Ley de las proporciones definidas (Proust)

Completa la frase con las palabras que faltan: «Cuando dos o más elementos se combinan para formar un $\dots$ determinado, lo hacen siempre en la misma proporción en $\dots$, sea cual sea la cantidad de $\dots$ o su procedencia».

Analizamos agua destilada de un laboratorio y agua de lluvia recogida y purificada. ¿En qué proporción se combinan el hidrógeno y el oxígeno en cada una? ¿Qué dice la ley de Proust sobre la procedencia de las muestras?

En un primer experimento, $4\ \text{g}$ de cobre se combinan exactamente con $1\ \text{g}$ de oxígeno. En un segundo experimento partimos del doble de cobre.

1. a) ¿Qué masa de oxígeno se combinará con $8\ \text{g}$ de cobre?
2. b) ¿Qué masa de óxido se obtiene en cada experimento?
3. c) ¿Depende la proporción de combinación de la cantidad de muestra que usemos? Justifica tu respuesta.

En el agua, el hidrógeno y el oxígeno se combinan en la proporción $1\ \text{g}$ de hidrógeno por cada $8\ \text{g}$ de oxígeno. ¿Cuántos gramos de oxígeno se combinarán con $4\ \text{g}$ de hidrógeno?

Para formar dióxido de carbono, el carbono y el oxígeno se combinan en la proporción $3\ \text{g}$ de carbono por cada $8\ \text{g}$ de oxígeno. ¿Qué masa de oxígeno necesitas para quemar por completo $9\ \text{g}$ de carbono?

Si $1\ \text{g}$ de hidrógeno reacciona exactamente con $8\ \text{g}$ de oxígeno, ¿qué masa de agua se forma? ¿Qué otra ley de las reacciones químicas has necesitado además de la de Proust?

El calcio y el oxígeno se combinan en la proporción $5:2$ para formar cal viva (óxido de calcio).

1. a) ¿Qué masa de calcio se combina con $16\ \text{g}$ de oxígeno?
2. b) ¿Qué masa de cal viva se obtiene?

En el amoniaco, el nitrógeno y el hidrógeno se combinan en la proporción $14:3$.

1. a) ¿Qué masa de hidrógeno se combina exactamente con $28\ \text{g}$ de nitrógeno?
2. b) ¿Qué masa de amoniaco se forma?

Descomponemos por completo $90\ \text{g}$ de agua en sus elementos (proporción $1:8$ entre hidrógeno y oxígeno). ¿Qué masa de hidrógeno y qué masa de oxígeno se obtienen?

El magnesio y el oxígeno se combinan en la proporción $3:2$ al formar el óxido de magnesio. Si analizamos $20\ \text{g}$ de óxido de magnesio, ¿qué masa de magnesio y qué masa de oxígeno contiene?

Una muestra de agua contiene $2\ \text{g}$ de hidrógeno y $16\ \text{g}$ de oxígeno; otra muestra contiene $5\ \text{g}$ de hidrógeno y $40\ \text{g}$ de oxígeno. La figura compara la composición de las dos muestras.

Calcula la proporción entre hidrógeno y oxígeno en cada muestra y razona si pueden ser el mismo compuesto.

Una muestra contiene $3\ \text{g}$ de carbono y $8\ \text{g}$ de oxígeno, y otra contiene $3\ \text{g}$ de carbono y $4\ \text{g}$ de oxígeno. ¿Pueden ser el mismo compuesto? Justifica tu respuesta con la ley de Proust.

Un laboratorio analiza dos muestras de un óxido de hierro. La muestra A contiene $14\ \text{g}$ de hierro y $6\ \text{g}$ de oxígeno; la muestra B contiene $21\ \text{g}$ de hierro y $9\ \text{g}$ de oxígeno. Calcula la proporción de cada una y decide si son el mismo compuesto.

En un experimento formamos agua combinando $2\ \text{g}$ de hidrógeno con $16\ \text{g}$ de oxígeno. En otro experimento descomponemos $9\ \text{g}$ de agua y obtenemos $1\ \text{g}$ de hidrógeno y $8\ \text{g}$ de oxígeno.

1. a) Comprueba que ambos resultados cumplen la ley de las proporciones definidas.
2. b) Explica la diferencia entre los dos experimentos (síntesis y análisis) y razona por qué la proporción es la misma en los dos.

El cobre puede formar dos óxidos distintos. En una muestra, $8\ \text{g}$ de cobre se combinan con $2\ \text{g}$ de oxígeno; en otra muestra, $8\ \text{g}$ de cobre se combinan con $1\ \text{g}$ de oxígeno. La figura compara la composición de las dos muestras.

¿Se trata del mismo óxido? ¿Cómo lo sabes?

Analizamos tres muestras de «óxido de hierro». La muestra A contiene $14\ \text{g}$ de hierro y $6\ \text{g}$ de oxígeno; la muestra B, $14\ \text{g}$ de hierro y $4\ \text{g}$ de oxígeno; la muestra C, $21\ \text{g}$ de hierro y $9\ \text{g}$ de oxígeno.

1. a) Calcula la proporción hierro:oxígeno de cada muestra.
2. b) ¿Cuáles de ellas son el mismo compuesto?
3. c) Explica por qué el hierro puede dar lugar a más de un óxido distinto.

El carbono y el oxígeno pueden formar dos gases diferentes. En la muestra A hay $6\ \text{g}$ de carbono y $8\ \text{g}$ de oxígeno; en la muestra B hay $6\ \text{g}$ de carbono y $16\ \text{g}$ de oxígeno. La figura muestra el modelo de cada molécula.

1. a) Calcula la proporción carbono:oxígeno de cada muestra.
2. b) ¿Son el mismo compuesto?
3. c) Sabiendo que uno de los gases es el monóxido de carbono (muy tóxico) y el otro es el dióxido de carbono, explica por qué la ley de Proust permite distinguirlos aunque estén formados por los mismos elementos.

¿Se combinarán por completo $6\ \text{g}$ de carbono con $16\ \text{g}$ de oxígeno para formar dióxido de carbono, sin que sobre nada? ¿Qué masa de dióxido de carbono se formará? (Recuerda: la proporción es $3\ \text{g}$ de carbono por cada $8\ \text{g}$ de oxígeno.)

En un recipiente cerrado ponemos $10\ \text{g}$ de hidrógeno y $64\ \text{g}$ de oxígeno y hacemos que reaccionen (la proporción de combinación es $1:8$). La figura muestra el recipiente antes de la reacción.

1. a) ¿Reacciona todo el hidrógeno?
2. b) ¿Qué masa de agua se forma?
3. c) ¿Sobra algún gas? ¿Qué masa?

Quemamos $12\ \text{g}$ de carbono con $40\ \text{g}$ de oxígeno (la proporción de combinación es $3:8$).

1. a) ¿Cuánto oxígeno se consume?
2. b) ¿Qué masa de dióxido de carbono se forma?
3. c) ¿Qué masa de oxígeno queda sin reaccionar?

Mezclamos $16\ \text{g}$ de hidrógeno con $100\ \text{g}$ de oxígeno y provocamos la reacción (proporción $1:8$).

1. a) ¿Qué masa de cada gas reacciona?
2. b) ¿Qué masa de agua se forma?
3. c) ¿Qué masa de hidrógeno sobra?

Un alumno afirma: «Si pongo el doble de oxígeno, el agua que se forme llevará el doble de oxígeno». Para comprobarlo ponemos $4\ \text{g}$ de hidrógeno con $64\ \text{g}$ de oxígeno (el doble de lo necesario).

1. a) Calcula la masa de agua que se forma y la masa de oxígeno que sobra.
2. b) Explica con la ley de Proust por qué el alumno se equivoca.

Una clase mide la composición del agua y obtiene $10,2\ \text{g}$ de hidrógeno y $79,8\ \text{g}$ de oxígeno.

1. a) Calcula la proporción oxígeno/hidrógeno (con un decimal) y compárala con la proporción teórica $8:1$.
2. b) ¿Debemos concluir que la ley de Proust falla? Razona la respuesta.
3. c) Señala dos posibles causas del pequeño desacuerdo con el valor teórico.

Un laboratorio recibe $250\ \text{g}$ de un mineral blanco que el proveedor asegura que es óxido de calcio puro (proporción calcio:oxígeno $5:2$). El análisis encuentra $175\ \text{g}$ de calcio y $75\ \text{g}$ de oxígeno.

1. a) Comprueba si el mineral puede ser óxido de calcio puro.
2. b) ¿Qué masa de oxígeno debería acompañar a $175\ \text{g}$ de calcio si lo fuera?
3. c) Propón una explicación para el resultado del análisis.