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

Al quemar gasolina, 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 marrón rojiza. ¿Cómo se llama ese proceso y esa sustancia marrón? ¿Qué dos cosas necesita el hierro para oxidarse?

Nombra dos formas habituales de proteger un portón de hierro de la oxidación y explica cómo actúa cada una de ellas.

La caldera de una vivienda 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 ambiente y también para la factura? 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 hierro en tres tubos: el tubo 1, con agua del chorro 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 hierro.

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 de ciencias que aproveche esta reacción.
3. c) Indica qué tipo de sustancia es el vinagre y qué tipo es el bicarbonato.

El cuadro de muchas bicicletas está pintado, es decir, cubierto por una capa fina de pintura. La figura muestra un corte del cuadro:

1. a) ¿Cómo protege esa capa al hierro del contacto con el aire y la humedad?
2. b) Si la bicicleta se raya y queda hierro a la vista, ¿por qué el óxido ataca justo por la zona rayada? Relaciónalo con las condiciones que necesita la corrosión.

Diseña un experimento para demostrar que el hierro 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 carro de gasolina 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.

Una central térmica 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.

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 una gráfica de tiempo frente a temperatura, justificando el resultado según la teoría de colisiones.

Fase 3: Impacto ambiental. Entra en la web del Instituto Nicaragüense de Estudios Territoriales (INETER) o del Ministerio de Energía y Minas (MEM) y consulta la aportación de 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 valorará:

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

• Rigor en el tratamiento experimental: tabla con incertidumbres y gráfica clara.

• Justificación científica del factor cinético analizado.

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