Exercicis: La química a la societat, la tecnologia i el medi ambient

En cremar gasolina, gas natural o carbó s'emet a l'atmosfera un gas que reforça l'efecte d'hivernacle. Quin gas és? Explica amb una frase senzilla en què consisteix l'efecte d'hivernacle.

La reixa d'un balcó acaba cobrint-se amb els anys d'una capa marró vermellosa. Com es diu aquest procés i aquesta substància marró? Quines dues coses necessita el ferro per oxidar-se?

Anomena dues substàncies àcides que tinguis a la cuina de casa teva i explica com saps que són àcides (pel seu gust, la seva olor o el seu ús).

El lleixiu i l'amoníac que es fan servir per netejar són substàncies bàsiques, el contrari dels àcids. Per què cal manipular-los amb cura? Anomena un altre producte d'ús quotidià que sigui bàsic.

Quin tipus d'energia emmagatzema una pila i en quin tipus d'energia la transforma quan encén una llanterna? Explica per què diem que la reacció química que té lloc dins de la pila és una reacció «útil».

Després d'un àpat copiós, l'Thiago pren un antiàcid per a l'acidesa d'estómac. Sabent que el suc gàstric de l'estómac és àcid:

1. a) Com actua l'antiàcid?
2. b) Com es diu la reacció entre un àcid i una base?

Anomena dues maneres habituals de protegir una reixa de ferro de l'oxidació i explica com actua cadascuna d'elles.

Què és la pluja àcida? Anomena els gasos procedents de les combustions de fàbriques i cotxes que la provoquen i esmenta un efecte que causi sobre el medi ambient.

La caldera d'un habitatge crema metà segons l'equació $\text{CH}_4 + 2\ \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 + 2\ \text{H}_2\text{O}$.

1. a) Quin producte d'aquesta combustió contribueix a l'efecte d'hivernacle?
2. b) Si la caldera està mal regulada i crema el gas de manera incompleta, per què és pitjor per al medi ambient i també per a la factura? Raona ambdues respostes.

L'efecte d'hivernacle no és dolent en si mateix: sense ell, la temperatura mitjana de la Terra estaria molt per sota de zero. Explica la diferència entre l'efecte d'hivernacle natural i l'«augment de l'efecte d'hivernacle» de què parlen les notícies, indicant quina activitat humana l'està provocant.

En un experiment es col·loquen tres claus de ferro en tres tubs: el tub 1, amb aigua de l'aixeta i obert a l'aire; el tub 2, amb aire sec al seu interior i ben tapat; el tub 3, amb aigua bullida i una capa d'oli al damunt per aïllar-la de l'aire. Al cap d'una setmana només s'ha oxidat el clau del tub 1. La figura mostra el muntatge dels tres tubs:

Explica què demostra cada tub sobre les condicions que necessita la corrosió del ferro.

En barrejar vinagre amb bicarbonat en un got es produeix un bombolleig intens.

1. a) Quin gas es desprèn en aquesta reacció?
2. b) Anomena una aplicació domèstica o una activitat de fira de ciències que aprofiti aquesta reacció.
3. c) Indica quin tipus de substància és el vinagre i quin tipus és el bicarbonat.

La pluja «normal» ja és lleugerament àcida, amb un pH d'uns $5,6$, perquè el diòxid de carboni de l'aire es dissol en les gotes. La pluja àcida, en canvi, pot baixar a un pH de $4$ o menys. Observa l'escala de pH de la figura:

1. a) Quins contaminants fan que la pluja sigui molt més àcida del normal?
2. b) De quines activitats surten aquests contaminants?

Les piles recarregables del comandament de la consola es poden fer servir centenars de vegades abans de fer-se malbé.

1. a) Què significa que la reacció química d'una pila recarregable és «reversible»? Què fa el carregador?
2. b) Per què les piles gastades, recarregables o no, no s'han de llençar a les escombraries normals?

El quadre de moltes bicicletes està pintat, és a dir, cobert per una capa fina de pintura. La figura mostra un tall del quadre:

1. a) Com protegeix aquesta capa el ferro del contacte amb l'aire i la humitat?
2. b) Si la bicicleta es ratlla i queda ferro a la vista, per què l'òxid ataca just per la zona ratllada? Relaciona-ho amb les condicions que necessita la corrosió.

Els antiàcids efervescents porten bicarbonat i un àcid sòlid entre els seus ingredients; en tirar la pastilla en aigua tots dos reaccionen.

1. a) Per què es produeixen bombolles en dissoldre la pastilla?
2. b) Relaciona l'alleujament de l'acidesa d'estómac amb la reacció que té lloc després, entre l'antiàcid dissolt i l'excés d'àcid de l'estómac.

Dissenya un experiment per demostrar que el ferro necessita alhora aigua i oxigen per oxidar-se.

1. a) Materials que faries servir.
2. b) Muntatge dels tubs d'assaig: què conté cadascun i quines variables controles.
3. c) Què esperes observar al cap d'uns dies a cada tub.
4. d) Conclusió de l'experiment i dues maneres de protegir una bicicleta que se'n dedueixin.

Un cotxe de gasolina emet uns $120\ \text{g}$ de diòxid de carboni per cada quilòmetre recorregut, i recorre $15\,000\ \text{km}$ a l'any.

1. a) Calcula quants quilograms de diòxid de carboni emet en un any.
2. b) Un tren elèctric emet uns $40\ \text{g}$ per passatger i quilòmetre: calcula les emissions d'aquest mateix trajecte anual fet en tren i compara-les.
3. c) Explica com contribueix el diòxid de carboni al canvi climàtic i per què reduir les emissions del transport és una prioritat.

Les estàtues de marbre i les façanes de pedra calcària ($\text{CaCO}_3$) es desgasten més de pressa a les ciutats amb molta contaminació que al camp.

1. a) Explica què li fa la pluja àcida al carbonat de calci de la pedra.
2. b) Raona per què a les zones rurals allunyades de fàbriques el desgast és molt menor.
3. c) Proposa dues mesures per frenar aquest dany en el patrimoni i justifica-les: una a curt termini sobre els edificis i una altra a llarg termini sobre l'origen del problema.

A la classe de tecnologia es construeix una pila casolana clavant un elèctrode de coure i un altre de zinc en una llimona: en connectar un petit LED, aquest s'encén feblement. El muntatge és el de la figura:

1. a) D'on surt l'energia que encén el LED? Quin tipus de reacció la subministra?
2. b) Quin paper té el suc àcid de la llimona en el muntatge?
3. c) Prediu què passarà si es connecten tres llimones en sèrie i explica en què s'assemblen les piles comercials a aquestes «llimones millorades».

Els vaixells amb casc d'acer porten cargolats blocs de zinc que es van desgastant amb el temps i se substitueixen cada cert termini, com es mostra a la figura:

1. a) Explica què li passa al zinc mentre el casc de ferro roman intacte.
2. b) Per què té sentit «sacrificar» un metall per salvar l'altre?
3. c) Compara aquest mètode amb pintar el casc: què tenen en comú tots dos i en què es diferencien?

Per recuperar llacs acidificats per la pluja àcida s'hi afegeix calcària mòlta des de l'aire.

1. a) Explica, amb el que saps d'àcids i bases, per què la calcària ajuda a recuperar el llac.
2. b) Com es diu el tipus de reacció que té lloc?
3. c) Raona per què aquesta solució d'emergència no substitueix la reducció de les emissions de diòxid de sofre i òxids de nitrogen a l'origen.

Una central tèrmica crema carbó per produir electricitat.

1. a) Anomena dos problemes ambientals associats a aquesta combustió i explica la reacció o el procés químic que causa cadascun.
2. b) Proposa dues maneres alternatives d'obtenir electricitat que evitin aquests problemes i justifica per què.

Les bateries dels cotxes elèctrics emmagatzemen energia gràcies a reaccions químiques reversibles, igual que una pila recarregable gegant.

1. a) Explica l'avantatge ambiental d'utilitzar una bateria així respecte de cremar gasolina en un motor.
2. b) Per què és important que l'electricitat amb què es carrega la bateria procedeixi de fonts renovables? Què passaria si es carregués cremant carbó?
3. c) Les bateries contenen metalls com el liti o el cobalt: raona per què el reciclatge de bateries és part essencial de la solució i no un detall menor.

Repte del tema. Com influeixen les condicions d'una reacció en l'emissió de gasos i com es relaciona amb el nostre entorn? Converteix-te en investigador químic des de la teva cuina.

Fase 1: L'equació. Escriu i ajusta la reacció entre el bicarbonat sòdic i el vinagre (àcid acètic): $\text{NaHCO}_3 + \text{CH}_3\text{COOH} \rightarrow \text{CH}_3\text{COONa} + \text{H}_2\text{O} + \text{CO}_2$.

Fase 2: Cinètica casolana. Mesura amb el cronòmetre del mòbil ($t \pm 0,5\text{ s}$) el temps que triga a completar-se l'efervescència de mitja cullerada de bicarbonat en $50\text{ mL}$ de vinagre a tres temperatures: freda ($10\,^{\circ}\text{C}$), ambient ($20\,^{\circ}\text{C}$) i calenta ($40\,^{\circ}\text{C}$). Recull les dades en una taula indicant les incerteses i elabora una gràfica de temps enfront de temperatura, justificant el resultat segons la teoria de col·lisions.

Fase 3: Impacte ambiental. Entra al web de Red Eléctrica de España (REE) o AEMET i consulta l'aportació de fonts emissores de $\text{CO}_2$. Redacta un breu informe integrant els teus resultats experimentals amb una proposta raonada sobre la importància de controlar les reaccions de combustió a escala industrial per reduir la petjada de carboni.

Es valorarà:

• Ajust correcte de la reacció química identificant reactius i productes.

• Rigor en el tractament experimental: taula amb incerteses i gràfica clara.

• Justificació científica del factor cinètic analitzat.

• Qualitat de la proposta ambiental connectada amb les dades consultades.