Reacciones de combustión

En la cocina de gas de casa de Lucía el butano reacciona con el oxígeno del aire mientras se calienta la cena. Completa el esquema general de una combustión completa con las palabras que faltan: «En toda combustión completa, un $\dots$ reacciona con el $\dots$ del aire y se forman $\dots$ y $\dots$».

El metano ($CH_4$) es el gas natural que llega a muchas cocinas. Escribe la ecuación de su combustión completa (los productos son dióxido de carbono y agua) y ajústala.

El propano ($C_3H_8$) es el combustible de muchas estufas portátiles y caravanas. Escribe y ajusta la ecuación de su combustión completa.

El butano ($C_4H_{10}$) de las bombonas naranjas arde con oxígeno formando dióxido de carbono y agua. Escribe la ecuación y ajústala; te aparecerá un coeficiente fraccionario en el oxígeno que tendrás que eliminar multiplicando toda la ecuación por dos.

Las chimeneas de bioetanol queman etanol ($C_2H_6O$) produciendo dióxido de carbono y agua. Escribe y ajusta la ecuación de su combustión completa. Pista: ten en cuenta que la propia molécula de etanol ya lleva un átomo de oxígeno.

En el laboratorio, la llama del mechero Bunsen es azul cuando la entrada de aire está abierta y amarilla y luminosa cuando está cerrada, como se muestra en la figura.

Una de esas dos llamas mancha de hollín los tubos de ensayo. Di cuál de las dos lo mancha y explica qué tipo de combustión (completa o incompleta) tiene lugar en cada caso.

Cuando un calentador de gas funciona en una habitación mal ventilada, la combustión del butano se vuelve incompleta. Nombra las dos sustancias que pueden formarse entonces en lugar de dióxido de carbono y explica por qué una de ellas es especialmente peligrosa para las personas que están en la habitación.

Un calentador de gas mal ventilado quema metano ($CH_4$) con poco oxígeno y, en lugar de dióxido de carbono, se forma monóxido de carbono ($CO$), además de agua. Escribe y ajusta la ecuación de esa combustión incompleta del metano.

La ecuación ajustada de la combustión del propano es $C_3H_8 + 5\ O_2 \rightarrow 3\ CO_2 + 4\ H_2O$.

1. a) ¿Cuántas moléculas de oxígeno se necesitan para quemar una molécula de propano?
2. b) ¿Cuántos moles de oxígeno hacen falta para quemar $0,4\ \text{mol}$ de propano?
3. c) ¿Cuántos moles de dióxido de carbono se formarán en ese caso?

El carbón de una barbacoa es casi carbono puro y su combustión completa es $C + O_2 \rightarrow CO_2$.

1. a) ¿Cuántos moles de dióxido de carbono se forman al quemar $3\ \text{mol}$ de carbono?
2. b) Las masas molares del carbono y del dióxido de carbono son $12\ \text{g/mol}$ y $44\ \text{g/mol}$, respectivamente. Calcula cuántos gramos de $CO_2$ se emiten al quemar $36\ \text{g}$ de carbón.

Una bombona de camping gas contiene $5,8\ \text{kg}$ de butano ($C_4H_{10}$, masa molar $58\ \text{g/mol}$) y su combustión completa es $2\ C_4H_{10} + 13\ O_2 \rightarrow 8\ CO_2 + 10\ H_2O$.

1. a) Calcula los moles de butano que contiene la bombona.
2. b) Calcula los moles de $CO_2$ que se emitirán al quemarla entera.
3. c) Con la masa molar del $CO_2$, $44\ \text{g/mol}$, calcula los kilogramos de $CO_2$ emitidos y comenta por qué esas emisiones preocupan aunque la combustión sea completa.

Un coche de gasolina emite de media $120\ \text{g}$ de $CO_2$ por kilómetro y otro diésel, $105\ \text{g}$ por kilómetro.

1. a) Calcula las emisiones de cada uno en un viaje de $250\ \text{km}$.
2. b) El coche de gasolina hace ese viaje con $4$ pasajeros y el diésel, otro día, con el conductor solo. Calcula las emisiones por pasajero en cada caso y comenta el resultado.

El catalizador de un coche transforma parte de los gases tóxicos del tubo de escape en otros menos dañinos antes de soltarlos al aire, como se muestra en el esquema.

Una de esas reacciones es $2\ CO + O_2 \rightarrow 2\ CO_2$.

1. a) Explica qué le ocurre al monóxido de carbono en esta reacción y por qué mejora la calidad del aire de la ciudad.
2. b) A pesar de ello, el $CO_2$ que sale del escape sigue siendo un problema: explica cuál.
3. c) Otra reacción del catalizador es $2\ NO \rightarrow N_2 + O_2$. Comprueba que está ajustada y razona por qué es beneficiosa para el aire que respiramos.