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Prácticas de laboratorio FyQ 1.º Bachillerato. Solucionario

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2. MOVIMIENTO RECTILÍNEO UNIFORMEMENTE ACELERADO CUESTIONES:

1) El espacio recorrido por la esfera viene dado por la ecuación: 200 at

2

1tvee +=− .

Sabiendo que v0 = 0 y considerando e0 = 0, queda: 2at2

1e = ,

de donde, 2t

e2a =

Al repetir el experimento varias veces, los valores de t deben ser prácticamente iguales (con variaciones mínimas), por lo que el valor de la aceleración será también constante.

2) La aceleración es constante porque también lo son el ángulo de inclinación del plano y la aceleración de la

gravedad. La velocidad aumenta de manera uniforme, siendo siempre la misma al final del plano inclinado. 3) En el tramo bc, al ser α = 0, también a = 0, y el movimiento es uniforme (al no considerar rozamientos), por

lo que la vb es constante.

t

vb


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3. CAIDA LIBRE

CUESTIONES: 1) Sí es posible, siempre que la bola de papel y la de acero sean idénticas en dimensiones y forma, con el fin

de que el rozamiento del aire, aunque mínimo, sea el mismo. La aceleración de la gravedad es independiente de la masa del cuerpo y de su forma.

2) Si la práctica se realiza en el vacío, ya no importa ni la forma, ni el volumen, ni el material; en cuyo caso, la g resulta siempre igual.


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4. PÉNDULO SIMPLE CUESTIONES:

1) El periodo de oscilación de un péndulo simple viene dado por: g

2Tπ=

De donde se obtiene la siguiente expresión (utilizando el S.I. de unidades):

2

8,914,32T =⋅⋅=

Al realizar la experiencia con diferentes bolas, se deben obtener rectas coincidentes, pues la masa y el tipo de material no influyen en los resultados. La gráfica sería del tipo:

T2 (s2)

2) La pendiente calculada experimentalmente es 4, así pues:

22222 sm87,9gg444g

4T −≈π≈≈π≈π=

3) No depende de la masa de la esfera, ya que 2

2

T

4g

π=

4) Porque al variar la longitud del péndulo, también varía el periodo de forma directamente proporcional:

g2T

π=

l (m)

4...6,0

4,2

8,0

2,3pendiente ====


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5. ROZAMIENTO CUESTIONES: 1) La fuerza de rozamiento depende de la naturaleza de las superficies que están en contacto, que viene dada

por el coeficiente de rozamiento (μ), además del peso del objeto (mg) y del ángulo de inclinación del plano (θ). Es decir, no depende de área de la superficie de contacto.

θμ=μ= cosgmNfr

2) El coeficiente de rozamiento (μ), es independiente de la masa del cuerpo:

θ=θ//θ//=μ tg

cosgm

sengm

3) La fuerza de rozamiento depende de la naturaleza de las superficies que están en contacto. Es una

propiedad específica de cada pareja de sustancias y depende de la naturaleza de las mismas y del grado de pulimento de estas.

4) Es el coeficiente de rozamiento estático, pues corresponde al que afecta en el momento del arranque. El

coeficiente de rozamiento dinámico corresponde al régimen de movimiento y es ligeramente inferior al estático, pues el paso del reposo al movimiento requiere un pequeño impulso.


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6. CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA MECÁNICA

CUESTIONES:

1) La velocidad y la altura están relacionadas según la siguiente ecuación

AB2BAcpMM gh2vvm

2

1ghmEEEE

BABA=/=/==

2) La aceleración es constante. En función de la altura, su valor es g = 9.8 m s−2 y en función de la longitud (x),

su valor viene dado por la siguiente expresión:

θ=θ/=/θ= sengasengmamsengmF

es decir, depende del ángulo de inclinación del plano. 3) El valor de la velocidad sería el mismo, ya que al considerar que no hay rozamiento, la energía mecánica se

conserva, independientemente de la trayectoria seguida por el cuerpo.


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7. TRANSFERENCIA DE ENERGÍA MEDIANTE CALOR CUESTIONES: 1) En el primer paso, una parte de la energía se utiliza en el cambio de estado sólido a líquido (Q = m Lf) y otra

parte lo hace en incrementar la temperatura (Q = m ce ∆T). Sin embargo, en los demás pasos, toda la energía se invierte en aumentar la temperatura.

2) La temperatura de la mezcla no varía mientras no se funde todo el hielo (calor latente de fusión del mismo).

Una vez fundido, la temperatura comienza a subir (calor sensible) 3) A partir de la expresión Energía (Q) = potencia (P) · tiempo (t), para la mitad de tiempo empleado, la

cantidad de calor necesario no varía, por lo que tendrá que aumentar la potencia:

121

2111222

11

P2P2

tPtP

2

tPtPQ

tPQ==

==

=. La potencia debe ser el doble.


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8. POTENCIAL Y CAMPO ELÉCTRICO

CUESTIONES:

1) Las superficies equipotenciales vienen representadas por las siguientes líneas, donde V1 < V2.

A

B C

d

V1

V2

El campo eléctrico entre los puntos A y B será d

VVE 21 −=

y su sentido hacia el de menor potencial.

Entre los puntos C y B, ∆V = 0 y EC = EB

2) El cálculo debe conducir al mismo resultado.

3) Si E

es muy intenso, ∆V debe ser muy grande, para una distancia (d) determinada.


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9. ASOCIACIÓN DE RESISTENCIAS CUESTIONES: 1)

R2 R1 VB

2) La ddp de la pila es VA−VB = I r, siendo r la resistencia interna de la pila. 3) Contestado en el apartado 1). 4) La potencia de las bombillas se calcula de la siguiente forma:

=

=

=

/

/=Δ

=

3233

2222

12112

0

RIP

RIP

RIP

t

tRI

t

VP

5) Si se funde una de las bombillas asociadas en paralelo, la corriente seguiría circulando a través de la otra bombilla y se cerraría el circuito. Si la que se funde es la que se está en serie, la corriente cesa y se corta el circuito.

VA VC

I I

)RR(IVV

RIVV

RIVV

21CA

2CB

1BA

+=−

=−=−

R1

VA VC

R2

I1 I1

VCVARIRIRIVVIII 2211CA21 ===−+=

I2 I2 I I

21

21

21

21

212

CA

1

CACA

RR

RRR

RR

RR

R

1

R

1

R

1

R

VV

R

VV

R

VVI

+=

+=+=−+−=−=

R1

321

21

CBBACA

RRR

RRR

)VV()VV(VV

++

=

−+−=−

VA VC

R2

I1 I1

I I

VA VB

I2 I2

I R3

VC


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10. SEPARACIÓN DE MEZCLAS

CUESTIONES:

1) Al filtrar el líquido obtenido en A, se quedan en el filtro las partículas más densas, por lo que no habrá diferencia entre las partículas depositadas en ambas mezclas.

2) Para mezclas sólido insoluble-líquido, el método más eficaz será la filtración. Los métodos más asequibles para poner en una depuradora y en una piscina son la decantación y la flotación.

3) El agua y el mercurio si se pueden separar por decantación, dada la gran diferencia de densidad entre ambos

líquidos. Sin embargo, el cobre y el estaño fundidos formarían una mezcla homogénea y no podrían separarse por este método.


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11. DESTILACIÓN CUESTIONES: 1) En el primer tubo de ensayo se produce una disolución, mientras que en el segundo se forma un precipitado. 2) Para que el intercambio térmico se lleve a cabo en contracorriente, que es más efectivo. 3) El motivo es un ahorro energético, ya que se aprovecha el calor generado para continuar con el proceso de

destilación. 4) Primero se obtiene el etanol en estado líquido, después se obtiene el agua, también en estado líquido y por

último, se obtiene el sulfato cálcico como residuo sólido.


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12. CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS CON OXÍGENO

CUESTIONES:

1) Error absoluto = % experimental − % teórico.

Error relativo = teórico%

absolutoError

2) La densidad del oxígeno (O2) en condiciones normales es:

111

1

Lg43,1)K(273)molKLatm(082,0

)molg(32)atm(1

TR

MpdTRdMp −

−−

−

=⋅

⋅===

La densidad del oxígeno (O2) en las condiciones impuestas en el laboratorio es:

TR

MpdTRdMp

′′

=′′′=′

El error en la determinación experimental de la densidad del oxígeno es: Error absoluto = d’ − 1,43 (g L−1)

Error relativo = 10043,1

43,1d⋅

−′

3) El volumen molar en las condiciones de laboratorio es:

)Len(p

)K(T)molKLatm(082,0)mol(1

p

TRnVTRnVp

11

′′⋅⋅=

′′

=′=′−−


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13. PREPARACIÓN DE DISOLUCIONES CUESTIONES:

1) La masa de NaOH es: NaOHg0,4)NaOHmol(1

)NaOHg(40

)DisoluciónL(1

)NaOHmol(1,0)DisoluciónL(1mNaOH =⋅⋅=

Para calcular el % en peso, suponemos que la densidad de la disolución es la que se da en la cuestión 2, y puesto que el volumen preparado es103 cm3:

Disolucióng1030)Disolucióncm(1

)Disolucióng(03,1)Disolucióncm(10mcmg03,1d

333

Disolución3

Disolución =⋅== −

NaOH%39,0100)Disolucióng(1030

)NaOHg(0,4100

m

mNaOH%

Disolución

NaOH =⋅=⋅=

La masa de HCl es: HClg7,3)HClmol(1

)HClg(5,36

)DisoluciónL(1

)HClmol(1,0)DisoluciónL(1mHCl =⋅⋅=

Para calcular el % en peso, suponemos que la densidad de la disolución es la que se da en la cuestión 2, y puesto que el volumen preparado es 103 cm3:

Disolucióng1030)Disolucióncm(1

)Disolucióng(03,1)Disolucióncm(10mcmg03,1d

333

Disolución3

Disolución =⋅== −

HCl%36,0100)Disolucióng(1030

)HClg(7,3100

m

mHCl%

Disolución

HCl =⋅=⋅=

2) Para calcular la molalidad, es necesario calcular primero la masa de disolvente:

)kg(m

)moles(nmolalidad

disolvente

soluto= , donde mdisolvente = mDisolución − msoluto

Para la disolución de NaOH: mdisolvente = mDisolución − msoluto = 1030 − 4,0 = 1026 g disolvente = 1,026 kg disolvente

molal097,0)disolventekg(026,1

)NaOHmol(1,0molalidad ==

Para la disolución de HCl: mdisolvente = mDisolución − msoluto = 1030 − 3,7 = 1026,3 g disolvente = 1,026 kg disolvente

molal097,0)disolventekg(026,1

)NaOHmol(1,0molalidad ==

3) Porque el HCl es un gas y debe presentarse en disolución.


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14. ENLACE QUÍMICO

CUESTIONES:

1) Cobre y estaño: enlace metálico.

Sal común (NaCl) y KCl: enlace iónico.

Cuarzo, vidrio, grasa y cera: enlace covalente.

2) Esta propiedad es característica de los compuestos iónicos.

3) Para hacer una herramienta deben utilizarse materiales muy tenaces, como los metales.

Para aislar un cable, debe utilizarse un material que no conduzca la electricidad, que pueda moldearse y que sea insoluble en agua. Estas propiedades las tienen los materiales plásticos, cuyos enlaces son covalentes.


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15. VALORACIÓN ÁCIDO-BASE CUESTIONES: 1) NaOH + H2O → Na+ + OH−

HCl + H2O → H3O+ + Cl− Na+ + OH− + H3O+ + Cl− → Na+ Cl− + H2O

2) Porque es un indicador monocromo, incoloro en medio ácido (H+) y rojo en medio básico (OH−). Además es

un ácido muy débil que no afecta prácticamente al punto de equivalencia. 3) La gráfica será del tipo siguiente:

1 2 3 4 5 6 7 8 9

10 11 12 13 14

VNaOH (mL) 10 20 30 40 50

pH

El punto de equivalencia se encuentra alrededor de un pH = 7, ya que la sal que se obtiene en la valoración es una sal neutra, procedente de un ácido fuerte y una base fuerte. El volumen de disolución de NaOH ha sido de, aproximadamente, 15 mL.


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16. MASA MOLAR DE UN COMPUESTO QUÍMICO

CUESTIONES:

1) Me2(CO3)x (s) + 2x HCl (aq) → 2 MeClx (aq) + x CO2 (g) + x H2O

NaOH (aq) + HCl (aq) → Na+ (aq) + Cl− (aq)

2) M (Na2CO3) = 2 · 23 + 1 · 12 + 3 · 16 = 106 g mol−1


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17. PILA VOLTAICA CUESTIONES: 1) Se reduce más fácilmente el cobre, pues es el que menos se oxida. De la misma manera, el magnesio es el

que menos se reduce, por ser el que mejor se oxida. 2) Sí, pues la intensidad y el tiempo están relacionadas de forma inversamente proporcional. A mayor

intensidad, menor tiempo se emplea en el proceso.

t

qI =

3) Para fabricar pilas comerciales, hay que tener en cuenta el peligro que supondría el uso de disoluciones. Por

ello, se utilizan electrolitos sólidos o fluidos, muy densos, en compartimentos perfectamente estancos. 4) El hierro se oxida en medios húmedos, debido a la presencia de oxígeno. El agua de mar acelera este

proceso pues, al ser una disolución salina, es un estupendo conductor de electrones. El proceso que tiene lugar es el siguiente: Una región de la superficie del hierro sirve de ánodo y se produce la oxidación:

Fe (s) → Fe2+ (aq) + 2 e− Los electrones viajan a través del metal a otra zona de la superficie, que sirve de cátodo. Ahí el oxígeno se reduce:

O2 (g) + 4 H+ (aq) + 4 e− → 2 H2O (l) El proceso global será:

2 Fe (s) + O2 (g) + 4 H+ (aq) + 4 e− → 2 Fe2+ (aq) + 2 H2O (l) + 4 e− En el curso de la corrosión, el Fe2+ formado en el ánodo se oxida a Fe3+, que forma óxido de hierro (III) hidratado, conocido como herrumbre.

4 Fe2+ (aq) + O2 (g) + (4 + x) H2O (l) → 2 Fe2O3 · x H2O (s) + 8 H+ (aq)


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18. ENTALPÍA DE LAS REACCIONES QUÍMICAS

CUESTIONES:

1) AgNO3 (aq) + NaCl (aq) → NaNO3 (aq) + AgCl (s) ↓

2) Según los resultados experimentales:

Si ∆H > 0, el proceso es endotérmico.

Si ∆H < 0, el proceso es exotérmico.

3) Suele ser exotérmica, ya que la formación de compuestos estables se debe a una liberación de energía, pues se trata de un proceso de formación de enlaces.

4) Se trata de un proceso exotérmico, por lo que pueden producirse salpicaduras. Si se añade el ácido sobre el agua, estaremos preparando la disolución de diluida a concentrada, lo que entraña menor riesgo, pues la energía desprendida la absorbe el propio agua.


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19. SÍNTESIS DE LA ASPIRINA CUESTIONES: 1) Si el rendimiento fuese del 100%, la cantidad de aspirina obtenida sería:

aspirinag3,3)salicílico.ácg(138

)aspirinag(180)salicílico.ácg(5,2maspirina =⋅=

2) Ambos son ácidos débiles, pero el equilibrio de disociación del ácido acético está más desplazado hacia la

derecha que el del ácido acetilsalicílico, por lo que el primero produce mayor cantidad de iones H+ y por tanto es más fuerte que el segundo.

3) Para purificar la aspirina (insoluble) eliminando el ácido acético que resulta como subproducto de la reacción y

que la impregna. 4) Para no introducir el error en el rendimiento y evitar la hidrólisis de la aspirina.

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