Lleis ponderals i relacions estequiomètriques

Dissolem una pastilla efervescent de $3\ \text{g}$ en un got amb $100\ \text{g}$ d'aigua. Quan s'acaba el bombolleig, el conjunt pesa $102,5\ \text{g}$. Observa l'esquema del procés:

1. a) Quina massa de gas s'ha escapat a l'aire?
2. b) Contradiu aquest resultat la llei de conservació de la massa? Raona la teva resposta.

En pesar una espelma abans i després de deixar-la cremar una estona sobre una balança, comprovem que el conjunt ha perdut massa. L'esquema mostra el que passa:

1. a) Significa això que la matèria s'ha destruït? Explica què ha passat en realitat.
2. b) Com dissenyaries l'experiment per comprovar que la massa total es conserva?

En un forn, $10\ \text{g}$ de carbonat de calci es descomponen per la calor i produeixen $5,6\ \text{g}$ d'òxid de calci i $4,4\ \text{g}$ de diòxid de carboni, com resumeix l'esquema:

1. a) Comprova que es compleix la llei de conservació de la massa.
2. b) Si es descomponen $25\ \text{g}$ de carbonat de calci, quina massa de cada producte s'obtindrà? Quina segona llei ponderal estàs aplicant?

En un laboratori s'analitzen dues mostres d'òxid de coure(II) de procedència diferent. La mostra A conté $3,97\ \text{g}$ de coure i $1,00\ \text{g}$ d'oxigen; la mostra B conté $11,91\ \text{g}$ de coure i $3,00\ \text{g}$ d'oxigen.

1. a) Calcula el quocient $\frac{\text{massa de coure}}{\text{massa d'oxigen}}$ en cada mostra.
2. b) Poden ser el mateix compost? Quina llei ponderal ho garanteix?

Una mostra de $15,9\ \text{g}$ d'òxid de coure(II) conté $12,7\ \text{g}$ de coure i $3,2\ \text{g}$ d'oxigen.

1. a) Quina massa d'oxigen estarà combinada amb $25,4\ \text{g}$ de coure en una altra mostra del mateix òxid?
2. b) Quina serà la massa total d'aquesta segona mostra?

Una empresa compra òxid de coure(II) industrial i sospita que arriba amb impureses. L'òxid pur combina coure i oxigen en la proporció $63,5\ \text{g}$ de coure per cada $16\ \text{g}$ d'oxigen. L'anàlisi d'una mostra de $10,0\ \text{g}$ del producte rebut mostra que només conté $7,6\ \text{g}$ de coure.

1. a) Calcula quina massa de coure hauria de contenir una mostra de $10,0\ \text{g}$ d'òxid de coure(II) pur.
2. b) És pur el producte rebut? Justifica-ho amb la llei de les proporcions definides.
3. c) Suposant que la impuresa no conté coure, estima la riquesa (puresa) del producte en percentatge.

El carboni forma dos òxids gasosos. En un d'ells, $3\ \text{g}$ de carboni es combinen amb $4\ \text{g}$ d'oxigen; en l'altre, $3\ \text{g}$ de carboni es combinen amb $8\ \text{g}$ d'oxigen, com mostra la figura:

1. a) Calcula la relació entre les dues masses d'oxigen que es combinen amb la mateixa massa de carboni.
2. b) Quina llei ponderal il·lustren aquestes dades i qui la va enunciar?

El nitrogen forma diversos òxids. Fixant la massa de nitrogen en $14\ \text{g}$, les masses d'oxigen combinades són $16\ \text{g}$ en el monòxid de nitrogen, $32\ \text{g}$ en el diòxid de nitrogen i $40\ \text{g}$ en el pentòxid de dinitrogen.

1. a) Expressa la relació $16 : 32 : 40$ com a quocient de nombres enters senzills.
2. b) Enuncia la llei ponderal que prediuen aquestes dades i explica'n el significat.

El clor forma quatre òxids: $\text{Cl}_2\text{O}$, $\text{Cl}_2\text{O}_3$, $\text{Cl}_2\text{O}_5$ i $\text{Cl}_2\text{O}_7$ (masses atòmiques: $\text{Cl} = 35,5\ \text{u}$; $\text{O} = 16\ \text{u}$).

1. a) Calcula la massa d'oxigen que es combina amb $71\ \text{g}$ de clor en cadascun dels quatre òxids.
2. b) Comprova que aquestes masses guarden la relació d'enters senzills $1 : 3 : 5 : 7$.
3. c) Prediu quina massa d'oxigen es combinaria amb $71\ \text{g}$ de clor en un hipotètic òxid $\text{Cl}_2\text{O}_9$ i enuncia amb les teves paraules la llei que has utilitzat.

La síntesi industrial de l'amoníac es resumeix així: $28\ \text{g}$ de nitrogen reaccionen amb $6\ \text{g}$ d'hidrogen i s'obtenen $34\ \text{g}$ d'amoníac.

1. a) Quina massa d'hidrogen es necessita per reaccionar amb $56\ \text{g}$ de nitrogen?
2. b) Quina massa d'amoníac es produirà aleshores?
3. c) Indica quines dues lleis ponderals has aplicat i en quin apartat.

S'introdueixen en un reactor tancat $10\ \text{g}$ d'hidrogen i $64\ \text{g}$ d'oxigen per produir aigua. La proporció estequiomètrica en massa és $1\ \text{g}$ d'hidrogen per cada $8\ \text{g}$ d'oxigen.

1. a) Determina quin reactiu s'esgota primer i justifica-ho amb un càlcul.
2. b) Calcula la massa d'aigua formada i la massa del reactiu que sobra.
3. c) Comprova que la massa total dins del reactor abans de la reacció i després d'aquesta és la mateixa. Quina llei ho exigeix?

En un forn de calç s'escalfen $200\ \text{g}$ de pedra calcària (carbonat de calci pur) i s'obtenen $112\ \text{g}$ de calç viva (òxid de calci) i $88\ \text{g}$ de diòxid de carboni.

1. a) Comprova que la massa es conserva en el procés.
2. b) Expressa la relació estequiomètrica en massa carbonat de calci : òxid de calci : diòxid de carboni amb nombres enters.
3. c) Prediu quina massa de calç viva i de diòxid de carboni produiran $500\ \text{g}$ de pedra calcària, indicant quines dues lleis ponderals fan possible aquesta predicció.