Exercicis: Llei de conservació de la massa (Lavoisier)

Completa la frase amb les paraules que falten: «En tota reacció química, la massa total dels $\dots$ és igual a la massa total dels $\dots$: la massa no es crea ni es $\dots$, només es transforma».

La Lucía pesa en un vas tancat dues dissolucions: abans de barrejar-les, la balança marca $185\ \text{g}$. En ajuntar-les apareix un precipitat blanc. La figura mostra el vas tancat sobre la balança, abans i després de barrejar.

Quant marcarà la balança després de la reacció? Justifica la teva resposta amb la llei de Lavoisier.

Deixem una espelma encesa sobre una balança, a l'aire lliure, i veiem que la lectura va baixant a poc a poc, com mostra la figura.

Significa això que s'està destruint matèria? On va a parar la massa que la balança ja no detecta?

En una reacció, $12\ \text{g}$ de carboni es combinen exactament amb $32\ \text{g}$ d'oxigen, sense que sobri res, com mostra l'esquema.

Quina massa de diòxid de carboni es forma?

En escalfar $10\ \text{g}$ de coure en presència d'aire es formen $12,5\ \text{g}$ d'òxid de coure, com mostra l'esquema.

Per què l'òxid pesa més que el coure del qual prové? Quina massa d'oxigen s'ha combinat?

Quan cuinem amb gas butà, la bombona perd massa a poc a poc. Significa que la matèria desapareix? Explica on és la massa que perd la bombona.

Un glaçó de $30\ \text{g}$ es fon completament dins d'un vas ben tapat. Quant pesarà l'aigua líquida resultant? Ha tingut lloc una reacció química? Raona les teves respostes.

El Marc prepara un pa de pessic: la massa crua pesa $800\ \text{g}$ i, en treure'l del forn, el pa de pessic pesa $750\ \text{g}$. Què ha passat amb els $50\ \text{g}$ que falten? S'ha destruït aquesta matèria?

Dissolem una pastilla efervescent de $4\ \text{g}$ en un vas obert amb $150\ \text{g}$ d'aigua. Quan acaba el bombolleig, el vas amb el seu contingut pesa $152\ \text{g}$. La figura mostra el vas obert sobre la balança.

1. a) Quina massa de gas s'ha escapat a l'aire?
2. b) Quant pesaria el conjunt si l'experiment s'hagués fet en un recipient tancat?

Una cinta de magnesi de $6\ \text{g}$ crema a l'aire i es recullen $10\ \text{g}$ d'òxid de magnesi en pols.

1. a) Quina massa d'oxigen de l'aire s'ha combinat amb el magnesi?
2. b) Si creméssim $12\ \text{g}$ de magnesi amb oxigen de sobres, quina massa d'òxid obtindríem?

Dins d'una campana de vidre hermètica hi ha $250\ \text{g}$ d'aire i una espelma de $20\ \text{g}$. L'encenem i, al cap d'una estona, l'espelma pesa $14\ \text{g}$. La figura mostra la campana tancada.

1. a) Quina és la massa total del contingut de la campana en aquest moment?
2. b) En quant ha augmentat la massa de l'aire barrejat amb els gasos produïts?

En un vas tancat barregem $100\ \text{g}$ d'una dissolució amb $50\ \text{g}$ d'una altra i es forma un precipitat sòlid de $8\ \text{g}$.

1. a) Quina és la massa total del contingut del vas després de la reacció?
2. b) Si després filtrem i retirem el precipitat sec, quina massa queda en el líquid?

Un clau de ferro de $28\ \text{g}$ es deixa a la intempèrie i, quan s'ha oxidat del tot, l'òxid de ferro format pesa $40\ \text{g}$.

1. a) Quina massa d'oxigen s'ha fixat de l'aire?
2. b) Expressa aquesta massa d'oxigen en mil·ligrams.

En un fogonet de càmping es cremen $58\ \text{g}$ de butà consumint $208\ \text{g}$ d'oxigen de l'aire.

1. a) Quina massa total de productes (diòxid de carboni i vapor d'aigua) es forma?
2. b) Si l'aigua produïda són $90\ \text{g}$, quina massa de diòxid de carboni s'ha emès?

Un pot obert conté $200\ \text{g}$ d'aigua oxigenada, que es descompon lentament deixant anar oxigen gas. Quan acaba la descomposició queden $184\ \text{g}$ d'aigua.

1. a) Quina massa d'oxigen s'ha escapat del pot?
2. b) Explica per què aquest resultat no contradiu la llei de conservació de la massa.

El dipòsit d'una motocicleta perd $5\ \text{kg}$ de benzina en un viatge, però pel tub d'escapament surten $22\ \text{kg}$ de gasos.

1. a) D'on surt la massa extra que expulsa el tub d'escapament?
2. b) Calcula la massa d'oxigen de l'aire que ha participat en la combustió.

En un forn de calç s'escalfen $100\ \text{kg}$ de pedra calcària i s'obtenen $56\ \text{kg}$ de calç viva.

1. a) Un operari afirma: «S'ha perdut massa, així que Lavoisier s'equivocava». Explica-li per què no és així.
2. b) Calcula la massa de diòxid de carboni que ha sortit per la xemeneia.
3. c) Com repetiries l'experiment per comprovar la llei de conservació de la massa directament?

Lavoisier va escalfar mercuri durant dotze dies en una retorta (un recipient de vidre tancat) que contenia aire. El mercuri es va cobrir d'una pols vermella i la seva massa va augmentar, mentre que l'aire de l'interior va perdre una part del seu volum. La figura mostra la retorta tancada.

1. a) Per què va augmentar la massa del mercuri?
2. b) D'on va sortir la massa que va guanyar?
3. c) Explica per què la massa total de la retorta tancada no va canviar durant l'experiment.

Dissenya un experiment amb una ampolla, un globus, vinagre i bicarbonat per demostrar la llei de conservació de la massa encara que en la reacció es desprengui un gas. Descriu el muntatge pas a pas, prediu què marcarà la balança abans i després de la reacció i assenyala dos errors experimentals que podrien fer malbé la comprovació.

Un tronc de $2\ \text{kg}$ crema a la xemeneia i, en apagar-se el foc, només queden $100\ \text{g}$ de cendres.

1. a) Significa que han desaparegut $1,9\ \text{kg}$ de matèria?
2. b) Explica quins productes s'han format i on són ara.
3. c) Què hauries de mesurar per comprovar que la massa es conserva?

Escalfem sobre una balança un rotlle de llana d'acer de $50\ \text{g}$ fins que crema; el residu que queda pesa $68\ \text{g}$. La figura mostra la balança abans i després de cremar.

1. a) La massa ha augmentat o ha disminuït? D'on ha sortit la diferència?
2. b) Prediu què marcaria la balança si poguéssim pesar també l'aire que ha reaccionat.
3. c) Explica per què aquest experiment de «guany» de massa confirma la llei de Lavoisier igual que els de «pèrdua».

En una nau espacial segellada, un astronauta consumeix uns $840\ \text{g}$ d'oxigen al dia i exhala uns $1000\ \text{g}$ de diòxid de carboni i uns $400\ \text{g}$ de vapor d'aigua.

1. a) La massa d'allò que exhala supera la de l'oxigen que respira: d'on surt la diferència?
2. b) Canvia la massa total de la nau amb tot el seu contingut? Justifica-ho.
3. c) Si la massa es conserva, per què cal un sistema que depuri l'aire de la cabina?

Un grup d'alumnes comprova la conservació de la massa en una reacció de precipitació i anota: massa abans de barrejar, $164,8\ \text{g}$; massa després, $164,6\ \text{g}$.

1. a) Refuten aquestes dades la llei de Lavoisier?
2. b) Calcula la diferència entre totes dues mesures i expressa-la en mil·ligrams.
3. c) Dona dues possibles causes experimentals d'aquest petit desacord.

En una festa, una bengala de $80\ \text{g}$ crema del tot i el residu sòlid que queda a la vareta pesa $52\ \text{g}$.

1. a) Quina massa ha perdut la bengala en cremar?
2. b) Un amic diu: «Com que ha perdut massa, aquí no es compleix la llei de conservació de la massa». Corregeix-lo.
3. c) Quin paper juga l'oxigen de l'aire en la massa dels fums emesos?