Ejercicios: 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».

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?

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.

¿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.)

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?

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?

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?

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?

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.

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?

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?

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?

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?

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?

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.

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.

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.

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? Justifícalo.

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.

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 $1:8$.
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.