La ecuación química y su ajuste

Al encender un fogón de gas de la cocina, el metano ($\text{CH}_4$) reacciona con el oxígeno del aire y se transforma en dióxido de carbono y vapor de agua. El esquema muestra las partículas de cada sustancia:

Señala cuáles son los reactivos y cuáles los productos de esta reacción.

Completa la frase con las palabras que faltan: «En una ecuación química, las sustancias que se transforman se llaman $\dots$ y se escriben a la $\dots$ de la flecha; las sustancias nuevas que se forman se llaman $\dots$ y se escriben a la $\dots$».

Nadia dice: «Al quemar un papel desaparece materia, porque las cenizas pesan mucho menos que el papel original». ¿Tiene razón? Razona tu respuesta pensando en todas las sustancias que intervienen y se forman, incluidos los gases.

¿Qué significa el subíndice $2$ en $\text{H}_2$? ¿Y el coeficiente $2$ que aparece delante en $2\ \text{H}_2\text{O}$? Explica con tus palabras la diferencia entre subíndice y coeficiente.

¿Cuántos átomos de cada elemento hay en total en $3\ \text{CO}_2$? ¿Y en $2\ \text{H}_2\text{O}$? La figura muestra esas moléculas:

Explica cómo se cuentan los átomos cuando una fórmula lleva un coeficiente delante.

Para «ajustar» la ecuación $\text{H}_2 + \text{O}_2 \rightarrow \text{H}_2\text{O}$, un alumno cambia el producto y escribe $\text{H}_2 + \text{O}_2 \rightarrow \text{H}_2\text{O}_2$. Explica por qué este truco está prohibido: qué sustancia es en realidad el $\text{H}_2\text{O}_2$ y qué significa cambiar un subíndice en una fórmula.

Cuenta los átomos de hidrógeno y de oxígeno que hay a cada lado de la ecuación $\text{H}_2 + \text{O}_2 \rightarrow \text{H}_2\text{O}$, representada con partículas en la figura, y di, sin cambiarla todavía, si está ajustada o no. Justifica tu respuesta.

En un recipiente cerrado se queman completamente $12\ \text{g}$ de carbono con $32\ \text{g}$ de oxígeno y se forma dióxido de carbono. El esquema representa el recipiente cerrado antes y después de la reacción:

¿Qué masa de dióxido de carbono se obtiene? ¿En qué ley te basas para afirmarlo sin necesidad de pesarlo?

Colocamos una vela encendida sobre una balanza de precisión en dos situaciones:

1. a) Al aire libre: la balanza marca cada vez menos a medida que la vela se consume.
2. b) Dentro de una campana de cristal hermética: la marca apenas cambia.

La figura muestra los dos montajes:

Explica los dos resultados usando la ley de conservación de la masa y razona si en alguno de los casos «desaparece» materia de verdad.

Ajusta por tanteo la ecuación de formación del agua: $\text{H}_2 + \text{O}_2 \rightarrow \text{H}_2\text{O}$. Escribe los coeficientes que necesita cada sustancia.

El gas natural de muchas casas es metano. Ajusta por tanteo su combustión: $\text{CH}_4 + \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O}$. Indica los coeficientes en el orden en que aparecen las sustancias.

El butano de las bombonas de gas, $\text{C}_4\text{H}_{10}$, arde con el oxígeno del aire y forma dióxido de carbono y agua.

1. a) Ajusta la ecuación: $\text{C}_4\text{H}_{10} + \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O}$.
2. b) Comprueba, contando los átomos de carbono, hidrógeno y oxígeno a ambos lados, que tu ajuste cumple la conservación de los átomos.

La ecuación ajustada de la combustión del metano es $\text{CH}_4 + 2\ \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 + 2\ \text{H}_2\text{O}$. Si se queman $5$ moléculas de metano:

1. a) ¿Cuántas moléculas de oxígeno se consumen?
2. b) ¿Cuántas moléculas de dióxido de carbono y cuántas de agua se forman?

La fina capa que protege de la corrosión a las piezas de aluminio de un avión se forma cuando el metal reacciona con el oxígeno del aire.

1. a) Ajusta la ecuación: $\text{Al} + \text{O}_2 \rightarrow \text{Al}_2\text{O}_3$.
2. b) Explica por qué, al ajustar por tanteo, conviene empezar por un elemento que aparece en una sola sustancia a cada lado de la flecha.

Algunos cohetes usan hidrógeno como combustible, que arde con oxígeno y forma vapor de agua.

1. a) Escribe la ecuación de la reacción y ajústala.
2. b) Si en un ensayo en tierra se queman $100$ moléculas de hidrógeno, ¿cuántas moléculas de oxígeno se consumen y cuántas de agua se forman?
3. c) ¿Cuántos átomos de hidrógeno hay en total antes de la reacción? ¿Y después? Relaciona tu respuesta con la ley de conservación.