1. Física y Química 3º ESO: guía interactiva
para la resolución de ejercicios
CLASIFICACIÓN DE LA MATERIA
Separación de sustancias
I.E.S. Élaios Departamento de Física y Química
3. Ayuda
• Las sustancias puras se identifican por las propiedades
características de cada una, que no dependen de la
cantidad ni de la forma de la sustancia.
• Son propiedades características, entre otras, la densidad,
las temperaturas de fusión y ebullición, la solubilidad y la
conductividad eléctrica.
• Desde el punto de vista microscópico, una sustancia pura
es aquella que tiene idénticas todas las partículas que la
componen, independientemente de la cantidad de
sustancia.
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4. EJERCICIO 1
Imagina que dispones de una paellera de hierro, una plancha de hierro, un clavo de hierro y un alambre
de hierro.
(a) De entre las citadas a continuación, ¿qué propiedades diferentes presentan dichos objetos?
(b) ¿Cuáles de dichas propiedades utilizarías para comprobar que todos esos objetos son de hierro y no
son, por ejemplo, de cobre?
1. Masa
# Contesta al apartado (a)
2. Brillo
3. Densidad Dichos objetos presentan
diferentes masa, brillo y volumen.
4. Volumen
5. Estado (sólido, líquido,
gaseoso)
# Contesta al apartado (b)
6. Temperatura de fusión
7. Conductividad eléctrica Utilizaría las siguientes
propiedades características:
8. Temperatura de
densidad, temperaturas de fusión y
ebullición
ebullición y conductividad eléctrica.
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5. EJERCICIO 2
Tenemos tres sólidos blancos en tres recipientes que han perdido sus etiquetas de identificación. Justifica
cuál o cuáles de las siguientes informaciones nos ayudarían a determinar de qué sustancia se trata.
(a) Uno de ellos es soluble en alcohol y los otros dos no.
(b) Dos de ellos se encuentran en forma de bloques y el otro pulverizado.
(c) La relación entre la masa y el volumen que ocupan es diferente en los tres.
(d) La temperatura de fusión es diferente para los tres sólidos.
Únicamente las informaciones sobre
propiedades características nos pueden
ayudar a determinar de qué sustancias
se trata. Por consiguiente, serían útiles
los datos de (a) sobre solubilidad, de
(c) sobre densidad y de (d) sobre
temperaturas de cambio de estado.
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6. EJERCICIO 3
La gráfica de la figura representa los resultados de un experimento para estudiar el enfriamiento del
paradiclorobenceno (polil de los armarios).
(a) ¿Durante qué intervalo de tiempo existe sólo en estado líquido, en cuál sólido y en cual líquido y
sólido conjuntamente?
(b) ¿Qué nos indica el tramo horizontal del gráfico? ¿A qué propiedad del paradiclorobenceno se refiere
este experimento?
Temperatura (ºC)
# Contesta al apartado (a)
Existe en estado líquido desde
t1 hasta t2, en estado sólido
desde t3 hasta t4, y coexisten
ambos estados entre t2 y t3.
# Contesta al apartado (b)
El tramo horizontal nos indica que la
t1 t2 t3 t4 temperatura no varía aunque se esté
Tiempo (min) transfiriendo energía al entorno, lo que
sucede en el cambio de estado.
La propiedad es la temperatura de
solidificación, que es la misma que la de
fusión.
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7. EJERCICIO 4
En un experimento se obtienen los siguientes resultados
Cuerpo Masa (g) Volumen (cm 3)
A 90,2 10
B 75,2 10
C 90,2 12
¿Es posible que todos o algunos de estos cuerpos correspondan a la misma sustancia? ¿Por qué?
# Calcula las densidades
La tabla proporciona datos de
masa y volumen que no son
m
propiedades características. d=
Se pueden utilizar los datos V
para calcular la densidad de mA 90, 2 g g
A : dA = = = 9, 02 3
cada cuerpo, que sí es una VA 10 cm3 cm
propiedad característica.
mB 75, 2 g g
B : dB = = = 7,52 3
VB 10 cm3 cm
mC 90, 2 g g
C : dC = = 3
= 7,52 3
VC 12 cm cm
# Da una respuesta razonada a
partir de los resultados
B y C son la misma sustancia, puesto
que tienen la misma densidad.
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8. EJERCICIO 5
La figura muestra la gráfica temperatura-tiempo correspondiente al calentamiento de la sustancia A y al
enfriamiento de la sustancia B. La sustancia A pasa del estado sólido al estado líquido y la sustancia B
pasa de líquido a sólido.
(a) Compara las temperaturas de cambio de estado de A y B.
(b) ¿Es posible que A y B sean la misma sustancia? Razona la respuesta.
Temperatura (ºC) # Contesta al apartado (a)
La temperatura de cambio de estado
A corresponde a la ordenada del tramo
horizontal de la gráfica temperatura-tiempo.
Las temperaturas de cambio de estado de A y
B son iguales.
B # Contesta al apartado (b)
A y B son la misma sustancia puesto
que la temperatura de cambio de
Tiempo (min) estado es una propiedad característica
de las sustancias puras.
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9. EJERCICIO 6
La figura muestra la estructura de tres piezas de aluminio. Indica, en función de los datos referidos, cuál de las
siguientes afirmaciones consideras correcta:
(a) Las masas de las tres piezas son iguales.
(b) Cuanto mayor sea el volumen de la pieza mayor será su masa.
(c) Cuanto mayor sea el volumen de la pieza menor será su masa.
(d) No existe relación entre el volumen y la masa de las piezas.
Varilla de 1 cm3
La única afirmación correcta es la (b),
puesto que al ser las tres piezas de
Lámina plana aluminio, que es una sustancia pura,
de 6 cm3 tendrán la misma densidad, que es una
propiedad característica. La masa y el
volumen son directamente proporcionales
para una sustancia pura.
Cubo de 20 cm3
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10. EJERCICIO 7
Se pidió a dos estudiantes que tratasen de identificar experimentalmente un sólido del que únicamente
se sabía que era una sal de sodio. Para ello, se entregó a cada uno una muestra de 3,0 g. A
continuación se presentan las descripciones de los estudiantes sobre los experimentos realizados:
ESTUDIANTE 1: Vertí directamente el sólido en un recipiente que contenía 70 cm 3 de agua y comprobé
que se disolvía completamente.
ESTUDIANTE 2: Añadí poco a poco agua al sólido (de 0,5 en 0,5 cm 3) agitando entre porción y porción.
Observé que el sólido estaba completamente disuelto después de haber añadido 15,5 cm 3 de agua.
A partir de esta información y de la tabla de solubilidades, indica razonadamente cuál es la sustancia
desconocida.
SOLUBILIDAD (g sal / 100 cm3 de agua) # ¿Qué estudiante operó correctamente?
Bromuro de sodio 88,8
Carbonato de sodio 19,4 El estudiante 2, puesto que determina el
Clorato de sodio 97,2 volumen mínimo de agua que disuelve
Cloruro de sodio 35,9 los 3,0 g de sal, lo que permite calcular
Fluoruro de sodio 4,4 la solubilidad de la misma.
Hidróxido de sodio 107,5
Ioduro de sodio 177,9 # Calcula la solubilidad de la sal e identifica
Nitrato de sodio 86,0 la sustancia en la tabla de solubilidades
Sulfato de sodio 16,8
m( soluto) 3g 19, 4 g
s= × =
100 3
× =
100
V (agua ) 15,5 cm 100 cm 3
La sal es el carbonato de sodio
11. EJERCICIO 8
Se ha llevado a cabo dos experimentos de calentamiento de dos líquidos hasta que han cambiado de
estado. Los resultados se recogen en las líneas del gráfico. Indica razonadamente cuál de dichas líneas
corresponde a una sustancia pura.
Temperatura (ºC)
A Las sustancias puras tienen la
temperatura de ebullición constante,
por lo que la gráfica nos indica que la
100ºC
sustancia pura es la B
B
Comienza la
ebullición Tiempo (min)
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12. EJERCICIO 9
A continuación se dan varias mezclas. Explica con detalle un procedimiento para separar
sus componentes.
1. Arena y serrín. 1. Agitar la mezcla en agua y separar el serrín
manualmente.
2. Sal de roca (de
las minas de 2. Disolver la sal en agua, filtrar y evaporar la
Remolinos). disolución. Las impurezas quedan en el filtro
y la sal en el fondo del recipiente.
3. Azufre en polvo y
virutas de hierro. 3. Atraer la virutas de hierro con un imán
(conviene envolver el imán con una tela).
4. Aceite y agua.
4. Introducir la mezcla en un embudo de
5. Yodo y sal común
decantación, esperar y separar.
–el yodo sublima
fácilmente-. 5. Calentar suavemente la mezcla y recoger
los vapores mediante una tapadera fría.
6. Sal común y
azufre. 6. Disolver en agua, filtrar y evaporar la
disolución. El azufre queda en el filtro y la
sal en el fondo del recipiente.
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13. EJERCICIO 10
Se tiene un vaso de precipitados que contiene una mezcla de arena, sal común y ácido cítrico. La tabla
siguiente indica si estas sustancias son o no solubles en agua o alcohol. Razona qué método de
separación emplearías para tener al final los tres sólidos y aislados.
Arena, sal común y ácido cítrico
arena sal común ácido cítrico
agua INSOLUBLE SOLUBLE SOLUBLE
Añadir alcohol, agitar y filtrar
etanol INSOLUBLE INSOLUBLE SOLUBLE
Arena y sal común Disolución de ácido cítrico en alcohol
Evaporación del alcohol
Añadir agua, agitar y filtrar
Ácido cítrico sólido
Disolución acuosa de sal común Arena húmeda
Evaporación del agua Evaporación del agua
Sal común sólida Arena
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14. EJERCICIO 11
El mineral denominado gaylusita parece una roca sólida, pero en realidad es una mezcla de carbonato
de calcio (caliza), carbonato de sodio (sosa) y agua. ¿Cómo podrías separar los dos carbonatos de la
roca? En la tabla siguiente se muestran algunas propiedades del carbonato de calcio y del carbonato de
sodio.
Se añade a la mezcla agua caliente
en cantidad suficiente para disolver
CARBONATO CARBONATO DE
DE CALCIO SODIO todo el carbonato de sodio. La
PROPIEDAD
cantidad de agua necesaria será
Punto de fusión mucho menor si es caliente, por la
825ºC 851ºC variación de la solubilidad con la
temperatura del carbonato de sodio.
Solubilidad
en alcohol Insoluble Insoluble Se filtra, y en el papel de filtro
quedará retenido el carbonato de
Solubilidad en calcio, que no es soluble, mientras
ácido clorhídrico Soluble Soluble que la disolución de carbonato de
Solubilidad A 0ºC: 7g/100 cm3 sodio pasará al matraz de filtración.
en agua Insoluble A 100ºC: 45g/100 cm3
Evaporando a sequedad el papel y la
disolución tendremos separados
ambos carbonatos.
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15. EJERCICIO 12
Explica, mediante un esquema, cómo separarías cada una de las mezclas siguientes:
(a) Arena, yodo y sal común.
(b) Hierro, sal común y carbonato de calcio. (El carbonato de calcio es insoluble en agua)
# Contesta al apartado (a) # Contesta al apartado (b)
Hierro, sal común y carbonato de calcio
Arena, yodo y sal común
Mediante un imán
Calentar
Hierro Sal común y carbonato de calcio
Arena y sal común Yodo sublimado
Añadir agua, agitar y filtrar
Añadir agua, agitar y filtrar o decantar
Carbonato de calcio Disolución acuosa de sal común
Arena húmeda Disolución acuosa de sal común
Evaporación del agua Evaporación del agua
Evaporación del agua
Sal común sólida Sal común sólida
Arena
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16. EJERCICIO 13
Indica qué procedimiento seguirías para separar los componentes del siguiente sistema: benceno, yodo,
sal común y arena.
(Ayuda: El yodo es soluble en benceno, pero la sal común y la arena no lo son).
# Dibuja a la derecha un esquema en el que se
muestre la situación del sistema en un recipiente, por
ejemplo un vaso de precipitados
# Haz un diagrama de flujo que
muestre los pasos de la separación Disolución de yodo en
benceno
Benceno, yodo, sal común y arena
Filtración
Sal común y arena
Disolución de yodo en benceno Sal común y arena
Destilación Añadir agua, agitar y filtrar
Disolución acuosa de sal común
Arena
Yodo Benceno
Evaporación del agua
Sal común sólida
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17. EJERCICIO 14
Indica qué procedimiento seguirías para separar y recuperar los componentes de la siguiente mezcla:
benceno, hierro, agua, azúcar y arena.
(Ayuda: el azúcar es insoluble en benceno, y éste y el agua son inmiscibles).
# Dibuja a la derecha un esquema en el que se
muestre la situación del sistema en un recipiente, por
ejemplo un vaso de precipitados
# Haz un diagrama de flujo que Benceno
muestre los pasos de la separación
Benceno, hierro, agua, azúcar y arena Disolución de azúcar
Filtración en agua
Benceno y disolución de azúcar en agua
Hierro y arena
Hierro y arena
Decantación
Mediante un imán
Disolución de azúcar en agua Benceno
Destilación Hierro Arena
Azúcar Agua
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18. EJERCICIO 15
Indica qué procedimiento seguirías para separar los componentes del sistema formado por A, B, C,
D y E, que tienen las características que se indican a continuación:
(a) A es sólido, soluble en B e insoluble en C.
(b) B y C son líquidos inmiscibles, siendo C más denso que B.
(c) D y E son sólidos, insolubles tanto en B como en C; E presenta propiedades magnéticas
# Dibuja a la derecha un esquema en el que se
muestre la situación del sistema en un recipiente, por
ejemplo un vaso de precipitados
# Haz un diagrama de flujo que A disuelto en B
muestre los pasos de la separación
A+B+C+D+E
C
Decantación
D+E A+B+C D+E
Mediante un imán Decantación
E D C A disuelto en B
Destilación
A B
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19. EJERCICIO 16
Se ha realizado una cromatografía sobre papel de dos disoluciones 1 y 2, y de cinco sustancias puras A,
B, C, D y F. El resultado se muestra en la figura siguiente.
(a) ¿Qué sustancias contiene cada disolución?
(b) ¿Hay alguna sustancia que no esté en ninguna de las disoluciones?
# Contesta al apartado (a)
La disolución 1 contiene las
sustancias puras A, C y D.
La disolución 2 contiene las
1 2 A B C D E sustancias puras C y B.
# Contesta al apartado (b)
La sustancia E no está en
ninguna de las disoluciones,
mientras que la sustancia A
está en las dos disoluciones.
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