Ejercicios y Problemas de Ley de la conservación de la masa (Lavoisier) 2º ESO
La Ley de la Conservación de la Masa, formulada por el químico francés Antoine Lavoisier en el siglo XVIII, establece que en una reacción química, la masa total de los reactivos es igual a la masa total de los productos. Esto significa que la materia no se crea ni se destruye, sino que simplemente se transforma. Este principio es fundamental en la química y nos ayuda a entender cómo se llevan a cabo las reacciones y la importancia de medir las cantidades de materia involucradas en ellas.
Ejercicios y Problemas Resueltos
A continuación, se presentan una serie de ejercicios y problemas resueltos relacionados con la Ley de la Conservación de la Masa. Estos ejemplos están diseñados para ayudar a los alumnos a consolidar sus conocimientos y aplicar la teoría a situaciones prácticas, facilitando así un aprendizaje más efectivo.
Ejercicio 1:Un trozo de metal de 50 g se calienta y se convierte en vapor, liberando 10 g de gas. Si luego se enfría y se condensa de nuevo en líquido, ¿cuál es la masa total del líquido obtenido? ¿Se cumple la ley de conservación de la masa de Lavoisier en este proceso? Justifica tu respuesta.
Solución: Respuesta: La masa total del líquido obtenido es de 40 g.
Explicación: Para entender este proceso, primero debemos considerar la masa inicial del trozo de metal. Teníamos 50 g de metal y, al calentarse y convertirse en vapor, se liberaron 10 g de gas. Por lo tanto, la masa del metal que se convierte en líquido al enfriarse es:
\[
\text{Masa del metal} - \text{Masa del gas liberado} = 50 \, \text{g} - 10 \, \text{g} = 40 \, \text{g}
\]
Esto significa que al enfriarse y condensarse, el metal volverá a ser líquido y su masa será de 40 g, cumpliendo así con la ley de conservación de la masa de Lavoisier. La masa total de los productos (el líquido) es igual a la masa inicial del sistema menos la masa del gas que se liberó. Por lo tanto, se cumple la ley de conservación de la masa.
Ejercicio 2:Un sistema cerrado contiene 5 g de hidrógeno y 32 g de oxígeno. Según la ley de conservación de la masa de Lavoisier, ¿cuál será la masa total de los productos de la reacción de combustión del hidrógeno con el oxígeno? Realiza los cálculos necesarios y explica el principio detrás de esta ley en el contexto de la reacción química.
Solución: Respuesta: La masa total de los productos de la reacción de combustión del hidrógeno con el oxígeno es 37 g.
Explicación: Según la ley de conservación de la masa de Lavoisier, en una reacción química la masa total de los reactivos es igual a la masa total de los productos. En este caso, tenemos 5 g de hidrógeno y 32 g de oxígeno, por lo que la masa total de los reactivos es:
\[
\text{Masa total de reactivos} = 5 \, \text{g (H}_2\text{)} + 32 \, \text{g (O}_2\text{)} = 37 \, \text{g}
\]
Cuando el hidrógeno se quema en presencia de oxígeno, forma agua (H₂O). La reacción química se puede representar como:
\[
2 \, \text{H}_2 + \text{O}_2 \rightarrow 2 \, \text{H}_2\text{O}
\]
Por lo tanto, la masa total de los productos (agua) también será 37 g, de acuerdo con el principio de conservación de la masa.
Ejercicio 3:Un sistema cerrado contiene 10 gramos de hidrógeno y 80 gramos de oxígeno. Si se combinan para formar agua, ¿cuál será la masa total del agua producida? Recuerda la Ley de la conservación de la masa de Lavoisier.
Solución: Respuesta: 90 gramos
La Ley de la conservación de la masa, formulada por Antoine Lavoisier, establece que en una reacción química la masa total de los reactantes es igual a la masa total de los productos. En este caso, al combinar 10 gramos de hidrógeno (H₂) y 80 gramos de oxígeno (O₂) para formar agua (H₂O), la masa total de los reactantes (10 g + 80 g = 90 g) será igual a la masa total del agua producida. Por lo tanto, la masa total del agua generada será de 90 gramos.
Ejercicio 4:Un sistema cerrado contiene 10 g de hidrógeno (H) y 80 g de oxígeno (O). Tras llevar a cabo una reacción de combustión, se obtiene agua (H₂O). Aplicando la ley de conservación de la masa de Lavoisier, ¿cuál es la masa total de los productos obtenidos tras la reacción? Justifica tu respuesta explicando el principio de conservación de la masa y cómo se aplica en este caso.
Solución: Respuesta: 90 g
La ley de conservación de la masa, formulada por Antoine de Lavoisier, establece que en una reacción química la masa total de los reactivos es igual a la masa total de los productos. En este caso, antes de la reacción tenemos 10 g de hidrógeno (H) y 80 g de oxígeno (O), lo que suma un total de:
\[
10 \, \text{g (H)} + 80 \, \text{g (O)} = 90 \, \text{g (total de reactivos)}
\]
Después de la reacción de combustión, se forma agua (H₂O). Según la ley de conservación de la masa, la masa de los productos obtenidos (agua en este caso) debe ser igual a la masa total de los reactivos:
\[
\text{Masa de los productos} = \text{Masa de los reactivos} = 90 \, \text{g}
\]
Por lo tanto, tras la reacción se obtiene un total de 90 g de agua.
Ejercicio 5:Un recipiente contiene 50 g de agua y se le añaden 30 g de sal. ¿Cuál es la masa total de la mezcla resultante? Recuerda que, según la Ley de la conservación de la masa de Lavoisier, la masa total de los reactivos es igual a la masa total de los productos.
Solución: Respuesta: 80 g
La masa total de la mezcla resultante se obtiene sumando la masa del agua y la masa de la sal. Según la Ley de la conservación de la masa de Lavoisier, la masa total de los reactivos (en este caso, el agua y la sal) es igual a la masa total de los productos (la mezcla resultante). Por lo tanto:
\[
\text{Masa total} = \text{Masa del agua} + \text{Masa de la sal} = 50 \, g + 30 \, g = 80 \, g
\]
Ejercicio 6:Un recipiente contiene 50 g de agua y se le añaden 30 g de sal. ¿Cuál es la masa total de la mezcla resultante? Recuerda que, según la ley de conservación de la masa de Lavoisier, la masa total antes de la reacción es igual a la masa total después de la reacción.
Solución: Respuesta: 80 g
Explicación: Según la ley de conservación de la masa de Lavoisier, la masa total de los reactivos es igual a la masa total de los productos. En este caso, sumamos la masa del agua (50 g) y la masa de la sal (30 g):
\[
\text{Masa total} = 50 \, \text{g} + 30 \, \text{g} = 80 \, \text{g}
\]
Por lo tanto, la masa total de la mezcla resultante es de 80 g.
Ejercicio 7:Un recipiente contiene 50 g de agua y 30 g de sal. Si se disuelven completamente, ¿cuál será la masa total de la solución resultante? Explica cómo se aplica la ley de conservación de la masa de Lavoisier en este caso.
Solución: Respuesta: 80 g
Explicación: La ley de conservación de la masa, formulada por Antoine Lavoisier, establece que en una reacción química, la masa total de los reactivos es igual a la masa total de los productos. En este caso, al disolver 50 g de agua y 30 g de sal, la masa total de la solución resultante es la suma de ambos componentes:
\[
\text{Masa total} = \text{Masa de agua} + \text{Masa de sal} = 50 \, \text{g} + 30 \, \text{g} = 80 \, \text{g}
\]
De esta manera, se confirma que la masa se conserva durante el proceso de disolución.
Ejercicio 8:Un recipiente contiene 50 g de agua y 30 g de sal. Después de disolver la sal en el agua, ¿cuál será la masa total de la disolución? ¿Se cumple la ley de la conservación de la masa de Lavoisier en este proceso?
Solución: Respuesta: La masa total de la disolución será de 80 g.
Explicación: Al disolver 30 g de sal en 50 g de agua, la masa total de la disolución se obtiene sumando las masas de los componentes:
\[
\text{Masa total} = \text{masa de agua} + \text{masa de sal} = 50 \, \text{g} + 30 \, \text{g} = 80 \, \text{g}
\]
Se cumple la ley de la conservación de la masa de Lavoisier, que establece que la masa total de los reactivos es igual a la masa total de los productos en una reacción química. En este caso, no hay pérdida de masa, solo se ha producido una mezcla.
Ejercicio 9:Un recipiente contiene 50 g de agua y 30 g de sal disuelta. Si se evapora toda el agua, ¿cuál será la masa total de la sal que queda en el recipiente? Además, si añadimos 20 g de agua a la sal restante, ¿cuál será la masa total del sistema (agua + sal) después de la adición? Explica cómo se aplica la ley de conservación de la masa de Lavoisier en este proceso.
Solución: Respuesta: La masa total de la sal que queda en el recipiente es 30 g. Después de añadir 20 g de agua, la masa total del sistema (agua + sal) es 50 g.
Explicación: Según la ley de conservación de la masa de Lavoisier, en un sistema cerrado, la masa total de los reactivos es igual a la masa total de los productos. En este caso, al evaporarse el agua, solo se pierde agua, pero la masa de la sal permanece constante en 30 g. Luego, al añadir 20 g de agua, la masa total del sistema se calcula sumando la masa de la sal (30 g) y la masa de agua añadida (20 g), lo que da como resultado 50 g (30 g + 20 g = 50 g). Esto ilustra cómo la masa total se conserva en el proceso.
Ejercicio 10:Un recipiente contiene 50 g de agua y 30 g de azúcar. Si se mezclan ambos componentes, ¿cuál será la masa total de la mezcla? Explica cómo se aplica la Ley de la conservación de la masa en este caso.
Solución: Respuesta: 80 g
La masa total de la mezcla se obtiene sumando la masa del agua y la masa del azúcar:
\[
\text{Masa total} = \text{Masa del agua} + \text{Masa del azúcar} = 50 \, \text{g} + 30 \, \text{g} = 80 \, \text{g}
\]
La Ley de la conservación de la masa, formulada por Antoine Lavoisier, establece que en una reacción química o en una mezcla, la masa total de los reactivos es igual a la masa total de los productos. En este caso, al mezclar 50 g de agua con 30 g de azúcar, la masa total de la mezcla es 80 g, lo cual confirma que la masa se conserva en el proceso de mezcla.
Ejercicio 11:Un recipiente contiene 50 g de agua y 20 g de sal. Si se mezcla completamente y se evapora el agua, ¿cuál será la masa total de la mezcla de sal que queda en el recipiente? Justifica tu respuesta utilizando la Ley de la Conservación de la Masa de Lavoisier.
Solución: Respuesta: 20 g
La explicación de la respuesta se basa en la Ley de la Conservación de la Masa de Lavoisier, que establece que en una reacción química, la masa total de los reactivos es igual a la masa total de los productos. En este caso, al mezclar 50 g de agua con 20 g de sal, la masa total inicial es:
\[
\text{Masa total inicial} = 50 \, \text{g (agua)} + 20 \, \text{g (sal)} = 70 \, \text{g}
\]
Cuando se evapora el agua, solo queda el sal en el recipiente. La masa de sal no cambia durante este proceso, ya que no se ha producido ninguna reacción que altere la cantidad de sal. Por lo tanto, la masa de la mezcla de sal que queda en el recipiente es de 20 g.
Así, podemos concluir que la masa total de la mezcla de sal que queda es 20 g, respetando la Ley de la Conservación de la Masa.
Ejercicio 12:Un recipiente contiene 50 g de agua y 20 g de sal. Si se disuelven completamente los 20 g de sal en el agua, ¿cuál será la masa total de la solución resultante? ¿Cómo se relaciona este resultado con la Ley de la conservación de la masa de Lavoisier?
Solución: Respuesta: La masa total de la solución resultante será 70 g.
Explicación: Para obtener la masa total de la solución, simplemente sumamos la masa del agua y la masa de la sal:
\[
\text{Masa total} = \text{Masa del agua} + \text{Masa de la sal} = 50 \, \text{g} + 20 \, \text{g} = 70 \, \text{g}
\]
Este resultado se relaciona con la Ley de la conservación de la masa de Lavoisier, que establece que en una reacción química, la masa total de los reactivos es igual a la masa total de los productos. En este caso, al disolver la sal en el agua, la masa total del sistema se conserva, ya que no se pierde ni se gana masa durante el proceso.
Ejercicio 13:Un recipiente contiene 50 g de agua y 20 g de sal. Después de disolver la sal en el agua, ¿cuál es la masa total de la mezcla resultante? Explica brevemente cómo se relaciona este resultado con la Ley de la Conservación de la Masa de Lavoisier.
Solución: Respuesta: 70 g
Explicación: La masa total de la mezcla resultante se obtiene sumando la masa del agua y la masa de la sal. Al disolver la sal en el agua, la masa total no cambia, ya que ni el agua ni la sal se pierden ni se crean nuevos componentes. Esto es un ejemplo de la Ley de la Conservación de la Masa de Lavoisier, que establece que en una reacción química, la masa total de los reactivos es igual a la masa total de los productos. En este caso, antes de la disolución tenemos 50 g de agua y 20 g de sal, sumando un total de 70 g, que es también la masa de la mezcla resultante.
Ejercicio 14:Un recipiente contiene 5 gramos de hidrógeno y 8 gramos de oxígeno. Si se realiza una reacción química en la que estos dos elementos se combinan para formar agua, ¿cuál será la masa total del agua producida? Recuerda que según la Ley de la conservación de la masa, la masa total antes de la reacción es igual a la masa total después de la reacción.
Solución: Respuesta: 13 gramos
Explicación: Según la Ley de la conservación de la masa, la masa total de los reactivos antes de la reacción química es igual a la masa total de los productos después de la reacción. En este caso, tenemos 5 gramos de hidrógeno y 8 gramos de oxígeno. Por lo tanto, la masa total de los reactivos es:
\[
5 \, \text{g} + 8 \, \text{g} = 13 \, \text{g}
\]
Así, la masa total del agua producida será de 13 gramos.
Ejercicio 15:Un recipiente contiene 300 g de agua y, al añadirle 200 g de azúcar, se obtiene una disolución. ¿Cuál es la masa total de la disolución resultante? Explica cómo se aplica la Ley de la Conservación de la Masa de Lavoisier en este proceso.
Solución: Respuesta: La masa total de la disolución resultante es de 500 g.
Explicación: La Ley de la Conservación de la Masa, formulada por Antoine Lavoisier, establece que en un sistema cerrado, la masa total de las sustancias antes de una reacción es igual a la masa total de las sustancias después de la reacción. En este caso, al añadir 200 g de azúcar a los 300 g de agua, la masa total de la disolución se calcula sumando ambas masas:
\[
\text{Masa total} = \text{Masa de agua} + \text{Masa de azúcar} = 300 \, \text{g} + 200 \, \text{g} = 500 \, \text{g}
\]
Esto significa que la masa de la disolución resultante es 500 g, cumpliendo así con la Ley de la Conservación de la Masa.
Ejercicio 16:Un recipiente contiene 100 g de agua y se le añade 50 g de sal. ¿Cuál es la masa total de la mezcla resultante? Utiliza la Ley de la Conservación de la Masa de Lavoisier para justificar tu respuesta.
Solución: Respuesta: 150 g
La masa total de la mezcla resultante es la suma de la masa del agua y la masa de la sal. Según la Ley de la Conservación de la Masa de Lavoisier, en una reacción química o en una mezcla de sustancias, la masa total de las sustancias antes de la mezcla es igual a la masa total de las sustancias después de la mezcla.
En este caso, tenemos:
\[
\text{Masa del agua} = 100 \, \text{g}
\]
\[
\text{Masa de la sal} = 50 \, \text{g}
\]
Por lo tanto, la masa total de la mezcla es:
\[
\text{Masa total} = 100 \, \text{g} + 50 \, \text{g} = 150 \, \text{g}
\]
Esto confirma que la masa se conserva en el proceso.
Ejercicio 17:Un recipiente cerrado contiene 50 g de hidrógeno y 50 g de oxígeno. Tras realizar una reacción de combustión, se forma agua. Según la ley de conservación de la masa de Lavoisier, ¿cuál es la masa total de los productos obtenidos tras la reacción? Justifica tu respuesta y explica cómo se cumple esta ley en el proceso.
Solución: Respuesta: 100 g
La ley de conservación de la masa, propuesta por Antoine Lavoisier, establece que en una reacción química la masa total de los reactivos es igual a la masa total de los productos. En este caso, comenzamos con 50 g de hidrógeno (H₂) y 50 g de oxígeno (O₂). La suma de estas masas es:
\[
50 \, \text{g} \, (\text{H}_2) + 50 \, \text{g} \, (\text{O}_2) = 100 \, \text{g}
\]
Durante la reacción de combustión, el hidrógeno reacciona con el oxígeno para formar agua (H₂O). La masa de agua generada será igual a la masa total de los reactivos, que es 100 g. Por lo tanto, después de la reacción, la masa total de los productos (agua) también será de 100 g, cumpliendo así con la ley de conservación de la masa.
Ejercicio 18:Un recipiente cerrado contiene 50 g de hidrógeno y 150 g de oxígeno. Al realizar una reacción química entre estos dos gases, se forma agua. Según la Ley de la conservación de la masa de Lavoisier, ¿cuál será la masa total del agua producida en la reacción? Explica cómo llegaste a tu respuesta y verifica que se cumple la ley de conservación de la masa.
Solución: Respuesta: 200 g
Explicación: Según la Ley de la conservación de la masa de Lavoisier, en una reacción química la masa total de los reactivos es igual a la masa total de los productos. En este caso, tenemos:
- Masa de hidrógeno: 50 g
- Masa de oxígeno: 150 g
Sumando las masas de los reactivos, obtenemos:
\[
\text{Masa total de reactivos} = 50 \, \text{g} + 150 \, \text{g} = 200 \, \text{g}
\]
Cuando el hidrógeno y el oxígeno reaccionan, forman agua (H₂O). La masa total del agua producida será igual a la masa total de los reactivos, que es 200 g. Esto confirma que se cumple la ley de conservación de la masa.
Ejercicio 19:Un recipiente cerrado contiene 50 g de hidrógeno gaseoso y 100 g de oxígeno gaseoso. Si ambos gases reaccionan completamente para formar agua, ¿cuál será la masa total de los productos obtenidos? Justifica tu respuesta utilizando la Ley de conservación de la masa de Lavoisier.
Solución: Respuesta: 150 g
La Ley de conservación de la masa, propuesta por Antoine Lavoisier, establece que en una reacción química, la masa total de los reactivos es igual a la masa total de los productos. En este caso, tenemos 50 g de hidrógeno (H₂) y 100 g de oxígeno (O₂) que reaccionan para formar agua (H₂O).
La masa total de los reactivos es:
\[
\text{Masa total de reactivos} = \text{masa de H}_2 + \text{masa de O}_2 = 50 \, \text{g} + 100 \, \text{g} = 150 \, \text{g}
\]
Dado que los gases reaccionan completamente y no hay pérdida de masa durante la reacción, la masa total de los productos formados (agua) será también 150 g. Esto confirma la validez de la Ley de conservación de la masa.
Ejercicio 20:Un recipiente cerrado contiene 50 g de hidrógeno (H₂) y 200 g de oxígeno (O₂) a temperatura y presión constantes. Se inicia una reacción de combustión, formando agua (H₂O).
1. ¿Cuál es la masa total de los reactivos antes de la reacción?
2. ¿Cuántos gramos de agua se formarán al final del proceso, según la Ley de la Conservación de la Masa?
3. Si la reacción completa se lleva a cabo y se obtienen 180 g de agua, ¿cuál es la masa de los productos restantes en el recipiente?
Recuerda que la reacción de combustión se puede representar como:
\[
2 \text{H}_2 + \text{O}_2 \rightarrow 2 \text{H}_2\text{O}
\]
Solución: Respuesta:
1. La masa total de los reactivos antes de la reacción es 250 g.
2. Según la Ley de la Conservación de la Masa, se formarán 250 g de agua al final del proceso.
3. Si se obtienen 180 g de agua, la masa de los productos restantes en el recipiente es 70 g.
Explicación:
1. La masa total de los reactivos se calcula sumando las masas de hidrógeno y oxígeno:
\[
50 \, \text{g} \, (\text{H}_2) + 200 \, \text{g} \, (\text{O}_2) = 250 \, \text{g}
\]
2. Según la Ley de la Conservación de la Masa, la masa total de los reactivos debe ser igual a la masa total de los productos. Por lo tanto, si comenzamos con 250 g de reactivos, también obtendremos 250 g de productos (agua).
3. Si se producen 180 g de agua, la diferencia entre la masa total inicial y la masa de agua formada nos dará la masa de los productos restantes:
\[
250 \, \text{g} - 180 \, \text{g} = 70 \, \text{g}
\]
Esto corresponde a los reactivos no utilizados o cualquier otro producto en el recipiente que no es agua.
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Resumen sobre la Ley de la Conservación de la Masa (Lavoisier)
En esta sección, te presentamos un breve recordatorio sobre la Ley de la Conservación de la Masa, un principio fundamental en la química que se estudia en 2º ESO. A continuación, se detallan los puntos clave del temario y una breve explicación de la teoría.
Temario
Introducción a la Ley de la Conservación de la Masa
Historia de Antoine Lavoisier
Experimentos y evidencias de la conservacion de la masa
Aplicaciones de la Ley en reacciones químicas
Cálculos estequiométricos básicos
Teoría
La Ley de la Conservación de la Masa, formulada por el químico francés Antoine Lavoisier en el siglo XVIII, establece que, en una reacción química, la masa total de los reactivos es igual a la masa total de los productos. Esto significa que la materia no se crea ni se destruye, sino que simplemente se transforma de una forma a otra.
Es fundamental recordar que, en cualquier reacción química, los átomos presentes en los reactivos deben estar presentes también en los productos, aunque pueden reorganizarse formando nuevas sustancias. Esta ley es crucial para llevar a cabo cálculos estequiométricos y para entender cómo se producen las reacciones químicas en la naturaleza.
Además, cuando se realizan experimentos, es importante tener en cuenta que cualquier pérdida de masa observada puede deberse a la liberación de gases o a errores en la medición. Por lo tanto, siempre se debe trabajar con precisión y rigor.
Si tienes dudas o necesitas aclaraciones sobre algún concepto, no dudes en consultar el temario o hablar con tu profesor. ¡Buena suerte con tus ejercicios!
