Exercicis: Llei de les proporcions definides (Proust)

Completa la frase amb les paraules que falten: «Quan dos o més elements es combinen per formar un $\dots$ determinat, ho fan sempre en la mateixa proporció en $\dots$, sigui quina sigui la quantitat de $\dots$ o la seva procedència».

En l'aigua, l'hidrogen i l'oxigen es combinen en la proporció $1\ \text{g}$ d'hidrogen per cada $8\ \text{g}$ d'oxigen. Quants grams d'oxigen es combinaran amb $4\ \text{g}$ d'hidrogen?

Per formar diòxid de carboni, el carboni i l'oxigen es combinen en la proporció $3\ \text{g}$ de carboni per cada $8\ \text{g}$ d'oxigen. Quina massa d'oxigen necessites per cremar del tot $9\ \text{g}$ de carboni?

Una mostra d'aigua conté $2\ \text{g}$ d'hidrogen i $16\ \text{g}$ d'oxigen; una altra mostra conté $5\ \text{g}$ d'hidrogen i $40\ \text{g}$ d'oxigen. La figura compara la composició de les dues mostres.

Calcula la proporció entre hidrogen i oxigen a cada mostra i raona si poden ser el mateix compost.

Una mostra conté $3\ \text{g}$ de carboni i $8\ \text{g}$ d'oxigen, i una altra conté $3\ \text{g}$ de carboni i $4\ \text{g}$ d'oxigen. Poden ser el mateix compost? Justifica la teva resposta amb la llei de Proust.

Es combinaran completament $6\ \text{g}$ de carboni amb $16\ \text{g}$ d'oxigen per formar diòxid de carboni, sense que sobri res? Quina massa de diòxid de carboni es formarà? (Recorda: la proporció és $3\ \text{g}$ de carboni per cada $8\ \text{g}$ d'oxigen.)

Analitzem aigua destil·lada d'un laboratori i aigua de pluja recollida i purificada. En quina proporció es combinen l'hidrogen i l'oxigen en cadascuna? Què diu la llei de Proust sobre la procedència de les mostres?

Si $1\ \text{g}$ d'hidrogen reacciona exactament amb $8\ \text{g}$ d'oxigen, quina massa d'aigua es forma? Quina altra llei de les reaccions químiques has necessitat a més de la de Proust?

En un recipient tancat posem $10\ \text{g}$ d'hidrogen i $64\ \text{g}$ d'oxigen i fem que reaccionin (la proporció de combinació és $1:8$). La figura mostra el recipient abans de la reacció.

1. a) Reacciona tot l'hidrogen?
2. b) Quina massa d'aigua es forma?
3. c) Sobra algun gas? Quina massa?

Cremem $12\ \text{g}$ de carboni amb $40\ \text{g}$ d'oxigen (la proporció de combinació és $3:8$).

1. a) Quant d'oxigen es consumeix?
2. b) Quina massa de diòxid de carboni es forma?
3. c) Quina massa d'oxigen queda sense reaccionar?

El calci i l'oxigen es combinen en la proporció $5:2$ per formar calç viva (òxid de calci).

1. a) Quina massa de calci es combina amb $16\ \text{g}$ d'oxigen?
2. b) Quina massa de calç viva s'obté?

Un laboratori analitza dues mostres d'un òxid de ferro. La mostra A conté $14\ \text{g}$ de ferro i $6\ \text{g}$ d'oxigen; la mostra B conté $21\ \text{g}$ de ferro i $9\ \text{g}$ d'oxigen. Calcula la proporció de cadascuna i decideix si són el mateix compost.

Descomponem completament $90\ \text{g}$ d'aigua en els seus elements (proporció $1:8$ entre hidrogen i oxigen). Quina massa d'hidrogen i quina massa d'oxigen s'obtenen?

En l'amoníac, el nitrogen i l'hidrogen es combinen en la proporció $14:3$.

1. a) Quina massa d'hidrogen es combina exactament amb $28\ \text{g}$ de nitrogen?
2. b) Quina massa d'amoníac es forma?

El coure pot formar dos òxids diferents. En una mostra, $8\ \text{g}$ de coure es combinen amb $2\ \text{g}$ d'oxigen; en una altra mostra, $8\ \text{g}$ de coure es combinen amb $1\ \text{g}$ d'oxigen. La figura compara la composició de les dues mostres.

Es tracta del mateix òxid? Com ho saps?

El magnesi i l'oxigen es combinen en la proporció $3:2$ en formar l'òxid de magnesi. Si analitzem $20\ \text{g}$ d'òxid de magnesi, quina massa de magnesi i quina massa d'oxigen conté?

Barregem $16\ \text{g}$ d'hidrogen amb $100\ \text{g}$ d'oxigen i provoquem la reacció (proporció $1:8$).

1. a) Quina massa de cada gas reacciona?
2. b) Quina massa d'aigua es forma?
3. c) Quina massa d'hidrogen sobra?

Analitzem tres mostres d'«òxid de ferro». La mostra A conté $14\ \text{g}$ de ferro i $6\ \text{g}$ d'oxigen; la mostra B, $14\ \text{g}$ de ferro i $4\ \text{g}$ d'oxigen; la mostra C, $21\ \text{g}$ de ferro i $9\ \text{g}$ d'oxigen.

1. a) Calcula la proporció ferro:oxigen de cada mostra.
2. b) Quines són el mateix compost?
3. c) Explica per què el ferro pot donar lloc a més d'un òxid diferent.

En un experiment formem aigua combinant $2\ \text{g}$ d'hidrogen amb $16\ \text{g}$ d'oxigen. En un altre experiment descomponem $9\ \text{g}$ d'aigua i obtenim $1\ \text{g}$ d'hidrogen i $8\ \text{g}$ d'oxigen.

1. a) Comprova que tots dos resultats compleixen la llei de les proporcions definides.
2. b) Explica la diferència entre els dos experiments (síntesi i anàlisi) i raona per què la proporció és la mateixa en tots dos.

Un alumne afirma: «Si poso el doble d'oxigen, l'aigua que es formi portarà el doble d'oxigen». Per comprovar-ho posem $4\ \text{g}$ d'hidrogen amb $64\ \text{g}$ d'oxigen (el doble del necessari).

1. a) Calcula la massa d'aigua que es forma i la massa d'oxigen que sobra.
2. b) Explica amb la llei de Proust per què l'alumne s'equivoca.

En un primer experiment, $4\ \text{g}$ de coure es combinen exactament amb $1\ \text{g}$ d'oxigen. En un segon experiment partim del doble de coure.

1. a) Quina massa d'oxigen es combinarà amb $8\ \text{g}$ de coure?
2. b) Quina massa d'òxid s'obté en cada experiment?
3. c) Depèn la proporció de combinació de la quantitat de mostra que fem servir? Justifica-ho.

El carboni i l'oxigen poden formar dos gasos diferents. A la mostra A hi ha $6\ \text{g}$ de carboni i $8\ \text{g}$ d'oxigen; a la mostra B hi ha $6\ \text{g}$ de carboni i $16\ \text{g}$ d'oxigen. La figura mostra el model de cada molècula.

1. a) Calcula la proporció carboni:oxigen de cada mostra.
2. b) Són el mateix compost?
3. c) Sabent que un dels gasos és el monòxid de carboni (molt tòxic) i l'altre és el diòxid de carboni, explica per què la llei de Proust permet distingir-los encara que estiguin formats pels mateixos elements.

Una classe mesura la composició de l'aigua i obté $10,2\ \text{g}$ d'hidrogen i $79,8\ \text{g}$ d'oxigen.

1. a) Calcula la proporció oxigen/hidrogen (amb un decimal) i compara-la amb la proporció teòrica $8:1$.
2. b) Hem de concloure que la llei de Proust falla? Raona la resposta.
3. c) Assenyala dues possibles causes del petit desacord amb el valor teòric.

Un laboratori rep $250\ \text{g}$ d'un mineral blanc que el proveïdor assegura que és òxid de calci pur (proporció calci:oxigen $5:2$). L'anàlisi troba $175\ \text{g}$ de calci i $75\ \text{g}$ d'oxigen.

1. a) Comprova si el mineral pot ser òxid de calci pur.
2. b) Quina massa d'oxigen hauria d'acompanyar $175\ \text{g}$ de calci si ho fos?
3. c) Proposa una explicació per al resultat de l'anàlisi.