COLEGIO DE BACHILLERES DEL ESTADO DE CHIHUAHUA PLANTEL No. 10 CUADERNO DE TRABAJO QUÍMICA I BLOQUE VII SEMESTRE 2013-B QBP. OSCAR RENÉ VALDEZ D. Representa y opera Reacciones Químicas 7 166 COLEGIO DE BACHILLERES DEL ESTADO DE CHIHUAHUA PLANTEL No. 10 CUADERNO DE TRABAJO QUÍMICA I BLOQUE VII SEMESTRE 2013-B QBP. OSCAR RENÉ VALDEZ D. INSTRUCCIONES: Contesta los siguientes reactivos que servirán como parámetro de tus conocimientos ates de abordar los temas contenidos del bloque VI, recuerda que este examen no formará parte de tu calificación final, solo es una evaluación diagnostica. Anota tu respuesta dentro del paréntesis. 1. Una reacción química se define como la: ( ) ( ) ( ) 4. En este tipo de reacción se tiene un solo reactivo y se obtienen varios productos ( ) a) b) c) d) Unión de dos o más sustancias Transformación de una sustancia a otra Representación con signos y símbolos Reacción de procesos 2. Una ecuación química es la: a) b) c) d) Transformación de sustancias químicas Reacción entre sustancias y sus procesos Representación de una reacción con signos y símbolos Interpretación de lo sucedido en la reacción 3. Son las sustancias iníciales en una reacción química: a) b) c) d) a) b) c) d) Reactivos Signos Productos Ecuación Descomposición Síntesis Doble sustitución Simple sustitución 5. En una ecuación química indica la formación de precipitados: ( ) a) b) c) d) 167 COLEGIO DE BACHILLERES DEL ESTADO DE CHIHUAHUA PLANTEL No. 10 CUADERNO DE TRABAJO QUÍMICA I BLOQUE VII SEMESTRE 2013-B QBP. OSCAR RENÉ VALDEZ D. 6. Es igualar los dos lados de la ecuación utilizando coeficientes al inicio de las formulas ( ) a) b) c) d) Reacción química Ecuación química Sustitución de ecuaciones Balanceo de ecuaciones 7. En el H3PO4 la valencia del fosforo es: ( ) 8. Método de balanceo en el que se utilizan las valencias de los compuestos:( ) a) b) c) d) a) b) c) d) -5 +6 -6 +5 Tanteo Oxido reducción Matemático Grafico 9. 4 Al + 3 O2 a) b) c) d) 2 Al2O3 pertenece a una reacción de: ) ( ) Descomposición Síntesis Simple sustitución Doble sustitución 10. Las ecuaciones se deben balancear para cumplir: a) b) c) d) ( Las reacciones químicas La ley de la conservación de la materia La ley de Proust La estabilidad de sustancias Total de aciertos: ______ 168 COLEGIO DE BACHILLERES DEL ESTADO DE CHIHUAHUA PLANTEL No. 10 CUADERNO DE TRABAJO QUÍMICA I BLOQUE VII SEMESTRE 2013-B QBP. OSCAR RENÉ VALDEZ D. 7.1 Reconoce el significado de los símbolos utilizados en la escritura de ecuaciones químicas En el Universo todo está sometido a una evolución permanente. Desde los seres vivos hasta las montañas o las estrellas, todo obedece a una dinámica de cambio. La razón de estas modificaciones continuas hay que buscarla en la delicada relación entre materia y energía. La humanidad ha utilizado desde el principio de su existencia reacciones químicas para producir energía. En primer lugar mediante la combustión de madera o de carbón, pasando por las que tienen lugar en los motores de explosión de los coches y llegando hasta las más sofisticadas, que tienen lugar en los motores de propulsión de las naves espaciales. La respiración de los animales y la digestión de los alimentos constituyen ejemplos importantes de reacciones químicas; por eso se dice que el cuerpo humano es como un laboratorio químico. El estudio metódico de las reacciones químicas ha permitido a los científicos transformar los productos naturales y obtener toda clase de sustancias, tales como: fibras sintéticas, plásticos, insecticidas y detergentes, todo ello tan útil en nuestra vida diaria. Una Reacción Química se puede definir como aquel proceso mediante el cual una o más sustancias, al interaccionar se transforman en otras, como consecuencia de la ruptura de algunos enlaces existentes y la formación de otros nuevos entre las especies participantes. Por ejemplo cuando quemamos azufre se forma un gas que es dióxido de azufre. Esta reacción química se lleva a cabo por rompimiento de los enlaces covalentes no polares de azufre y oxigeno y la formación del enlace covalente polar en el dióxido de azufre formado. 169 COLEGIO DE BACHILLERES DEL ESTADO DE CHIHUAHUA PLANTEL No. 10 CUADERNO DE TRABAJO QUÍMICA I BLOQUE VII SEMESTRE 2013-B QBP. OSCAR RENÉ VALDEZ D. La reacción anterior puede expresarse mediante símbolos y formulas de las sustancias participantes: S + O2 SO2 A esto se le conoce como Ecuación Química la cual se define como la representación abreviada y simbólica de una reacción química. Convencionalmente se escriben a la izquierda los símbolos o formulas de las sustancias iníciales, las cuales se llaman Reactivos o Reactantes. A la derecha de la ecuación se escriben los símbolos o formulas de las sustancias que se forman, a las que se llaman productos de la reacción. NaCl + AgNO3 AgCl Reactivos + NaNO3 Productos Para que una ecuación química represente con mayor fidelidad a una reacción, es necesario que los símbolos o formulas involucren algunas propiedades físicas o químicas: Signos auxiliares (g) Gas Sentido de la reacción E Energía (l) Reversible λ Luz (s) Solido Precipitación P Presión Δ Gas desprendido T Temperatura Liquido Calor NOTAS: 170 COLEGIO DE BACHILLERES DEL ESTADO DE CHIHUAHUA PLANTEL No. 10 CUADERNO DE TRABAJO QUÍMICA I BLOQUE VII SEMESTRE 2013-B QBP. OSCAR RENÉ VALDEZ D. Investiga reacciones químicas que suceden a tu alrededor, en la naturaleza o en tu cuerpo Con los siguientes conceptos realiza un mapa mental: Reacción química, Ecuación química, Reactivos, Productos, Signos y Símbolos, Transformación. 171 COLEGIO DE BACHILLERES DEL ESTADO DE CHIHUAHUA PLANTEL No. 10 CUADERNO DE TRABAJO QUÍMICA I BLOQUE VII SEMESTRE 2013-B QBP. OSCAR RENÉ VALDEZ D. 7.2 Distingue entre las reacciones de síntesis, descomposición, sustitución simple y sustitución doble Las reacciones se clasifican desde dos puntos de vista: 1. Con respecto a agentes externos 2. Con respecto a la separación y acomodo de átomos 1. Agentes externos: 1. Dirección de la reacción 2. Calor de la reacción 3. Catalizador a) Reversible a) Endotérmica a) Inmediata b) Irreversible b) Exotérmica b) Provocada c) Intérmica Reacciones reversibles. Son las reacciones en las que los productos se combinan entre si para formar de nueva cuenta las sustancias iníciales. 2 Fe + 3 H2O Fe2O3 + 3 H2O Reacciones irreversibles. Reacción que se realiza en una sola dirección, es decir, los productos no reaccionan entre si para formar las sustancias iníciales. MgO + H2O Mg(OH)2 Reacciones endotérmicas. Es en la que se requiere de calor para realizarse H2 + I2 Δ 2HI Reacciones exotérmicas. Cuando se lleva a cabo la reacción genera calor C + O2 + Δ CO2 Reacciones intérmicas. Son aquellas que no necesitan calor para efectuarse, ni tampoco lo liberan o generan NaOH + HCl NaCl + H2O Reacciones inmediatas. Son reacciones que se realizan sin la necesidad de un catalizador H2O + SO3 H2SO4 Reacciones provocadas. Son aquellas que para poderse realizar requieren de algún catalizador CaCO3 Δ CaO + CO2 172 COLEGIO DE BACHILLERES DEL ESTADO DE CHIHUAHUA PLANTEL No. 10 CUADERNO DE TRABAJO QUÍMICA I BLOQUE VII SEMESTRE 2013-B QBP. OSCAR RENÉ VALDEZ D. 2. Separación y reacomodo de átomos: 1. 2. 3. 4. Síntesis Descomposición Simple sustitución Doble sustitución Reacciones de síntesis. Este tipo de reacción se lleva acabo entre dos o más especies químicas sencillas, donde se unen para formar un solo producto A Ca + B AB + Cl2 CaCl2 Reacciones de descomposición. Se define como aquella en la cual una especie química se separa en dos o más productos, mediante la aplicación de una fuente de energía externa AB Δ CaCl2 A + B Ca + Cl2 Reacciones de simple sustitución. En este tipo de reacciones un compuesto reacciona con ion u otro átomo y se obtiene un compuesto y un ion o átomo. A+ BA+ B- + + CC+ Ca(SO4) + (PO4)-3 AC + BCB + A+ Ca3(PO4)2 + (SO4)-2 Reacciones de doble sustitución. Son las reacciones que se realizan en soluciones acuosas, donde hay iones presentes y se produce un intercambio entre ellos. Reaccionan dos compuestos y se obtienen dos productos A+ BLi(BrO3) + + C+ D- Fe(CO3) A+ DLi2(CO3) C+ B- + + Fe(BrO3)2 173 COLEGIO DE BACHILLERES DEL ESTADO DE CHIHUAHUA PLANTEL No. 10 CUADERNO DE TRABAJO QUÍMICA I BLOQUE VII SEMESTRE 2013-B QBP. OSCAR RENÉ VALDEZ D. Con la información anterior realiza un cuadro sinóptico en la siguiente guía Reacciones químicas 174 COLEGIO DE BACHILLERES DEL ESTADO DE CHIHUAHUA PLANTEL No. 10 CUADERNO DE TRABAJO QUÍMICA I BLOQUE VII SEMESTRE 2013-B QBP. OSCAR RENÉ VALDEZ D. De las siguientes ecuaciones que se presentan, escribe sobre la línea el número que corresponda según el tipo de reacción: A. B. I2O5 + H2O 2 CuOH + H2SO4 CaO Zn Dirección de la reacción Reversible Irreversible Calor en la reacción. Endotérmica Exotérmica Intérmica + 2HIO3 Δ + Ca (OH)2 __________________________________ ZnCl2 + H2 __________________________________ Δ CaO + CO2 __________________________________ + 3 BaCl2 + Fe2 (SO4)3 + __________________________________ 2 HCl CaCO3 S __________________________________ CuSO4 + 2H2O H2O C. Presencia de catalizadores Provocada Inmediata D. Por reacomodo de átomos. Síntesis Descomposición Simple sustitución Doble sustitución Mg 3 BaSO4 + 2 FeCl3 MgS __________________________________ __________________________________ 4 Na + O2 2Na2O __________________________________ CuO + H2O Cu (OH)2 __________________________________ Mg + H2SO4 MgSO4 + 2 Fe + 3 H2O 2 Al + Fe2O3 Al2O3 4P + 5 O2 2 P2O5 + 2 PbO2 Δ + + 6 HCl 2 HCl + O2 MgCO3 NaCl Cl2 + Δ + AgNO3 + H2 + + 2 FeCl3 2 H2O Є 2 H2O2 __________________________________ Fe2O3 + 3 H2 2 PbO Fe2O3 H2 2 H2O + + O2 MgO + AgCl 2 HCl + 2 Fe __________________________________ 316° C O2 __________________________________ __________________________________ + 3 H2O Cl2 __________________________________ __________________________________ __________________________________ CO2 + Δ __________________________________ NaNO3 __________________________________ __________________________________ __________________________________ 175 COLEGIO DE BACHILLERES DEL ESTADO DE CHIHUAHUA PLANTEL No. 10 CUADERNO DE TRABAJO QUÍMICA I BLOQUE VII SEMESTRE 2013-B QBP. OSCAR RENÉ VALDEZ D. Como ya se menciono en las reacciones químicas los reactivos se combinan para formar nuevas sustancias llamadas productos. De las siguientes reacciones predice los posibles productos que se formaran a partir de los reactivos. Na + H2 Sodio Ca Hidrogeno + Calcio K O2 Oxigeno + Potasio H2 Hidruro de Sodio Oxido de calcio H2SO4 acido sulfúrico + Hidrogeno Sulfato de potasio Hidrogeno Cl2 Cloro Al(OH)3 Acido Clorhídrico + HCl Hidróxido de Aluminio Acido Clorhídrico MgSO4 + + Sulfato de magnesio Cloruro de aluminio + Sulfato de bario + Agua Ba (NO3)2 Nitrato de bario Nitrato de Magnesio Al2O3 Oxido de aluminio Aluminio + Oxigeno 176 COLEGIO DE BACHILLERES DEL ESTADO DE CHIHUAHUA PLANTEL No. 10 CUADERNO DE TRABAJO QUÍMICA I BLOQUE VII SEMESTRE 2013-B QBP. OSCAR RENÉ VALDEZ D. 7.3 Conoce los métodos de balanceo de ecuaciones químicas por tanteo y oxido - reducción Al analizar una reacción química es muy importante tener en cuenta la ley de la conservación de la masa. Esto quiere decir, que, en toda reacción química la masa total de las sustancias químicas reaccionantes tiene que ser igual a la masa total de los productos químicos. Efectivamente, la ley de la conservación de la masa establece que la materia no se crea ni se destruye, sólo se transforma. 4 Al + 4 Aluminio 3O2 2 Al2O3 6 Oxígenos 4 (27gr) + 3(32 gr) 108 gr + 96 gr 204 gr 4 Aluminios y 6 Oxígenos 2( 102 gr) 204 gr = 204 gr Como se puede ver en la reacción existen números (coeficientes) al inicio de las formulas, estos se utilizan para balancear las ecuaciones y cumplir la ley de la conservación de la materia. De este modo se necesitan 108 gr de Aluminio que reaccionan con 96gr de Oxigeno sumando un total de 204 gr en los REACTIVOS para formar 204 gr de Oxido de aluminio en los PRODUCTOS. Cumpliendo de esta manera la ley de la conservación de la materia. Entonces, Balancear una ecuación es igualar la cantidad de reactivos y la cantidad de productos mediante la colocación de coeficientes al inicio de sus formulas. 177 COLEGIO DE BACHILLERES DEL ESTADO DE CHIHUAHUA PLANTEL No. 10 CUADERNO DE TRABAJO QUÍMICA I BLOQUE VII SEMESTRE 2013-B QBP. OSCAR RENÉ VALDEZ D. Este método propone los siguientes pasos: 1. Contabilizar los átomos de cada elemento en los reactivos y productos de la ecuación original: 2. Equilibrar los átomos asignando el coeficiente adecuado: Iniciando por los Metales, Luego los No Metales, Hidrógeno y por último el Oxígeno. 3. Una vez asignados los coeficientes, se verifica la igualdad de átomos. EJEMPLO 1: HgO Hg + O2 Reactivos 1 1 Paso 1: Paso 2: 2 HgO 2 Hg + Elementos Hg O Productos 1 2 Elementos Hg O Productos 2 2 O2 Paso 3: Reactivos 2 2 De este modo nuestra ecuación química esta balanceada. EJEMPLO 2: C + H2SO4 Paso 1: Paso 2: C + 2 H2SO4 SO2 + CO2 Reactivos 1 2 2 4 2SO2 + + H2O Elementos C S H O CO2 + Productos 1 1 2 5 2H2O Paso 3: Reactivos 1 2 4 8 Elementos C S H O Productos 1 2 4 8 178 COLEGIO DE BACHILLERES DEL ESTADO DE CHIHUAHUA PLANTEL No. 10 CUADERNO DE TRABAJO QUÍMICA I BLOQUE VII SEMESTRE 2013-B QBP. OSCAR RENÉ VALDEZ D. Balancea por el método de tanteo las siguientes ecuaciones químicas NH4NO2 Mg + CO2 + N2 TiCl4 H2O + Al(OH)3 CaCO3 H2O + + + + NaOH H2O H3PO4 H3PO4 + Ti O2 BaCl2 N2O5 NaOH + NaCl HNO3 + + H2CO3 H2 Ba(OH)2 H2O MgCl2 H2O PCl5 + + Na3PO4 HCl + H2O HCl AlCl3 + H2O HCl CaCl2 + H2O + CO2 179 COLEGIO DE BACHILLERES DEL ESTADO DE CHIHUAHUA PLANTEL No. 10 CUADERNO DE TRABAJO QUÍMICA I BLOQUE VII SEMESTRE 2013-B QBP. OSCAR RENÉ VALDEZ D. 7.4 Explica los conceptos de oxidación y reducción, agente reductor, agente oxidante y numero de oxidación El numero de oxidación representa la valencia con la que están trabajando los átomos dentro de un compuesto y estas pueden verse modificadas al reaccionar las sustancias cambiando dicha valencia en los productos obtenidos según se combinen. Para poder balancear por el método de REDOX es importante que sepas como determinar los números de oxidación, para esto existen algunas reglas. NÚMEROS DE OXIDACIÓN (VALENCIAS) Reglas para determinar valencias: +1 -1 1. El HIDROGENO trabaja con valencia +1(H ) solo en Hidruros trabajará con -1 (H ) -2 -1 2. El OXIGENO trabaja con valencia -2 (O ) solo en peróxidos trabajará con -1 (O ) 3. Todos los elementos libres tendrán valencia 0 4. Los Metales Alcalinos (Grupo I A) trabajan con valencia +1 5. Los Metales Alcalinotérreos (Grupo II A) trabajan con valencia +2 6. En todos los compuestos la suma de los números de oxidación positivos y negativos es 0 7. Las valencias de los elementos no tomados en cuenta en los puntos anteriores se determinan por compensación o diferencia. +2 +4 -2 CaCO3 +2 +4 -6 = 0 El Calcio esta en el grupo II A, es un metal alcalinotérreo por lo que su valencia es +2, por otra parte el oxigeno tiene valencia -2, el Carbono no está contemplado en las reglas por lo que se determina su valencia por compensación igualando a cero. 180 COLEGIO DE BACHILLERES DEL ESTADO DE CHIHUAHUA PLANTEL No. 10 CUADERNO DE TRABAJO QUÍMICA I BLOQUE VII SEMESTRE 2013-B QBP. OSCAR RENÉ VALDEZ D. Determina los números de oxidación de los siguientes compuestos KMnO4 Sr3(AsO3)2 HF Li2Cr2O7 H3BO3 Ag H3PO4 H2 MgCO3 Sucede una oxidación cuando un elemento PIERDE electrones. Se dice que un átomo se reduce cuando GANA electrones. Cuando un elemento pierde electrones se le denomina AGENTE REDUCTOR ya que le da los electrones al elemento que se reduce (ganó electrones) Cuando un elemento gana electrones se le denomina AGENTE OXIDANTE ya que le quita los electrones al elemento que se oxido (perdió electrones) OXIDADA (pierde e) -2 S Fe+2 +2 S Se oxida 4 Fe Se reduce 2 REDUCE (gana e) 181 COLEGIO DE BACHILLERES DEL ESTADO DE CHIHUAHUA PLANTEL No. 10 CUADERNO DE TRABAJO QUÍMICA I BLOQUE VII SEMESTRE 2013-B QBP. OSCAR RENÉ VALDEZ D. Determina si el elemento se oxida o se reduce y en que cantidad Fe+2 Fe+3_________________ Pb+4 Pb+2______________ Se-2 Se+2_________________ Cu+1 Cu ______________ Al+3 Al _________________ O-2 O-1 ______________ H+1 H _________________ Mg+2 Mg+1______________ Ca Ca+2_________________ Sn+2 Sn ______________ PASOS PARA BALANCEAR POR EL MÉTODO REDOX 1. Se escribe correctamente la ecuación y encima de cada elemento su VALENCIA. 2. Escribir que elemento se OXIDA, que elemento se REDUCE y cuanto. 3. Se elige uno de los lados de la ecuación (REACTIVOS o PRODUCTOS) El cual debe tener separados el elemento que se oxida y el que se reduce. 4. Se MULTIPLICAN las unidades que se oxidan y se reducen por el subíndice que tengan estos elementos en ese lado que se eligió de la ecuación. 5. Estos números obtenidos se INTERCAMBIAN y se colocan como coeficientes en el lado que se eligió de la ecuación. 6. Se termina de BALANCEAR la ecuación por el método de TANTEO, tomando como base los coeficientes obtenidos. NOTA: Si con el lado que se eligió de la ecuación no se puede balancear se debe de elegir el otro lado y repetir a partir del paso numero 4. 0 0 +3 -2 Al + O2 0 Al O0 4 Al + 3 O2 Al2O3 +3 Al O-2 oxida 3 X 1 = 3 reduce 2 X 2 = 4 4 3 2 Al2O3 182 COLEGIO DE BACHILLERES DEL ESTADO DE CHIHUAHUA PLANTEL No. 10 CUADERNO DE TRABAJO QUÍMICA I BLOQUE VII SEMESTRE 2013-B QBP. OSCAR RENÉ VALDEZ D. Balancea las siguientes ecuaciones por el método REDOX Fe2O3 C Cu + + CO H2SO4 + + I2 HNO3 KMnO4 SO2 HNO3 K2Cr2O7 + Fe + HI + CO2 + CO2 Cu (NO3)2 + FeCl2 HClO4 HCl NO Cr (ClO4)3 NO + + + HIO3 MnCl2 + + + + H2O + H2O KClO4 + I2 + H2O H2O FeCl3 + KCl + H2O 183 COLEGIO DE BACHILLERES DEL ESTADO DE CHIHUAHUA PLANTEL No. 10 CUADERNO DE TRABAJO QUÍMICA I BLOQUE VII SEMESTRE 2013-B QBP. OSCAR RENÉ VALDEZ D. REACCIONES QUIMICAS INTRODUCCIÓN INVESTIGA QUE ES LO QUE OCURRE EN LAS REACCIONES QUIMICAS DISEÑO EXPERIMENTAL REACTIVOS Yoduro de potasio Nitrato de plomo II 1. 2. 3. 4. 5. MATERIAL 1 Matraz de 200 ml 1 vaso de precipitado de 50 ml Colocar en el matraz 200 ml de nitrato de plomo II Colocar en el vaso de precipitado 20 ml de yoduro de potasio Agregar al matraz el yoduro de potasio Agitar y dejar reposar por 5 minutos Anotar observaciones 184 COLEGIO DE BACHILLERES DEL ESTADO DE CHIHUAHUA PLANTEL No. 10 CUADERNO DE TRABAJO QUÍMICA I BLOQUE VII SEMESTRE 2013-B QBP. OSCAR RENÉ VALDEZ D. RESULTADOS Escribe la ecuación de la reacción + + Balance la ecuación por el método de tanteo Cual es el nombre y la formula del compuesto de color amarillo que se precipito DIBUJOS CONCLUSIONES 185 COLEGIO DE BACHILLERES DEL ESTADO DE CHIHUAHUA PLANTEL No. 10 CUADERNO DE TRABAJO QUÍMICA I BLOQUE VII SEMESTRE 2013-B QBP. OSCAR RENÉ VALDEZ D. EVALUACIÓN SUMATIVA BLOQUE VI CONOCIMIENTO 50% ACTIVIDADES 30 % PRÁCTICA 20 % NOMBRE DEL ALUMNO GRUPO: ACTIVIDAD 1 ACTIVIDAD 2 ACTIVIDAD 3 ACTIVIDAD 4 Valora la observación e identificación experimental de los cambios químicos Valora la Ley de la conservación de la materia como principio fundamental de la química moderna Valora la Ley de la conservación de la materia como principio fundamental de la química moderna Predice los productos de diferentes reacciones químicas (ACTITUD Y VALOR) (ACTITUD Y VALOR) (ACTITUD Y VALOR) ACTIVIDAD 5 ACTIVIDAD 6 Aprecia la importancia de las reacciones de oxido reducción en su entorno y en su organismo (ACTITUD Y VALOR) PRÁCTICA 7 Argumenta los resultados de la experimentación sobre reacciones redox (INDICADOR) (HABILIDADES) ACTIVIDAD 7 ACTIVIDAD 8 Aprecia la importancia de las reacciones de oxido reducción en su entorno y en su organismo Aprecia la importancia de las reacciones de oxido reducción en su entorno y en su organismo (ACTITUD Y VALOR) (ACTITUD Y VALOR) ) Aprecia la importancia de las reacciones de oxido reducción en su entorno y en su organismo (ACTITUD Y VALOR) PORCENTAJE CONOCIMIENTOS FIRMA DEL PADRE PRÀCTICA ACTIVIDADES 186