., es decir del número de …………………. Con este criterio, los elementos quedaron perfectamente ordenados y sobre todo, se relacionaba su posición en la tabla periódica con su ……………………… …………………. Solución: D. Mendeleiev y J. L. Meyer propusieron ordenar los elementos según orden creciente de su masa atómica. Si se disponían los elementos ordenados en filas y columnas, los elementos de cada columna tenían propiedades semejantes. Como esta clasificación presentaba ciertas anomalías, H . Moseley propuso ordenar los elementos químicos según orden creciente de su número atómico, es decir del número de protones Con este criterio, los elementos quedaron perfectamente ordenados y sobre todo, se relacionaba su posición en la tabla periódica con su estructura atómica.

42 Dibujar las casillas y numerar el Sistema Periódico siguiente: a) Situar el elemento Z = 17 b) A qué grupo y período pertenece? c) Sombrear en la tabla los elementos que tienen sus mismas propiedades químicas.

Solución: Z = 17

Se trata del cloro, pertenece al grupo de los halógenos (grupo 17) y al periodo tercero. Los elementos que tienen las mismas propiedades que el son el Fluor, Bromo, Yodo y Astato.

43 De las siguientes sustancias químicas, ¿cuáles tienen enlace metálico? a) CO2, b) Na2O, c) Co, d) NH3, e) Ag

Solución: Cobalto y plata, ya que son metales, y por tanto tienden a ceder electrones que forman un nube electrónica que mantiene en posiciones fijas a los iones positivos que se forman.

44 ¿Por qué son buenos conductores del calor y de la electricidad los compuestos metálicos? Solución: Porque tienen electrones libres que han sido cedidos por los átomos del metal y forman la nube electrónica que se mueve, transportando el calor. Si se somete a una diferencia de potencial, los electrones de la nube electrónica tendrán un desplazamiento neto que constituye la corriente eléctrica.

45 ¿Qué tienen en común los siguientes aniones, N3-

, O2-

, F-, y los átomos de neón?

Solución: Tienen en común la misma distribución de electrones en capas. Los iones, al captar 3, 2 y 1 electrones respectivamente, tienen 8 electrones en la última capa, lo mismo que el neón. Las configuraciones de aniones y gas noble son las mismas: 2,8.

46 ¿Qué propiedades presentan los compuestos iónicos? Solución: a) Son sólidos a temperatura ambiente. b) Son duros. c) En estado sólido no conducen la electricidad.

d) Disueltos en agua o fundidos, conducen la electricidad.

47 Explica la unión covalente para formar la molécula de flúor a partir de la configuración electrónica de sus átomos. Haz un esquema.

Solución: La configuración electrónica de los átomos de flúor es (2,7). Es decir, le falta a cada átomo un electrón para tener la configuración de gas noble. La unión covalente entre dos átomos de flúor consiste en compartir dos electrones de la última capa para que así los dos átomos adquieran la configuración electrónica de gas noble:

48 ¿Cuántos electrones se intercambian entre los átomos que forman los compuestos iónicos siguientes: CaF2, RbCl, FeCl2, Na2S?

Solución: CaF2 : tiene un átomo de Ca, que para formar el ion

Ca

2+ cede 2 electrones. Cada uno de ellos es captado por un

átomo de flúor, por lo que se forman dos iones F-. Por lo tanto, se intercambian 2 electrones.

RbCl : tiene un átomo de rubidio que cede un electrón para formar el ion Rb

+. Éste es captado por un átomo de

cloro para formar el ion Cl-. Por lo tanto, se intercambia un electrón.

FeCl2 : el átomo de Fe cede 2 electrones para formar el ion

Fe

2+, cada uno de los cuales es captado por un átomo

de cloro. Se han intercambiado dos electrones. Na2S. : tiene dos átomos de sodio, que forman dos iones Na

+ cediendo un electrón cada uno. Estos son captados

por un átomo de azufre, que forma un ion S2-

. Por lo tanto, se intercambian dos electrones.

49 Ordenar de mayor a menor la masa molecular de: dióxido de carbono (CO2 ), cloro (Cl2 ), óxido de litio (Li2 O), sulfuro de hidrógeno (H2 S), ácido nítrico (HNO3 ).

Solución: Calculamos en primer lugar las masas de cada molécula:

)OLi()SH()CO()HNO()Cl(

)HNO(

)SH(

)OLi(

)Cl(

)CO(

22232

3

2

2

2

2

MMMMM

u6316·3141M

u34321·2M

u88,291694,6·2M

u715,35·2M

u4416·212M

50 La fórmula del óxido de aluminio es: Al2O3 . Completar: a) La fórmula significa que ___ átomos de aluminio se combinan con ____ átomos de oxígeno. b) La masa molecular se calcula así: • Masa de 2 átomos de Al: 2 x ___ = _________ u • Masa de 3 átomos de O: 3 x ___ = _________ u • Masa de 1 molécula de Al2O3 : _________ u

Solución: a) La fórmula significa que 2 átomos de aluminio se combinan con 3 átomos de oxígeno. b) La masa molecular se calcula así: • Masa de 2 átomos de Al: 2 x 27 = 54 u • Masa de 3 átomos de O: 3 x 16 = 48 u • Masa de 1 molécula de Al2O3 : 102 u

51 Se disuelven 15 gramos de K(OH) en agua suficiente para preparar 600 cm3 de una disolución de dicha base en agua. ¿Cuál es su concentración en gramos/litro y su molaridad?

Solución: Concentración en g/L = 15 / 0,6 = 25 g/L Número de moles de K(OH) = 25/56= 0,45 mol Concentración molar = 0,45/0,6 = 0,75 M

52 En una muestra de nitrato potásico (KNO3) hay 5·1020

átomos de K. a) ¿Cuántos átomos de O hay en la muestra? ¿Cuántos de N? b) ¿Cuántas moléculas de KNO3 habrá? c) Calcular la masa real expresada en gramos, de una molécula de KNO3. d) Calcular la masa de toda la muestra expresada en gramos.

Solución: a) 15•10

20 átomos de oxígeno y 5•10

20 átomos de potasio.

b) 5•1020

moléculas de KNO3. c) La masa de una molécula en u. es 1•39+1•14+3•16= 101 u . En gramos: 101•1,66•10

-24 g. = 167,66•10

-24 g.

d) 5•1020•167,66 •10

-24= 8,383 g tiene de masa la muestra.

53 Tenemos 200 ml de una disolución 3 M de NaNO3 (aq). Añadimos agua hasta un volumen final de 500 ml.

Hallar la concentración molar de la disolución final. Solución: Los pasos son los siguientes: a) Tenemos 200 ml de una disolución 3M de NaNO3. 3 · 0,2 = 0,6 mol b) Añadimos agua hasta un volumen final de 500 ml. M = 0,6/0,5 = 1,2; por tanto, la concentración molar será 1,2 M.

54 En la reacción química de oxidación del aluminio se emplean 216 gramos de aluminio y se forman 408 gramos de óxido de aluminio, Al2O3 . ¿Cuántos gramos de oxígeno serán necesarios?

Solución:

.necesarios serán oxígeno de gramos 192 = 216 - 408 =x

g 408 x g 216

aluminio de óxido oxígeno + Aluminio

55 En el laboratorio de geología se ha estado investigando sobre una clase de rocas. Para ello, se han pesado las mismas por separado y también el ácido clorhídrico que se ha vertido sobre ellas. En las calizas, aparecen burbujas en la superficie. Tras verter el ácido se han vuelto a pesar las rocas. ¿Qué observaremos en las pesadas? ¿ por qué? Solución: Observaremos que las pesadas de las rocas en las que se hayan producido burbujas, serán menores a la suma de la masa de la roca y del ácido clorhídrico. La razón está en que esas burbujas que se producen son gases que han pasado al aire y no se contemplan en la masa de los productos, que por este motivo es menor a la de los reactivos.

56 Describe cómo procederías en el laboratorio para comprobar la ley de conservación de la masa. Los materiales que tienes son: una balanza, dos vasos de precipitados, uno con una disolución acuosa de yoduro de potasio (KI) y el otro, con una disolución acuosa de nitrato de plomo Pb(NO3)2 .

Solución: En primer lugar, pesaría los dos vasos de precipitados antes de mezclarlos. Después los mezclaría en uno de los vasos para ver si reaccionan y finalmente, pesaría la mezcla y el otro vaso vacío. De esta forma comprobaría que la masa de los reactivos es la misma que la de los productos formados.

57 ¿Cómo se ajustan las ecuaciones químicas? Solución: Se añaden unos coeficientes delante de las fórmulas de los reactivos y de los productos para que el número de átomos de cada especie química sea el mismo. Estos coeficientes indican el número de moléculas que intervienen en dicha reacción.

58 Ajustar las siguientes ecuaciones: a) HCl + CaCO3 CaCl2 + CO2 + H2O b) K Cl O3 KCl + O2

Solución:

23

2223

O 3 + KCl 2 O ClK 2 b)

OH + CO + CaCl CaCO + HCl 2 a)

59 Una ecuación química y una reacción química, ¿son lo mismo? Solución: No. La reacción química en un proceso real que se da en la naturaleza, mientras que la ecuación química es una manera de representar dicho proceso.

60 Deducir toda la información de la siguiente ecuación química:

) g ( OH 2 + g) (SO 2) g (O 3 + ) g ( SH 2 2222

Solución: Todos los reactivos y productos están en estado gaseoso. La proporción que interviene cada sustancia es : 2 de sulfuro de hidrógeno por 3 de oxígeno para dar 2 de

dióxido de azufre y dos de agua. Los átomos a ambos lados de la ecuación son: 2 de azufre, 4 de hidrógeno y 6 de oxígeno. Está ajustada. La proporción de moléculas será: 2 moléculas de H2S reaccionan con 2 moléculas de O2 para dar 2 moléculas

de SO2 y 2 moléculas de H2O. Igualmente, será con moles.

En cuanto a volúmenes, 2 volúmenes de H2S reaccionan con 2 volúmenes de O2 para dar 2 volúmenes de SO2 y 2 volúmenes de H2O, medidos todos en las mismas condiciones de presión y temperatura.

61 Cita algunas formas de desprendimiento o de absorción de energía en las reacciones químicas. Solución: La energía desprendida o absorbida puede ser: Energía en forma de calor, energía eléctrica, energía luminosa…

62 ¿Cuál es la utilidad más inmediata de la reacción de combustión del gas natural?¿Qué tipo de reacción es?¿Qué tipo de energías se intercambian? Solución: Esta reacción se utiliza, por ejemplo, para obtener energía en las aplicaciones domésticas, cocinado de alimentos, calentamiento de agua, combustible de algunos electrodomésticos… Como se produce desprendimiento de energía esta reacción es exotérmica. La energía se desprende fundamentalmente como calor y energía luminosa.

63 En la reacción endotérmica siguiente:

kJ 180 - ) g ( NO 2) g ( O + ) g ( N 22

se sabe que se han formado 10 moles de NO gas. ¿Qué cantidad de energía habrá sido necesaria aportar? Solución: Según la ecuación química, por cada mol de nitrógeno se forman 2 de óxido de nitrógeno. Si en este caso se han formado 10 moles de óxido, es que se habrá partido de 5 moles de nitrógeno. Por tanto, la energía necesaria será : 5 · 180 kJ/ mol = 900 kJ.

64 Indica cuales de las siguientes reacciones son de descomposición:

a) CaCO3 CaO + CO2

b) NaOH + HCl NaCl + H2O

c) C3H8 + 5 O2 3 CO2 + 4 H2O

d) C + O2 CO2

Solución: Es una descomposición la reacción a)

65 Indica cual de los siguientes esquemas corresponde a una reacción de sustitución doble.

a) A + BC AB + C

b) AC + BC AC + B2

c) AB + CD AC + BD

d) AB + CD AD + BC

Solución: Tanto el esquema c) como el d) corresponden a reacciones de sustitución dobles.

66 Completa y ajusta las siguientes reacciones de síntesis:

a) Mg + O2

b) CO2 + K2O

Solución:

a) 2 Mg + O2 2 MgO

b) CO2 + K2O K2CO3

67 Escribe la reacción de combustión del octano C8H18 y calcula la cantidad de dióxido de carbono que se desprende cuando se queman 0,5 kg de dicho hidrocarburo.

Solución:

C8H18 +

2

25

O2 8 CO2 + 9 H2O

114 g 352 g Utilizamos la relación entre los gramos de octano que reaccionan y los que se desprenden de dióxido de carbono:

g8,1543114

500·352x;

gx

g500

g352

g114

68 Al disolver ácido nitroso en agua: a) La disolucíón se hará, ¿ácida o básica?. Escribe su disociación. b) ¿El pH de la disolución aumenta o disminuye?

Solución: a) La disolución se hará ácida, se disocia de la siguiente forma:

HNO2 H+ + NO2

-

b) Al tratarse de una disolución ácida, el pH disminuye.

69 En el laboratorio, preparamos medio litro de una disolución acuosa de hidróxido de litio Li(OH), siguiendo estos pasos: 1º.Pesamos 51 gramos de Li (OH). 2º Lo disolvemos en un vaso de precipitados con cierta cantidad de agua destilada. 3º Lo vertemos en un matraz aforado de 250 ml. 4º Completamos con agua destilada hasta el enrase. ¿Qué concentración molar hemos obtenido?

Solución:

M =

disolcuióndelitrosenvolumen

)OH(LisolutodeMoles

mol5,1mol/g40

g51

molecularMasa

)OH(Lidegramosmolºn

M =

L25,0

mol5,1

= 6 M

70 Completa la siguiente tabla sabiendo que la concentración molar de una disolución de ácido sulfúrico (H2SO4) en agua es 6M.

moles de soluto (H2SO4) volumen de disolución (litros)

3 0,5

6

2,5

2,5

Solución:

moles de soluto (H2SO4) volumen de disolución (litros)

3 0,5

6 1

15 2,5

2,5 0,42

71 Calcula el volumen que se necesita de una disolución de Ca(OH)2 con una concentración 0,4 M, para que neutralice completamente 0,4 L de otra disolución de HNO3 de concentración 0,2 M.

Solución: La ecuación química ajustada es:

Ca(OH)2 + 2 HNO3 Ca(NO3)2 + 2 H2O La cantidad de mol de ácido que intervienen son:

mol08,0x;L4,0

molx

L1

mol2,0

Fijándonos en la proporción con que reaccionan deducimos que por cada dos mol de ácido se necesita un mol de base de modo que con 0,08 mol de ácido tienen que reaccionar la mitad, 0,04 mol de Ca(OH)2. A partir de la concentración de la base calculamos el volumen:

L1,0x;Lx

mol04,0

L1

mol4,0

72 Interpretar el gráfico y escribir la reacción sabiendo que el número atómico del uranio es 92, el del rubidio 37 y el cesio 55. (M. Encarta 99)

Un eV (electrón-voltio) es una magnitud de energía que equivale a 1, 60·10

-19J. ¿Qué energía se desprende

en el proceso?

Solución: a) Es un proceso de fisión representado por la reacción:

MeV200n3CsRbnU 10

14055

9337

10

23592

b) En el proceso se desprenden: 200·10

6 · 1,6·10

-19 = 3,2·10

-11J

73 La energía nuclear recibe ese nombre porque: a) Es la más importante de todas b) Está en el núcleo de todas las energías c) Procede de transformaciones que afectan a los electrones de los átomos d) Procede de transformaciones que afectan al núcleo del átomo. Solución: La respuesta correcta es la d).

74 Decir si la siguiente afirmación es cierta y comentarla: "El petróleo es la base de la química orgánica y sólo sirve para obtener compuestos más o menos relacionados con el carbono y el hidrógeno." Solución: Tiene su parte de razón ya que en efecto la base del petróleo es el carbono y el hidrógeno; también es cierto que la química orgánica tiene como base estructural el carbono, pero la propia frase en sí es incorrecta. Hace una afirmación excesiva, que separa la química en dos bloques que nada tienen que ver y no es así. De hecho, el petróleo sirve hoy como materia prima para unos cuantos compuestos inorgánicos: azufre, amoniaco, ácido nítrico…

75 El origen de la química puede remontarse a la alquimia, algunos de cuyos principales artífices fueron los árabes de los siglos VIII a XVI. Descubrieron por ejemplo el aceite de vitriolo. a) ¿Qué es el aceite de vitriolo? ¿Se usa hoy? b) Citar palabras relacionadas con la química que tengan raíz árabe. Solución: a) En efecto, la tradición árabe es muy importante en los orígenes de la química. Algún alquimista árabe, posiblemente residente en la España árabe, descubre el aceite de vitriolo, nombre con que se conoce al ácido sulfúrico, que es una de las sustancias más importantes de la industria química hasta hoy. b) La propia palabra "Al-kimiya" y otras: alcohol, alcanfor, alambique, talco, matraz, nafta…

76 La tabla siguiente da una idea de la tolerancia de ciertas especies animales a los cambios de pH. a) Hacer un diagrama de barras comparativo. b) Hacer una valoración interpretando los valores de pH. Si un lago tiene pH = 5, ¿qué consecuencias tendría?

Tolerancia de una especie a la acidez de las aguas.

pH

caracoles 6

cangrejo 5,5

almeja 6

salamandra 5

rana 4

perca 4,5

trucha 5

alevines de distintas especies 4,5

Solución: a) En la representación, la barra indica la zona de peligro o muerte para la especie:

1 3 5 7

caracoles

cangrejo

almeja

salamandra

rana

perca

trucha

alevines

pH

b) El agua de la mayoría de los lagos y ríos tiene un pH entre 6 y 8. Algunos lagos, de por sí, tienen un pH inferior debido a las sales. Otras veces, las deposiciones de los desagües de industrias, plaguicidas, o la lluvia ácida puede modificar sustancialmente el valor del pH. En la tabla se ve que alguna especie, como la rana, soporta muy bien los cambios de pH, sin embargo las almejas o caracoles la soportan muy mal. Algunos lagos con pH en torno a 5 apenas tienen ningún pez porque los alevines de la mayoría de las especies no pueden salir del cascarón con esa acidez.

77 Citar las sustancias que expulsa un automóvil por el tubo de escape. ¿Cuáles de ellas son peligrosas y por qué? Solución: Los gases expulsados contienen: - hidrocarburos mal quemados procedentes de la gasolina. - agua y CO2 procedentes de una buena combustión. - CO procedente de una mala combustión. - otros gases tóxicos procedentes de impurezas: SO2, NO, NO2… - compuestos de plomo procedentes de ciertas gasolinas. Todas las sustancias, salvo el agua, entrañan su peligro, aunque éste es mucho mayor en el caso de gases tóxicos, especialmente el CO y el plomo.

78 La siguiente reacción química es de gran importancia para los monumentos construidos con piedra caliza. CaCO3 + H2SO4 + H2O ... CaSO4.H2O + CO2

a) Explicar la reacción. b) ¿Qué tiene eso que ver con los contaminantes atmosféricos? Explicarlo usando las reacciones químicas pertinentes. Solución: a) La reacción se podría traducir así: Caliza + ácido sulfúrico + agua ...(nos da)-- yeso + dióxido de carbono. Lo que significa que la caliza de un monumento se transforma en yeso, que es un material muy blando, y se desmorona poco a poco. Las esculturas pierden los perfiles y se vuelven borrosas, las piedras pierden consistencia. b) La responsabilidad de los contaminantes atmosféricos es evidente: aquellos que constituyen la lluvia ácida son:

422x

32x

SOHOHSO

HNOOHNO

Los óxidos de azufre y nitrógeno emitidos a la atmósfera se transforman en ácido, que al caer ataca las piedras.

79 Relaciona las moléculas de la columna de la izquierda con el tipo al que pertenecen.

Glúcidos

Dióxido de carbono Orgánicas

Sal común

Proteínas Inorgánicas

Agua

Solución:

Glúcidos

Dióxido de carbono Orgánicas

Sal común

Proteínas Inorgánicas

Agua

80 ¿Qué parte de la química estudia la química orgánica? ¿Por qué ese nombre? ¿Crees que es apropiado? Solución: Se llama Química Orgánica porque se creía propia de los organismos vivos. El nombre ha perdurado (aunque es preferible llamarla Química del Carbono), si bien sabemos que las sustancias propias de su estudio no hacen referencia solamente a la química de la vida.

81 Indica si las siguientes frases son verdaderas o falsas. a) La química orgánica cumple las mismas leyes que la química inorgánica. b) Los bioelementos son elementos fundamentales para la vida que se encuentran en la corteza terrestre. c) Los átomos que componen las moléculas de los organismos vivos no son iguales que los de la materia inerte. d) El oxígeno es elemento fundamental alrededor del cual ha evolucionado la química de la vida. Solución: a) Verdadera. b) Falsa. c) Falsa. d) Falsa.

82 Que sustancias sintetizadas por seres vivos se solían utilizar en el tratamiento de enfermedades carenciales. Solución: Las vitaminas y las hormonas. Durante muchos años se obtenían a partir de órganos o secreciones animales, sin embargo hoy día se obtienen en el laboratorio

83 Según el modelo atómico nuclear, el átomo está constituido por varias partículas. ¿Cuáles son y qué carga tiene cada una de ellas? Solución: Según dicho modelo, el átomo tiene dos partes, la corteza y el núcleo. En la corteza se encuentran, los electrones, que tienen carga negativa. En el núcleo se encuentran los protones, que tienen carga positiva, y los neutrones que no tienen carga.

84 Explica en qué consisten y cuáles son las diferencias entre la electrización por frotamiento o por contacto. Solución: La electrización por frotamiento consiste en frotar dos cuerpos inicialmente neutros, uno adquiere las cargas negativas y el otro las pierde. Por lo tanto, se electrizan con cargas de distinto signo. La electrización por contacto consiste en poner en contacto un cuerpo neutro con otro que previamente está

cargado, con lo cual el primero queda cargado con cargas del mismo signo que el cuerpo con el que contacta. Según esto, las diferencias son: inicialmente, en la electrización por frotamiento, los cuerpos son neutros y en la electrización por contacto, uno de ellos es necesario que esté cargado. Y al final, la electrización por frotamiento origina cuerpos con cargas de distinto signo, mientras que la electrización por contacto origina cuerpos cargados con el mismo signo.

85 Una carga positiva crea un campo eléctrico en el vacío cuya intensidad es 4,5 • 105 N/C en un punto situado

a 20 cm. ¿Cuál es el valor de la carga?

Solución:

C10·2=C10·9

10·4·5,4

C

Nm10·9

)m10·(2·N/C10·5,4

K

d·E= q

d

qK=E 6-

9

3

2

29

2-152

2

86 ¿Cómo varía la intensidad de un campo eléctrico en un punto, si multiplicamos por cuatro la carga que lo crea y aumentamos la distancia al doble? Solución: La intensidad del campo no varía porque la variación de los dos factores se compensa, y la intensidad de campo eléctrico es el mismo en las dos situaciones.

E

d

qK=

d 4

4qK

2d

q4K’ E

:doble al distancia la y veces cuatro carga la aumentamos Si

d

qK = E: por dado viene punto un en eléctrico campo de intensidad la de valor El

222

2

87 El valor de la constante de la ley de Coulomb es 80 veces mayor cuando las cargas están en el vacío que cuando están en el agua. ¿En qué medio es menor la fuerza que provocan si mantenemos la misma distancia entre ellas? ¿Qué relación numérica hay entre una y otra? Solución:

agua. el en que mayor veces 80 es vacío el en cargas las entre fuerza la decir, Es

F·80d

q·q 80·K

d

q·qK=F

K·80=K Como

d

q·qK=F :es fuerza la agua, el Para

d

q·qK=F :es fuerza la vacío, el Para

1221

1221

1

2

2111

221

88 ¿Qué demuestran los siguientes dibujos?

Solución: Demuestran, en el caso a), que el plástico es aislante y en el b), que el aluminio es un conductor. Éste deja pasar las cargas a su través y el plástico, al estar fijas, no.

89 Nombra tres tipos de electrización y señala las diferencias entre los mismos. Solución: Tres formas de electrizar cuerpos son: Por frotamiento, contacto o inducción. Las diferencias son: en la electrización por frotamiento, los cuerpos son inicialmente neutros, y al final se originan cuerpos con cargas de distinto signo. En la electrización por contacto, inicialmente uno de ellos es necesario que esté cargado, y al final se originan dos cuerpos con la misma carga. En la electrización por influencia o inducción, inicialmente uno de los cuerpo tiene que estar cargado, y al final se originan dos cuerpos con distinta carga. En las dos primeras, al haber contacto hay transferencia de cargas, mientras que en la tercera no es necesario el contacto, lo que se produce es una redistribución de las cargas.

90 Describe los pasos a realizar para cargar un electróforo con carga positiva. Solución: Se electriza primero una varilla aislante que por frotamiento se electrice negativamente, después se sitúa el disco del electróforo sobre la varilla electrizada negativamente, para que se electrice por inducción, con cargas de distinto signo en cada una de sus caras. Por último se conecta a tierra la cara más lejana a la varilla, en este caso con carga negativa, con lo cual se descarga en tierra y sólo queda en el disco la carga positiva.

91 ¿Para qué sirven el amperímetro y voltímetro en un circuito eléctrico? Describe las características de cada uno de ellos. Dibuja un circuito en el que junto a otros dispositivos, figuren un amperímetro y un voltímetro bien colocados. Solución: El voltímetro sirve para medir la d.d.p. entre dos puntos cualesquiera de un circuito. El amperímetro sirve para medir la intensidad de corriente eléctrica en un circuito eléctrico. El voltímetro está graduado en voltios y se conecta en paralelo con los dispositivos entre los que se quiere medir. El amperímetro está graduado en amperios y se conecta en serie con los elementos del circuito. Un posible circuito sería:

92 ¿Para qué sirve el voltímetro? ¿Cómo se conecta en un circuito eléctrico? En el circuito de la figura, ¿dónde y cómo podemos conectarlo correctamente? Dibújalo.

Solución: El voltímetro sirve para medir la d.d.p. entre dos puntos de un circuito eléctrico. Se conecta en paralelo con los dispositivos eléctricos que se quiere medir. En el caso de la figura, podemos poner uno entre los extremos de la pila y otro entre los de la bombilla.

93 ¿Cuánto tiempo tarda en pasar por un punto de un conductor una carga de 0,005 culombios si la intensidad de corriente eléctrica es 25 mA? Solución:

s0,2C/s10·25

C0,005

A10·25

C0,005

I

qt

33

94 Define las unidades de intensidad de corriente, voltaje y resistencia en el S.I. Solución: Amperio: es la intensidad de corriente que circula por una sección de un conductor, cuando pasa la carga de 1 culombio en 1 segundo. Voltio: es la d.d.p. que es necesario establecer para que circule una intensidad de corriente de un amperio a través de una resistencia de 1 ohmio. Ohmio: es la resistencia eléctrica de un conductor por el que circula una intensidad de corriente de 1 amperio cuando se aplica a sus extremos una d.d.p. de 1 voltio.

95 La sección de un cable es 4 mm2. Si para una longitud de 20 m ofrece en un circuito eléctrico una

resistencia de 0,084 ohmios, ¿qué resistividad tiene?

Solución:

m10·68,1m 20

m10·4·084,0

L

SR= ρ 8

26

96 ¿Qué resistencia eléctrica ofrece un hilo de oro de medio metro de longitud y 6 mm de radio en un circuito

eléctrico? =2,3 • 10-8

ohmios • m

Solución:

4

24-

8-

242-6222

10·017,1m 10·1,13

m 0,5 m 10·2,3 = R

m10·13,1m 10 ·04,113mm 04,1136·14,3R = S

97 Calcula el porcentaje de energía útil de un electrodoméstico que consume 400 W y disipa por efecto Joule 160 J cada segundo.

Solución: La potencia disipada es: W = 160 W La potencia útil es : W = 400 - 160 = 240 W

%60100·400

240%

98 En un circuito eléctrico, ¿se consume carga en los distintos dispositivos que lo forman? ¿Y energía? Solución: No se consume carga, ya que según el principio de conservación de la carga, en el circuito eléctrico las cargas que hay antes y después de los dispositivos es la misma. En cuanto a la energía que llevan las cargas al llegar a los distintos dispositivos, lo que se realiza es una transformación en otras formas de energía, y por tanto, según el principio de conservación de la energía, ésta tampoco se consume.

99 Señalar si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas. a) La intensidad que pasa por las resistencias asociadas en serie es la misma que en todo el circuito. b) El voltaje en un circuito con resistencias asociadas en paralelo es distinto en cada resistencia. c) La resistencia equivalente a dos resistencias asociadas en paralelo es mayor que si se asocian en

serie. d) En un circuito con dos bombillas en paralelo, al quitar una bombilla, la otra también se apaga.

Solución: a) Verdadero. b) Falso. Es el mismo, porque están conectadas a los mismos puntos del circuito. c) Falso. La resistencia equivalente a varias asociadas en serie es mayor, porque es igual a la suma de cada una de ellas. d) Falso. No se apaga porque el circuito sigue cerrado por la derivación.

100

¿Qué energía comunica una pila de 9 V a la carga de un electrón? e

- = 1,6 · 10

-19 C

Solución: Como E = (VA - VB)·q Sustituimos: E = 12 V ·1,6·10

-19 C = 1,92·10

-18 J