Ejercicios: El modelo atómico-molecular

Complete la frase con las palabras que faltan: «Según el modelo atómico-molecular, toda la materia está formada por $\dots$. Estos se agrupan formando $\dots$ y, en una reacción química, no desaparecen: solo se $\dots$ para dar sustancias nuevas».

La fórmula del agua es $H_2O$. La figura muestra su modelo de bolas.

1. a) ¿Cuántos átomos de hidrógeno tiene una molécula de agua?
2. b) ¿Cuántos átomos de oxígeno tiene?
3. c) ¿Cuántos átomos hay en total en la molécula?

La fórmula del dióxido de carbono es $CO_2$. Indique qué elementos forman su molécula y cuántos átomos de cada elemento hay en ella.

Relacione cada símbolo químico con su elemento: $H$, $O$, $C$ y $N$, con los nombres hidrógeno, carbono, nitrógeno y oxígeno.

Observe la figura:

Explique la diferencia entre escribir $O_2$ y escribir $2\ O$: ¿cuántos átomos de oxígeno hay en cada caso y cómo están (unidos o sueltos)?

Queremos construir un modelo de la molécula de agua con bolas de plastilina: usamos bolas rojas para los átomos de oxígeno y bolas blancas para los de hidrógeno.

1. a) ¿Cuántas bolas de cada color necesita usted para una molécula de agua?
2. b) Describa cómo estarían unidas las bolas.

En la formación del agua, dos moléculas de hidrógeno ($2\ H_2$) reaccionan con una molécula de oxígeno ($O_2$) y se forman dos moléculas de agua ($2\ H_2O$), como muestra el esquema de partículas.

Cuente los átomos de hidrógeno y de oxígeno antes y después de la reacción. ¿Ha desaparecido algún átomo?

Cuando el hielo se derrite, las moléculas siguen siendo $H_2O$; cuando el agua se descompone con corriente eléctrica, aparecen $H_2$ y $O_2$. La figura muestra las partículas en los dos procesos.

Explique con el modelo atómico-molecular cuál de los dos cambios es químico y por qué.

Cuente con cuidado:

1. a) ¿Cuántos átomos de hidrógeno y de oxígeno hay en $3\ H_2O$?
2. b) ¿Cuántos átomos de carbono y de oxígeno hay en $5\ CO_2$?

La fórmula del amoníaco es $NH_3$.

1. a) ¿Cuántos átomos hay en una molécula de amoníaco?
2. b) ¿Cuántos átomos de cada elemento hay en $2\ NH_3$?

La combustión del metano se escribe así: $CH_4 + 2\ O_2 \rightarrow CO_2 + 2\ H_2O$. El esquema representa las moléculas antes y después.

Cuente los átomos de cada elemento antes y después de la reacción y compruebe que se conservan.

En un modelo de bolas, las negras son átomos de carbono, las blancas de hidrógeno y las rojas de oxígeno. Una bola negra unida a cuatro blancas representa el metano, $CH_4$.

1. a) ¿Qué molécula representa una bola negra unida a dos rojas?
2. b) Describa con bolas de este modelo la molécula de agua.

En el aire, las moléculas de $N_2$ y de $O_2$ están sueltas y mezcladas; en el agua, los átomos de hidrógeno y de oxígeno están unidos formando moléculas $H_2O$, como muestra la figura.

Explique con el modelo atómico-molecular la diferencia entre una mezcla y un compuesto.

Explique, usando el modelo atómico-molecular, por qué la masa se conserva en una reacción química (ley de Lavoisier): ¿qué les ocurre a los átomos durante la reacción y qué pasa con su masa?

El agua es $H_2O$ y el agua oxigenada es $H_2O_2$. La figura muestra el modelo de ambas moléculas.

1. a) ¿Contienen los mismos elementos?
2. b) ¿Son la misma sustancia?
3. c) Relacione su respuesta con la ley de las proporciones definidas.

Al hervir agua, las moléculas $H_2O$ se separan unas de otras, pero no se rompen.

1. a) ¿Por qué el vapor sigue siendo agua?
2. b) ¿Qué tendría que ocurrirles a las moléculas para que el vapor dejara de ser agua?

La formación del agua se representa así: $2\ H_2 + O_2 \rightarrow 2\ H_2O$.

1. a) ¿Cuántas moléculas hay antes y después de la reacción?
2. b) ¿Cuántos átomos de cada tipo hay antes y después?
3. c) Use el modelo atómico-molecular para justificar la ley de conservación de la masa.

Al quemar una cinta de magnesio en el aire, el óxido que se forma pesa más que la cinta original.

1. a) Explique esta ganancia de masa con el modelo atómico-molecular.
2. b) Prediga qué pasaría con la masa total si pudiéramos pesar también todo el aire que ha participado en la reacción.

Al hacer pasar corriente eléctrica por el agua, esta se descompone: $2\ H_2O \rightarrow 2\ H_2 + O_2$. La figura muestra el aparato del experimento.

1. a) Cuente los átomos de cada elemento antes y después.
2. b) En el experimento se recoge el doble de volumen de hidrógeno que de oxígeno: relacione ese dato con el número de moléculas de cada gas que se forma.
3. c) ¿Se conserva la masa en esta descomposición? Justifique su respuesta.

La síntesis industrial del amoniaco se escribe: $N_2 + 3\ H_2 \rightarrow 2\ NH_3$.

1. a) Diseñe un modelo con bolas (elija un color para cada elemento) que represente esta reacción, antes y después.
2. b) Compruebe, contando átomos en su modelo, que se respeta la conservación de la masa.
3. c) ¿Cuántas moléculas de amoniaco se forman por cada molécula de nitrógeno?

Un alumno escribe en su cuaderno la combustión del metano así: $CH_4 + O_2 \rightarrow CO_2 + H_2O$.

1. a) Cuente los átomos de cada elemento a los dos lados de la flecha.
2. b) ¿Respeta su esquema la ley de conservación de la masa?
3. c) Corrija la escritura para que los átomos cuadren y explique qué ha cambiado.

La formación del óxido de hierro puede escribirse: $4\ Fe + 3\ O_2 \rightarrow 2\ Fe_2O_3$. El esquema representa los átomos antes y después.

1. a) Cuente los átomos de hierro y de oxígeno antes y después.
2. b) Un viejo portón de hierro muy oxidado pesa más que cuando era nuevo: explíquelo con el modelo atómico-molecular.
3. c) ¿De dónde han salido los átomos que hacen aumentar su masa?

El modelo atómico-molecular permite explicar las dos leyes de las reacciones químicas que ha estudiado.

1. a) Explique con el modelo la ley de conservación de la masa: ¿por qué no cambia la masa si los átomos no desaparecen y cada tipo de átomo tiene siempre la misma masa?
2. b) Explique con el modelo la ley de las proporciones definidas: ¿por qué un compuesto tiene siempre la misma proporción en masa si su fórmula es siempre la misma?