Exercicis de canvis químics — Física i Química 2n ESO

(a) Esquinçar paper: segueix sent paper, només en trossos. Canvi FÍSIC.
(b) Cremar paper: es converteix en cendra i gasos, substàncies noves. Canvi QUÍMIC.
(c) Bullir aigua: passa de líquid a vapor, però segueix sent aigua. Canvi FÍSIC.
(d) Coure la massa al forn: apareixen substàncies noves (el pa fa crosta, canvia de color i de gust). Canvi QUÍMIC.

No té raó. Quan fons xocolata, només passa de sòlida a líquida: segueix sent xocolata. Si la deixes refredar, torna a solidificar-se i recuperes la xocolata. Com que no apareix cap substància nova i el canvi es pot desfer, és un canvi FÍSIC, no químic.

Els reactius són les substàncies de l'esquerra de la fletxa: $\mathrm{H}_{2}$ (hidrogen) i $\mathrm{O}_{2}$ (oxigen).
El producte és la substància de la dreta: $\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}$ (aigua).
La fletxa vol dir 'es transforma en': l'hidrogen i l'oxigen es transformen en aigua.

Són canvis químics: a) (es forma una substància nova, un precipitat) i c) (es desprèn un gas nou).
Són canvis físics: b) (només canvia l'estat) i d) (el sucre es dissol i es pot recuperar evaporant l'aigua).

Per la llei de conservació de la massa: massa de reactius = massa de productes.
4 g d'hidrogen + massa d'oxigen = 36 g d'aigua.
Massa d'oxigen = 36 - 4 = 32 g.

Químics: digerir un entrepà (els aliments es transformen en substàncies noves) i rovellar-se el clau (el ferro es converteix en òxid de ferro).
Físics: dissoldre sal en aigua i trencar un got (no es formen substàncies noves).

metà + oxigen → diòxid de carboni + aigua
Els reactius (metà i oxigen) són a l'esquerra de la fletxa i els productes (diòxid de carboni i aigua) a la dreta.

A l'esquerra hi ha 2 àtoms d'H i 2 d'O; a la dreta, 2 d'H i només 1 d'O. No està ajustada.
Posem coeficients: 2 $\mathrm{H}_{2}$ + $\mathrm{O}_{2}$ → 2 $\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}$.
Comprovació: 4 H i 2 O a l'esquerra, 4 H i 2 O a la dreta.

Perquè el deteriorament dels aliments es deu a reaccions químiques (causades sobretot per microorganismes).
A temperatura baixa les reaccions són més lentes: les partícules es mouen menys i xoquen menys, així que la descomposició triga més.

Reactius: diòxid de carboni i aigua.
Productes: glucosa i oxigen.
La llum no és ni reactiu ni producte: és l'energia que fa possible la reacció.

Resposta oberta; un exemple correcte seria:
Canvis físics: fondre mantega, congelar aigua per fer glaçons (en tots dos la substància és la mateixa, només canvia d'estat).
Canvis químics: fregir un ou (la clara passa de transparent a blanca i sòlida, substància nova) i cremar el pa a la torradora (apareix una crosta negra). En els químics apareixen substàncies noves.

(a) La foguera crema desprenent llum i calor: és una COMBUSTIÓ.
(b) La cadena que es rovella és un metall que reacciona a poc a poc amb l'oxigen de l'aire i forma òxid: és una OXIDACIÓ.
(c) El gas que crema amb flama desprenent calor: és una COMBUSTIÓ.
En totes tres l'oxigen és un dels reactius, però la combustió és ràpida i amb flama, i l'oxidació és lenta.

Els reactius (el que tenim al principi) són el butà i l'oxigen.
Els productes (les substàncies noves que es formen) són el diòxid de carboni i el vapor d'aigua.
És una combustió: un combustible (el butà) crema amb l'oxigen i desprèn calor.

El ferro i l'oxigen són els reactius; l'òxid de ferro és el producte.
Per la llei de conservació de la massa: massa de l'òxid = 56 + 24 = 80 g.
L'òxid de ferro pesa 80 g. Fixa't que pesa MÉS que el ferro sol, perquè s'hi ha afegit l'oxigen.

No té raó: la massa no s'ha perdut. En cremar, la major part del tronc s'ha transformat en gasos (diòxid de carboni i vapor d'aigua) que no veiem i que han pujat a l'aire.
A terra només hi queda la cendra (0,15 kg), però si poguéssim recollir també tots els gasos, la seva massa més la de la cendra sumaria igual que el tronc i l'oxigen que ha reaccionat.
Per la llei de conservació de la massa, la matèria no desapareix: només s'ha transformat i part ha marxat en forma de gas.

Hi ha 2 N a l'esquerra i 1 N a la dreta: posem un 2 davant NH₃. Ara hi ha 6 H a la dreta: posem un 3 davant H₂.
N₂ + 3 H₂ → 2 NH₃
Comprovació: 2 N i 6 H a cada banda.

Carboni: 1 a cada banda, ja ajustat. Hidrogen: 4 a l'esquerra, 2 a la dreta: posem un 2 davant H₂O.
Oxigen a la dreta: 2 + 2 = 4, per tant posem un 2 davant O₂.
CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O
Comprovació: 1 C, 4 H i 4 O a cada banda.

La proporció entre les masses és constant: 6 g és la quarta part de 24 g ($\tfrac{24}{6} = 4$).
Òxid de magnesi: $\tfrac{40}{4} = 10$ g. Oxigen: $\tfrac{16}{4} = 4$ g.
Comprovació: 6 + 4 = 10 g.

Triturada, la pastilla té molta més superfície de contacte amb l'aigua i hi ha més xocs entre partícules; per tant, la reacció és més ràpida.
Amb aigua tèbia, les partícules es mouen més de pressa i xoquen més sovint i amb més força; la reacció també és més ràpida.
Factors: superfície de contacte i temperatura (també la concentració).

Aquests combustibles contenen carboni, i en cremar-se produeixen diòxid de carboni (CO₂).
El CO₂ és un gas d'efecte d'hivernacle: retén part de la calor que la Terra emet i contribueix a l'escalfament global.
Una mesura per reduir-lo és usar més energies renovables.

La calcària és el reactiu (100 g). Els productes són l'òxid de calci (56 g) i el gas.
La massa dels productes ha de ser igual a la del reactiu: òxid + gas = 100 g.
Així, el gas és la diferència: 100 - 56 = 44 g de diòxid de carboni.
Aquest és el gas que se'n va a l'aire i que fa que 'sembli' que es perd massa.

Com que el recipient és tancat, no s'escapa cap gas, així que tota la massa dels reactius es queda dins.
Per la llei de conservació de la massa: massa del compost = 8 + 12 = 20 g.
És important que sigui tancat perquè, si en pogués sortir algun gas, semblaria que es perd massa; en un recipient tancat comprovem que la massa total no canvia.

Fals.
Els àtoms només es reorganitzen, de manera que sí es conserven. Però les molècules es trenquen i se'n formen de noves.
Exemple: 2 $\mathrm{H}_{2}$ + $\mathrm{O}_{2}$ → 2 $\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}$: hi ha 3 molècules als reactius i 2 als productes.

Per al ferro: 2 Fe a la dreta per cada Fe₂O₃. Per a l'oxigen, el mínim comú múltiple de 2 i 3 és 6.
4 Fe + 3 O₂ → 2 Fe₂O₃ (4 Fe i 6 O a cada banda).
Massa d'òxid = 112 + 48 = 160 g, per la conservació de la massa.

Conservació de la massa: 34 g = 18 g + massa d'oxigen.
Massa d'oxigen = 34 - 18 = 16 g.
És un gas i, en una ampolla oberta, s'escapa a l'aire: llavors la balança mostraria una massa menor, però la massa total (comptant el gas) s'ha conservat.

a) A l'experiment 2 se'n formen els mateixos 22 g, així que només han reaccionat 8 g de sofre: sobren 12 - 8 = 4 g. El ferro s'acaba abans (14 g només poden combinar-se amb 8 g de sofre).
b) La proporció és 14 g Fe : 8 g S = 7:4. Per a 21 g de ferro calen 21 · $\tfrac{4}{7} = 12$ g de sofre: no sobra res.
Es formen 21 + 12 = 33 g de sulfur de ferro.

És un error: $\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}_{2}$ és una altra substància (aigua oxigenada), no aigua.
Per ajustar una equació només es poden canviar els coeficients (els nombres davant les fórmules), mai els subíndexs.
L'equació correcta és 2 $\mathrm{H}_{2}$ + $\mathrm{O}_{2}$ → 2 $\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}$.

Model de resposta: Quan es barregen el vinagre i el bicarbonat té lloc una reacció química: es formen substàncies noves, entre elles un gas (diòxid de carboni) que ocupa l'ampolla i fa inflar el globus. Com que el sistema està tancat, el gas no s'escapa i la massa total abans i després de la reacció és la mateixa: es compleix la llei de conservació de la massa.

C: 3 àtoms al propà, per tant 3 CO₂. H: 8 àtoms, per tant 4 H₂O. O a la dreta: 6 + 4 = 10, per tant 5 O₂.
C₃H₈ + 5 O₂ → 3 CO₂ + 4 H₂O
Massa de reactius: 44 + 160 = 204 g. Massa d'aigua = 204 - 132 = 72 g.

a) 4 Al + 3 O₂ → 2 Al₂O₃ (4 Al i 6 O a cada banda).
b) Mg + 2 HCl → MgCl₂ + H₂ (1 Mg, 2 H i 2 Cl a cada banda).
Consell: ajusta primer els elements que apareixen en una sola substància a cada banda i deixa l'oxigen i l'hidrogen per al final.