Títol: Autora: nivell: REACCIONS QUÍMIQUES I ESTEQUIOMETRIA Esther Velasco evelasco@xtec.cat 1r de Batxillerat Científic Tecnològic C/ Mallorca, s/n Telèfon 937187506 08214 Badia del Vallès (Barcelona) continguts: Diferents tipus de reaccions químiques. Exemples dels tipus de reaccions. Com igualar equacions químiques. Resoldre problemes d'estequiometria aplicant una base d'orientació. Visualitzar diferents tipus de reaccions. objectius: o o Utilitzar, amb autonomia creixent, estratègies investigatives, com el plantejament de problemes, anàlisi i comunicació de resultats. Utilitzar el llenguatge simbòlic per descriure una reacció química. fases de la tasca: Reconèixer les reaccions químiques i saber classificar-les. Igualar equacions químiques. Resoldre problemes d'estequiomètria. Títol: REACCIONS QUÍMIQUES (pàgina 1 de 15)
REACCIONS QUÍMIQUES Classificació elemental Segons la naturalesa de la reacció Combinació Doble desplaçament Àcid-base (redox) Oxidació-reducció Descomposició Precipitació Substitució o desplaçament Títol: esquema introducctori (pàgina 2 de 15)
Reacció química : És el procés pel qual una o varies substàncies es transformen en d'altres, amb propietats diferents. També es coneix com a canvi químic Tota reacció química va acompanyada d'una absorció o despreniment d'energia i una velocitat de reacció. En una reacció química hi ha els reactius, que són les substàncies que reaccionen. I els productes que són les substàncies que s'obtenen de la reacció. reactius productes compost. Reaccions de combinació: Són aquelles en les quals dos o més elements o compostos formen, en reaccionar, un únic Reaccions de descomposició: Són reaccions en les quals s'obtenen compost determinat. dues o més espècies químiques, elements o compostos, a partir d'un Reaccions de substitució o desplaçament: un element desplaça a un altre d'un compost. Són reaccions en les que Reaccions de doble desplaçament: Són reaccions en què dos elements es desplacen mútuament a partir de llurs compostos. Títol: definicions (pàgina 3 de 15)
Àcid- base: Són les reaccions que es produeixen entre un grup de compostos amb unes característiques determinades. Els àcids són un grup de compostos que, segons la primera teoria, coneguda com la "Teoria d'arrhenius", alliberaven ions hidrogen, H +. Una base era la substància capaç d'alliberar ions OH -. Precipitació: Són aquelles reaccions en les que un dels productes de reacció és un sòlid, que rep el nom de precipitat. capta. Oxidació-reducció (redox): Són reaccions de transferència d'electrons, és a dir una espècie dóna electrons a una altra que els Títol: definicions 2 (pàgina 4 de 15)
Equació química: És la representació d'una reacció química. Les substàncies reaccionants i el productes de la reacció apareixen amb la seva fórmula. En una reacció química es conserva la massa. Això es representa mitjançant els nombres estequimètrics. A l'equació també apareix l'estat dels reactius i els productes. Títol: equació química (pàgina 5 de 15)
IGUALACIÓ D'EQUACIONS QUÍMIQUES Exemple: L'alcohol de fórmula molecular C 2 H 5 OH és un líquid d'olor agradable. En reaccionar amb l'oxigen de l'aire, s'obté diòxid de carboni (gas) i vapor d'aigua. Aquesta reacció desprèn energia en forma de calor i llum (combustió). Escriu l'equació química corresponent. Ara hem de comptar els àtoms de cada espècie que hi ha a cada costat de la fletxa. Esquerra: 2C, 6H, 3O Dreta: 1C, 2H, 3O Si multipliquem el CO 2 per 2 i H 2 O per 3, ens queda: Esquerra: 2C, 6H, 3O Dreta: 2C, 6H, 7O Si ara multipliquem el O 2 per 3, ens quedaria: Títol: igualació de reaccions (pàgina 6 de 15)
EXERCICIS D'IGUALACIÓ D'EQUACIONS QUÍMIQUES Col loca davant de cada fórmula el coeficient estequiomètric adequat perquè cada equació química quedi igualada. Títol: exercicis igualació (pàgina 7 de 15)
CÀLCULS ESTEQUIOMÈTRICS intervenen. Una vegada igualada una equació química, ens permet relacionar les quantitats de reactius i productes que hi Això permet poder calcular quina quantitat de productes s'obtenen o quina quantitat de reactius s'han d'introduir per tal que es produeixi la reacció. Aquests càlculs s'anomenen càlculs estequiomètrics d'orientació. Per facilitar els càlculs es pot consultar la base Títol: càlculs estequiomètrics (pàgina 8 de 15)
Exemple 1: El pentà (líquid) de fórmula molecular C 5 H 12, reacciona amb oxigen i s'obté diòxid de carboni i vapor d'aigua. L'equació química corresponent és: a) Quina quantitat (nombre de mols) de diòxid de carboni s'obté si reaccionen 3 mols de pentà? b) Calcula la massa d'aigua obtinguda si reaccionen 360 g de pentà. Títol: exemples 1 (pàgina 9 de 15)
Exemple 2: El zinc sòlid reacciona amb l'àcid sulfúric diluït i s'obté sulfat de zinc, que queda dissolt en aigua i hidrogen que es desprèn en forma de bombolles gasoses. a) Escriu l'equació química corresponent al procés indicat. b) Calcula el volum d'hidrogen mesurat en condicions estàndard (10 5 Pa) i 0ºC, que es podria obtenir en reaccionar 3,28 g de zinc amb un excés d'àcid sulfúric. Comprovarem si està igualada: esquerra: 1Zn, 2H, 1S, 4O dreta: 1Zn, 2H, 1S, 4O Com que hi ha el mateix, ja podem passar al següent punt. Títol: exemple 2 (pàgina 10 de 15)
Reactiu limitant Exemple: A temperatura ambient, l'hidrogen no reacciona amb l'oxigen, però en fer saltar una guspira elèctrica en una mescla d'ambdós gasos, té lloc una reacció química molt violenta: es produeix una explosió. L'hidrogen i l'oxigen reaccionen segons l'equació: Es disposa d'una mescla formada per 10 g d'h 2 i 10 g d'o 2. Una vegada que els gasos han reaccionat, calcula el volum de vapor d'aigua obtingut mesurat a 200ºC i 10 5 Pa. S'observa que hi ha menys mols d'oxigen, per tant en el moment que s'esgotin la reacció s'aturarà. Per tant hem d'agafar aquesta dada per calcular la quantitat d'aigua obtinguda. Títol: reactiu limitant (pàgina 11 de 15)
Impuresa dels reactius Exemple: El clorur d'amoni (sòlid) reacciona en calent amb una solució d'hidròxid de calci i s'obté amoníac (gas), clorur de calci i aigua. a) Escriu l'equació química corresponent al procés químic indicat. b) En reaccionar amb un excés d'hidròxid de calci, una mostra de 3g d'un clorur d'amoni comercial impurificat amb clorur de potassi, s'obtenen 1,27 dm 3 d'amoníac (gas) mesurats a 20ºC i 1 10 5 Pa. Calcula el tant per cent d'impuresa que conté la mostra analitzada. Igualem l'equació: esquerra: 1N, 1Cl, 1Ca, 6H, 2O dreta: 1Ca, 2Cl, 1N, 5H, 1O Comprovem: esquerra: 2N, 2Cl, 1Ca, 10H, 2O dreta: 2N, 2Cl, 1Ca, 10H, 2O obtinguda: Per fer l'apartat b hem de partir de la quantitat d'amoníac Títol: impuresa reactiu (pàgina 12 de 15)
Rendiment d'una reacció Exemple: El carbonat de magnesi (sòlid) constitueix el mineral anomenat magnesita. En escalfar-lo fortament es descompon en òxid de magnesi (sòlid) i diòxid de carboni. Calcula la massa de magnesita (en la qual la riquesa en MgCO 3 és del 90%) necessària per obtenir 10 g d'òxid de magnesi, si el rendiment de l'operació és del 80%. Primer hem d'escriure l'equació i igualar-la: aquesta quantitat seria si la reacció fos del 100%, però com no ho és: 26,1 g de MgCO 3 és la quantitat que necessitem, però nosaltres tenim un mineral que conté el 90% de carbonat, per tant: Títol: rendiment (pàgina 13 de 15)
Energia de reacció Una reacció que desprèn energia s'anomena exotèrmica. Si per contra, el que fa és absorbir energia s'anomena endotèrmica. Velocitat de reacció És la quantitat de substància reaccionant que es transforma o desapareix en la unitat de temps i per unitat de volum. Factors que influeixen en la velocitat Efecte de la concentració Estat de la divisió del sòlid Efecte de la temperatura Catalitzadors Títol: energia i velocitat (pàgina 14 de 15)
Solució als exercicis d'igualació Títol: solució exercici igualació (pàgina 15 de 15)