Trabajo de refuerzo de verano para los alumnos con la materia de física y química de 3º de eso superada y que han elegido la opción de ciencias en 4º de eso

Colegio Santa María del Carmen Alicante http://www.colegioscarmelitas.es Departamento Científico -Matemático TRABAJO DE REFUERZO DE VERANO PARA LOS ALUMNOS CON LA MATERIA DE FÍSICA Y QUÍMICA DE 3º DE ESO SUPERADA Y QUE HAN ELEGIDO LA OPCIÓN DE CIENCIAS EN 4º DE ESO TEMA 1. LA MEDIDA Y EL MÉTODO CIENTÍFICO Razona cuáles de las siguientes hipótesis pueden considerarse científicas y cuáles no: El brillo de una bombilla depende del número de personas que se hallen en una habitación. Sí, puesto que es verosímil y susceptible de comprobación experimental. Otra cosa es que la hipótesis no se cumpla cuando se haga la comprobación experimental. Si se observa durante un tiempo suficiente, se verá la fusión de un bloque de hielo. Sí, puesto que es verosímil y susceptible de comprobación experimental. La imaginación es importante en el trabajo científico. No, puesto que no es susceptible de comprobación experimental. Justifica si la siguiente afirmación puede constituir una hipótesis científica: “El agua tienen color rojo a temperatura de 30ºC”. Sí, puesto que es verosímil y susceptible de comprobación experimental. Otra cosa es que la hipótesis no se cumpla cuando se haga la comprobación experimental. ¿Cuándo una hipótesis se convierte en ley? Cuando se confirma experimentalmente Expresa las siguientes medidas en unidades del S.I.: ¡¡¡Recordad que hay que hacerlo tal y como lo hacíamos en clase, arrastrando unidades!!! 75 m  7,5·10-5 m 360 g  3,6·10-1 kg 32 ms3,2·10-2 s 7560 cm2  7,56·10-1 m2 36 km/h 1·101 m/s Cinco observadores han medido el tiempo de caída de un objeto y han anotado los resultados obtenidos: 2,1 s; 2,3 s; 2,2 s; 2,5 s y 2,4 s. Calcula el valor más probable de tiempo de caída  t = 2,3 s Determina el error absoluto de cada medida Ea1 = 0,2 s: Ea2 = 0 s; Ea3 = 0,1 s; Ea4 = 0,2 s; Ea5 = 0,1 s La tabla siguiente recoge la masa de un metal en función de diferentes volúmenes del mismo: Masa (g) 39 78 117 156 195 Volumen (cm3) 5 10 15 20 25 Representa gráficamente estos valores Calcula el volumen para una masa de unos 100 g  a 100 g le corresponde un volumen de 13 cm3 TEMA 2. LA NATURALEZA CORPUSCULAR DE LA MATERIA ¿Qué son las propiedades generales y las propiedades específicas de la materia? Pon dos ejemplos de cada una de ellas Propiedades generales: No aportan información sobre el tipo de sustancia que constituye el sistema. Ejemplo: masa y volumen. Propiedades específicas: Aportan información sobre el tipo de sustancia que constituye el sistema. Ejemplo: densidad, temperatura de fusión, temperatura de ebullición. Determina la masa de aire contenida en una habitación de dimensiones 10 x 5 x 3 m, sabiendo que la densidad del aire es de 1,29 kg/m3. ¡¡¡¡Recordad que hay que tomar datos, escribir la fórmula que necesitamos y luego sustituir en ella los valores para hacer el cálculo que nos piden!!! V = 150 m3 m = 193,5 kg Indica cuáles de las siguientes afirmaciones son verdaderas y cuáles no, razonando la respuesta: Las partículas de los sólidos, a pesar de estar fuertemente unidas, mantienen un movimiento de vibración  Verdadera. Las fuerzas de atracción en los sólidos son muy intensas, por lo que hacen que las partículas se mantengan en posiciones fijas, alrededor de las cuales vibran. Entre partícula y partícula de un gas hay espacio vacío, pero se convierte en líquido cuando ese espacio se llena Falsa. Entre las partículas siempre existe espacio vacío, mayor en el caso de los gases y líquidos, y menor en el caso de los sólidos. Al aumentar la temperatura de un gas aumenta su volumen. Es por esto que si ponemos un globo hinchado encima de un radiador, puede explotar  Verdadera. Al aumentar la temperatura, las partículas se mueven más y con mayor rapidez, golpeando las paredes del globo, que cede y se hincha. La vaporización es el paso de sólido a gas  Falsa. La vaporización es el paso de líquido a gas. Si la densidad del mercurio es de 13,6 g/cm3, esto significa que 1 litro de mercurio tiene una masa de 13,6 kg  Verdadero (se comprueba haciendo el cambio de unidades a kg/L) Se funde una sustancia desconocida y luego se deja enfriar, anotando cada cierto tiempo su temperatura: T (ºC) 115 110 106 102 98 98 94 86 78 t (min) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 Construye la gráfica de enfriamiento ¿Cuál es la temperatura de fusión? ¿Por qué? La temperatura de fusión es de 98ºC, que es cuando se mantiene constante. En el cambio de estado, la energía que se proporciona a la sustancia se utiliza precisamente en que las partículas cambien de estado, no en aumentar la temperatura. ¿Qué temperatura corresponde al minuto 9? 98 ºC ¿En qué estado se encuentra la sustancia en el minuto 15? Sólido. TEMA 3. LA DIVERSIDAD DE LA MATERIA ¿Por qué es imprescindible indicar la temperatura a que se encuentra una disolución cuando hablamos de la solubilidad de un soluto en un disolvente? Porque la solubilidad de un soluto en un disolvente varía con la temperatura. ¿Cómo se podrían separar los componentes de una mezcla formada por agua, aceite y tetracloruro de carbono, sabiendo que son líquidos inmiscibles? Si son inmiscibles formarán 3 fases, por lo que lo más adecuado sería utilizar un embudo de decantación para separarlos. Razona, según el modelo cinético, por qué cuanto más finamente dividido está un sólido, más rápidamente se disuelve. Cuanto más finamente dividido está el sólido, mayor es la superficie expuesta al disolvente, por lo que se disuelve más rápidamente Una mezcla de 22 mL de etanol y 22 mL de agua ocupa un volumen final de 42,6 mL, ¿cuál crees que será la razón? En las disoluciones, las partículas del soluto son acomodadas en los huecos que existen entre las partículas del disolvente. Es por esto que, en general, el volumen final de la disolución es menor que la suma de volúmenes del soluto y del disolvente, ya que se produce un reajuste de espacios entre las partículas. 5. Calcula el tanto por ciento en masa de las siguientes disoluciones: a) 40 g de sal en 250 g de agua  13,8 % b) 50 g de azúcar en 1 kg de disolución  5 % c) 12 g de nitrato de plata en medio litro de agua  2,34 % 6. Preparamos una disolución que contiene 120 g de acetona, 180 g de etanol y 150 g de agua. Determina el tanto por ciento en masa de cada componente en la disolución. % acetona = 26,67 % % etanol = 40 % % agua = 33,33 % Indica de forma razonada cuáles de las siguientes sustancias son puras y cuáles mezclas: agua destilada, agua del grifo, gasolina, detergente en polvo, plata, ácido sulfúrico. Sustancias puras: agua destilada, plata y ácido sulfúrico Mezclas: agua del grifo (es una disolución), gasolina y detergente en polvo 8. Ordena de mayor a menor concentración las siguientes disoluciones: 8 g/100 cm3; 14,5 g/L y 0,12 g/cm3. 0,12 g/cm3 > 8 g/100 cm3 > 14,5 g/L TEMA 4. ESTRUCTURA DEL ÁTOMO Justifica si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas: El modelo atómico de Dalton explica la naturaleza eléctrica de la materia  F. Es el modelo atómico de Thomson el que lo hace Todas las partículas subatómicas tienen carga eléctrica  F. Los neutrones no tienen carga eléctrica. El núcleo forma una parte muy pequeña del átomo  V. El resto del átomo está prácticamente vacío. El número atómico de un elemento es el número de neutrones que tiene en su núcleo  F. El número atómico es el número de protones que tiene un átomo (que será igual al número de electrones si el átomo es eléctricamente neutro). Las filas de elementos en el sistema periódico se denominan grupos  F. Las filas son los períodos y las columnas los grupos. Si un átomo neutro queda con un exceso de cargas positivas, se transforma en un catión  V. Un catión es un átomo que ha perdido electrones, por lo que queda con un exceso de cargas positivas. Dados los iones Li+, O2-, F-, Na+, S2- y K+ Señala cuáles tienen la misma configuración electrónica que un gas noble Indica en cada caso a qué gas noble corresponde Nota: Busca los números atómicos en la tabla periódica Li +  1s2  tiene la configuración del Helio O2-  1s22s22p6  Tiene la configuración del Neón F-  1s22s22p6  Tiene la configuración del Neón Na+  1s22s22p6  Tiene la configuración del Neón S2-  1s22s22p63s23p6 Tiene la configuración del Argón K+  1s22s22p63s23p6  Tiene la configuración del Argón Escribe la distribución electrónica de los siguientes átomos neutros: Be, Ne, Mg y Al. Busca los números atómicos en la tabla periódica Be  1s22s2 Ne  1s22s22p6 Mg  1s22s22p63s2 Al  1s22s22p63s23p1 Completa la siguiente tabla: Nombre Símbolo Z A Número de protones neutrones electrones Fósforo P 15 31 15 16 15 Argón Ar 18 40 18 22 18 Bromo Br 35 80 35 45 35 Explica el experimento realizado por Rutherford y el modelo atómico propuesto por el mismo. Experimento de Rutherford: Bombardeó una fina lámina de oro con partículas alfa, lo que le permitió observar lo siguiente: La mayor parte de ellas atravesaba la lámina sin cambiar de dirección Algunas se desviaban Unas pocas rebotaban hacia la fuente de emisión El modelo atómico propuesto por Rutherford nos dice que: La carga positiva está concentrada en el núcleo El resto del átomo está vacío Explica el modelo atómico de Bohr. El modelo de Bohr no modifica el de Rutherford sino que lo completa, explicando cómo se distribuyen los electrones: Giran en torno al núcleo ocupando capas o niveles de energía. Cada nivel de energía sólo puede contener un número determinado de electrones Los electrones pueden absorber energía para saltar a otra capa de mayor energía (electrón excitado). Un electrón excitado vuelve a su nivel inicial emitiendo la diferencia de energía entre ambos niveles ¿Qué son isótopos? Son átomos de un mismo elemento ( y, por tanto, mismo número atómico) con distinto número de neutrones (por tanto, distinto número másico). TEMA 5. ELEMENTOS Y COMPUESTOS Atendiendo únicamente a la clasificación de los elementos como metales y no metales, indica qué elementos se unen en un enlace: - Iónico - Covalente - Metálico Un enlace iónico es aquél en el que se unen un metal y un no metal. Un enlace covalente es la unión de dos elementos no metálicos. Un enlace metálico es la unión de metales Clasifica el enlace formado por los siguientes elementos: KCl  metal + no metal  Iónico CO2  no metal + no metal  covalente CCl4  no metal + no metal  covalente NaI  metal + no metal  Iónico KBr  metal + no metal  Iónico Razona si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones, justificando tu respuesta: Cuando se forma el catión Ca2+, el calcio pierde dos electrones y cumple la regla del octeto  V. El catión Ca2+ se forma cuando el átomo de calcio pierde dos electrones, por lo que queda con 18 (misma estructura que el Argón), cumpliendo así la regla del octeto. En el ión Cl2-, el cloro no cumple la regla del octeto  F. Es el ión Cl- es que la cumple En un enlace covalente, se unen iones positivos (han perdido electrones) e iones negativos (han ganado electrones)  F. En el enlace covalente los átomos se unen compartiendo electrones. Es en el iónico donde se unen iones positivos y negativos. Los metales son buenos conductores del calor y la electricidad debido a que disponen de electrones libres que pueden moverse en la red  V. Los electrones son los que permiten la transferencia de calor y electricidad, y como en los metales existen electrones libres que pueden moverse por la red, son conductores. Halla la masa molecular y la composición centesimal de los siguientes compuestos: C6H12O6 ; CO2 ; HNO3 Masa molecular C6H12O6: 180 u %C = 40 % %H = 6,67 % % O = 53,3 % Masa molecular CO2: 44 u %C = 27,3 % % O = 72,7 % Masa molecular HNO3: 63 u %H= 1,6 % %N = 22,22 % % O = 76,2 % ¿Qué tienen en común los elementos de un mismo grupo? ¿Y los de un mismo período? Los elementos de un mismo grupo tienen el mismo número de electrones en su capa más externa. Los elementos de un mismo período tienen el mismo número de capas. CANTIDAD DE SUSTANCIA: EL MOL  La cantidad de sustancia es una magnitud fundamental cuya unidad en el SI es el mol. Un mol es la cantidad de sustancia que contiene 6,02·1023 partículas idénticas, que pueden ser átomos, moléculas, iones u electrones (es similar a la docena, que es otra unidad de cantidad que contiene doce unidades iguales). A este número tan enorme se le llama constante o número de Avogadro (NA) El mol permite obtener otra expresión de la concentración: LA MOLARIDAD. La molaridad se define como el número de moles de soluto que hay por volumen de disolución (expresado en litros): M = moles de soluto/ Volumen disolución(litros) FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA metano CH4 Na OH (mono)hidróxido de sodio Hidróxido de sodio trióxido de dicromo Cr2O3 Zn Zinc zinc oxígeno (gas) O2 BaS (mono)sulfuro de bario Sulfuro de bario ácido clorhídrico HCl SO3 Trióxido de azufre Óxido de azufre (VI) agua H2O H2 Dihidrógeno Hidrógeno (gas) tetrafluoruro de carbono CF4 LiH (mono)hidruro de litio Hidruro de litio ácido carbónico H2CO3 H3P04 Tetraoxofosfato (V) de hidrógeo Ácido fosfórico Nitrato de plata AgNO3 H2S04 Tetraoxosulfato (VI) de hidrógeno Ácido sulfúrico Óxido de calcio CaO Na2O2 Peróxido de sodio Dióxido de disodio Yoduro de hidrógeno HI H2Se Seleniuro de hidrógeno Ácido selenhídrico Estibina SbH3 He Helio Helio Peróxido de hidrógeno H2O2 ZnH2 Dihidruro de zinc Hidruro de zinc zinc Zn HNO3 Trioxonitrato (V) de hidrógeno Ácido nítrico Dióxido de azufre SO2 Be(OH)2 Hidróxido de berilio Dihidróxido de berilio Hidruro de hierro (III) FeH3 Na2S Sulfuro de sodio (mono)sulfuro de disodio Ácido perbrómico HBrO4 H2O Agua Monóxido de dihidrógeno Trioxosulfato (IV) de hidrógeno H2SO3 HClO Oxoclorato (I) de hidrógeno Ácido hipocloroso Monóxido de hierro FeO NO monóxido de nitrógeno Óxido de nitrógeno (II) Sulfuro de plomo (IV) PbS2 LiCl (mono)cloruro de litio Cloruro de litio Hidróxido de cesio CsOH NH3 Trihidruro de nitrógeno Amoníaco TEMA 6. REACCIONES QUÍMICAS CAMBIOS FÍSICOS  Se produce sólo la alteración de la apariencia de una sustancia pero no de su composición (por ejemplo, congelar la carne, dilatar un metal, moler café, evaporar agua). CAMBIOS QUÍMICOS  Se modifica la composición de las sustancias (por ejemplo, una lata de metal que se oxida, un trozo de madera que se quema, …). Se representan así: REACTIVOS  PRODUCTOS TEORÍA CINÉTICA: La Teoría cinética explica cómo se producen las reacciones químicas en tres etapas: Choques entre las partículas de reactivos Ruptura de los enlaces de los reactivos Formación de los enlaces de los productos Para que los choques produzcan la ruptura de los enlaces (es decir, que los choques sean efectivos), es necesario: Que las partículas se muevan con suficiente energía Que los choques se produzcan en la dirección adecuada LEY DE LAVOISIER O LEY DE CONSERVACIÓN DE LA MASA  En las reacciones químicas se conserva la masa, de forma que se cumple que la suma de las masas de los productos es igual a la suma de las masas de los reactivos. 2NO (g) + O2 (g)  2NO2 (g) 60 g 32 g 92 g CLASIFICACIÓN DE LAS REACCIONES QUÍMICAS SEGÚN: ENERGÍA: Según la energía, las reacciones químicas se clasifican en: Exotérmicas: son reacciones que desprenden energía (por tanto, la energía aparece como un término positivo a la derecha de la reacción). C + O2  CO2 + 393,5 KJ Endotérmicas: son reacciones que necesitan energía para producirse (la energía aparece como un término negativo a la derecha de la reacción). N2 + O2 2 NO – 180 KJ ESPONTANEIDAD: Espontáneas: ocurren de forma natural sin que se produzca una intervención externa (es decir, no necesitan energía de activación) No espontáneas: Necesitan un aporte de energía externa para comenzar SÍNTESIS/DESCOMPOSICIÓN: Síntesis: Se produce cuando dos o más sustancias reaccionan para dar un único compuesto S + O2  SO2 Descomposición: Un reactivo se descompone en dos o más productos 2H2O  2H2 + O2 COMBUSTIÓN: Es la reacción entre sustancias ricas en energía química (combustibles) y oxígeno (comburente). Características: Son rápidas Desprenden luz y calor Si son completas, producen CO2 y agua CH4 + 2O2  CO2 + 2H2O + energía Indica cuáles de los siguientes procesos son cambios físicos y cuáles cambios químicos: La maduración de una fruta  cambio químico (al final no tengo lo mismo que al principio. Se ha producido una reacción química: Reactivos  Productos) La ebullición del agua  cambio físico (al principio y al final tengo agua) La combustión de un papel  cambio químico (se ha producido una reacción de combustión: Reactivos  Productos) La congelación del agua  cambio físico (al principio y al final tengo agua) Ajusta las siguientes reacciones e indica en qué estado se encuentran los diferentes reactivos y productos: 2NH3(g)  N2(g) + 3H2(g) Tanto el reactivo como los productos se encuentran en estado gaseoso 2Mg(s) + O2(g)  2MgO(s) Tanto el magnesio como el óxido de magnesio son sólidos y el oxígeno se encuentra en estado gaseoso S(s) + Cu(s)  CuS (s) Tanto los reactivos como el producto se encuentran en estado sólido 4Na (s) + O2 (g) 2Na2O(s) El sodio y el óxido de sodio están en estado sólido y el oxígeno en estado gaseoso Cu (s)+ Cl2 (g)  CuCl2 (s) El cobre y el cloruro de cobre están en estado sólido y el cloro en estado gaseoso Fijándote en la reacción de combustión del metano: CH4 + 2O2  CO2 + 2H2O + energía ¿Por qué crees que se recomienda impedir el suministro de aire para atajar un incendio? Si no se suministra oxígeno, la reacción deja de producirse y, por tanto, se corta el incendio. Esto se debe a que, para que ocurra la reacción, se necesita que el metano reaccione con el oxígeno. Si falta uno de los reactivos, la reacción deja de producirse. ¿Cuáles son las principales características de esta reacción? Se produce rápidamente Desprende mucha energía en forma de luz y calor Si es completa, da como productos CO2 y H2O

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