Download Ejercicios complementarios 4º

0
MATERIAL COMPLEMENTARIO
DE FÍSICA Y QUÍMICA
4º DE ESO
1
PROBLEMAS DE CINEMÁTICA
1. Dos pandillas de amigos y amigas, que viven en pueblos separados por una distancia de
10 Km, deciden pasar un día de campo en un cierto paraje, al que irán en bicicleta. Los
que viven en el pueblo A tienen que pasar por el pueblo B antes de llegar al lugar
elegido. Los amigos de la localidad A inician su excursión a las once de la mañana y
desarrollan una velocidad media de 14 Km/h. los que habitan en B se ponen en marcha
a las once y media con una velocidad media de 12 Km/h. ¿A qué hora y en qué punto se
reúne todo el grupo? (A las 13 horas, a 28 km de A)
2. Dos autobuses parten al encuentro el uno del otro desde dos ciudades que distan 440
Km una de la otra. El autobús que parte de la ciudad A arranca a las diez con una
velocidad de 70Km/h y el de B parte a la doce y media con una velocidad de 80 Km/h.
Determina el lugar y la hora donde se cruzan en el camino. Representa un diagrama
posición-tiempo de ambos autobuses. (A las 14 horas 16 min, a 300 km de A)
3. Un automóvil que circula con una velocidad de 54 km/h, acelera hasta alcanzar una
velocidad de 72 Km/h después de recorrer una distancia de 175 m. Determina el tiempo
que tarda en recorrer esa distancia y la aceleración del mismo. (t=10s y a=0.5m/s2)
4. Un automóvil circula por una vía urbana con una velocidad de 54 Km/h. En un
instante, el conductor ve que a una distancia de 30 m un niño salta a la calle detrás de
un balón. Si el automovilista pisa el freno a fondo, imprimiendo una aceleración de 5
m/s2, determina si habrá accidente o no. (t=3s y e=22.5. No atropella.)
5. Cuando un coche circula por una autopista a una velocidad de 120 Km/h, si se
produjera una desafortunada colisión, ¿Desde que altura se conseguiría el mismo efecto
lanzándose al vacío? (56m)
6. Desde una ventana de un edificio se deja caer, partiendo del reposo una pelota que tiene
una masa de 55 gramos. Si la pelota llega al suelo con una velocidad de 15 m/s,
determina el tiempo que tarda en caer y la distancia desde la que se soltó. Si en vez de la
pelota se deja caer un balón de 550 gramos, ¿Cuánto tiempo tardaría en caer y con qué
velocidad llegaría al suelo? (t=1.53s;e=11.47m)
7. Desde una terraza que está a 5 m del suelo se lanza verticalmente hacia arriba una
pelota con una velocidad inicial de 12 m/s. Determina la altura máxima que alcanza, el
tiempo que tarda en golpear el suelo y la velocidad en ese instante. (12.3 m y 1,2+1,58s)
2
EJERCICIOS COMPLEMENTARIOS DE FUERZAS.
1.
2.
Indica el tipo de fuerza, a distancia o de contacto que se aplica cuando:
a.
Después de peinarnos, acercamos el peine a los cabellos y se ponen “de punta”.
b.
Un objeto que se desliza por el suelo y se frena.
c.
Cae el agua de un grifo abierto.
d.
Se mueve la tapa de una olla hirviendo.
e.
Un patito de plástico que soltamos en el fondo de la bañera asciende.
Si ejercemos una fuerza de 30N oprimiendo un muelle de constante recuperadora K= 150 N/m,
¿Cuánto se acortará éste? Si aumentamos la fuerza hasta 50 N sin soltarlo, ¿Cuánto más se
comprimirá? (0.33m y 0.2m)
3.
¿Cuál será la fuerza mínima que debo hacer para conseguir levantar del suelo una caja que pesa
150N, sobre la que reposa un libro de 30N, si al mismo tiempo otra persona la empuja en dirección
horizontal con una fuerza de 100N? (180N)
4.
Tenemos un libro de 2 Kg de masa situado en una mesa horizontal. Lo empujamos con la mano
según la horizontal y notamos que se mueve aunque percibimos la existencia de rozamiento entre la
mesa y el libro. Dibuja un esquema donde aparezcan todas las fuerzas que actúan sobre el libro. Si
éste se mueve con una velocidad uniforme de 3 m/s, al aplicarle una fuerza horizontal de 4 N,
¿Cuánto vale la fuerza de rozamiento? (4N)
5.
Un coche de 1000 Kg se encuentra detenido en un semáforo, y que consideramos no roza con la
carretera, se pone en movimiento cuando sobre él actúa una fuerza de 5000 N. ¿Cuál es la velocidad
que tiene al cabo de 10 segundos? (50m/s)
6.
Tenemos un sistema formado por una caja metálica en la que se encuentran tres bolas de plástico.
Completa:
Fuerza de la que hablamos
Contacto o distancia
Agente que la produce
Peso de las bolas
Rozamiento de las bolas con la caja
Choques entre las bolas
Sacamos con la mano una bola
Atraemos la caja con un imán
7.
Una motocicleta de 150 Kg de masa, que circula a 20 m/s, frena y se detiene después de recorrer 50
m. El rozamiento, ¿ayuda o perjudica a que la moto frene en poco espacio?. Si la fuerza de
rozamiento con el suelo vale 100 N, ¿cuál ha sido la fuerza que han ejercido los frenos si al frenar se
movía con un MRUA? (-500N)
8.
Identifica, mediante diagramas de flecha todas las fuerzas que actúan sobre los siguientes cuerpos en
las diversas situaciones que se muestran.
a)
Un libro encima de una mesa.
b) Una lámpara que cuelga del techo.
c)
Un balón que se desliza por la hierba.
d) Un globo que asciende hacia el cielo.
3
EJERCICIOS DE PRESIÓN HIDROSTÁTICA Y ARQUÍMEDES.
1. Calcula la velocidad con que asciende un globo aerostático de 110 m 3 de volumen y cuya
masa total es de 140 kg a los 50 segundos de iniciar el ascenso. ¿A qué altura se
encontrará en ese momento? daire= 1’3 kg/m3. (260m)
2. Se sostiene una piedra en un depósito de agua a 1 m de profundidad desde la superficie.
La piedra tiene un volumen de 300 cm3 y tiene una masa de 1 kg. Si el depósito tiene 20
de profundidad y se suelta la piedra. ¿Cuánto tiempo tardará en llegar al fondo? (2.35s)
3. Un objeto de 800 cm3 desciende en el interior de una cubeta con alcohol con una
aceleración de 2 m/s2. Si la densidad del alcohol es de 790 kg/m3, averigua de qué
material está fabricado sabiendo que: dcorcho= 796 kg/m3 dplástico= 992 kg/m3 dmadera= 871
kg/m3.
4. Un baúl de un barco que se hundió en un lago de agua dulce surge hacia la superficie del
lago con una fuerza de empuje de 9800 N. Calcula su volumen y su densidad si el ascenso
se produce con una aceleración de 6’5 m/s2. (1m3 y 601 kg/m3)
5. Tenemos un cuerpo de 0.005 m3 de volumen y 20 kg de masa. Lo ponemos en un
recipiente con agua. Determina por Arquímedes si flotará o se hundirá. Si lo hace en 1
segundo, ¿Qué altura tiene el recipiente? (3.7m)
6. Se tiene un cilindro de alumnio (d=2,7 g/cm3) de 4 cm de diámetro y 8 cm de altura.
Calcula el peso aparente cuando está sumergido en agua. (1.66N)
7. Un cubo de plástico de 30 cm de lado se encuentra flotando en una piscina siendo su
densidad 600 kg/m3. Calcula la altura de cubo que sobresale del agua. ¿Cuál es la masa de
un perro que, situado sobre el cubo lo hunde hasta que sólo sobresalen 2 cm? (12 cm, 9kg)
8. ¿Cuál sería la gravedad de un planeta que tuviese un radio de 4000 km. y una masa de
1026 kg?
9. Al lado de cada uno de los siguientes atributos escribe masa o peso según corresponda:
-
Es la fuerza con que la Tierra atrae a los cuerpos.
Se mide con las balanzas.
Su unidad en el S.I. es el Newton.
Para un objeto determinado, su valor es igual en cualquier punto del universo.
Mide la intensidad de la interacción entre la Tierra y el cuerpo.
Se mide con dinamómetros.
Su unidad en el S.I. es el Kg.
Cantidad de materia que posee un cuerpo
Depende del lugar dónde esté situado el cuerpo.
4
10. Un astronauta pesa en la superficie de la Tierra 784 N. Determina su masa y su peso
en la superficie de la luna.
11. Calcula la fuerza con que atrae la Tierra a un satélite situado a una distancia de 2
radios terrestres respecto al centro de la Tierra.
12. Calcula cuánto hemos ascendido en una excursión si llevamos un manómetro que
marca al principio 99520 Pa y al final 98480 Pa. ¿A cuántos metros de altura estamos
sobre el nivel del mar?
13. ¿Qué presión en atmósferas hay en la estación de tren más alta de Europa
(Jungfrauhoch-Suiza) situada a 3300 metros de altura? ¿Sabes en qué consiste el mal
de altura? ¿Porqué se produce?
EJERCICIOS COMPLEMENTARIOS DE TRABAJO Y ENERGÍA
1. Calcula el trabajo que realiza un competidor de halterofilia si levanta 40 kg hasta 1.80
metros en 4 segundos. ¿Qué potencia ha desarrollado?
2. Se lanza una naranja hacia arriba con una velocidad inicial de 8 m/s. Si la naranja
tiene una masa de 75 gramos, calcula:
a) Energía cinética inicial.
b) ¿Qué altura habrá alcanzado cuando vaya a 1 m/s?
c) ¿Cuál será el valor en esa altura de las energías cinética, potencial y mecánica?
d) ¿Qué altura máxima alcanzará?
3. ¿Cuántas bombillas de 100 watios podremos encender con la energía suministrada
por un salto de a gua a 60 metros de altura con un caudal de 40 m3/s, si se pierde el
30% de la energía generada?
4. ¿Qué consume mayor energía en la red:
a) un calefactor de 1.2 kw enchufado 2 horas y media, o
b) una bombilla de 100 w encendida durante 20 horas?
EJERCICIOS COMPLEMENTARIOS DE CALOR
1.-Una madre y un hijo se sientan en un chiringuito un día de verano y piden una
cerveza y un refresco. La cerveza la piden muy fría y el refresco en un vaso de hielo. Al
cabo de unos minutos, ¿quién tendrá la bebida más fría?¿Porqué?
2.- Una persona haciendo deporte suda y elimina el sudor evaporando un total de
100g de agua. Si todo el calor utilizado en la evaporación procede de la persona, y ésta
se encuentra a 37ºC, ¿cuántas calorías ha eliminado por este método?
5
PROBLEMAS DE CÁLCULOS QUÍMICOS
1. Calcula la masa de 300 moles de carbono. ¿A cuántos gramos equivalen 4 moles de ácido
sulfúrico? (3600 g y 392 g)
2. Calcula el número de moléculas que hay en 1 litro de agua. (3,34·1025moléculas)
3. ¿Cuántos átomos de fósforo hay en 0.25 moles de P2O5? (3,01·1023átomos de P)
4. Calcula la masa de H2SO4 que necesitamos para preparar una disolución 0.1M(9,8g)
5. Calcula el volumen que ocupan 286 gramos de SO3 a 15ºC y 1.2 atm. de presión.(70,36l)
6. ¿Cuál es la masa en gramos de una molécula de amoniaco?(2,82·10-23g)
7. Se tiene una botella de 5 litros de capacidad llena de oxígeno puro a una presión de 10 atmósferas y
a una temperatura de 20ºC. ¿Cuál es la masa de oxígeno que contiene?
8. Calcula el % de H, S y O que hay en el ácido sulfúrico.(66,6 g)
9. Un recipiente contiene 51 g. De amoniaco. Determina: a) La masa molecular de dicho compuesto. b)
El número de moles que contiene. c) El número de moléculas que contiene. d) el número de moles
de átomos de nitrógeno y de hidrógeno que hay. e) el número de átomos de nitrógeno y de
hidrógeno que contiene. (17g/mol;3moles;18,069·1023 moléculas;3 y 9 moles:XNA)
10. ¿Qué cantidad de sodio hay que pesar para obtener 60.23·1023 átomos de sodio?(230g)
11. Un recipiente contiene 196 gramos de ácido fosfórico y se extraen 3.046 · 1023 moléculas. Calcula:
a) el número inicial de moléculas existentes de dicho ácido. b) El número de moles, gramos y de
moléculas de ácido fosfórico que quedan.(12,046·1023moléculas;9·1023moléculas;1,5 moles;146,44 g)
12. ¿Cuántos gramos de potasio, oxígeno y nitrógeno hay en 100 g de nitrito potásico?
(45,88g; 37,65g y
16,47 g respectivamente)
13. Se disuelven 40 g. de ácido sulfúrico en 600 g. de agua. Si la disolución tiene una densidad de 1,6
g/cm3, calcula: a) La concentración expresada en % en masa. b) La concentración expresada en
g/L. c) La molaridad de la disolución.(6,25%; 100g/l; 1,02M)
14. Se quiere preparar una disolución de sal en agua, de forma que la concentración sea 15 g de sal en
100 g de agua. Si para ello se dispone de 50 g de sal, calcula. A) ¿Qué cantidad de disolución se
puede prepara? B) ¿Cuánta agua precisa?(384,6 g y 334,6 g)
15. ¿Qué cantidad de cloruro de calcio se necesita para preparar: a) 400 cm 3 de disolución 0,5M, b)
3000 cm3 de disolución 3M?(22,2 g; 1kg)
16. En la siguiente tabla quedan reflejadas
las variaciones de solubilidad de una
T(ºC)
10
20
30
40
50
60
70
S(g/L agua)
180
220
400
600
850
1200
1600
sustancia respecto a la temperatura:
a) Representa gráficamente la curva de solubilidad.
b) ¿A qué temperatura habremos de calentar para disolver totalmente 100 g de esa sustancia en 250
ml de agua?
c)
¿Qué cantidad de sustancia se disolverá en 2,5 litros de agua a 45ºC? (30ºC y 1750g)
6
REACCIONES QUÍMICAS
1) Cinc + Oxígeno
Óxido de cinc
2) Butano (C4H10) + Oxígeno
Dióxido de carbono + Agua
3) Sulfuro de aluminio + Oxígeno
Óxido de aluminio + Óxido de azufre(IV)
4) Ácido nítrico + Hidróxido de potasio
5) Hidrógeno + Yodo
Nitrato de potasio + Agua
Yoduro de hidrógeno
6) Magnesio + Ácido nítrico
Nitrato de magnesio + Hidrógeno
7) Ácido sulfúrico + Hidróxido de aluminio
8) Sulfuro de cinc + Oxígeno
Óxido de cinc + Dióxido de azufre
9) Pentano (C5H12) + Oxígeno
Dióxido de carbono + agua
10) Cloruro de fósforo (V) + Agua
11) Hidruro de calcio + Agua
Ácido fosfórico + Ácido Clorhídrico
Hidróxido de calcio + Hidrógeno
12) Sulfuro de hierro (II) + Oxígeno
13) Cobre + Ácido nítrico
Sulfato de aluminio + Agua
Dióxido de azufre + Óxido ferroso
Nitrato de cobre (II) + Óxido de nitrógeno (II) + Agua
14) Aluminio + Ácido nítrico
Nitrato de aluminio + Hidrógeno
15) Ácido sulfúrico + Hidróxido de níquel (III)
16) Aluminio + Óxido férrico
Óxido de aluminio + Hierro metal
17) Anhídrido carbónico + Agua
Ácido carbónico
18) Monóxido de carbono + Oxígeno
19) Óxido de mercurio (II)
20) Carbonato cálcico
21) Clorato potásico
Sulfato de níquel (III) + Agua
Dióxido de carbono
Mercurio + Oxígeno
Óxido de calcio + Dióxido de carbono
Cloruro de potasio + Oxígeno
22) Magnesio + Oxígeno
23) Hierro + Oxígeno
24) Cinc + Ácido sulfúrico
Óxido de magnesio
Óxido férrico
Hidrógeno + Sulfato de cinc
25) Hierro + Cloruro de cobre (II)
26) Anhídrido sulfúrico + Agua
27) Óxido estannoso + Carbono
28) Carbón (Carbono) + Oxígeno
Cloruro ferroso + Cobre
Ácido sulfúrico
Dióxido de carbono + Estaño
Dióxido de carbono
29) Cromato potásico + Nitrato de plata
30) Yoduro de potasio + Nitrato plumboso
Cromato de plata + Nitrato de potasio
Yoduro de plomo (II) + Nitrato potásico
7
ESTEQUIOMETRÍA DE 4º
1.
En la reacción del ácido clorhídrico con el hidróxido de bario se obtiene cloruro de bario y
agua. Calcula qué cantidad de hidróxido de bario es necesaria para neutralizar totalmente
106.5 gramos de ácido clorhídrico.(247,95g)
2.
Cuando de tuesta la pirita (FeS2) con aire abundante, se obtiene óxido de hierro (III) y SO 2.
Calcula el peso necesario de pirita pura para obtener 1000 m 3 de dióxido de azufre en c.n.
(2,7 Tm)
3.
Calcula la cantidad de hidróxido de sodio que neutralizaría totalmente a 100 gramos de
ácido clorhídrico puro.(109,6g)
4.
De la reacción de calcinación del carbonato de calcio: a) Calcula la cantidad de carbonato
necesaria para obtener 5 Kg de dióxido de carbono. b) ¿Qué volumen ocupará ese CO 2 a
1.5 atm. y 23ºC? c) ¿Cuánta cal viva se obtendrá? d) Si partimos de caliza con un 85.3 %
en riqueza ¿Qué cantidad necesitaremos? e) Calcula la cantidad de energía necesaria para
la reacción sabiendo que se necesitan 87.8 KJ/mol de caliza que se calcina.
(11,363kg;1838,52l;6,363kg;13317,7g;9921,4kJ)
5.
El mineral de hierro denominado oligisto es el nombre del compuesto óxido de hierro(III).
Cuando este óxido se trata en un alto horno, es atacado por el monóxido de carbono para
producir hierro metal y CO2. Calcula la cantidad de hierro que se obtiene al tratar 2000 Kg
de un mineral que tiene una riqueza en óxido de hierro (III) del 45%. (632kg)
6.
Se introducen en un recipiente 320 g. de azufre y 1000 g. de hierro. La mezcla se calienta
hasta formar sulfuro de hierro (II). Calcula la cantidad de sulfuro que se forma.(878g)
7.
Suponiendo que la reacción es total, ¿qué cantidad de Cl2 reaccionará con H2 para formar
un mol de HCl?. Calcula también el volumen de Cl2 y de H2 en c.n.(11,2l de ambos)
8.
Han reaccionado totalmente 6.54g de Zn con HCl diluído, dando ZnCl 2 e hidrógeno.
Calcula la cantidad de ZnCl2 obtenido en la reacción. ¿Qué volumen de hidrógeno podrá ser
obtenido a 17ºC y 1 atm?(13,64g y 2,38l)
9.
Calentando clorato de potasio (KClO3) se obtiene oxígeno y cloruro de potasio. ¿Cuántos
gramos de clorato de potasio son necesarios para obtener 2 litros de O2 en c.n.? ¿Cuántos
moles de KCl han resultado?(7,3g y 0,06moles)
10. En atmósfera de cloro un alambre de hierro puro de 0.558g se ha transformado en cloruro
de hierro (III). ¿Cuántos moles de cloro han reaccionado? ¿Cuántos gramos de cloruro de
hierro (III) se han formado?(0,015moles y 1,623g)
8
11. El ácido sulfhídrico reacciona con el hidróxido de calcio y se obtiene sulfuro de calcio y
agua. Calcula la cantidad, en gramos, de Ca(OH)2 necesaria para reaccionar con 10
gramos de una disolución ácido sulfhídrico al 98%.
¿Qué volumen de disolución 0,2 M de hidróxido de calcio se necesitaría? (21.312g y 1.44l)
12. El hidróxido de sodio reacciona con el ácido sulfhídrico para dar sulfuro de sodio y agua. a)
Si se dispone de 10 cm3 de una disolución 2.10-3 M de H2S. ¿Cuántos moles de NaOH se
pueden neutralizar?. Si se dispone de 50 gramos de una disolución de NaOH al 8% en
masa, ¿Cuántos moles de H2S se pueden neutralizar?. (4·10-5moles NaOH y 0.05 de H2S)
13. Se hace reaccionar carbonato de calcio con una disolución de ácido nítrico, obteniéndose
como productos de reacción, dióxido de carbono, nitrato de calcio y agua.
a)¿Qué volumen de dióxido de carbono, medido en condiciones normales, se formará
cuando se hacen reaccionar 60 mL de ácido nítrico 2,5 M, con exceso de carbonato de
calcio?. (1.68l)
b) ¿Qué volumen de ácido nítrico comercial, del 64 % en peso y 1,4 g/mL de densidad, se
debe tomar para preparar los 60 mL 2,5 M a que se refiere el apartado anterior?. (10.5ml)
14. El magnesio reacciona con el oxígeno, formándose óxido de magnesio. Un recipiente
contiene 2 litros de oxígeno (medido a 1,02 atm y 20ºC) y 6,96 gramos de magnesio.
a) Razona, después de realizar los cálculos necesarios, cual es el reactivo limitante.
b) ¿Cuántos moles hay de cada una de las sustancias, una vez completada la reacción?
(0.17 moles MgO. Falta el O y el Mg)
15. Un recipiente cerrado contiene una mezcla gaseosa de 80 gramos de oxígeno y 40 gramos
de hidrógeno. Al hacer saltar una chispa en su interior, los gases reaccionan y se obtiene
agua. Calcula la masa de agua que se obtendrá y la cantidad de reactivo que queda en
exceso. (90 g de agua)
16. El ácido sulfhídrico reacciona con el hidróxido de potasio.
a) ¿Qué volumen de disolución 2.10-3 M de hidróxido de potasio se necesitaría para que
reaccionase con 0,001 mol de ácido sulfhídrico? (1 l)
b) Una muestra de 80 gramos, que contiene hidróxido de potasio, reaccionó con 0,05 mol
de H2S. ¿Cuál es el porcentaje de hidróxido de potasio en la muestra?. (7%)
17. El magnesio reacciona con el oxígeno, formándose óxido de magnesio. Un recipiente
contiene 2 litros de aire (medido a 1,02 atm y 20ºC) y 1,2 gramos de magnesio. El aire
contiene un 20% de oxígeno en volumen. ¿Qué cantidad de óxido de magnesio se
formará?. (1.36g)
9