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Identifico la conservación de la materia en combustión, ebullición, oxidación y fusión

📄 ejercicios quimica 🎓 bachillerato · 1° BGU Ecuador 🇪🇨 EC 🗣 Español

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2.a ( $\mathrm{CH}@@MATH_0@@_{2}$ $\to$ $\mathrm{CO}@@MATH_1@@_{2}@@MATH_2@@_{2}@@MATH_3@@_{(l)}$ $\to$ $\mathrm{H}@@MATH_4@@\mathrm{O}@@MATH_5@@_{2}$ $\to$ 2 $\mathrm{Fe}@@MATH_6@@\mathrm{O}@@MATH_7@@_{2}@@MATH_8@@_{(s)}$ $\to$ $\mathrm{H}@@MATH_9@@\mathrm{O}$ $_{(l)}\)$ (hielo derretido).

📚 exercise quimica ⭐⭐ Dificultad 2/5 ⏱ 5 min lectura

Solución — Página 137

Quimica 1° · 2024

Ejercicio 2

Identifico la ley de la conservación de la materia en los siguientes procesos. Relaciono con ejemplos de la vida cotidiana y completo los esquemas.

Parte 2.a

Combustión

La combustión es una reacción química: una sustancia se combina con oxígeno, se libera energía (luz y calor) y se forman nuevos productos.
Esquema con la ecuación balanceada de la combustión del metano (gas de cocina): $\mathrm{CH}_{4(g)} + 2\,\mathrm{O}_{2(g)} \longrightarrow \mathrm{CO}_{2(g)} + 2\,\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}_{(g)} + \text{energía}$
Conservación de la materia: cuenta de átomos antes y después. $\text{Antes: C}=1,\; \mathrm{H}=4,\; \mathrm{O}=4 \qquad \text{Después: C}=1,\; \mathrm{H}=4,\; \mathrm{O}=4$
La masa total de reactivos es igual a la masa total de productos: no se crea ni se destruye materia, solo se transforma.
Ejemplo cotidiano: encender un cocinilla a gas o una estufa de kerosina: el gas (metano) y el oxígeno del aire dan dióxido de carbono, vapor de agua y calor.

Respuesta

( $\mathrm{CH}@@MATH_0@@_{2}$ $\to$ $\mathrm{CO}@@MATH_1@@_{2}$ $\mathrm{O}$ ); la materia se transforma pero no se pierde.

Parte 2.b

Ebullición

La ebullición es un cambio de estado físico: el agua líquida pasa a vapor al calentarse a su temperatura de ebullición $(\(100\,^\circ@@MATH_0@@\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}_{(l)} \xrightarrow{\text{calor}} \mathrm{H}_{2}\mathrm{O}_{(g)}@@MATH_1@@\text{Antes: H}=2,\; \mathrm{O}=1 \qquad \text{Después: H}=2,\; \mathrm{O}=1$ $
Ejemplo cotidiano: hervir agua en una olla; si tapamos la olla el vapor condensa y vuelve a obtenerse la misma cantidad de agua.

Respuesta

( $\mathrm{H}@@MATH_0@@\mathrm{O}@@MATH_1@@_{2}@@MATH_2@@_{(g)}\)$ ; es un cambio de estado y la masa no varía.

Parte 2.c

Oxidación

La oxidación es una reacción en la que el hierro (u otro metal) se combina con el oxígeno del aire y forma óxido de hierro (herrumbre).
Esquema con ecuación balanceada: $4\,\mathrm{Fe}_{(s)} + 3\,\mathrm{O}_{2(g)} \longrightarrow 2\,\mathrm{Fe}_{2}\mathrm{O}_{3(s)}$
Conservación de la materia: cuenta de átomos. $\text{Antes: Fe}=4,\; \mathrm{O}=6 \qquad \text{Después: Fe}=4,\; \mathrm{O}=6$
El óxido de hierro formado pesa igual que la suma del hierro y del oxígeno consumidos: $$m_{@@MATH_2@@\mathrm{O}@@MATH_3@@\mathrm{Fe}@@MATH_4@@\mathrm{O}$ $_{3}}$$ .
Ejemplo cotidiano: herramientas o tornillos de hierro expuestos a la lluvia que aparecen cubiertos de óxido rojizo (herrumbre).

Respuesta

$$4\$ , $\mathrm{Fe}$ + $3\$ , $\mathrm{O}@@MATH_0@@_{2}@@MATH_1@@_{3}$$ ; la masa de reactivo y producto es la misma.

Parte 2.d

Fusión

La fusión es un cambio de estado físico: el sólido pasa a líquido al calentarse a su temperatura de fusión.
Esquema: $\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}_{(s)} \xrightarrow{\text{calor}} \mathrm{H}_{2}\mathrm{O}_{(l)}$
Conservación de la materia: solo cambia la disposición de las partículas (el hielo tiene las moléculas más ordenadas); la sustancia sigue siendo ( $\mathrm{H}@@MATH_1@@\mathrm{O}$ ).
Conteo de átomos: $\text{Antes: H}=2,\; \mathrm{O}=1 \qquad \text{Después: H}=2,\; \mathrm{O}=1$
Ejemplo cotidiano: hielo que se derrite en el vaso de agua; el agua que queda pesa igual que el hielo que se agregó.

Respuesta

( $\mathrm{H}@@MATH_0@@\mathrm{O}@@MATH_1@@_{2}@@MATH_2@@_{(l)}\)$ ; es un cambio de estado y la masa se conserva.

Contenido de la página

Actividad 2. Conservación de la materia en procesos químicos y físicos

Identifico la ley de la conservación de la materia en los siguientes procesos. Relaciono con ejemplos de la vida cotidiana y completo los esquemas.

a) Combustión

$\mathrm{CH}_{4(g)} + 2\,\mathrm{O}_{2(g)} \longrightarrow \mathrm{CO}_{2(g)} + 2\,\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}_{(g)} + \text{energía}$

Reactivos: ( $\mathrm{CH}@@MATH_1@@_{2}\)$ . Productos: ( $\mathrm{CO}@@MATH_2@@_{2}@@MATH_3@@\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}_{(l)} \xrightarrow{\text{calor}} \mathrm{H}_{2}\mathrm{O}_{(g)}@@MATH_4@@\text{C}$ ), $\(1\$ , $\text{atm}$ )).
Antes: H = 2, O = 1 → Después: H = 2, O = 1.
Ejemplo cotidiano: hervir agua en una olla.

c) Oxidación

$4\,\mathrm{Fe}_{(s)} + 3\,\mathrm{O}_{2(g)} \longrightarrow 2\,\mathrm{Fe}_{2}\mathrm{O}_{3(s)}$

Reacción química: formación de óxido de hierro (herrumbre).
Antes: Fe = 4, O = 6 → Después: Fe = 4, O = 6.
Ejemplo cotidiano: herramientas o tornillos de hierro que se oxidan con la lluvia.

d) Fusión

$\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}_{(s)} \xrightarrow{\text{calor}} \mathrm{H}_{2}\mathrm{O}_{(l)}$

Cambio de estado físico: sólido → líquido.
Antes: H = 2, O = 1 → Después: H = 2, O = 1.
Ejemplo cotidiano: hielo que se derrite en un vaso.

Conclusión de la actividad

En los cuatro procesos la masa se conserva: en la combustión y la oxidación (cambios químicos) se transforman sustancias, mientras que en la ebullición y la fusión (cambios físicos) la sustancia sigue siendo la misma; en todos los casos la suma de átomos y la masa total son idénticas antes y después.

Ejemplos resueltos

Comprueba la conservación de la masa en la combustión del metano ( $\mathrm{CH}@@MATH_0@@_{2}\)$ .

Ecuación balanceada: $\mathrm{CH}_{4} + 2\,\mathrm{O}_{2} \to \mathrm{CO}_{2} + 2\,\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}$ . 2. Conteo: antes C = 1, H = 4, O = 4; después C = 1, H = 4, O = 4. 3. Como los átomos son los mismos, $m_{\text{reactivos}} = m_{\text{productos}}$ : la materia se conserva.

¿Qué ocurre con la masa al hervir agua en una olla tapada?

El cambio es físico: $\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}_{(l)} \to \mathrm{H}_{2}\mathrm{O}_{(g)}$ . La sustancia sigue siendo agua, con H = 2 y O = 1 antes y después; por tanto la masa total no cambia.

Tablas (2)

Proceso	Tipo de cambio	Ecuación	Ejemplo cotidiano	Conservación
Combustión	Químico	$\mathrm{CH}_{4} + 2\,\mathrm{O}_{2} \to \mathrm{CO}_{2} + 2\,\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}$	Cocinilla o fogón a gas	$m_{\text{reactivos}} = m_{\text{productos}}$
Ebullición	Físico (estado)	$\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}_{(l)} \to \mathrm{H}_{2}\mathrm{O}_{(g)}$	Hervir agua en la olla	Masa idéntica antes y después
Oxidación	Químico	$4\,\mathrm{Fe} + 3\,\mathrm{O}_{2} \to 2\,\mathrm{Fe}_{2}\mathrm{O}_{3}$	Herrumbre en herramientas	$m_{\text{Fe}} + m_{\mathrm{O}_{2}} = m_{\mathrm{Fe}_{2}\mathrm{O}_{3}}$
Fusión	Físico (estado)	$\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}_{(s)} \to \mathrm{H}_{2}\mathrm{O}_{(l)}$	Hielo que se derrite	Masa idéntica antes y después

Proceso	Reacción o cambio	Antes (átomos)	Después (átomos)
Combustión	$\mathrm{CH}_{4} + 2\,\mathrm{O}_{2} \to \mathrm{CO}_{2} + 2\,\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}$	C = 1, H = 4, O = 4	C = 1, H = 4, O = 4
Ebullición	$\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}_{(l)} \to \mathrm{H}_{2}\mathrm{O}_{(g)}$	H = 2, O = 1	H = 2, O = 1
Oxidación	$4\,\mathrm{Fe} + 3\,\mathrm{O}_{2} \to 2\,\mathrm{Fe}_{2}\mathrm{O}_{3}$	Fe = 4, O = 6	Fe = 4, O = 6
Fusión	$\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}_{(s)} \to \mathrm{H}_{2}\mathrm{O}_{(l)}$	H = 2, O = 1	H = 2, O = 1

Diagramas (2)

flowchart LR
  A[Reactivos<br/>CH4 + 2 O2] -->|Reacción química<br/>se libera energía| B[Productos<br/>CO2 + 2 H2O]
  C[Massa reactivos] === D[Massa productos]
  A --> C
  B --> D

flowchart LR
  A[Sólido<br/>H2O sólido: hielo] -->|Calor: fusión<br/>1 atm, 0 °C| B[Líquido<br/>H2O líquido: agua]
  B -->|Calor: ebullición<br/>1 atm, 100 °C| C[Vapor<br/>H2O gaseoso]
  C -->|Enfriamiento: condensación| B
  B -->|Enfriamiento: solidificación| A

Fórmulas y ecuaciones

Ley de conservación de la masa: $m_{\text{antos}} = m_{\text{después}}$ , es decir $\sum m_{\text{reactivos}} = \sum m_{\text{productos}}$ .

Balance por conteo de átomos: $N_{\text{elemento,antes}} = N_{\text{elemento,después}}$ .

Fórmula química general de la combustión de un hidrocarburo: $\mathrm{C}_{x}\mathrm{H}_{y} + \left(x + \frac{y}{4}\right)\mathrm{O}_{2} \to x\,\mathrm{CO}_{2} + \frac{y}{2}\,\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}$ .

$\mathrm{CH}@@MATH_0@@_{2(g)}$ $\longrightarrow$ $\mathrm{CO}@@MATH_1@@_{2}@@MATH_2@@_{(g)}$ + $\text{energía}$

$\mathrm{H}@@MATH_0@@\mathrm{O}@@MATH_1@@_{2}@@MATH_2@@_{(g)}$

$4\$ , $\mathrm{Fe}@@MATH_0@@_{2(g)}$ $\longrightarrow$ $2\$ , $\mathrm{Fe}@@MATH_1@@\mathrm{O}$ $_{3(s)}$

$\mathrm{H}@@MATH_0@@\mathrm{O}@@MATH_1@@_{2}@@MATH_2@@_{(l)}$

$m_{@@MATH_0@@\text{productos}$ }

Glosario (7)

Combustión: Reacción química exotérmica en la que una sustancia se combina con oxígeno y produce dióxido de carbono, vapor de agua y energía.
Ebullición: Cambio de estado en el que el líquido se transforma en vapor al alcanzar su temperatura de ebullición.
Oxidación: Reacción en la que una sustancia (por ejemplo, un metal) se combina con oxígeno, formando óxido.
Fusión: Cambio de estado en el que el sólido pasa a líquido al alcanzar su temperatura de fusión.
Ley de conservación de la materia: En una reacción química la masa de los reactivos es igual a la masa de los productos: la materia solo se transforma.
Ecuación balanceada: Ecuación química que presenta el mismo número de átomos de cada elemento a ambos lados.
Herrumbre: Óxido de hierro que se forma al oxidarse los objetos de hierro expuestos a la humedad y al oxígeno.

Preguntas para practicar

¿Por qué la ley de la conservación de la materia se cumple tanto en cambios químicos como en cambios de estado?

Porque en un cambio químico los átomos se reorganizan para formar nuevas sustancias, pero no se crean ni se destruyen, y en un cambio de estado la sustancia es la misma y solo cambia la disposición y la energía de sus partículas. En ambos casos el número de átomos antes y después es el mismo, por lo que la masa total no cambia.

Si cocino un vaso de agua y solo queda un poco de agua en la olla, ¿se ha violado la ley de la conservación de la materia?

No. El agua que falta escapó como vapor hacia el ambiente; el agua vaporizada tiene exactamente la misma masa que la que se perdió del recipiente. La conservación se verifica incluyendo todo el sistema, no solo la olla.

¿Qué diferencias observas entre la combustión del metano y la fusión del hielo?

La combustión es una reacción química en la que se rompen enlaces y se forman sustancias nuevas ($\mathrm{CO}_{2}$ y $\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}$) con liberación de energía; la fusión es un cambio físico en el que la sustancia sigue siendo $\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}$ y solo cambia de estado, absorbiendo calor sin formar sustancias nuevas.

Temas y conceptos clave

Ley de la conservación de la materiaCombustiónEbullición (cambio de estado)OxidaciónFusión (cambio de estado)Ecuaciones químicas balanceadasley de conservación de la masareactivos y productosbalanceo de ecuacionescambio químicocambio de estadoejemplos cotidianos de química

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Preguntas que la gente también hace

¿Qué dice la ley de la conservación de la materia y cómo se comprueba en una reacción?

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¿Cuál es la diferencia entre un cambio químico (combustión, oxidación) y un cambio de estado (fusión, ebullición)?

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¿Cómo se balancea la ecuación de la combustión del metano $\mathrm{CH}_{4} + \mathrm{O}_{2}\to\mathrm{CO}_{2} + \mathrm{H}_{2}\mathrm{O}$?

Consulta la solución completa arriba o explora el libro entero para temas relacionados.

📌 Antes de leer esto

• Conocer la nomenclatura básica de sustancias (metano, oxígeno, dióxido de carbono, agua, hierro)
• Saber contar átomos en una fórmula química
• Distinguir cambio físico de cambio químico
• Conocer los estados sólido, líquido y gaseoso