7 Distintos tipos de reacciones químicas

Transcripción

1 EJERCICIOS PROPUESTOS 7.1 Qué diferencias hay entre una descomposición térmica y otra por electrólisis? En una descomposición térmica se suministra la energía en forma de calor y los productos pueden ser elementos o compuestos. En una descomposición por electrólisis interviene energía eléctrica, y los productos son elementos la mayoría de las veces. 7.2 Indica si los reactivos en una reacción de descomposición son elementos o compuestos. Y los productos? En una reacción de descomposición solo hay un reactivo, que siempre es un compuesto. Los productos pueden ser: dos elementos, un elemento y un compuesto o dos compuestos. 7.3 La reacción entre el ácido clorhídrico y el cinc produce dicloruro de cinc e hidrógeno. Es una reacción de síntesis? Por qué? HCl (aq) Zn (s) ZnCl 2 (aq) H 2 (g) No, porque en una reacción de síntesis siempre se forma un solo producto. 7.4 Qué tipo de productos se esperaría obtener de las reacciones de síntesis siguientes? a) Magnesio y oxígeno. b) Nitrógeno e hidrógeno. a) Óxido de magnesio, según la reacción 2 Mg O 2 2 MgO. b) Amoníaco, según la reacción N 2 3 H 2 2 NH Indica si, en una reacción de sustitución simple, los reactivos y los productos son elementos o compuestos. Los reactivos son siempre un elemento y un compuesto. Los productos también son un elemento y un compuesto, pero distintos a los iniciales. 7.6 Es de sustitución la reacción siguiente? CH 4 (g) 2 O 2 (g) CO 2 (g) 2 H 2 O (l) En ella, como en las reacciones de sustitución, dos reactivos producen dos compuestos. Sin embargo, ningún elemento sustituye o se intercambia con otro. Por tanto, no es una reacción de sustitución. 7.7 De las siguientes reacciones, cuáles son de sustitución simple y cuáles de doble? a) Pb(NO 3 ) 2 (aq) 2 NaI (aq) PbI 2 (s) 2 NaNO 3 (aq) b) Na (s) 2 H 2 O (l) 2 NaOH (aq) H 2 (g) c) NaOH (s) H 2 SO 4 (aq) Na 2 SO 4 (aq) H 2 O (l) La a) y la c) son de sustitución doble. La b) es de sustitución simple. 7.8 Indica qué son el combustible y el comburente en las reacciones de combustión. El combustible es la sustancia que contiene la energía, que luego se desprende. El comburente es el oxígeno.

2 7.9 Las reacciones de combustión comienzan con un aporte energético, pero son exotérmicas o endotérmicas? Por qué? Son exotérmicas, porque en ellas se desprende energía. Aunque se tenga que aportar una energía inicial, teniendo en cuenta el proceso global, se desprende energía Calcula la energía que se produce en la combustión de 1 kg de butano (C 4 H 10 ) según la reacción: C 4 H 10 (g) 13/2 O 2 (g) 4 CO 2 (g) 5 H 2 O (l) 2 876,9 kj Ecuación química ajustada C 4 H 10 (g) 13/2 O 2 (g) 4 CO 2 (g) 5 H 2 O (l) 2 876,9 kj y proporción en moles 1 mol 13/2 mol 4 mol 5 mol El dato, g de CH 4, se expresa en moles (g de C4H 10 ) 17,2 mol de CH 58 (g/mol) 4 Nueva proporción en moles 17,2 mol ,2 mol 4 17,2 mol 5 17,2 mol 2 con el dato. 17,2 (mol de C 4 H 10 ) 2 876,9 (kj/mol) kj Se producen kj Cuando tenemos acidez al hacer la digestión, qué tipo de sustancias nos recetan los médicos? Por qué? Recetan antiácidos, porque son bases que neutralizan la acción de los ácidos Clasifica en ácidos o bases las siguientes sustancias: Zumo de limón, lejía, bicarbonato de sodio, jabón, salfumán, refresco de cola, aceite de oliva, sosa para blanquear. Son ácidos: zumo de limón, salfumán, refresco de cola y aceite de oliva. Son bases: lejía, bicarbonato, jabón y sosa Para averiguar si una muestra de roca es caliza, se echa un líquido con un cuentagotas, y se observa que provoca la aparición de burbujas. Qué crees que será, un ácido o una base? En qué te basas para decirlo? Será un ácido, ya que una propiedad de los ácidos es que reaccionan con los carbonatos (la piedra caliza es carbonato de calcio), produciendo dióxido de carbono gaseoso Sabiendo que no debes utilizar el sabor ni el tacto, qué propiedades utilizarías para averiguar si un líquido es ácido o base? Se pueden verter unas gotas del líquido sobre un trozo de roca caliza. Si se desprenden burbujas (dióxido de carbono), es un ácido Según Arrhenius, cuáles son los iones característicos de las disoluciones acuosas de ácidos y de bases? Para los ácidos: H (aq). Para las bases: OH (aq) Cuándo decimos que un ácido o base es fuerte o débil? Un ácido o base es fuerte cuando la mayor parte de sus moléculas se disocia en sus iones. Es débil cuando solo se disocia una pequeña parte de sus moléculas.

3 7.17 Completa en tu cuaderno las disociaciones en de estas sustancias y señala si son ácidos o bases. a) HNO 3 H (aq) NO 3 (aq) b) Ca(OH) 2 Ca 2 (aq) 2 OH (aq) 7.18 Qué se puede decir acerca de la acidez o basicidad de una solución que, al impregnar una tira de indicador universal, da color naranja? Que es un ácido porque el color naranja corresponde a un ph de entre 3 y 4, dentro del intervalo ácido del ph Una disolución tiene un ph 10. Indica si la concentración de iones H mayor o menor que la concentración de iones OH (aq). (aq) en la disolución será Un ph 10 corresponde a una base, y en las bases, la concentración de iones H (aq) es menor que la de OH (aq) Escribe la ecuación química que representa la neutralización entre dos disoluciones, una de HClO 4 y otra de KOH. Señala los iones que no intervienen, los que sí lo hacen y la ecuación iónica neta. HClO 4 (aq) KOH (aq) KClO 4 (aq) H 2 O (l) Como son un ácido y una base fuerte, están completamente disociados. Por tanto, podemos representar la ecuación química anterior en su forma iónica: H (aq) ClO 4 (aq) K (aq) OH (aq) K (aq) ClO 4 (aq) H 2 O (l) Los iones K (aq) y ClO 4 (aq) pueden eliminarse, porque están en ambos miembros y no intervienen en la reacción. Se obtiene así la reacción neta de neutralización entre un ácido y una base. H (aq) OH (aq) H 2 O (l) 7.21 Cuántos moles de ácido y de base intervienen en la reacción de neutralización entre 50 ml de NaOH 0,1 mol/l y 50 ml de HNO 3, también 0,1 mol/l. Qué ph tendrá la disolución resultante? La reacción es: HNO 3 (aq) NaOH (aq) NaNO 3 (aq) H 2 O (l) Moles de ácido: 0,1 (mol/l) 0,05 (L) 0,005 mol de HClO 4 Moles de base: 0,1 (mol/l) 0,05 (L) 0,005 mol de KOH Por tanto, 1 mol de ácido reacciona con 1 mol de base. En la situación del problema, reaccionarán 0,005 mol de HNO 3 con 0,005 mol de NaOH. Por tanto, el ph será neutro, ya que todos los moles de H (aq) se neutralizan con los de OH (aq).

4 CIENCIA APLICADA 7.22 Qué métodos de conservación se han utilizado tradicionalmente para conservar los alimentos? La fermentación natural y la acidificación directa Qué dos métodos combinan los enlatados para impedir que se desarrolle el Clostridium botulinum? Combinan la acidificación de los alimentos y el tratamiento térmico, elevando la temperatura.

5 EJERCICIOS DE APLICACIÓN En la descomposición térmica de la caliza (CaCO 3 ) se produce un compuesto binario sólido y un gas. Escribe la ecuación química que la representa. CaCO 3 (s) CaO (s) CO 2 (g) El óxido de aluminio, Al 2 O 3, se descompone por electrólisis. Qué productos se formarán? Escribe la ecuación química ajustada que representa dicho proceso. Se formará aluminio, en principio líquido, y oxígeno. La ecuación de la reacción es: Al 2 O 3 (l) energia eléctrica 4 Al (l) 3 O 2 (g) Completa en tu cuaderno las siguientes ecuaciones químicas, que representan a reacciones de síntesis. Ajústalas. a) Cu (s) O 2 (g) b) CaO (s) H 2 O (l) c) N 2 (g) O 2 (g) d) K 2 O (s) SO 2 (g) a) 2 Cu (s) O 2 (g) 2 CuO (s) b) CaO (s) H 2 O (l) Ca(OH) 2 (aq) c) N 2 (g) O 2 (g) 2 NO (g) d) K 2 O (s) SO 2 (g) K 2 SO 3 (s) 7.27 A qué tipo de reacciones corresponde cada uno de los siguientes esquemas? a) A BC AC B b) A B C c) AB CD AD CB d) A B C a) De sustitución simple. b) De descomposición. c) De doble sustitución. d) De síntesis Una reacción de sustitución viene representada por esta ecuación química: a) Es de sustitución simple o doble? b) Qué elementos se sustituyen o intercambian? a) Es de doble sustitución. b) Se intercambian el plomo y el sodio Pb(NO 3 ) 2 (aq) 2 NaI (aq) PbI 2 (s) 2 NaNO 3 (aq) El propano (C 3 H 8 ) es un gas que se utiliza como combustible doméstico e industrial. Escribe su reacción de combustión. C 3 H 8 (g) 5 O 2 (g) 3 CO 2 4 H 2 O Energía

6 7.30 Indica si estas sustancias son ácidas o básicas. a) Detergente. d) Agua de mar. b) Refresco de cola. e) Leche. c) Sangre. f) Agua carbonatada. a) Básica; ph alrededor de 10. d) Básica; ph 78,3. b) Ácida; ph 4,87. e) Ácida; ph 6,4. c) Básica; ph 7,4. f) Ácida; ph El cloruro de hidrógeno, HCl (g), en disolución acuosa se denomina ácido clorhídrico y es un ácido fuerte. Cuál de las siguientes representaciones es la más adecuada para este ácido? Por qué? a) b) c) La representación más adecuada es la c), porque el cloruro de hidrógeno es un ácido fuerte y, por tanto, todas sus moléculas están disociadas en solución acuosa El ácido acético, cuya fórmula se simplifica como HAc, en disolución acuosa es un ácido débil. Qué representación simbólica es la más adecuada para una disolución de este ácido? Explícalo. a) b) c) La representación más adecuada es la b), porque el ácido acético es un ácido débil y, por tanto, solo algunas moléculas están disociadas en solución acuosa.

7 PROBLEMAS DE SÍNTESIS 7.33 Clasifica las siguientes reacciones. a) Li 2 O (s) CO 2 (g) Li 2 CO 3 (s) b) 2 HgO (s) 2 Hg (l) O 2 (g) c) N 2 (g) 3 H 2 (g) 2 NH 3 (g) d) CuCl 2 (aq) Zn (s) Cu (s) ZnCl 2 (aq) e) BaCl 2 (aq) Na 2 SO 4 (aq) BaSO 4 (s) 2 NaCl (aq) a) Síntesis. b) Descomposición. c) Síntesis. d) Sustitución simple. e) Sustitución doble Escribe la disociación iónica de las disoluciones acuosas de los siguientes ácidos y bases. a) H 2 CO 3 b) H 3 PO 4 c) Al(OH) 3 d) Sr(OH) 2 a) H 2 CO 3 (aq) b) Al(OH) 3 (s) c) H 3 PO 4 (l) d) Sr(OH) 2 (s) 2 H 2 (aq) CO 3 (aq) Al 3 (aq) 3 OH (aq) 3 H 3 (aq) PO 4 (aq) Sr 2 (aq) 2 OH (aq) 7.35 Señala las afirmaciones correctas sobre la sal sulfato de sodio, Na 2 SO 4 (s). a) En disolución acuosa está disociada. b) Procede de la reacción entre el Na 2 O y el H 2 SO 4. c) Procede de la reacción entre el NaOH y el SO 3. d) Procede de la reacción entre el NaOH y el H 2 SO 4. Son correctas la a), ya que las sales están disociadas en, y la d), porque proviene de la reacción entre el ácido sulfúrico y el hidróxido de sodio.

8 7.36 De qué ácido e hidróxido proceden estas sales? a) MgCl 2 b) CuS c) BaCO 3 d) K 2 SO 3 a) Proviene de la reacción entre el HCl y el Mg(OH) 2. b) Proviene de la reacción entre el H 2 S y el Cu(OH) 2. c) Proviene de la reacción entre el H 2 CO 3 y el Ba(OH) 2. d) Proviene de la reacción entre el H 2 SO 3 y el KOH Al disolver hidróxido de bario, Ba(OH) 2 (s), en : a) La disolución resultante será ácida o básica? b) Su ph será mayor o menor que 7? c) Qué color adquieren el papel indicador universal y la fenolftaleína en contacto con dicha disolución? a) Será una disolución básica, porque en la disociación se forman iones OH. b) Su ph será mayor que 7. c) El papel indicador se vuelve azulado. La fenolftaleína se vuelve rosa Al disolver ácido perclórico, HClO 4, en : a) La disolución resultante será ácida o básica? b) Su ph será mayor o menor que 7? c) Qué color adquieren el papel indicador universal y la fenolftaleína en contacto con dicha disolución? a) Será una disolución ácida, porque en la disociación del ácido se forman iones H (aq). b) Su ph será menor que 7. c) El papel indicador se vuelve rojo. La fenolftaleína permanece incolora Indica si las expresiones, un ácido es fuerte y un ácido está muy concentrado tienen el mismo significado. Razona la respuesta. No significan lo mismo. Un ácido es fuerte si muchas de sus moléculas están disociadas al disolverlo en, mientras que un ácido muy concentrado tiene mucha cantidad de ácido (soluto) disuelta por litro de disolución Consulta la página web y, a continuación, contesta a las siguientes preguntas. a) Qué enzima se encarga de romper las proteínas durante la digestión? Qué tipo de ph debe darse para que la enzima pueda actuar? b) En la oxidación de los metales, quién gana electrones y quién pierde? Qué iones se forman? a) Se trata de la pepsina, segregada por el estómago. Esta enzima necesita que el ph sea ácido para poder actuar. b) En la oxidación de metales, el oxígeno gana electrones y queda como O 2, y el metal los pierde, quedando como M, M 2 según su valencia.

9 7.41 Indica qué dibujo representa mejor esta reacción de neutralización: 2 HCl (aq) Ca(OH) 2 (aq) CaCl 2 (aq) 2 H 2 O (l) a) b) El dibujo que representa mejor la reacción es el b), porque los reactivos son ácidos y bases fuertes, y en disolución acuosa están disociados en sus iones Escribe la ecuación química de la neutralización entre una disolución de H 2 SO 4 y otra de NaOH. Señala los iones que no intervienen, los que sí lo hacen y la ecuación iónica neta. La ecuación química es: H 2 SO 4 (aq) 2 KOH (aq) K 2 SO 4 (aq) 2 H 2 O (l) Y la ecuación iónica correspondiente: 2 H 2 (aq) SO 4 (aq) 2 Na (aq) 2 OH (aq) 2 Na 2 (aq) SO 4 (aq) 2 H 2 O (l) Iones que no intervienen: Na 2 (aq) y SO 4 (aq) Iones que intervienen: H y OH Ecuación iónica neta: 2 H (aq) 2 OH (aq) 2 H 2 O (l) 7.43 En la reacción de sustitución simple: 2 Fe 2 O 3 (s) 3 C (s) 4 Fe (s) 3 CO 2 (g) a) Cuántos gramos de hierro se formarán si reaccionan 1280 kg de óxido de hierro (III)? b) Qué cantidad de carbono se habrá utilizado? Ecuación ajustada y proporción 2 Fe 2 O 3 (s) 3 C (s) 4 Fe (s) 3 CO 2 (g) en moles 2 mol 3 mol 4 mol 3 mol El dato, g de Fe 2 O 3, se expresa en moles 1(m ol de Fe2O 3 ) x x mol de Fe 159,8 ( g) (g) 2 O 3 Nueva proporción en moles 2 Fe 2 O 3 (s) 3 C (s) 4 Fe (s) 3 CO 2 (g) con el dato mol mol mol mol Se convierten las cantidades en masa (mol de C) 12 (g/mol) g (mol de Fe) 55,9 (g/mol) g a) Se formarán 896 kg de Fe. b) Se habrán utilizado 144 kg de C.

10 PARA PENSAR MÁS 7.44 Cuántos moles de ácido y de base intervienen en la reacción entre 50 ml de NaOH de 0,1 mol/l y 70 ml de HNO 3, con la misma concentración? Qué ph tendrá la disolución resultante, ácido, básico o neutro? Por qué? La ecuación de la reacción es: Moles de ácido: 0,1 (mol/l) 0,07 (L) 0,007 mol de HNO 3 Moles de base: 0,1 (mol/l) 0,05 (L) 0,005 mol de NaOH HNO 3 (aq) NaOH (aq) NaNO 3 (aq) H 2 O (l) Se observa que 1 mol de ácido reacciona con 1 mol de base. En la situación del problema, reaccionarán 0,005 mol de HNO 3 con 0,005 mol de KOH. Por tanto, el ph será ácido, ya que quedan 0,002 moles de H (aq) que no son neutralizados El ácido sulfúrico es un ácido fuerte, que está completamente disociado en disolución acuosa. Qué concentración de iones H (aq) habrá en disolución si la concentración del ácido es 2 mol/l? H 2 SO 4 (aq) 2 H (aq) 2 SO 4 (aq) 1 mol 2 mol 1 mol Como 1 mol de ácido produce 2 mol de iones H (aq), 2 mol en 1 L de disolución producirán una concentración de 4 mol/l de iones H (aq) Qué concentración de iones OH hay en una disolución acuosa de Ba(OH) 2 que es 0,5 mol/l? Ba(OH) 2 2 OH (aq) Ba 2 1 mol 2 mol 1 mol Como 1 mol de base produce 2 mol de iones OH, 0,5 mol de base en 1 L de disolución producirán 1 mol de iones OH en 1 L de disolución Se han preparado 500 ml de una disolución de NaOH en con 120 g de hidróxido. Calcula la concentración molar de iones OH en la disolución. 120 (g d enaoh) 40 (g de NaOH) x 3 mol de NaOH x 1 (mol) Concentración molar 3(mo l de NaOH) x 6 mol/l 0,5 (L) La concentración de iones OH será también de 6 mol/l, porque el hidróxido está completamente disociado Calcula el volumen que se necesita de una disolución de KOH cuya concentración es 0,5 mol/l, para que neutralice totalmente 20 ml de otra disolución de H 2 SO 4 0,2 M. Ecuación química ajustada 2 KOH (aq) H 2 SO 4 (aq) K 2 SO 4 (aq) 2 H 2 O (l) y proporción en moles 2 mol 1 mol 1 mol 2 mol Se calcula la cantidad de moles de H 2 SO 4 que intervienen 0,2 (mol de H2SO4) x (mol de H 2 SO 4 ) x 0,004 mol de H 1 (L de disolución) 2 SO 4 Se establece la nueva proporción 2 KOH (aq) H 2 SO 4 (aq) K 2 SO 4 (aq) 2 H 2 O (l) en moles con el dato obtenido 2 0,004 mol 0,004 mol 0,004 mol 2 0,004 mol Se calcula la nueva relación de volumen para el KOH con el dato obtenido 0, 5 ( mol de KOH) 2 0,004 ( mol) x 0,016 L 1 ( L de disolución) x (L de disolución) Se necesitan 16 ml de disolución de KOH.

11 7.49 para que 50 ml de la misma neu Averigua la concentración que debe tener una disolución de H 2 SO 4 tralicen 40 ml de otra de hidróxido sódico 0,4 M. Ecuación química ajustada H 2 SO 4 (aq) 2 NaOH (aq) Na 2 SO 4 (aq) 2 H 2 O (l) y proporción en moles 1 mol 2 mol 1 mol 2 mol Se calcula la cantidad de moles de NaOH que intervienen 0,4 (mol de NaOH) 1 (L de disolución) x x 0,016 mol de NaOH Se establece la nueva proporción H 2 SO 4 (aq) 2 NaOH (aq) Na 2 SO 4 (aq) 2 H 2 O (l) en moles con el dato obtenido 0,008 mol 0,016 mol 0,008 mol 0,016 mol Se calcula la concentración en mol/l para el H 2 SO 4 0,008 (mol de H 2 SO 4 ) x x 0,016 mol de H 1(Lded isolución) 2 SO 4 La concentración de la disolución de H 2 SO 4 debe ser de 0,16 mol/l Una disolución acuosa de HNO 3 se neutraliza con 50 ml de NaOH de concentración 16 g/l. a) Calcula la concentración de la base en mol/l. b) Si se han empleado 20 ml de ácido, qué concentración en mol/l tiene el ácido? a) 1(mo l de NaOH) x x 0,4 mol de NaOH 40 (g) 16 (g) La concentración de NaOH es de 0,4 mol/l. b) Ecuación química ajustada HNO 3 (aq) NaOH (aq) NaNO 3 (aq) H 2 O (l) y proporción en moles 1 mol 1 mol 1 mol 1 mol Se calcula la cantidad de moles de NaOH que intervienen 0,4 (mol de NaOH) x x 0,02 mol de NaOH 1 (L de disolución) 0,05 0(L) Se establece la nueva proporción HNO 3 (aq) NaOH (aq) NaNO 3 (aq) H 2 O (l) en moles con el dato obtenido 0,02 mol 0,02 mol 0,02 mol 0,02 mol Se calcula la concentración en mol/l para el HNO 3 0,02 (mol de HNO 3 ) x x 1 mol de HNO 1 (L) 3 La concentración de HNO 3 es de 1 mol/l.

12 TRABAJO EN EL LABORATORIO 1 Escribe y ajusta las reacciones que han tenido lugar. Qué gas es el que se desprende? Mg 2 HCl MgCl 2 H 2 Fe 2 HCl FeCl 2 H 2 Zn 2 HCl ZnCl 2 H 2 Se desprende hidrógeno. 2 Por qué decimos que estas reacciones son de sustitución simple? Porque en todas ellas, el metal sustituye al hidrógeno del ácido para dar una sal.