Ejercicios: Reacciones de combustión

En la cocina de gas de la casa de Lucía el butano reacciona con el oxígeno del aire mientras se calienta la cena. Complete el esquema general de una combustión completa con las palabras que faltan: «En toda combustión completa, un $\dots$ reacciona con el $\dots$ del aire y se forman $\dots$ y $\dots$».

Indique cuáles de estas ecuaciones corresponden a una combustión completa y explique por qué:

1. a) $CH_4 + 2\ O_2 \rightarrow CO_2 + 2\ H_2O$
2. b) $2\ H_2O \rightarrow 2\ H_2 + O_2$
3. c) $C + O_2 \rightarrow CO_2$
4. d) $HCl + NaOH \rightarrow NaCl + H_2O$

El metano ($CH_4$) es un gas combustible que se usa en muchas cocinas. Escriba la ecuación de su combustión completa (los productos son dióxido de carbono y agua) y ajústela.

El propano ($C_3H_8$) es el combustible de muchas cocinas portátiles y casas rodantes. Escriba y ajuste la ecuación de su combustión completa.

Al terminar un asado, Jorge cubre las brasas con arena y el fuego se apaga. El esquema de la combustión se puede representar así:

Explique, usando el esquema de la combustión, qué «ingrediente» de la reacción falta al cubrir las brasas y por qué el fuego no puede continuar.

En el laboratorio, la llama del mechero Bunsen es azul cuando la entrada de aire está abierta y amarilla y luminosa cuando está cerrada, como se muestra en la figura.

Una de esas dos llamas mancha de hollín los tubos de ensayo. Diga cuál de las dos lo mancha y explique qué tipo de combustión (completa o incompleta) tiene lugar en cada caso.

Cuando un calentador de gas funciona en un cuarto mal ventilado, la combustión del butano se vuelve incompleta. Nombre las dos sustancias que pueden formarse entonces en lugar de dióxido de carbono y explique por qué una de ellas es especialmente peligrosa para las personas que están en el cuarto.

Un compañero escribió en su cuaderno la combustión completa del etano ($C_2H_6$) así: $2\ C_2H_6 + 7\ O_2 \rightarrow 4\ CO_2 + 6\ H_2O$. Cuente los átomos de carbono, hidrógeno y oxígeno a cada lado de la flecha y compruebe si la ecuación está bien ajustada. Justifique su respuesta.

El butano ($C_4H_{10}$) de los cilindros de gas arde con oxígeno formando dióxido de carbono y agua. Escriba la ecuación y ajústela; le aparecerá un coeficiente fraccionario en el oxígeno que tendrá que eliminar multiplicando toda la ecuación por dos.

Las chimeneas de bioetanol queman etanol ($C_2H_6O$) produciendo dióxido de carbono y agua. Escriba y ajuste la ecuación de su combustión completa. Pista: tenga en cuenta que la propia molécula de etanol ya lleva un átomo de oxígeno.

Un calentador de gas mal ventilado quema metano ($CH_4$) con poco oxígeno y, en lugar de dióxido de carbono, se forma monóxido de carbono ($CO$), además de agua. Escriba y ajuste la ecuación de esa combustión incompleta del metano.

Un carro de gasolina emite en promedio $120\ \text{g}$ de $CO_2$ por kilómetro y otro diésel, $105\ \text{g}$ por kilómetro.

1. a) Calcule las emisiones de cada uno en un viaje de $250\ \text{km}$.
2. b) El carro de gasolina hace ese viaje con $4$ pasajeros y el diésel, otro día, con la persona conductora sola. Calcule las emisiones por pasajero en cada caso y comente el resultado.

El hollín que se acumula en las chimeneas es carbono que no ha llegado a arder del todo.

1. a) Escriba la ecuación balanceada de la combustión completa del carbono, que forma dióxido de carbono.
2. b) Escriba la ecuación balanceada de su combustión incompleta cuando se forma monóxido de carbono.
3. c) Compare el oxígeno que consume cada una por cada $2$ átomos de carbono y explique por qué el hollín y el $CO$ aparecen cuando el aire escasea.

Cuando usted corre, sus músculos «queman» glucosa ($C_6H_{12}O_6$) con el oxígeno que respira, y se forman dióxido de carbono y agua. Es la respiración celular, una combustión lenta dentro de sus células. Escriba y ajuste la ecuación de esa reacción.

El catalizador de un carro transforma parte de los gases tóxicos del tubo de escape en otros menos dañinos antes de soltarlos al aire, como se muestra en el esquema.

Una de esas reacciones es $2\ CO + O_2 \rightarrow 2\ CO_2$.

1. a) Explique qué le ocurre al monóxido de carbono en esta reacción y por qué mejora la calidad del aire de la ciudad.
2. b) A pesar de ello, el $CO_2$ que sale del escape sigue siendo un problema: explique cuál.
3. c) Otra reacción del catalizador es $2\ NO \rightarrow N_2 + O_2$. Compruebe que está ajustada y razone por qué es beneficiosa para el aire que respiramos.

Para averiguar qué productos forma la llama de una vela, se hacen pasar sus gases por un tubo con sulfato de cobre anhidro, que es blanco, y después se burbujean en agua de cal (hidróxido de calcio disuelto), como se muestra en la figura.

Se observa que el sulfato de cobre se vuelve azul y que el agua de cal se enturbia.

1. a) ¿Qué producto de la combustión pone de manifiesto cada uno de los dos cambios observados?
2. b) El enturbiamiento se debe a la reacción $CO_2 + Ca(OH)_2 \rightarrow CaCO_3 + H_2O$, que forma un precipitado blanco de carbonato de calcio. Compruebe que la ecuación está ajustada.
3. c) ¿Qué puede concluir sobre qué elementos contiene la cera de la vela? Razone la respuesta.

El carbón de algunas centrales térmicas contiene azufre como impureza.

1. a) Escriba y ajuste la ecuación de la combustión del azufre, en la que se forma dióxido de azufre ($SO_2$).
2. b) En la atmósfera, el $SO_2$ reacciona con el agua de las nubes y forma ácido sulfuroso ($H_2SO_3$): escriba y ajuste esa reacción.
3. c) Relacione estos hechos con el fenómeno de la lluvia ácida y explique por qué muchas centrales instalan «desulfuradoras» en sus chimeneas.