Ejercicios: Ley de conservación de la masa (Lavoisier)

Complete la frase con las palabras que faltan: «En toda reacción química, la masa total de los $\dots$ es igual a la masa total de los $\dots$: la masa no se crea ni se $\dots$, solo se transforma».

Lucía pesa en un vaso cerrado dos disoluciones: antes de mezclarlas, la balanza marca $185\ \text{g}$. Al juntarlas aparece un precipitado blanco. La figura muestra el vaso cerrado sobre la balanza, antes y después de mezclar.

¿Cuánto marcará la balanza después de la reacción? Justifique su respuesta con la ley de Lavoisier.

Dejamos una vela encendida sobre una balanza, al aire libre, y vemos que la lectura va bajando poco a poco, como muestra la figura.

¿Significa eso que se está destruyendo materia? ¿Dónde va a parar la masa que la balanza ya no detecta?

En una reacción, $12\ \text{g}$ de carbono se combinan exactamente con $32\ \text{g}$ de oxígeno, sin que sobre nada, como muestra el esquema.

¿Qué masa de dióxido de carbono se forma?

Al calentar $10\ \text{g}$ de cobre en presencia de aire se forman $12.5\ \text{g}$ de óxido de cobre, como muestra el esquema.

¿Por qué el óxido pesa más que el cobre del que procede? ¿Qué masa de oxígeno se ha combinado?

Cuando cocinamos con gas butano, el cilindro pierde masa poco a poco. ¿Significa que la materia desaparece? Explique dónde está la masa que pierde el cilindro.

Un cubito de hielo de $30\ \text{g}$ se derrite por completo dentro de un vaso bien tapado. ¿Cuánto pesará el agua líquida resultante? ¿Ha ocurrido una reacción química? Razone sus respuestas.

Marcos prepara un queque: la masa cruda pesa $800\ \text{g}$ y, al sacarlo del horno, el queque pesa $750\ \text{g}$. ¿Qué ha pasado con los $50\ \text{g}$ que faltan? ¿Se ha destruido esa materia?

Disolvemos una pastilla efervescente de $4\ \text{g}$ en un vaso abierto con $150\ \text{g}$ de agua. Cuando termina el burbujeo, el vaso con su contenido pesa $152\ \text{g}$. La figura muestra el vaso abierto sobre la balanza.

1. a) ¿Qué masa de gas se escapó al aire?
2. b) ¿Cuánto pesaría el conjunto si el experimento se hubiera hecho en un recipiente cerrado?

Una cinta de magnesio de $6\ \text{g}$ arde en el aire y se recogen $10\ \text{g}$ de óxido de magnesio en polvo.

1. a) ¿Qué masa de oxígeno del aire se ha combinado con el magnesio?
2. b) Si quemáramos $12\ \text{g}$ de magnesio con oxígeno de sobra, ¿qué masa de óxido obtendríamos?

Dentro de una campana de vidrio hermética hay $250\ \text{g}$ de aire y una vela de $20\ \text{g}$. La encendemos y, al cabo de un rato, la vela pesa $14\ \text{g}$. La figura muestra la campana cerrada.

1. a) ¿Cuál es la masa total del contenido de la campana en ese momento?
2. b) ¿En cuánto aumentó la masa del aire mezclado con los gases producidos?

En un vaso cerrado mezclamos $100\ \text{g}$ de una disolución con $50\ \text{g}$ de otra y se forma un precipitado sólido de $8\ \text{g}$.

1. a) ¿Cuál es la masa total del contenido del vaso tras la reacción?
2. b) Si después filtramos y retiramos el precipitado seco, ¿qué masa queda en el líquido?

Un clavo de hierro de $28\ \text{g}$ se deja a la intemperie y, cuando se ha oxidado por completo, el óxido de hierro formado pesa $40\ \text{g}$.

1. a) ¿Qué masa de oxígeno se ha fijado del aire?
2. b) Exprese esa masa de oxígeno en miligramos.

En una cocinita de camping se queman $58\ \text{g}$ de butano consumiendo $208\ \text{g}$ de oxígeno del aire.

1. a) ¿Qué masa total de productos (dióxido de carbono y vapor de agua) se forma?
2. b) Si el agua producida son $90\ \text{g}$, ¿qué masa de dióxido de carbono se ha emitido?

Un frasco abierto contiene $200\ \text{g}$ de agua oxigenada, que se descompone lentamente soltando oxígeno gas. Cuando termina la descomposición quedan $184\ \text{g}$ de agua.

1. a) ¿Qué masa de oxígeno se ha escapado del frasco?
2. b) Explique por qué este resultado no contradice la ley de conservación de la masa.

El tanque de una motocicleta pierde $5\ \text{kg}$ de gasolina en un viaje, pero por el tubo de escape salen $22\ \text{kg}$ de gases.

1. a) ¿De dónde sale la masa extra que expulsa el tubo de escape?
2. b) Calcule la masa de oxígeno del aire que ha participado en la combustión.

En un horno de cal se calientan $100\ \text{kg}$ de piedra caliza y se obtienen $56\ \text{kg}$ de cal viva.

1. a) Un operario afirma: «Se ha perdido masa, así que Lavoisier se equivocaba». Explíquele por qué no es así.
2. b) Calcule la masa de dióxido de carbono que ha salido por la chimenea.
3. c) ¿Cómo repetiría el experimento para comprobar directamente la ley de conservación de la masa?

Lavoisier calentó mercurio durante doce días en una retorta (un recipiente de vidrio cerrado) que contenía aire. El mercurio se cubrió de un polvo rojo y su masa aumentó, mientras que el aire del interior perdió una parte de su volumen. La figura muestra la retorta cerrada.

1. a) ¿Por qué aumentó la masa del mercurio?
2. b) ¿De dónde salió la masa que ganó?
3. c) Explique por qué la masa total de la retorta cerrada no cambió durante el experimento.

Diseñe un experimento con una botella, un globo, vinagre y bicarbonato para demostrar la ley de conservación de la masa aunque en la reacción se desprenda un gas. Describa el montaje paso a paso, prediga qué marcará la balanza antes y después de la reacción y señale dos errores experimentales que podrían estropear la comprobación.

Un tronco de $2\ \text{kg}$ arde en la chimenea y, al apagarse el fuego, solo quedan $100\ \text{g}$ de cenizas.

1. a) ¿Significa que han desaparecido $1.9\ \text{kg}$ de materia?
2. b) Explique qué productos se han formado y dónde están ahora.
3. c) ¿Qué tendría que medir para comprobar que la masa se conserva?

Calentamos sobre una balanza un rollo de lana de acero de $50\ \text{g}$ hasta que arde; el residuo que queda pesa $68\ \text{g}$. La figura muestra la balanza antes y después de arder.

1. a) ¿La masa aumentó o disminuyó? ¿De dónde salió la diferencia?
2. b) Prediga qué marcaría la balanza si pudiéramos pesar también el aire que reaccionó.
3. c) Explique por qué este experimento de «ganancia» de masa confirma la ley de Lavoisier igual que los de «pérdida».

En una nave espacial sellada, un astronauta consume unos $840\ \text{g}$ de oxígeno al día y exhala unos $1000\ \text{g}$ de dióxido de carbono y unos $400\ \text{g}$ de vapor de agua.

1. a) La masa de lo que exhala supera la del oxígeno que respira: ¿de dónde sale la diferencia?
2. b) ¿Cambia la masa total de la nave con todo su contenido? Justifíquelo.
3. c) Si la masa se conserva, ¿por qué hace falta un sistema que depure el aire de la cabina?

Un grupo de alumnos comprueba la conservación de la masa en una reacción de precipitación y anota: masa antes de mezclar, $164.8\ \text{g}$; masa después, $164.6\ \text{g}$.

1. a) ¿Refutan estos datos la ley de Lavoisier?
2. b) Calcule la diferencia entre ambas medidas y exprésela en miligramos.
3. c) Dé dos posibles causas experimentales de ese pequeño desacuerdo.

En una fiesta, una bengala de $80\ \text{g}$ arde por completo y el residuo sólido que queda en la varilla pesa $52\ \text{g}$.

1. a) ¿Qué masa ha perdido la bengala al arder?
2. b) Un amigo dice: «Como ha perdido masa, aquí no se cumple la ley de conservación de la masa». Corríjalo.
3. c) ¿Qué papel juega el oxígeno del aire en la masa de los humos emitidos?