Ejercicios: La química en la sociedad, la tecnología y el medio ambiente

Al quemar bencina, gas natural o carbón se emite a la atmósfera un gas que refuerza el efecto invernadero. ¿Qué gas es? Explica con una frase sencilla en qué consiste el efecto invernadero.

La reja de un balcón acaba cubriéndose con los años de una capa café rojiza. ¿Cómo se llama ese proceso y esa sustancia café? ¿Qué dos cosas necesita el fierro para oxidarse?

Nombra dos sustancias ácidas que tengas en la cocina de tu casa y explica cómo sabes que son ácidas (por su sabor, su olor o su uso).

El cloro y el amoníaco que se usan para limpiar son sustancias básicas, lo contrario de los ácidos. ¿Por qué hay que manejarlos con cuidado? Nombra otro producto de uso cotidiano que sea básico.

¿Qué tipo de energía almacena una pila y en qué tipo de energía la transforma cuando enciende una linterna? Explica por qué decimos que la reacción química que ocurre dentro de la pila es una reacción «útil».

Después de una comida copiosa, Thiago toma un antiácido para el ardor de estómago. Sabiendo que el jugo gástrico del estómago es ácido:

1. a) ¿Cómo actúa el antiácido?
2. b) ¿Cómo se llama la reacción entre un ácido y una base?

Nombra dos formas habituales de proteger una reja de fierro de la oxidación y explica cómo actúa cada una de ellas.

¿Qué es la lluvia ácida? Nombra los gases procedentes de las combustiones de fábricas y autos que la provocan y menciona un efecto que cause sobre el ambiente.

La caldera de una casa quema metano según la ecuación $\text{CH}_4 + 2\ \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 + 2\ \text{H}_2\text{O}$.

1. a) ¿Qué producto de esta combustión contribuye al efecto invernadero?
2. b) Si la caldera está mal regulada y quema el gas de forma incompleta, ¿por qué es peor para el medioambiente y también para la cuenta? Razona ambas respuestas.

El efecto invernadero no es malo en sí mismo: sin él, la temperatura media de la Tierra estaría muy por debajo de cero. Explica la diferencia entre el efecto invernadero natural y el «aumento del efecto invernadero» del que hablan las noticias, indicando qué actividad humana lo está provocando.

En un experimento se colocan tres clavos de fierro en tres tubos: el tubo 1, con agua de la llave y abierto al aire; el tubo 2, con aire seco en su interior y bien tapado; el tubo 3, con agua hervida y una capa de aceite encima para aislarla del aire. Al cabo de una semana solo se ha oxidado el clavo del tubo 1. La figura muestra el montaje de los tres tubos:

Explica qué demuestra cada tubo sobre las condiciones que necesita la corrosión del fierro.

Al mezclar vinagre con bicarbonato en un vaso se produce un burbujeo intenso.

1. a) ¿Qué gas se desprende en esa reacción?
2. b) Nombra una aplicación doméstica o una actividad de feria científica que aproveche esta reacción.
3. c) Indica qué tipo de sustancia es el vinagre y qué tipo es el bicarbonato.

La lluvia «normal» ya es ligeramente ácida, con un pH de unos $5,6$, porque el dióxido de carbono del aire se disuelve en las gotas. La lluvia ácida, en cambio, puede bajar a un pH de $4$ o menos. Observa la escala de pH de la figura:

1. a) ¿Qué contaminantes hacen que la lluvia sea mucho más ácida de lo normal?
2. b) ¿De qué actividades salen esos contaminantes?

Las pilas recargables del control de la consola se pueden usar cientos de veces antes de echarse a perder.

1. a) ¿Qué significa que la reacción química de una pila recargable es «reversible»? ¿Qué hace el cargador?
2. b) ¿Por qué las pilas gastadas, recargables o no, no deben botarse a la basura normal?

Los antiácidos efervescentes llevan bicarbonato y un ácido sólido entre sus ingredientes; al echar la pastilla en agua, ambos reaccionan.

1. a) ¿Por qué se producen burbujas al disolver la pastilla?
2. b) Relaciona el alivio de la acidez estomacal con la reacción que ocurre después, entre el antiácido disuelto y el exceso de ácido del estómago.

Diseña un experimento para demostrar que el fierro necesita a la vez agua y oxígeno para oxidarse.

1. a) Materiales que usarías.
2. b) Montaje de los tubos de ensayo: qué contiene cada uno y qué variables controlas.
3. c) Qué esperas observar al cabo de unos días en cada tubo.
4. d) Conclusión del experimento y dos formas de proteger una bicicleta que se deduzcan de ella.

Un auto a bencina emite unos $120\ \text{g}$ de dióxido de carbono por cada kilómetro recorrido, y recorre $15\,000\ \text{km}$ al año.

1. a) Calcula cuántos kilogramos de dióxido de carbono emite en un año.
2. b) Un tren eléctrico emite unos $40\ \text{g}$ por pasajero y kilómetro: calcula las emisiones de ese mismo trayecto anual hecho en tren y compáralas.
3. c) Explica cómo contribuye el dióxido de carbono al cambio climático y por qué reducir las emisiones del transporte es una prioridad.

Las estatuas de mármol y las fachadas de piedra caliza ($\text{CaCO}_3$) se desgastan más rápido en ciudades con mucha contaminación que en el campo.

1. a) Explica qué le hace la lluvia ácida al carbonato de calcio de la piedra.
2. b) Razona por qué en zonas rurales alejadas de fábricas el desgaste es mucho menor.
3. c) Propón dos medidas para frenar este daño en el patrimonio y justifícalas: una a corto plazo sobre los edificios y otra a largo plazo sobre el origen del problema.

Para recuperar lagos acidificados por la lluvia ácida se les añade caliza molida desde el aire.

1. a) Explica, con lo que sabes de ácidos y bases, por qué la caliza ayuda a recuperar el lago.
2. b) ¿Cómo se llama el tipo de reacción que tiene lugar?
3. c) Razona por qué esta solución de emergencia no sustituye a reducir las emisiones de dióxido de azufre y óxidos de nitrógeno en el origen.

Una central termoeléctrica quema carbón para producir electricidad.

1. a) Nombra dos problemas ambientales asociados a esa combustión y explica la reacción o el proceso químico que causa cada uno.
2. b) Propón dos formas alternativas de obtener electricidad que eviten esos problemas y justifica por qué.

Las baterías de los autos eléctricos almacenan energía gracias a reacciones químicas reversibles, igual que una pila recargable gigante.

1. a) Explica la ventaja ambiental de usar una batería así frente a quemar bencina en un motor.
2. b) ¿Por qué es importante que la electricidad con que se carga la batería provenga de fuentes renovables? ¿Qué ocurriría si se cargara quemando carbón?
3. c) Las baterías contienen metales como el litio o el cobalto: razona por qué el reciclaje de baterías es parte esencial de la solución y no un detalle menor.

Reto del tema. ¿Cómo influyen las condiciones de una reacción en la emisión de gases y cómo se relaciona con nuestro entorno? Conviértete en investigador químico desde tu cocina.

Fase 1: La ecuación. Escribe y ajusta la reacción entre el bicarbonato de sodio y el vinagre (ácido acético): $\text{NaHCO}_3 + \text{CH}_3\text{COOH} \rightarrow \text{CH}_3\text{COONa} + \text{H}_2\text{O} + \text{CO}_2$.

Fase 2: Cinética casera. Mide con el cronómetro del celular ($t \pm 0,5\text{ s}$) el tiempo que tarda en completarse la efervescencia de media cucharada de bicarbonato en $50\text{ mL}$ de vinagre a tres temperaturas: fría ($10\,^{\circ}\text{C}$), ambiente ($20\,^{\circ}\text{C}$) y caliente ($40\,^{\circ}\text{C}$). Recoge los datos en una tabla indicando las incertidumbres y elabora un gráfico de tiempo en función de la temperatura, justificando el resultado según la teoría de colisiones.

Fase 3: Impacto ambiental. Entra en la web del Coordinador Eléctrico Nacional o del Ministerio del Medio Ambiente de Chile y consulta la contribución de las fuentes emisoras de $\text{CO}_2$. Redacta un informe breve integrando tus resultados experimentales con una propuesta razonada sobre la importancia de controlar las reacciones de combustión a nivel industrial para reducir la huella de carbono.

Se evaluará:

• Ajuste correcto de la reacción química identificando reactivos y productos.

• Rigor en el tratamiento experimental: tabla con incertidumbres y gráfico claro.

• Justificación científica del factor cinético analizado.

• Calidad de la propuesta ambiental conectada con los datos consultados.