Ejercicios: Sustancias simples, iones y compuestos inorgánicos

En la etiqueta de una bebida isotónica se declaran los iones $\text{Na}^+$, $\text{K}^+$, $\text{Cl}^-$ y $\text{Mg}^{2+}$, que reponen las sales que se pierden con el sudor durante el ejercicio.

1. a) Escribe el nombre de cada uno de los cuatro iones.
2. b) Clasifícalos en cationes y aniones y explica, a partir del signo de su carga, en qué se diferencian unos de otros.
3. c) Razona por qué el ion sodio se nombra igual que el átomo del que procede, mientras que el ion cloruro cambia la terminación del nombre del cloro.

El aire es una mezcla de sustancias: $\text{N}_2$, $\text{O}_2$, $\text{O}_3$ (en la capa de ozono), $\text{Ar}$, $\text{CO}_2$ y vapor de agua, $\text{H}_2\text{O}$. La figura representa las partículas del oxígeno y del ozono.

1. a) Nombra las tres primeras sustancias.
2. b) Clasifica las seis en sustancias simples o compuestas y justifica el criterio que has aplicado.
3. c) El oxígeno y el ozono están formados únicamente por átomos de oxígeno y, sin embargo, son sustancias distintas: explica qué las diferencia y escribe cómo se denominan las sustancias simples de un mismo elemento que presentan esta relación.

El tubo de escape de un coche emite monóxido de carbono y dióxido de carbono, y la cal viva que se usa en construcción es óxido de calcio.

1. a) Escribe las fórmulas del monóxido de carbono y del dióxido de carbono a partir de los prefijos de sus nombres sistemáticos.
2. b) Deduce la fórmula del óxido de calcio sabiendo que el calcio forma el ion $\text{Ca}^{2+}$ y el oxígeno el ion $\text{O}^{2-}$, y que toda fórmula debe ser eléctricamente neutra.
3. c) La reja de un balcón se recubre con el tiempo de un óxido de fórmula $\text{FeO}$, en el que el hierro actúa con número de oxidación $+2$: nómbralo con la nomenclatura de Stock.

El limpiador de hornos lleva $\text{NaOH}$ y la cal apagada con la que se encalan las paredes es $\text{Ca(OH)}_2$. Los dos son hidróxidos, compuestos formados por un metal y el ion hidróxido, $\text{OH}^-$. El esquema muestra cómo se compensan las cargas de los iones en cada uno.

1. a) Nombra los dos compuestos.
2. b) Explica qué indica el paréntesis de la segunda fórmula y cuenta cuántos iones hidróxido hay en cada unidad de fórmula de los dos compuestos.
3. c) Razona, con las cargas de los iones $\text{Na}^+$ y $\text{Ca}^{2+}$, cuál de los dos metales necesita dos iones hidróxido para que la fórmula sea neutra.

La batería de un coche contiene $\text{H}_2\text{SO}_4$, en los laboratorios se utiliza $\text{HNO}_3$ y en un refresco abierto se forma $\text{H}_2\text{CO}_3$. Los tres son oxoácidos.

1. a) Nombra los tres ácidos con la nomenclatura tradicional.
2. b) Señala qué elemento no metálico da nombre a cada uno de ellos.
3. c) Indica qué dos elementos aparecen siempre en la fórmula de cualquier oxoácido, además del que le da nombre.

El mármol de una encimera es $\text{CaCO}_3$, un abono de jardín declara $\text{KNO}_3$ y el nitro de Chile, un fertilizante natural, es $\text{NaNO}_3$. Los tres son oxisales: un metal unido a un ion negativo que contiene oxígeno.

1. a) Nombra las tres sales.
2. b) Indica qué ion negativo comparten dos de ellas y escribe su fórmula con su carga.
3. c) Explica de qué oxoácidos proceden los iones carbonato y nitrato, y qué cambio experimenta la terminación del nombre del ácido (-ico) al convertirse en ion (-ato).

El bicarbonato que se toma contra la acidez de estómago es $\text{NaHCO}_3$; su nombre según la IUPAC es hidrogenocarbonato de sodio. El esquema compara el ion hidrogenocarbonato con el ion carbonato.

1. a) Escribe el nombre del ion negativo $\text{HCO}_3^-$ y explica qué indica la palabra «hidrogeno» delante de «carbonato».
2. b) Escribe la fórmula y el nombre del oxoácido del que procede esta sal.
3. c) Razona por qué se dice que es una sal ácida: ¿qué conserva su ion negativo que una sal normal, como el carbonato de sodio, $\text{Na}_2\text{CO}_3$, ya no tiene?

En la cooperativa agrícola de un pueblo hay sacos de cloruro de potasio, de nitrato de potasio, de sulfato de calcio y de sulfato de sodio. Datos: los iones $\text{K}^+$, $\text{Na}^+$, $\text{Ca}^{2+}$, $\text{Cl}^-$, $\text{NO}_3^-$ y $\text{SO}_4^{2-}$.

1. a) Escribe la fórmula de cada una de las cuatro sales, aplicando que toda fórmula debe ser eléctricamente neutra.
2. b) ¿En cuál de ellas has necesitado dos iones positivos por cada ion negativo? Justifícalo con las cargas.

El cloro desinfecta el agua de las piscinas y la potable porque forma oxoácidos. Según actúe con número de oxidación $+1$, $+3$, $+5$ o $+7$ forma los ácidos $\text{HClO}$, $\text{HClO}_2$, $\text{HClO}_3$ y $\text{HClO}_4$.

1. a) Nombra los cuatro ácidos con la nomenclatura tradicional, que usa los prefijos hipo- y per- y las terminaciones -oso e -ico.
2. b) Asigna a cada ácido el número de oxidación del cloro que le corresponde.
3. c) Escribe el nombre sistemático del $\text{HClO}$ y del $\text{HClO}_4$ (pauta: prefijo + «oxo» + raíz del elemento + «ato» + «de hidrógeno»).

En el laboratorio hay dos frascos de cloruro de hierro: uno con $\text{FeCl}_2$ y otro con $\text{FeCl}_3$. El hierro puede actuar con números de oxidación $+2$ y $+3$, y el cloro forma el ion $\text{Cl}^-$.

1. a) Nombra los dos compuestos con la nomenclatura de Stock.
2. b) Nómbralos con la nomenclatura tradicional (terminaciones -oso e -ico).
3. c) Justifica, a partir de las cargas de los iones, por qué uno de los dos lleva dos cloruros y el otro tres.

El permanganato de potasio, $\text{KMnO}_4$, se utiliza muy diluido como desinfectante de la piel y para potabilizar agua.

1. a) Deduce el número de oxidación del manganeso sabiendo que el potasio actúa con $+1$ y el oxígeno con $-2$, y que el compuesto es neutro.
2. b) Nombra el compuesto con la nomenclatura tradicional.
3. c) Siguiendo la pauta de las oxisales, nómbralo con la nomenclatura de Stock (prefijo + «oxo» + raíz + «ato» + número de oxidación en romanos + «de» + metal).

En las cuevas, el agua rica en iones calcio, $\text{Ca}^{2+}$, y en iones hidrogenocarbonato, $\text{HCO}_3^-$, acaba formando las estalactitas.

1. a) Deduce la fórmula del hidrogenocarbonato de calcio y escribe su nombre sistemático.
2. b) Comprueba que en tu fórmula las cargas positivas y negativas suman cero.
3. c) Para bajar el pH de una piscina se usa hidrogenosulfato de sodio, formado por los iones $\text{Na}^+$ y $\text{HSO}_4^-$: escribe su fórmula y explica por qué también se considera una sal ácida.

El sulfato que se espolvorea en las viñas contra los hongos es $\text{CuSO}_4 \cdot 5\ \text{H}_2\text{O}$ y el yeso de las obras es $\text{CaSO}_4 \cdot 2\ \text{H}_2\text{O}$. Ambos son hidratos: sales con moléculas de agua de cristalización. La figura representa una unidad de fórmula del sulfato de cobre hidratado.

1. a) Nombra las dos sales sin contar el agua (el cobre actúa aquí con número de oxidación $+2$).
2. b) Explica qué significa el punto seguido de las moléculas de agua en cada fórmula.
3. c) Nombra los dos compuestos completos indicando el hidrato que les corresponde (penta-, di-) y di cuántas moléculas de agua hay por cada unidad de fórmula.

Muchos fertilizantes nitrogenados llevan el ion amonio, $\text{NH}_4^+$, combinado con el ion nitrato, $\text{NO}_3^-$, o con el ion sulfato, $\text{SO}_4^{2-}$.

1. a) Escribe el nombre del ion $\text{NH}_4^+$ y deduce la fórmula del nitrato de amonio.
2. b) Deduce la fórmula del sulfato de amonio, cuidando los subíndices y el uso del paréntesis.
3. c) Nombra las dos sales y explica, con las cargas, por qué en una basta un ion amonio y en la otra hacen falta dos.

El agua oxigenada del botiquín es una disolución de $\text{H}_2\text{O}_2$, peróxido de hidrógeno. En los peróxidos el oxígeno forma el ion $\text{O}_2^{2-}$, distinto del ion óxido, $\text{O}^{2-}$. El esquema compara los dos iones.

1. a) Nombra el $\text{H}_2\text{O}_2$ y explica qué tienen de particular los peróxidos frente a los óxidos.
2. b) Deduce la fórmula del peróxido de sodio, sabiendo que el sodio forma el ion $\text{Na}^+$.
3. c) Con el tiempo, el agua oxigenada se descompone según la ecuación $2\ \text{H}_2\text{O}_2 \rightarrow 2\ \text{H}_2\text{O} + \text{O}_2$: nombra las tres sustancias que intervienen y clasifícalas en simples o compuestas.

Los cohetes y los futuros coches de pila de combustible usan hidrógeno, y almacenarlo es un problema: una solución en estudio son los hidruros metálicos, como el $\text{NaH}$ y el $\text{CaH}_2$. En ellos el hidrógeno actúa con número de oxidación $-1$, es decir, forma el ion $\text{H}^-$.

1. a) Nombra los dos hidruros.
2. b) Justifica, con las cargas de los iones $\text{Na}^+$ y $\text{Ca}^{2+}$, por qué uno lleva un solo hidrógeno y el otro dos.
3. c) Explica qué tiene de llamativo que el hidrógeno actúe aquí con número de oxidación negativo, comparándolo con el agua, $\text{H}_2\text{O}$, en la que actúa con $+1$.

Un sobre de sal de frutas efervescente contiene $\text{NaHCO}_3$ mezclado con un ácido sólido; al echarlo en agua burbujea porque se libera $\text{CO}_2$.

1. a) Escribe el nombre IUPAC del $\text{NaHCO}_3$ y el nombre del gas que se desprende.
2. b) Explica por qué el $\text{NaHCO}_3$ es una sal ácida: de qué oxoácido procede y qué hidrógeno conserva todavía su ion negativo.
3. c) Escribe la fórmula y el nombre de la sal que se obtendría si también el segundo hidrógeno del ácido se sustituyera por sodio, y razona si esa sal sería ácida o normal.
4. d) Cuenta los átomos de oxígeno del ácido, de la sal ácida y de la sal normal, y explica qué es lo que cambia realmente al sustituir hidrógeno por sodio.

La lejía es una disolución de $\text{NaClO}$, hipoclorito de sodio, una sal que procede del ácido $\text{HClO}$.

1. a) Nombra el $\text{HClO}$ con la nomenclatura tradicional y deduce el número de oxidación del cloro en él (el hidrógeno actúa con $+1$ y el oxígeno con $-2$).
2. b) Nombra el $\text{NaClO}$ con la nomenclatura tradicional y con la sistemática, teniendo en cuenta el número de oxidación que has deducido.
3. c) La etiqueta prohíbe mezclar la lejía con amoniaco, $\text{NH}_3$, o con productos antical, que llevan $\text{HCl}$: nombra estas dos sustancias (el nombre «amoniaco» está aceptado por la IUPAC y el $\text{HCl}$ es un hidrácido) y explica por qué crees que el fabricante incluye esa advertencia.

En la etiqueta de un embutido aparecen los conservadores E-250 y E-251, que son las sales $\text{NaNO}_2$ y $\text{NaNO}_3$.

1. a) Nombra las dos sales con la nomenclatura tradicional.
2. b) Deduce el número de oxidación del nitrógeno en cada una (el sodio actúa con $+1$ y el oxígeno con $-2$).
3. c) Nómbralas con la nomenclatura de Stock.
4. d) Escribe la fórmula y el nombre tradicional de los dos oxoácidos de los que proceden, y relaciona sus terminaciones (-oso e -ico) con los números de oxidación que has calculado.

Corrigiendo un examen, una profesora encuentra escritas estas fórmulas: $\text{CaCl}$, $\text{NaCO}_3$, $\text{AlOH}_3$ y $\text{Fe}_2\text{SO}_4$. Datos: los iones $\text{Ca}^{2+}$, $\text{Cl}^-$, $\text{Na}^+$, $\text{CO}_3^{2-}$, $\text{Al}^{3+}$, $\text{OH}^-$ y $\text{SO}_4^{2-}$; el hierro del último compuesto actúa con número de oxidación $+3$.

1. a) Detecta el error de cada fórmula aplicando la neutralidad eléctrica y escribe las cuatro corregidas.
2. b) Nombra los cuatro compuestos correctos (el último con la nomenclatura de Stock).
3. c) Enuncia con tus palabras la regla general que hay que aplicar para colocar los subíndices en la fórmula de un compuesto iónico.

El hierro aparece por todas partes: el pigmento ocre de las pinturas rupestres es un óxido suyo, los suplementos contra la anemia llevan un sulfato de hierro y las aguas ferruginosas contienen sus hidróxidos. El hierro actúa con números de oxidación $+2$ y $+3$; dispones de los iones $\text{O}^{2-}$, $\text{OH}^-$ y $\text{SO}_4^{2-}$.

1. a) Escribe las fórmulas del óxido de hierro(II) y del óxido de hierro(III).
2. b) Escribe las fórmulas de los dos hidróxidos de hierro correspondientes.
3. c) Escribe las fórmulas del sulfato de hierro(II) y del sulfato de hierro(III).
4. d) Nombra los seis compuestos con la nomenclatura tradicional (ferroso/férrico) y explica qué criterio sigue esa nomenclatura respecto a los números de oxidación.

La piedra de alumbre que se vende como desodorante mineral es una sal doble hidratada de fórmula $\text{KAl(SO}_4)_2 \cdot 12\ \text{H}_2\text{O}$.

1. a) Comprueba que la fórmula es eléctricamente neutra sumando las cargas de los iones $\text{K}^+$, $\text{Al}^{3+}$ y $\text{SO}_4^{2-}$ que contiene.
2. b) Nómbrala sabiendo que en las sales dobles los dos metales se citan por orden alfabético después del ion negativo, y que el agua de cristalización se indica al final con el hidrato correspondiente.
3. c) Indica cuántos iones de cada tipo y cuántas moléculas de agua hay en una unidad de fórmula.
4. d) Razona por qué tiene sentido llamarla sal doble y no simplemente mezcla de dos sales.

Muchos dentífricos llevan $\text{NaF}$ y otros llevan $\text{Na}_2\text{PO}_3\text{F}$; los dos compuestos aportan flúor para prevenir las caries.

1. a) Nombra el $\text{NaF}$.
2. b) Deduce, por neutralidad eléctrica, la carga del ion $\text{PO}_3\text{F}$ que acompaña a los dos iones $\text{Na}^+$ en la segunda fórmula.
3. c) Compara ese ion con el ion fosfato, $\text{PO}_4^{3-}$, y explica en qué se diferencian y por qué cambia la carga.
4. d) Sabiendo que ese ion se denomina monofluorofosfato, escribe el nombre completo de la sal $\text{Na}_2\text{PO}_3\text{F}$ y explica a qué se refiere el prefijo «mono-».

Las emisiones de las centrales térmicas y del tráfico contienen óxidos de azufre y de nitrógeno que, con el agua de lluvia, forman oxoácidos: es la llamada lluvia ácida. El esquema resume el proceso.

1. a) Nombra los óxidos $\text{SO}_2$ y $\text{SO}_3$ con la nomenclatura sistemática.
2. b) Con el agua forman $\text{H}_2\text{SO}_3$ y $\text{H}_2\text{SO}_4$: nombra estos dos oxoácidos con la nomenclatura tradicional y escribe, con fórmulas, la ecuación de formación del segundo a partir del $\text{SO}_3$ y el agua.
3. c) El ácido cae sobre las fachadas de mármol, $\text{CaCO}_3$, y las transforma poco a poco en $\text{CaSO}_4$, una costra que se desmorona: nombra las dos sales y explica con tus palabras el deterioro que sufre un monumento expuesto a la lluvia ácida.
4. d) Los óxidos de nitrógeno del tráfico originan además ácido nítrico: escribe su fórmula y deduce en él el número de oxidación del nitrógeno (el hidrógeno actúa con $+1$ y el oxígeno con $-2$).