Facultad de Ingeniera-FIUNA. Ctedra de Qumica General

Reacciones y ecuaciones qumicasDaniela Grabowski, Alberto Fernandez1) Reacciones de composicin o combinacinEn estas reacciones, dos o ms elementos o compuestos se combinan, resultando en un solo producto.A+BCEjemplosMetal + no metal sal binaria2 Na + Cl2 2 NaCl

No metal + no metal compuesto binario covalenteP4 + 6 Cl2 4 PCl3P4 + 10 Cl2 4 PCl5

Metal + oxigeno oxido bsico2 Fe + O2 2 FeO4 Fe + 3 O2 2 Fe2O3

NO metal + oxigeno oxido acido (anhdrido)C + O2 CO2C + O2 2 CO (deficiencia de oxigeno)

Metal + hidrogeno hidruro metlicoCa + H2 CaH2

NO metal + hidrogeno cido hidrcidoS + H2 H2S

Elemento + compuesto compuestoPCl3 + Cl2 PCl5SF4 + F2 SF6

Compuesto + compuesto compuestoOxido bsico + agua hidrxido metlicoNa2O + H2O 2 Na(OH)

Anhdrido + agua acido oxacidoN2O5 + H2O 2 HNO3

EjercicioCompleta las reacciones y nombra los productos2H2+O22H2OS +O2SO2C +O2CO2Mg +F2MgF2P4+6Cl24PCl3P4+10Cl24PCl5 (cloro en exceso)Li+O2H2+F2H2+Cl2H2+SN2+H2PCl3+Cl2SF4+F2Na2O+H2O CaO+H2O BaO+H2O CO2+H2O SO2+H2O SO3+H2O N2O5+H2O Reacciones en exceso de oxgeno:Fe+O2N2+O2P4+O2

Reacciones con oxgeno limitante:Fe+O2Ni +O2P4+O2C+O2

2) Reacciones de DescomposicinEste tipo de reaccin es contraria a la de composicin o sntesis ya que en esta no se unen 2 o ms molculas para formar una sola, sino que una sola molcula se divide o se rompe para formar varias molculas ms sencillasCA+BEjercicioCompleta las reacciones HgONaClHClH2OKClO3 2 KCl + O2CaCO3 CaO + CO22NaHCO3 Na2CO3+CO2+H2OPbCO3K2SO3 K2O+SO2PCl5SCl6H2CO3

3) Reacciones de Desplazamiento SimpleEstas reacciones son aquellas en las cuales un tomo toma el lugar de otro similar pero menos activo en un compuesto. En general, los metales reemplazan metales (o al hidrgeno de un cido) y los no metales reemplazan no metales. La actividad de los metales es la siguiente, en orden de mayor actividad a menor actividad: Li, K, Na, Ba, Ca, Mg, Al, Zn, Fe, Cd, Ni, Sn, Pb, (H), Cu, Hg, Ag, Au. El orden de actividad de los no metales ms comunes es el siguiente: F, O, Cl, Br, I, siendo el flor el ms activo.(Obs.: Serie de actividades de los metales al final del ejercitario)AB+CCB+AEjemplosMetal activo + sal de metal menos activo metal menos activo + sal de metal activoCu + 2 AgNO3 2Ag + Cu(NO3)2

Metal activo + acido hidrogeno + sal Fe + 2 HCl H2 + FeCl2

Metal activo + agua oxido-hidrxido(IA) + sal 2 Al + 3 H2O(g) Al2O3 + 3 H2 Na + H2O(l) NaOH + H2Mg + H2O(l) No ocurre

Halogeno + sal de halogeno menos activo halogeno + sal de halgeno activo

EjercicioPredice la ocurrencia y completa las reacciones que ocurrenZn+CuSO4Mg+HClFe+HClAg+H2SO4Cl2+NaBrBr2+KIAl+H2OFe+H2OMg+H2OK+H2OCl2+KBrCl2+NaI

4) Reacciones de Doble Desplazamiento o MettesisEstas reacciones son aquellas en las cuales el in positivo (catin) de un compuesto se combina con el in negativo (anin) del otro y viceversa, habiendo as un intercambio de tomos entre los reactantes.OJO: Solo ocurre si: Se forma un precipitado Se forma un gas Se forma un electrolito dbil o no electrolito(Obs.: Tabla de Solubilidad, Fuerza cida)AB+CDCB+ADEjemplosSal soluble + sal soluble sal insoluble (precipitado) + sal solubleBaBr2+ K2SO4 BaSO4 + 2 KBr

Acido fuerte + carbonato sal+ CO2 + agua2 HCl + K2CO3 2 KCl + CO2 + H2OAcido fuerte + sal de cido dbil sal de cido fuerte + acido dbil (electrolito dbil)H2SO4 + NaCH3COO Na2SO4 + CH3COOH

EjercicioPredice la ocurrencia y completa las reacciones que ocurrenPb(NO3)2+K2CrO4NaBr+K2SO4HNO3+Na2CO3HCl+K2CO3H2SO4+Li2CO3

5) Reacciones de neutralizacinEstas reacciones son de doble desplazamiento o intercambio. Su particularidad es que ocurren entre un cido y una base y los productos de la reaccin son agua y una sal formada por el catin de la base y el anin del cido.HA+B(OH)AB+H2OEjemploAcido + hidroxido sal + aguaH2SO4+ NaOH Na2SO4 + H2OEjercicioCompleta las reacciones TOTAL H3PO4+NaOH PARCIAL H3PO4+NaOH PARCIAL H3PO4+NaOH

TOTAL HCl+Al(OH)3 PARCIAL HCl+Al(OH)3PARCIAL HCl+Al(OH)3

H2SO4+Ca(OH)2HNO3+KOHHCl+NaOH

ClculosQumicosWalter Morales, Alberto Fernndez1. Relacin nmero de tomos molUn mol se define como la cantidad exacta de partculas que hay en 12 gramos del istopo carbono 12. Este valor se obtuvo de manera experimental y se lo conoce como Nmero de Avogadro.NA = 6,022 x 1023As como en una docena de lpices hay doce unidades, en un mol de lpices hay 6,022 x 1023 unidades.Los coeficientes estequiomtricos de una ecuacin qumica estn expresados en moles, as, en la reaccin 2 Ca + O2 2 CaO se tiene que dos moles de Calcio metlico se combina con un mol de oxgeno, y ello produce dos moles de xido de Calcio.Ejemplo: Cuntos moles de cloro se necesitan para que 25 moles de hidrgeno reaccione completamente? Cuntas molculas de HCl se formarn?SolucinLa reaccin correspondiente es la formacin del HCl, la cual es:H2 + Cl2 2 HClPor cada mol de hidrgeno, se necesita un mol de cloro, entonces para que reaccionen 25 moles de hidrgeno se necesitan 25 moles de Cl2Adems, por cada mol de Hidrgeno se forman dos moles de HCl, por lo tanto:1 mol H2 ____ 2 mol HCl25 moles H2___xx = 50 mol de HClSe sabe tambin que:1 mol de molculas de HCl ____ 6,022 x 1023 molculas de HCl50 mol de molculas de HCl ___ x

x = 3,011 x 1025 molculas de HCl

2. Relacin mol masaUn mol de un tomo es equivalente a la masa atmica de ese tomo expresado en gramos, as, un mol de azufre (S) tiene 32 gramos, un mol de carbono (C) tiene 12 gramos, etc.En un compuesto, el peso de un mol de compuesto ser la suma de los pesos moleculares de los elementos componentes, multiplicado cada uno por su subndice. As, la masa de un mol de agua (H2O) es dos veces el peso del hidrgeno ms el peso del oxgeno, es decir 2x1 + 16 = 18 gramos.

Ejemplo: Cuntos moles contiene una muestra de 150 gramos de agua pura?

Solucin1 mol H2O ____ 18 gramos H2O x _____150 gramos H2O

x = 8,33 moles de agua

Ejemplo: Cuntos moles de cido sulfrico se podrn neutralizar haciendo reaccionar completamente 400 gramos de NaOH? Cuntos gramos de sal se obtienen?

SolucinLa reaccin correspondiente esH2SO4 + 2 NaOH Na2SO4 + 2 H2O

1 mol H2SO4 = 2x1 + 32 + 4x16 = 98 gramos1 mol NaOH = 23 + 16 + 1 = 40 gramos1 mol Na2SO4 = 2x23 + 32 + 4x16 = 142 gramos

2 moles de NaOH reaccionan con un mol de cido, entonces:

1 molNaOH ____ 40 g NaOH2 molNaOH ____ xx = 80 g NaOH

80 g NaOH ____ 1 mol H2SO4400 g NaOH____ x

x = 5 moles H2SO4

Otra forma hubiera sido convertir los 400 gramos de NaOH a moles, y proceder como el ejemplo de la pgina anterior. Para hallar los gramos de sal, se puede decir que dos moles de NaOH (es decir, 80 gramos) producen un mol de Na2SO4 (es decir, 142 gramos), entonces:

80 g NaOH ____ 142 g Na2SO4400 g NaOH ___ x

x = 710 gramos de Na2SO4

3. Composicin centesimal. Frmula mnima y frmula molecularLa composicin centesimal de un elemento en un compuesto se refiere a cuntos gramos de elemento hay por cada 100 gramos de compuesto, que no es otra cosa ms que el porcentaje del elemento en el compuesto.

Ejemplo:Cul es la composicin centesimal del sodio, azufre y oxgeno en el sulfato de sodio?

Solucin

La frmula del sulfato de sodio es Na2SO4

Porcentaje de Sodio:2x23 g de Sodio ____ 142 g de Na2SO4x ____ 100 g de Na2SO4

x = 32,4 g de Na, lo que es, por definicin, 32,4 % de Na

Alternativamente, se puede proceder de la siguiente manera:142 g _____ 100 %2x23 g ____ x

x = 32,4 %

Porcentaje de Azufre:142 g _____ 100 %32 g _____ x

x = 22,5 %

Porcentaje de oxgeno:142 g Na2SO4 ____ 64 g O100 g Na2SO4 ____ x

x = 45,1 %

EJERCICIOS

1. Cul es la masa en gramos de 2,5 moles de metano?2. Qu masa de CO2 se obtendr cuando se quema 100 gr de propano C3H8? La reaccin de combustin es la siguiente:C3H8 + O2 CO2 + H2O3. Hallar:a. El nmero de moles en 250 g de sulfato de sodio (Na2SO4)b. El nmero de tomos de oxgeno contenidos en 130gramos de fosfato de potasioc. La cantidad de tomos de fsforo que hay en 279 gr deP4.4. Qu masa de amoniaco se obtiene con 20gr de Nitrgeno en la siguiente reaccin: N2 + H2 NH3?5. Cuntos moles de molculas de amoniaco ( NH3) se obtienen de la reaccin de 60 g de hidrgeno segn la reaccin anterior?6. Cunto pesa en gramos un nico tomo de Mg?7. En la reaccin : CaO + H2O Ca(OH)2, determina :a. La masa de H2O que reacciona completamente con 100 g de xido de calciob. Los moles de hidrxido de calcio formados por 400 g de xido de calcio8. Si 20 g de una sustancia contiene 3,01. 1023 tomos de la misma,hallar el peso molecular de esta.9. Si 4g de azufre reaccionan con 8g de hidrgeno:a. Qu masa de H2S se formar?b. Cul es el Reactivo limitante y cunto hay en exceso?10. Calcular la formula mnima de un compuesto que contiene 43,4% de sodio, 11,3% de carbono y 45,3% de oxgeno.11. Cul es la frmula emprica de un compuesto que presenta 41,1% de potasio, 33,7% de azufre y 25,2% de oxgeno?12. Una muestra de 5,325 gr de benzoato de metilo, compuesto que se utiliza en la manufactura de perfumes, contiene 3,758 gr de carbono, 0,316 gr de hidrogeno y 1,251 gr de oxgeno. Determina su frmula mnima.13. En la reaccin de litio y agua, cuntos gramos de H2O sern necesarios para reaccionar completamente con 15 gr de Litio?14. Calcule la composicin porcentual de H, N y O en el cido Ntrico.15. La combustin completa del Butano, dada por la siguiente reaccin:C4H10 + O2CO2 + H2O. Se pide hallar la masa de dixido de carbono se formara cuando se queman 200g de Butano.16. Un compuesto M contiene 63,3% de manganeso y 36,7% de oxgeno en masa. Cuando M se calienta se desprende oxgeno gaseoso y se obtiene un nuevo compuesto P que contiene 72% de Mn y 28% de O. Determine la formula emprica de M y P.17. Calcular la masa de arseniato de potasio que se puede preparar mediante la reaccin de 18,4 g de cido arsnico con exceso de hidrxido de potasio.18. Considrese la reaccin entre el litio y agua. Cuntos gramos de litio se necesita para producir 9,89 g de H2?19. Reacciona, balancea y nombra las siguientes ecuaciones qumicas :a) Ca + O2 b) H2 + P4 c) H2O + Cl2O5d) K2O + H2O e) KClO3+ Qf) H2SO4 + Ba(OH)2 g) HCl + NH3h) CO2 + H2O i) HMnO4 + Na(OH) j) Al2O3 + H2O k) B2O3 + 2 H2O l) KBr + HF

SOLUBILIDADCOMPUESTOS SOLUBLESEXCEPCIONES

Compuestos que contienen iones de metales alcalinos y el in amonio

Nitratos, nitritosAgNO2

Bicarbonatos (hidrgeno carbonatos)

Cloratos, percloratos

Permanganatos

Halogenuros (cloruros, bromuros, yoduros)Halogenuros de Ag+, Hg22+, Pb2+

SulfatosSulfatos de Ag+, Ca2+, Sr2+, Ba2+, Hg22+, Pb2+

COMPUESTOS INSOLUBLESEXCEPCIONES

CarbonatosCompuestos que contienen iones de metales alcalinos y el ion amonio

Fosfatos

Cromatos

Arseniatos

Sulfuros

HidrxidosCompuestos que contienen metales alcalinos y el in Ba2+

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FUERZA CIDA(Aumento de la fuerza cida hacia arriba)cidos

HClO4Fuertes

HI

HBr

HCl

H2SO4

HNO3

H3O+

HSO4-

HFDbiles

HNO2

HCOOH

CH3COOH

NH4+

HCN

H2O

NH3

SERIE DE ACTIVIDADES DE LOS METALES (Aumento de fuerza reductora hacia arriba)LiReaccionan con agua fra para producir hidrxido e hidrgenoReaccionan con cidos para producir sal e hidrgeno

K

Ba

Ca

Na

MgReaccionan con vapor de agua para producir xido e hidrgeno

Al

Zn

Cr

Fe

Cd

Co

Ni

Sn

Pb

H2

Cu

Ag

Hg

Pt

Au

ATOMICIDADBIATOMICAS: Cuando las constituyen dos tomos, como en los gases simples (H2, N2, O2, F2, Cl2, Br2, I2).POLIATOMICAS: Estn constitudaspor ms de dos tomos. Por ejemplo: P4, As4, Sb4, S8.