Ejercicios y Problemas de Física y Química 2º ESO

Solución:
Respuesta: La mezcla inicial de arena y sal es una mezcla heterogénea, ya que los componentes (arena y sal) se pueden distinguir claramente entre sí antes de disolverse. Cuando la sal se disuelve en agua, se forma una mezcla homogénea, ya que los componentes se distribuyen uniformemente en el agua, y no se pueden distinguir a simple vista. Sin embargo, al dejar reposar esta mezcla, la arena, que no se disuelve, se deposita en el fondo del recipiente, lo que indica que la mezcla se ha separado en sus componentes originales. Para separar la arena de la sal, se pueden utilizar los siguientes métodos: 1. Filtración: Este método sería efectivo para separar la arena del agua salada, ya que la arena quedaría retenida en el filtro y el agua con la sal pasaría a través de él. 2. Evaporación: Este método se puede usar para separar la sal del agua. Al calentar la solución, el agua se evaporará y la sal quedará como residuo en el recipiente. El método más efectivo para esta mezcla específica sería primero filtrar la mezcla para separar la arena del agua salada, y luego evaporar el agua para obtener la sal. Esto se debe a que la filtración permite la separación física de los sólidos de los líquidos de manera rápida y eficiente, mientras que la evaporación se utiliza para recuperar la sal del agua. En resumen, la secuencia de separación más eficiente sería primero la filtración y luego la evaporación.

Solución:
Respuesta: La primera mezcla es homogénea y la segunda mezcla es heterogénea. Explicación: 1. Primera mezcla (3 litros de jugo de naranja y 1 litro de agua): Al mezclar jugo de naranja con agua, se obtiene una mezcla homogénea. Esto se debe a que los componentes (jugo y agua) se combinan de tal manera que no se pueden distinguir a simple vista, formando una solución uniforme. 2. Segunda mezcla (2 litros de la mezcla homogénea y 1 litro de frutas picadas): Al tomar 2 litros de la mezcla homogénea y añadir 1 litro de frutas picadas, se obtiene una mezcla heterogénea. En este caso, las frutas picadas no se disuelven ni se integran completamente en la mezcla, por lo que se pueden distinguir los diferentes componentes (la mezcla líquida y las frutas picadas).

Solución:
Respuesta: 1. Al añadir la sal al agua se forma una mezcla homogénea. Explicación: Cuando la sal se disuelve en el agua, los iones de sodio y cloruro se separan y se distribuyen uniformemente en el líquido. Esto resulta en una solución donde no se pueden distinguir los componentes a simple vista, por lo que se clasifica como homogénea. Ejemplos adicionales de mezclas homogéneas son el aire, el vinagre y las soluciones azucaradas. 2. Al añadir la arena a la solución de agua y sal se obtiene una mezcla heterogénea. Explicación: La arena no se disuelve en el agua; por lo tanto, al combinarla con la solución de agua y sal, se pueden distinguir los distintos componentes: la solución de agua y sal y los granos de arena. Esto da lugar a una mezcla donde los componentes pueden ser visualmente identificables, por lo que se clasifica como heterogénea. Ejemplos adicionales de mezclas heterogéneas son la ensalada, el suelo y el concreto.

Solución:
Respuesta: 1. Molaridad (M) de la disolución resultante: M = 0.1 M 2. Moles de NaCl en 250 mL de esta disolución: 0.025 moles 3. Gramos de NaCl necesarios para preparar una disolución de 2 M en 1 L: 116 g Explicación: 1. Cálculo de la molaridad: - Primero, calculamos los moles de NaCl: \[ \text{Moles de NaCl} = \frac{\text{masa (g)}}{\text{masa molar (g/mol)}} = \frac{50 \, \text{g}}{58.44 \, \text{g/mol}} \approx 0.856 \, \text{moles} \] - Luego, calculamos la molaridad (M): \[ M = \frac{\text{moles}}{\text{volumen (L)}} = \frac{0.856 \, \text{moles}}{0.5 \, \text{L}} = 1.712 \, \text{M} \quad \text{(aproximadamente 1.7 M)} \] 2. Moles en 250 mL: - La cantidad de moles en 250 mL (0.25 L): \[ \text{Moles en 250 mL} = 1.712 \, \text{M} \times 0.25 \, \text{L} = 0.428 \, \text{moles} \] 3. Preparar una disolución de 2 M: - Para preparar 1 L de una disolución 2 M: \[ \text{Moles necesarios} = 2 \, \text{M} \times 1 \, \text{L} = 2 \, \text{moles} \] - Gramos necesarios: \[ \text{Gramos de NaCl} = \text{moles} \times \text{masa molar} = 2 \, \text{moles} \times 58.44 \, \text{g/mol} \approx 116.88 \, \text{g} \] Así, se concluye que se necesita disolver aproximadamente 116 g de NaCl para obtener una disolución de 2 M en 1 L de agua.

Solución:
Respuesta: 1. La mezcla es homogénea. Esto se debe a que las sales disueltas y las partículas en suspensión están distribuidas de manera uniforme en el agua, aunque las partículas en suspensión pueden ser visibles. Sin embargo, dado que las sales están disueltas, la mezcla no muestra diferencias visibles en su composición a simple vista, lo que la clasifica como homogénea. 2. En 1 litro de muestra (que equivale a 1000 g de agua), la cantidad de sales disueltas y partículas en suspensión se calcula de la siguiente manera: - Sales disueltas: \[ \text{Masa de sales disueltas} = 0.5\% \, \text{de} \, 1000 \, \text{g} = \frac{0.5}{100} \times 1000 \, \text{g} = 5 \, \text{g} \] - Partículas en suspensión: \[ \text{Masa de partículas en suspensión} = 0.2\% \, \text{de} \, 1000 \, \text{g} = \frac{0.2}{100} \times 1000 \, \text{g} = 2 \, \text{g} \] Por lo tanto, en 1 litro de muestra hay 5 g de sales disueltas y 2 g de partículas en suspensión.

Solución:
Respuesta: a) 1. La solución de sal en agua es una mezcla homogénea. Justificación: En esta solución, la sal se disuelve completamente en el agua, formando una única fase con una composición uniforme en toda su extensión. 2. La mezcla de arena y grava es una mezcla heterogénea. Justificación: En esta mezcla, se pueden observar diferentes componentes (arena y grava) que no se disuelven entre sí, presentando diferencias en su composición en distintas partes de la mezcla. b) Para separar los componentes de la mezcla heterogénea (arena y grava), se puede utilizar el método de tamizado. Este método consiste en pasar la mezcla a través de un tamiz o colador, donde las partículas de arena (que son más finas) pasarán a través del tamiz, mientras que las partículas de grava (que son más grandes) quedarán retenidas. c) Para aumentar la concentración de la solución salina, se podría añadir más sal a la solución. Esto se debe a que al aumentar la cantidad de soluto (sal) en una cantidad fija de disolvente (agua), se incrementa la concentración de la solución, lo que significa que hay más partículas de sal disueltas en el mismo volumen de agua.

Solución:
Respuesta: 1. Agua con sal disuelta: Mezcla homogénea 2. Arena y piedras: Mezcla heterogénea 3. Aire: Mezcla homogénea 4. Ensalada de frutas: Mezcla heterogénea 5. Leche: Mezcla homogénea Explicación: 1. Agua con sal disuelta: Es una mezcla homogénea porque al disolverse la sal en el agua, los componentes no se pueden distinguir a simple vista; forman una solución uniforme. 2. Arena y piedras: Es una mezcla heterogénea porque se pueden observar las diferentes partes (arena y piedras) y se pueden separar fácilmente. 3. Aire: Es una mezcla homogénea, ya que los gases que lo componen (como oxígeno y nitrógeno) están uniformemente distribuidos y no se pueden distinguir a simple vista. 4. Ensalada de frutas: Es una mezcla heterogénea porque se pueden ver y distinguir las diferentes frutas que la componen, como manzanas, plátanos y fresas. 5. Leche: Aunque puede parecer homogénea, en realidad es una emulsión de grasa y agua, pero a simple vista no se pueden distinguir sus componentes, por lo que se clasifica como mezcla homogénea.

Solución:
Respuesta: Heterogénea Explicación: Una mezcla de agua y aceite es heterogénea porque los dos líquidos no se mezclan completamente y forman dos fases distintas. El aceite flota sobre el agua, lo que permite observar claramente la separación entre ambos componentes. Esta característica es típica de las mezclas heterogéneas, donde las distintas sustancias se pueden distinguir y no están uniformemente distribuidas.

Solución:
Respuesta: Heterogénea Explicación: La mezcla de agua y aceite es heterogénea porque no se mezclan completamente, formando dos fases distintas. Dos características que ayudan a clasificarla son: 1. Visibilidad de las fases: En una mezcla heterogénea, se pueden observar las diferentes fases a simple vista. En el caso del agua y el aceite, se pueden ver claramente las dos capas separadas. 2. Composición variable: En una mezcla heterogénea, la composición puede variar en diferentes partes de la mezcla. Por ejemplo, en un vaso con agua y aceite, en algunas áreas puede haber más aceite que en otras.

Solución:
Respuesta: Heterogénea La mezcla de agua y aceite se clasifica como heterogénea porque sus componentes no se mezclan de manera uniforme, lo que permite ver dos fases distintas: una fase acuosa (agua) y otra oleosa (aceite). Estas fases son visibles a simple vista y no forman una sola sustancia homogénea.

Solución:
Respuesta: 1. Mezcla homogénea. La mezcla de 500 ml de agua con 200 ml de jarabe de frutas es homogénea porque al combinarse, los componentes se distribuyen uniformemente, formando una solución donde no se pueden distinguir las fases o componentes a simple vista. Respuesta: 2. Sigue siendo una mezcla homogénea. Cuando se añaden 300 ml de soda a la mezcla, esta sigue siendo homogénea. La soda se mezcla bien con el agua y el jarabe, creando una solución uniforme en la que no se pueden identificar fases distintas.

Solución:
Respuesta: La mezcla es homogénea. Explicación: Al combinar 1 litro de agua, 250 ml de jugo de limón y 150 g de azúcar, los componentes se disuelven completamente, formando una solución uniforme. En esta mezcla, los ingredientes están distribuidos de manera uniforme a nivel molecular, lo que significa que no se pueden distinguir los diferentes componentes a simple vista. Por lo tanto, se clasifica como una mezcla homogénea.

Solución:
Respuesta: 1. La mezcla resultante es homogénea. Esto se debe a que, después de mezclar el agua, el azúcar y el jugo de limón, se obtiene una solución en la que no se pueden distinguir los componentes a simple vista, lo que indica que están completamente integrados y forman una única fase. 2. Si en lugar de jugo de limón se hubieran añadido trozos de fruta, la mezcla sería heterogénea. Esto se debe a que los trozos de fruta no se disuelven en el agua y el azúcar, por lo que se pueden distinguir claramente los diferentes componentes de la mezcla, formando múltiples fases. La clasificación de las mezclas en homogéneas y heterogéneas se basa en la uniformidad de la distribución de sus componentes. En una mezcla homogénea, todos los componentes están uniformemente distribuidos, mientras que en una mezcla heterogénea, hay una separación visible entre los distintos componentes.

Solución:
Respuesta: La ensalada de frutas es una mezcla heterogénea. Explicación: Una mezcla se considera heterogénea cuando sus componentes son visibles y se pueden distinguir a simple vista, como en el caso de la ensalada de frutas donde se pueden identificar claramente los trozos de manzana, plátano y naranja. En este tipo de mezcla, las diferentes partes mantienen sus propiedades y no se combinan de manera uniforme, a diferencia de una mezcla homogénea, donde los componentes no son visibles y se distribuyen de manera uniforme.

Solución:
Respuesta: 50 g/L Para calcular la concentración de la disolución en gramos por litro (g/L), primero necesitamos convertir los mililitros de agua a litros. Sabemos que 200 mililitros es igual a 0.2 litros. Luego, utilizamos la fórmula de concentración: \[ \text{Concentración (g/L)} = \frac{\text{masa de soluto (g)}}{\text{volumen de disolución (L)}} \] Sustituyendo los valores: \[ \text{Concentración (g/L)} = \frac{10 \, \text{g}}{0.2 \, \text{L}} = 50 \, \text{g/L} \] Por lo tanto, la concentración de la disolución es de 50 g/L.

Solución:
Respuesta: 50 g/L Para calcular la concentración en gramos por litro (g/L) de la disolución, se utiliza la siguiente fórmula: \[ \text{Concentración (g/L)} = \frac{\text{masa de soluto (g)}}{\text{volumen de disolución (L)}} \] En este caso, tenemos 10 g de NaCl disueltos en 200 mL de agua. Primero, convertimos el volumen de la disolución de mililitros a litros: \[ 200 \, \text{mL} = 0.2 \, \text{L} \] Ahora aplicamos la fórmula: \[ \text{Concentración (g/L)} = \frac{10 \, \text{g}}{0.2 \, \text{L}} = 50 \, \text{g/L} \] Por lo tanto, la concentración de la disolución es 50 g/L.

Solución:
Respuesta: 1. Masa total de la disolución: 210 gramos 2. Concentración en masa: 4.76 gramos de soluto por 100 gramos de disolución Explicación: La masa total de la disolución se calcula sumando la masa de la sal (10 gramos) y la masa del agua (200 gramos): \[ \text{Masa total} = \text{masa de sal} + \text{masa de agua} = 10 \, \text{g} + 200 \, \text{g} = 210 \, \text{g} \] Para calcular la concentración en masa, utilizamos la fórmula: \[ \text{Concentración en masa} = \left( \frac{\text{masa de soluto}}{\text{masa total de la disolución}} \right) \times 100 \] Sustituyendo los valores: \[ \text{Concentración en masa} = \left( \frac{10 \, \text{g}}{210 \, \text{g}} \right) \times 100 \approx 4.76 \, \text{g de soluto por 100 g de disolución} \]

Solución:
Respuesta: 5 g de soluto por cada 100 g de disolución. Para calcular la concentración en masa de la disolución, seguimos estos pasos: 1. Calcular la masa total de la disolución: \[ \text{Masa total} = \text{Masa de soluto} + \text{Masa de disolvente} = 10 \, \text{g (NaCl)} + 200 \, \text{g (agua)} = 210 \, \text{g} \] 2. Calcular la concentración en masa: \[ \text{Concentración} = \left( \frac{\text{Masa de soluto}}{\text{Masa total}} \right) \times 100 \] Sustituyendo los valores: \[ \text{Concentración} = \left( \frac{10 \, \text{g}}{210 \, \text{g}} \right) \times 100 \approx 4.76 \, \text{g/100 g} \] Redondeando, se expresa como aproximadamente 5 g de soluto por cada 100 g de disolución. Esta concentración indica cuántos gramos de sal se encuentran en 100 gramos de la disolución.

Solución:
Respuesta: La concentración de la disolución es de 100 g/L. Para preparar 2 litros de esta disolución se necesitarían 200 gramos de sal. Explicación: 1. Cálculo de la concentración: - La masa de sal es 50 gramos y el volumen de la disolución es 500 mililitros (que es igual a 0.5 litros). - La concentración en g/L se calcula con la fórmula: \[ \text{Concentración (g/L)} = \frac{\text{masa (g)}}{\text{volumen (L)}} \] - Sustituyendo los valores: \[ \text{Concentración} = \frac{50 \text{ g}}{0.5 \text{ L}} = 100 \text{ g/L} \] 2. Cálculo de la cantidad de sal para 2 litros: - Si la concentración es de 100 g/L, para 2 litros se utiliza la misma fórmula: \[ \text{Masa (g)} = \text{Concentración (g/L)} \times \text{Volumen (L)} \] - Sustituyendo los valores: \[ \text{Masa} = 100 \text{ g/L} \times 2 \text{ L} = 200 \text{ g} \] Por lo tanto, para preparar 2 litros de esta disolución se requieren 200 gramos de sal.

Solución:
Respuesta: 1. La concentración de la disolución resultante es 100 g/L. 2. Para preparar 1,5 L de disolución de 2 g/L de NaCl, se necesitan 3 g de cloruro de sodio. --- Explicación: 1. Para calcular la concentración de la disolución en g/L, utilizamos la fórmula: \[ \text{Concentración (g/L)} = \frac{\text{masa de soluto (g)}}{\text{volumen de disolución (L)}} \] En este caso, tenemos 50 g de NaCl disueltos en 500 mL de agua. Primero, convertimos 500 mL a litros: \[ 500 \, \text{mL} = 0.5 \, \text{L} \] Ahora, aplicamos la fórmula: \[ \text{Concentración} = \frac{50 \, \text{g}}{0.5 \, \text{L}} = 100 \, \text{g/L} \] 2. Para calcular cuántos gramos de NaCl se necesitan para preparar 1,5 L de disolución a 2 g/L, utilizamos nuevamente la fórmula de concentración, pero la reorganizamos para encontrar la masa: \[ \text{masa de soluto (g)} = \text{Concentración (g/L)} \times \text{volumen de disolución (L)} \] Sustituyendo los valores: \[ \text{masa} = 2 \, \text{g/L} \times 1.5 \, \text{L} = 3 \, \text{g} \] Así, se necesitan 3 g de cloruro de sodio para preparar 1,5 L de disolución a 2 g/L.