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Universidad Nacional Abierta y a Distancia – UNAD - Vicerrectoría Académica y de Investigación - VIACI Escuela: Escuela de Ciencias Básicas Tecnología e Ingeniería Programa: Ciencias Básicas Curso: Química General Código: 201102

Anexo- Tarea 3 CAMBIOS QUIMICOS

CARLOS ANDRES OSORIO HERNANDEZ INGENIERIA INDUSTRIAL

Contacto: [email protected]

Universidad Nacional Abierta y a Distancia mayo, 2020

Introducción.

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 Por medio del presente trabajo se quiere dar a conocer detalladamente las diferentes clases de reacciones químicas como lo son actividades de balanceo, por método oxido reducción, balanceo por ion electrón y también ejercicios estequiométricos. esto es un proceso en el que unas sustancias se transforman en otras por la reordenación de sus átomos mediante la rotura de unos enlaces en los reactivos y la formación de otros nuevos en los productos.

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Ejercicio 1. Reacciones químicas.

Tabla 1. Clasificación de las reacciones Químicas. Reacción

Clasificación de la reacción

SiO2 (s) + CaO(s) -> CaSiO3

Reacciones de Composición o síntesis.

Ejercicio 2. Balanceo de ecuaciones: óxido-reducción e ión electrón Tabla 2. Balanceo de Reacciones Químicas método oxido-reducción. Reacción química a balancear PbS + Cu2S + HNO3 → Pb(NO3)2 + Cu(NO3)2 + NO2 + S + H2O Proceso de Balanceo Números de oxidación de cada elemento. Pb+2S-2 + Cu+12S-2 + H+1N+5O-23 → Pb+2(N+5O-23)2 + Cu+2(N+5O-23)2 + N+4O-22 + S0 + H+12O-2 Identificación de los elementos que varían el número de oxidación.

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S-2 -> S0 Cu+1 -> Cu+2 N+5 -> N+4 Agente oxidante y agente reductor. Agente oxidante = Nitrogeno (N) Agentes reductores = Azufre (S); Cobre (Cu) Selección y ajuste de las semireacciones. Pb+2S-2 + Cu+12S-2 -> S0 + 4e- x1 1e- + H+1N+5O-23 → N+4O-22 x6 Cu+12S-2 → Cu+2(N+5O-23)2 + 2e- x1 Ajuste de la reacción. Pb+2S-2 + Cu+12S-2 + 6H+1N+5O-23 → Pb+2(N+5O-23)2 + Cu+2(N+5O-23)2 + 6N+4O-22 + S0 + H+12O-2 Reacción Balanceada

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PbS + Cu2S + 12HNO3 → Pb(NO3)2 + 2Cu(NO3)2 + 6NO2 + 2S + 6H2O Tabla 3. Balanceo de Reacciones Químicas método Ion electrón. Reacción química a balancear Cr2O7 = + S= → Cr+3 + S

Proceso de Balanceo Paso 1. Se escribe una ecuación desequilibrada ('ecuación esqueleto') que contiene todos los reactantes y productos de la reacción química. Para obtener mejores resultados se escribe la reacción en la forma iónica.   22+ S  + Cr2O7  + H  → Cr3+ + S + H2O   Paso 2. Se dividir la reacción redox a las semi-reacciones. La reacción redox no es otra cosa que una reacción en la cual se realizan simultáneamente las reacciones de la oxidación y de la reducción. a) Se determinan los números de la oxidación de cada átomo que aparece en la reacción. El número de la oxidación (o el grado de la oxidación) es una medida del grado de la oxidación en una molécula.   22+ S-2  + Cr+62O-27  + H+1  → Cr+33+ + S0 + H+12O-2   b) Se identifican los pares redox de todos los átomos que han sido oxidados (a los cuales se ha

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aumentado el número de la oxidación) y todos los átomos que han sido reducidos (a los cuales se ha reducido el número de oxidación). O: 2S-2  → S0 (S) R: 23+ Cr+62O-27  → Cr+3 (Cr) c) Se combinan los pares redox en dos reacciones parciales: una para la oxidación, y la otra para la reducción O: 2S-2  → S0   R: 23+ Cr+62O-27  → Cr+3   Paso 3. Se equilibran los átomos en las semi-reacciones. La ecuación química debe por ambos lados de la ecuación tener el mismo número de átomos de cada elemento. Los átomos se equilibran añadiendo el coeficiente adecuado delante de la fórmula. La fórmula nunca cambia. Cada semireaccione se equilibra separadamente. a) Se equilibran todos los átomos excepto del oxígeno y del hidrógeno. Para esto se puede utilizar cualquier tipo que aparece en la dada ecuación. Pero ojo, los reactantes se pueden añadir solamente

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al lado izquierdo de la ecuación, y los productos solamente al lado derecho. O: S2- → S   R: Cr2O72- → 2Cr3+   b) Se equilibran los átomos del oxígeno. Se verifica si el número de los átomos es adecuado en el lado izquierdo de la ecuación a su número en el lado derecho de la misma. Si esto no es el caso, lo tenemos que equilibrar añadiendo moléculas de agua al lado con menos átomos de oxígeno. O: S2- → S   R: Cr2O72- → 2Cr3+ + 7H2O   c) Se equilibran los átomos del hidrógeno. Hay que averiguar si el número de los átomos del hidrógeno en el lado izquierdo es igual a su número en el lado derecho. Si esto no es el caso, hay que equilibrarlo añadiendo el protón (H+) a aquel lado donde faltan los átomos del hidrógeno. O: S2- → S  

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R: Cr2O72- + 14H+ → 2Cr3+ + 7H2O   Paso 4. Se equilibran las cargas. La suma de todas las cargas en el lado de los productos debe equivaler a la suma de todas las cargas en el lado de los reactantes (la suma de las cargas no debe necesariamente igualar a cero). Las cargas se equilibran añadiendo los electrones (e-) en el lado donde faltan cargas negativas. O: S2- → S + 2e  R: Cr2O72- + 14H+ + 6e- → 2Cr3+ + 7H2O   Paso 5. Se iguala el número de los electrones perdidos y recibidos. Dado que el número de los electrones librados en la reacción de la oxidación tiene que ser idéntico al número de electrones recibidos en la reacción de la reducción, multiplicaremos las dos ecuaciones por el factor que dará el multiplicador mínimo común. O: S2- → S + 2e| *3 R: Cr2O72- + 14H+ + 6e- → 2Cr3+ + 7H2O

| *1

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O: 3S2- → 3S + 6e  R: Cr2O72- + 14H+ + 6e- → 2Cr3+ + 7H2O   Paso 6. Se suman las semi-reacciones. Dos semi-reacciones se suman como ecuaciones algebraicas ordinarias donde la flecha funciona como una señal de igualdad. Las semi-reacciones se suman de manera que en un lado estén todos los productos, y en el otro todos los reactantes. 3S2- + Cr2O72- + 14H+ + 6e- → 3S + 2Cr3+ + 6e- + 7H2O Paso 7. Se acorta la ecuación. Las especies que aparecen en ambas ecuaciones sumadas se acortan. Si sea necesario, la entera ecuación se divide por el divisor máximo común para que los coeficientes sean los mínimos posibles. 3S2- + Cr2O72- + 14H+ → 3S + 2Cr3+ + 7H2O Paso final: Y al final, siempre se verifica el equilibrio de las cargas y de los elementos. Primero se verifica si la suma de distintos tipos de átomos en un lado de la ecuación es adecuada a su suma en el otro lado.

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ELEMENTO

IZQUIERDA

DERECHO

DIFERENCIA

S

3*1

3*1

0

Cr

1*2

2*1

0

O

1*7

7*1

0

H 14*1 7*2 0 A continuación, se verifica si la suma de las cargas eléctricas en el lado izquierdo de la ecuación equivale a la suma en el lado derecho. No importa cuál sea la suma, siempre y cuando es idéntica en ambos lados. 3*-2 + 1*-2 + 14*1  =  3*0 + 2*3 + 7*0 6  =  6 Puesto que la suma de distintos átomos en el lado izquierdo de la ecuación equivale a la suma de los átomos en el lado derecho, y dado que la suma de las cargas es igual en ambos lados de la ecuación, podemos escribir una ecuación equilibrada. Reacción Balanceada 3S  + Cr2O72- + 14H+ → 2Cr3+ + 3S + 7H2O 2-

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Ejercicio 3. Cuantificación de materia. Tabla 4. Cuantificación de la materia (Ítem A). CO2 Gramos

132

moles

44 g/mol

Cálculos

H2O +

18

C6H12O6 ->

18,0 g/mol

180 180 g/mol

O2 +

2,3 0,14375

Para realizar los cálculos solicitados necesitamos conocer los pesos moleculares de los compuestos involucrados: C: 12 O: 16X2 44 H: 1 x 2 O: 16 18 C₆H₁₂O₆ = 6  x 12  + 12  x 1  + 6 x 16 = 180 g/mol

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A) moles en 2,3 gramos de O2 1mol----16g x-------------2,3g x= 0,14375moles

Tabla 5. Cuantificación de la materia (Ítem B). Reacción

C2H4O

Gramos

22

moles

22g/mol

Cálculos

NaHCO3 +

83

H2O ->

83g/mol

1,6g

CO2 +

132

0,0888

44 g/mol

KCl

H2O

B) moles en 1,6 gramos de H2O 1mol----18g  x-------1,6gx=0,0888 moles

Tabla 6. Cuantificación de la materia (Ítem C). Reacción

KOH

HCl

Gramos moles Cálculos

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12,3

+

27

->

36.46 g/mo l

56.1 g/mol

74.5 g/mol

+

18.0 g/mol

1,8

1,5

CO2

H2O

Gramos en 3 moles CO2 1mol----44g 3moles---x X=132g

Tabla 7. Cuantificación de la materia (Ítem D). Reacción

C3H8 

Gramos

145,51g 

moles

3,3

O2  +

Cálculos Gramos en 3,3 moles de C3H8  1mol------44,0956g

2,3 16

->

44 3

+

1,2 18.0 g/mol

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3,3moles—x  X=145,51g 

Tabla 8. Cuantificación de la materia (Ítem E). Reacción

Fe

Gramos

2,7

moles

55.84

O2 +

1,9

H2O +

32

18 18.01

Fe2O3*H2O +

177,7035 4,3

Cálculos

Ejercicio 4. Estequiometria, reactivo limite, pureza de los reactivos, rendimiento de una reacción. Tabla 9. Cálculos estequiométricos. Enunciado del ejercicio A. El cloruro de zinc (ZnCl2) se puede producir a partir del zinc (Zn) con ácido clorhídrico (HCl). Que cantidad se produce si reacciona 5 gramos de Zn con una pureza del 67,5%

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con 4,7 gramos de Ácido clorhídrico al 78% de pureza, y un 85% de rendimiento, según la siguiente reacción.

Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2 Cálculos y solución. Zn = 5g; 67,5% HCl = 4,7g; 78% Rendimiento 85% 5g x 0,675 = 3,375 g Zn reales 4,7g x 0,78 = 3,666g HCl reales 3,375g Zn x (1mol Zn/65,38 g Zn) x (2mol HCl/1molZn) x (36,45g HCl/1mol HCl) = 3,76g HCl REACTIVO LIMITANTE HCl 3,666g HCl x (1mol HCl/36,45g HCl) x (1mol ZnCl2/2mol HCl) x (136,28g ZnCl2/1mol ZnCl2) = 6,85g ZnCl2

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%r = (v. exp. / v. teórico) x 100 V exp = (85% x 6,85g) / 100 = 5,82g ZnCl2 La cantidad producida de cloruro de Zinc es de 5,82g

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Conclusiones

Las reacciones químicas forman nuevos compuestos o sustancias. Están conformadas por reactivos y productos. Siguen el principio de la conversación de la masa. Finalmente sabemos que las reacciones químicas representan un evento de la realidad, porque, siguen una ley universal “la materia no se crea ni se destruye solo se transforma”.  también sabemos que una ecuación es la representación simbólica de las reacciones y que si los átomos no son de la misma cantidad tanto de reactivos como de productos la ecuación esta desequilibrada.    

Bibliografía

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https://bit.ly/3cY3zk5 http://www.quimicaweb.net/grupo_trabajo_ccnn_2/tema6/index.htm https://concepto.de/cambio-quimico/