Mira un vaso de agua y el aire en esta habitación. Ambos parecen limpios y simples. Pero el agua natural lleva oxígeno disuelto, minerales y a veces aguas residuales y…
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10.1
Water · Agua
Syllabus
English
Core
Supplement
1 Describe chemical tests for the presence of water using anhydrous cobalt(II) chloride and anhydrous copper(II) sulfate
2 Describe how to test for the purity of water using melting point and boiling point
3 Explain that distilled water is used in practical chemistry rather than tap water because it contains fewer chemical impurities
4 State that water from natural sources may contain substances, including: (a) dissolved oxygen (b) metal compounds (c) plastics (d) sewage (e) harmful microbes (f) nitrates from fertilisers (g) phosphates from fertilisers and detergents
5 State that some of these substances are beneficial, including: (a) dissolved oxygen for aquatic life (b) some metal compounds provide essential minerals for life
6 State that some of these substances are potentially harmful, including: (a) some metal compounds are toxic (b) some plastics harm aquatic life (c) sewage contains harmful microbes which cause disease (d) nitrates and phosphates lead to deoxygenation of water and damage to aquatic life Details of the eutrophication process are not required
7 Describe the treatment of the domestic water supply in terms of: (a) sedimentation and filtration to remove solids (b) use of carbon to remove tastes and odours (c) chlorination to kill microbes
Español
Núcleo
Complemento
1 Describir las pruebas químicas para detectar la presencia de agua utilizando cloruro de cobalto(II) anhidro y sulfato de cobre(II) anhidro
2 Describir cómo probar la pureza del agua mediante el punto de fusión y el punto de ebullición
3 Explicar que el agua destilada se utiliza en química práctica en lugar del agua del grifo porque contiene menos impurezas químicas
4 Indicar que el agua de fuentes naturales puede contener sustancias, incluyendo: (a) oxígeno disuelto (b) compuestos metálicos (c) plásticos (d) aguas residuales (e) microbios dañinos (f) nitratos de fertilizantes (g) fosfatos de fertilizantes y detergentes
5 Indicar que algunas de estas sustancias son beneficiosas, incluyendo: (a) el oxígeno disuelto para la vida acuática (b) algunos compuestos metálicos proporcionan minerales esenciales para la vida
6 Indicar que algunas de estas sustancias pueden ser dañinas, incluyendo: (a) algunos compuestos metálicos son tóxicos (b) algunos plásticos dañan la vida acuática (c) las aguas residuales contienen microbios dañinos que causan enfermedades (d) los nitratos y fosfatos conducen a la desoxigenación del agua y al daño de la vida acuática No se requieren detalles sobre el proceso de eutrofización
7 Describir el tratamiento del suministro doméstico de agua en términos de: (a) sedimentación y filtración para eliminar sólidos (b) uso de carbón para eliminar sabores y olores (c) cloración para matar microbios
Source: Cambridge International syllabus · Fuente: Plan de estudios Cambridge International
English
Testing for water
Two chemical tests show that water is present:
Anhydrous 无水 cobalt(II) chloride turns from blue to pink when water is added.
Anhydrous copper(II) sulfate turns from white to blue when water is added.
These tests only show that water is there. To show that water is pure, you test its melting point 熔点 and boiling point 沸点: pure water melts at exactly $0\,{}^{\circ}\text{C}$ and boils at exactly $100\,{}^{\circ}\text{C}$. Any dissolved substance changes these values.
This is why distilled water 蒸馏水 is used in chemistry instead of tap water — it has far fewer chemical impurities 杂质.
What is in natural water
Water from rivers, lakes and the sea is not pure. It may contain dissolved oxygen 氧气, metal compounds, plastics, sewage 污水, harmful microbes 微生物, and nitrates 硝酸盐 and phosphates 磷酸盐 (which come from fertilisers and detergents).
Some of these are helpful:
dissolved oxygen lets aquatic life 水生生物 (fish and plants) breathe;
some metal compounds give essential minerals 矿物质.
Others are harmful:
some metal compounds are toxic 有毒 (poisonous);
some plastics harm aquatic life;
sewage carries microbes that cause disease;
nitrates and phosphates cause deoxygenation 缺氧 (loss of oxygen) in the water, which harms aquatic life.
Treating drinking water
To make water safe to drink, the water supply is treated in steps:
sedimentation 沉降 and filtration 过滤 remove solid bits;
passing it through carbon 碳 removes bad tastes and smells;
Dos pruebas químicas indican que el agua está presente:
El cloruro de cobalto(II) anhidro cambia de azul a rosa cuando se le añade agua.
El sulfato de cobre(II) anhidro cambia de blanco a azul cuando se le añade agua.
Estas pruebas solo demuestran la presencia de agua. Para confirmar que el agua es pura, se comprueba su punto de fusión y su punto de ebullición: el agua pura funde exactamente a $0\,{}^{\circ}\text{C}$ y hierve exactamente a $100\,{}^{\circ}\text{C}$. Cualquier sustancia disuelta altera estos valores.
Las pruebas de cambio de color muestran la presencia de agua; los puntos fijos de fusión y ebullición indican pureza
Por esta razón se utiliza agua destilada en química en lugar de agua del grifo, ya que contiene mucho menos impurezas químicas.
¿Qué hay en el agua natural?
El agua de ríos, lagos y mares no es pura. Puede contener oxígeno disuelto, compuestos metálicos, plásticos, aguas residuales, microbios nocivos, así como nitratos y fosfatos (provenientes de fertilizantes y detergentes).
Algunos de estos componentes son beneficiosos:
el oxígeno disuelto permite la respiración a la vida acuática (peces y plantas);
algunos compuestos metálicos aportan minerales esenciales.
Otros son dañinos:
algunos compuestos metálicos son tóxicos;
ciertos plásticos perjudican a la vida acuática;
las aguas residuales transportan microbios que causan enfermedades;
los nitratos y fosfatos provocan desoxigenación (pérdida de oxígeno) en el agua, lo cual daña a la vida acuática.
Tratamiento del agua potable
Para hacer el agua apta para el consumo humano, el suministro se somete a varios pasos:
la sedimentación y la filtración eliminan partículas sólidas;
el paso por carbón elimina malos sabores y olores;
la cloración (adición de cloro) destruye los microbios nocivos.
El agua se hace segura para beber mediante pasos secuenciales: asentar las partículas grandes, filtrar, eliminar sabores con carbón y clorar
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Laboratorio de tratamiento de agua
Clasificar los procesos del agua según lo que eliminan o cambian.
10.2
Fertilisers · Fertilizantes
Syllabus
English
Core
Supplement
1 State that ammonium salts and nitrates are used as fertilisers
2 Describe the use of NPK fertilisers to provide the elements nitrogen, phosphorus and potassium for improved plant growth
Español
Fundamental
Complementario
1 Indicar que las sales de amonio y los nitratos se utilizan como fertilizantes
2 Describir el uso de los fertilizantes NPK para proporcionar los elementos nitrógeno, fósforo y potasio con el fin de mejorar el crecimiento de las plantas
Source: Cambridge International syllabus · Fuente: Plan de estudios Cambridge International
English
Fertilisers 肥料 are added to soil to help plants grow. Ammonium salts and nitrates are common fertilisers.
NPK fertilisers contain the three elements plants need most: nitrogen 氮气, phosphorus 磷 and potassium 钾.
Español
Los fertilizantes se añaden al suelo para ayudar al crecimiento de las plantas. Las sales de amonio y los nitratos son fertilizantes comunes.
Los fertilizantes NPK contienen los tres elementos que más necesitan las plantas: nitrógeno, fósforo y potasio.
Los fertilizantes NPK suministran los tres elementos más necesarios para las plantas: nitrógeno, fósforo y potasio
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Laboratorio de rutas de fertilizantes
Seguir el nitrógeno desde las materias primas hasta el crecimiento de los cultivos.
Air quality and climate · Calidad del aire y clima
Syllabus
English
Core
Supplement
1 State the composition of clean, dry air as approximately 78% nitrogen, $\text{N}_2$, 21% oxygen, $\text{O}_2$ and the remainder as a mixture of noble gases and carbon dioxide, $\text{CO}_2$
2 State the source of each of these air pollutants, limited to: (a) carbon dioxide from the complete combustion of carbon-containing fuels (b) carbon monoxide and particulates from the incomplete combustion of carbon-containing fuels (c) methane from the decomposition of vegetation and waste gases from digestion in animals (d) oxides of nitrogen from car engines (e) sulfur dioxide from the combustion of fossil fuels which contain sulfur compounds
3 State the adverse effect of these air pollutants, limited to: (a) carbon dioxide: higher levels of carbon dioxide leading to increased global warming, which leads to climate change (b) carbon monoxide: toxic gas (c) particulates: increased risk of respiratory problems and cancer (d) methane: higher levels of methane leading to increased global warming, which leads to climate change (e) oxides of nitrogen: acid rain, photochemical smog and respiratory problems (f) sulfur dioxide: acid rain
7 Describe how the greenhouse gases carbon dioxide and methane cause global warming, limited to: (a) the absorption, reflection and emission of thermal energy (b) reducing thermal energy loss to space
4 State and explain strategies to reduce the effects of these environmental issues, limited to: (a) climate change: planting trees, reduction in livestock farming, decreasing use of fossil fuels, increasing use of hydrogen and renewable energy, e.g. wind, solar (b) acid rain: use of catalytic converters in vehicles, reducing emissions of sulfur dioxide by using low-sulfur fuels and flue gas desulfurisation with calcium oxide
8 Explain how oxides of nitrogen form in car engines and describe their removal by catalytic converters, e.g. $2\text{CO} + 2\text{NO} \rightarrow 2\text{CO}_2 + \text{N}_2$
5 Describe photosynthesis as the reaction between carbon dioxide and water to produce glucose and oxygen in the presence of chlorophyll and using energy from light
6 State the word equation for photosynthesis, carbon dioxide + water $\rightarrow$ glucose + oxygen
9 State the symbol equation for photosynthesis, $6\text{CO}_2 + 6\text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + 6\text{O}_2$
Español
Core
Suplemento
1 Indicar la composición del aire limpio y seco como aproximadamente 78% de nitrógeno, $\text{N}_2$, 21% de oxígeno, $\text{O}_2$ y el resto como una mezcla de gases nobles y dióxido de carbono, $\text{CO}_2$
2 Indicar la fuente de cada uno de estos contaminantes del aire, limitándose a: (a) dióxido de carbono procedente de la combustión completa de combustibles que contienen carbono (b) monóxido de carbono y partículas procedentes de la combustión incompleta de combustibles que contienen carbono (c) metano procedente de la descomposición de la vegetación y gases de digestión en animales (d) óxidos de nitrógeno procedentes de los motores de los vehículos (e) dióxido de azufre procedente de la combustión de combustibles fósiles que contienen compuestos de azufre
3 Indicar el efecto adverso de estos contaminantes del aire, limitándose a: (a) dióxido de carbono: niveles más altos de dióxido de carbono que conducen al aumento del calentamiento global, lo que provoca cambios climáticos (b) monóxido de carbono: gas tóxico (c) partículas: mayor riesgo de problemas respiratorios y cáncer (d) metano: niveles más altos de metano que conducen al aumento del calentamiento global, lo que provoca cambios climáticos (e) óxidos de nitrógeno: lluvia ácida, smog fotoquímico y problemas respiratorios (f) dióxido de azufre: lluvia ácida
7 Describir cómo los gases de efecto invernadero, el dióxido de carbono y el metano, causan el calentamiento global, limitándose a: (a) la absorción, reflexión y emisión de energía térmica (b) la reducción de la pérdida de energía térmica hacia el espacio
4 Indicar y explicar estrategias para reducir los efectos de estos problemas ambientales, limitándose a: (a) cambio climático: plantar árboles, reducción de la ganadería, disminución del uso de combustibles fósiles, aumento del uso de hidrógeno y energías renovables, p. ej., eólica y solar (b) lluvia ácida: uso de convertidores catalíticos en vehículos, reducción de las emisiones de dióxido de azufre mediante el uso de combustibles bajos en azufre y desulfurización de gases de combustión con óxido de calcio
8 Explicar cómo se forman los óxidos de nitrógeno en los motores de los vehículos y describir su eliminación mediante convertidores catalíticos, p. ej., $2\text{CO} + 2\text{NO} \rightarrow 2\text{CO}_2 + \text{N}_2$
5 Describir la fotosíntesis como la reacción entre el dióxido de carbono y el agua para producir glucosa y oxígeno en presencia de clorofila y utilizando energía luminosa
6 Indicar la ecuación verbal de la fotosíntesis, dióxido de carbono + agua $\rightarrow$ glucosa + oxígeno
9 Indicar la ecuación simbólica de la fotosíntesis, $6\text{CO}_2 + 6\text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + 6\text{O}_2$
Source: Cambridge International syllabus · Fuente: Plan de estudios Cambridge International
English
Clean, dry air is approximately:
78% nitrogen ($\text{N}_2$)
21% oxygen ($\text{O}_2$)
the rest is a mixture of noble gases 稀有气体 and carbon dioxide ($\text{CO}_2$).
Air pollutants and their sources
Pollutant
Main source
carbon dioxide ($\text{CO}_2$)
complete combustion 完全燃烧 of carbon-containing fuels
carbon monoxide 一氧化碳 and particulates 颗粒物
incomplete combustion 不完全燃烧 of carbon-containing fuels
methane 甲烷
rotting plants and waste gases from animal digestion
oxides of nitrogen 氮氧化物
car engines
sulfur dioxide
burning fossil fuels 化石燃料 that contain sulfur 硫
Effects of these pollutants
Carbon dioxide 二氧化碳 and methane are greenhouse gases 温室气体: more of them causes global warming 全球变暖, which leads to climate change 气候变化.
Carbon monoxide is a toxic gas.
Particulates increase the risk of respiratory 呼吸 (breathing) problems and cancer 癌症.
Oxides of nitrogen cause acid rain 酸雨, photochemical smog 光化学烟雾 and breathing problems.
Sulfur dioxide causes acid rain.
Worked example. A power station burns coal containing sulfur, and a lake downwind slowly turns acidic. Name the pollutant, explain the link, and give one way to stop it. Burning a fossil fuel that contains sulfur releases sulfur dioxide, which causes acid rain, so the rain falling on the lake is acidic. To stop it at the source, use flue gas desulfurisation, where calcium oxide removes the sulfur dioxide from the waste gases before they leave the chimney, or switch to a low-sulfur fuel. Match the fix to the pollutant: a catalytic converter treats a car's oxides of nitrogen and would do nothing about a coal-fired power station's sulfur dioxide.
Reducing these problems
To slow climate change: plant trees, farm fewer animals, burn fewer fossil fuels, and use more hydrogen and renewable energy 可再生能源 such as wind and solar power.
To reduce acid rain: fit catalytic converters 催化转化器 in cars, use low-sulfur fuels, and use flue gas desulfurisation 烟气脱硫 with calcium oxide 氧化钙 to remove sulfur dioxide from waste gases.
How greenhouse gases warm the Earth
Greenhouse gases such as carbon dioxide and methane let sunlight through, but they absorb the thermal energy 热能 given off by the warm Earth, and send some of it back down. This reduces the thermal energy lost to space, so the Earth gets warmer.
In a car engine, the high temperature makes nitrogen and oxygen from the air react to form oxides of nitrogen. A catalytic converter removes them, for example:
Photosynthesis 光合作用 is the opposite of combustion — it removes carbon dioxide from the air. Plants use light energy and chlorophyll 叶绿素 to turn carbon dioxide and water into glucose 葡萄糖 and oxygen:
La quema de combustibles fósiles contamina el aire y altera el clima.
El aire limpio y seco se compone aproximadamente de:
78% nitrógeno ($\text{N}_2$)
21% oxígeno ($\text{O}_2$)
el resto es una mezcla de gases nobles y dióxido de carbono ($\text{CO}_2$).
El aire limpio y seco está compuesto aproximadamente por 78% de nitrógeno, 21% de oxígeno y 1% de otros gases (gases nobles y dióxido de carbono)
Contaminantes del aire y sus fuentes
Contaminante
Fuente principal
Dióxido de carbono ($\text{CO}_2$)
Combustión completa de combustibles que contienen carbono
Monóxido de carbono y partículas
Combustión incompleta de combustibles que contienen carbono
Metano
Descomposición de plantas y gases de desecho de la digestión animal
Óxidos de nitrógeno
Motores de automóviles
Dióxido de azufre
Quema de combustibles fósiles que contienen azufre
Efectos de estos contaminantes
El dióxido de carbono y el metano son gases de efecto invernadero: un aumento en su concentración provoca calentamiento global, lo que conduce al cambio climático.
El monóxido de carbono es un gas tóxico.
Las partículas aumentan el riesgo de problemas respiratorios y cáncer.
Los óxidos de nitrógeno causan lluvia ácida, smog fotoquímico y problemas respiratorios.
El dióxido de azufre causa lluvia ácida.
Ejemplo resuelto. Una central eléctrica quema carbón que contiene azufre, y un lago aguas abajo se vuelve lentamente ácido. Nombre el contaminante, explique el vínculo y proponga una forma de evitarlo. La quema de un combustible fósil que contiene azufre libera dióxido de azufre, lo que causa lluvia ácida, haciendo que la lluvia que cae sobre el lago sea ácida. Para detenerlo en la fuente, utilice desulfurización de gases de escape, donde el óxido de calcio elimina el dióxido de azufre de los gases residuales antes de que salgan por la chimenea, o cambie a un combustible bajo en azufre. Ajuste la solución al contaminante: un conversor catalítico trata los óxidos de nitrógeno de un automóvil y no tendría efecto alguno sobre el dióxido de azufre de una central térmica.
Reducción de estos problemas
Para frenar el cambio climático: plantar árboles, reducir la ganadería, quemar menos combustibles fósiles y utilizar más hidrógeno y energías renovables como la eólica y la solar.
Para reducir la lluvia ácida: instalar convertidores catalíticos en los autos, usar combustibles bajos en azufre y aplicar desulfurización de gases de escape con óxido de calcio para eliminar el dióxido de azufre de los gases residuales.
En el interior de un convertidor catalítico hay un panal recubierto con metales catalizadores; los muchos canales diminutos ofrecen una enorme superficie
Cómo calientan la Tierra los gases de efecto invernadero
Los gases de efecto invernadero, como el dióxido de carbono y el metano, permiten el paso de la luz solar, pero absorben la energía térmica emitida por la Tierra cálida y devuelven parte de ella hacia abajo. Esto reduce la energía térmica perdida hacia el espacio, por lo que la Tierra se calienta.
Los gases de efecto invernadero dejan pasar la luz solar pero atrapan parte del calor que emite la Tierra, causando su calentamiento
En un motor de automóvil, la alta temperatura hace que el nitrógeno y el oxígeno del aire reaccionen para formar óxidos de nitrógeno. Un conversor catalítico los elimina, por ejemplo:
La fotosíntesis es lo opuesto a la combustión: elimina el dióxido de carbono del aire. Las plantas utilizan la energía luminosa y la clorofila para convertir el dióxido de carbono y el agua en glucosa y oxígeno:
Two tests show water is present (cobalt(II) chloride blue → pink; copper(II) sulfate white → blue), but only fixed melting and boiling points (0 °C and 100 °C) show it is pure.
Clean, dry air is about 78% nitrogen, 21% oxygen and 1% other gases (mostly noble gases and carbon dioxide).
Match each pollutant to its source and effect: carbon monoxide (incomplete combustion; toxic); sulfur dioxide and oxides of nitrogen (acid rain); carbon dioxide and methane (greenhouse gases → global warming).
Greenhouse gases let sunlight through but absorb the heat the warm Earth gives off and send some back down, so the Earth warms up.
Español
Dos pruebas confirman que el agua está presente (cloruro de cobalto(II): azul → rosa; sulfato de cobre(II): blanco → azul), pero solo los puntos fijos de fusión y ebullición (0 °C y 100 °C) demuestran que es pura.
El aire limpio y seco está compuesto aproximadamente por 78% de nitrógeno, 21% de oxígeno y 1% de otros gases (mayormente gases nobles y dióxido de carbono).
Asocie cada contaminante con su fuente y efecto: monóxido de carbono (combustión incompleta; tóxico); dióxido de azufre y óxidos de nitrógeno (lluvia ácida); dióxido de carbono y metano (gases de efecto invernadero → calentamiento global).
Los gases de efecto invernadero permiten el paso de la luz solar, pero absorben el calor que emite la Tierra cálida y lo devuelven parcialmente hacia abajo, provocando el calentamiento del planeta.
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