Informe Nº 4-Química General A1

Tipos de Reacciones Químicas

PRÁCTICA Nº 4

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE  SAN MARCOS   

(UNIVERSIDAD DEL PERÚ, DECANA DE AMERICA) FACULTAD DE QUIMICA E INGENIERIA QUIMICA E.A.P. QUIMICA (07.1) •

ASIGNATURA:

Laboratorio de Química General AI

•

GRUPO:

Miércoles 13 -17 horas

•

SEMESTRE ACADEMICO: 2010 – I

•

PROFESOR:

Carlos Góngora Tovar

•

PRÁCTICA Nº 4:

Tipos de Reacciones Químicas

INTEGRANTES – CODIGOS: ‐ María Isabel Irribarren Ramos (10070011) ‐ David André Guzmán Torre (10070084) ‐ José Carlos Salgado Arimana (10070098) • FECHA DE REALIZACIÓN DE LA PRÁCTICA: 12 de mayo de 2010 • FECHA DE ENTREGA DEL INFORME: 19 de mayo de 2010

2010    1

Tipos de Reacciones Químicas

PRÁCTICA Nº 4

    TABLA DE CONTENIDOS  Carátula

1

Tabla de Contenidos

2

Resumen

3

Introducción

4

Objetivos

5

Principios teóricos

6

Detalles Experimentales

10

Aparatos

10

Materiales

10

Procedimiento experimental - Resultados

11

Conclusiones

19

Recomendaciones

20

Bibliografía

21

Anexos

22

2

Tipos de Reacciones Químicas

PRÁCTICA Nº 4

        RESUMEN 

En este informe se aprenderá a identificar los tipos de reacciones químicas. Uno de los experimentos en que identificamos claramente el tipo de reacción , es cuando en la ecuación HCl y el Zinc se juntan para formar ZnCl más H2 (hidrógeno gaseoso) aquí nos damos cuenta que 1 átomo Zn reemplaza a 2 átomos H , esto y muchos mas experimentos se darán a conocer en el siguiente informe.

3

Tipos de Reacciones Químicas

PRÁCTICA Nº 4

INTRODUCCIÓN 

En este informe se aprenderá a conocer detalladamente las diferentes clases de reacciones químicas por medio de la practica o la experimentación, para así poder establecer una relación entre los principios teóricos y los hechos experimentales, lo cual nos permitirá diferenciar los tipos de reacciones.

4

Tipos de Reacciones Químicas

PRÁCTICA Nº 4

        OBJETIVOS 

•

Identificar las reacciones químicas de acuerdo a las definiciones dadas en la complementación teórica

•

Observar cuando ocurren dichas reacciones

•

Diferenciar entre cambio químico y cambio físico

•

Identificar el elemento que se oxida y se reduce en una reacción redox.

•

Escribir las ecuaciones químicas que representan a las reacciones de los experimentos realizados.

•

Formular conclusiones en base a la experiencia realizada

PRINCIPIOS TEÓRICOS  5

PRÁCTICA Nº 4

Tipos de Reacciones Químicas

REACCION QUÍMICA: Proceso en el que una o más sustancias —los reactivos— se transforman en otras sustancias diferentes —los productos de la reacción. Un ejemplo de reacción química es la formación de óxido de hierro producida al reaccionar el oxígeno del aire con el hierro. Los productos obtenidos a partir de ciertos tipos de reactivos dependen de las condiciones bajo las que se da la reacción química. No obstante, tras un estudio cuidadoso se comprueba que, aunque los productos pueden variar según cambien las condiciones, determinadas cantidades permanecen constantes en cualquier reacción química. Estas cantidades constantes, las magnitudes conservadas, incluyen el número de cada tipo de átomo presente, la carga eléctrica y la masa total. La importancia de dichas reacciones es notoria en muchos aspectos de la vida diaria en fenómenos tales como explosiones; procesos vitales tales como alimentación, respiración etc. Todas las sustancias que a diario utilizamos son o fueron producto de reacciones químicas.

CLASES O TIPOS DE REACCIONES QUÍMICAS: POR EL COMPORTACMIENTO DE LOS REACTANTES Reacción de composición o síntesis En las reacciones de síntesis o composición es donde dos reactantes se combinan para formar un solo producto. Muchos elementos reaccionan con otro de esta manera para formar compuestos, por ejemplo: 2CaO(s) + 2H2O(l) → 2Ca(OH)2(ac) En esta formula se mezclan 2 moles de oxido de calcio sólido con 2 moles de agua liquida reacciona produciendo 2 moles de hidróxido de calcio en estado acuoso.

Reacción de descomposición

6

Tipos de Reacciones Químicas

PRÁCTICA Nº 4

Este tipo de reacción es contraria a la de composición o síntesis ya que en esta no se unen 2 o mas moléculas para formar una sola, sino que una sola molécula se divide o se rompe para formar varias moléculas mas sencillas, por ejemplo: 2HgO(s) → 2Hg(l) + O2(g) en esta formula una 2 molécula de oxido de mercurio sólido se descomponen o dividen para formar 2 moléculas de mercurio y una de oxigeno, las cuales son mas sencillas que la primera.

Reacción de desplazamiento o sustitución En este tipo de reacción, un elemento libre sustituye y libera a otro elemento presente en un compuesto, su ecuación general es: CuSO4(ac) + Fe(s) → FeSO4(ac) + Cu(s) En esta reacción un mol de sulfato de cobre con 1 mol de hierro para formar sulfato de hierro y cobre

Reacción de doble sustitución, doble desplazamiento o metátesis Son aquellas reacciones que se dan por intercambio de átomos entre los reactivos AB + CD → AC + BD Por Ejemplo: K2S + MgSO4 → K2SO4 +

MgS

En esta reacción 1 mol de sulfuro de potasio reaccionan con sulfato de magnesio para formar sulfato de potasio y sulfuro de magnesio.

POR EL COMPORTAMIENTO DEL PRODUCTO Reacción reversible Son aquellas reacciones que se dan tanto de manera directa como de manera inversa, es decir, que las sustancias reactantes pueden volver a su estructura original. A+B⇄C+D 7

Tipos de Reacciones Químicas

PRÁCTICA Nº 4 Por Ejemplo: FeCl3 + 6KSCN ⇄ [Fe(SCN)6]K3(ac) + 3KCl

Reacción irreversible Son aquellas reacciones que se dan en una sola dirección, es decir, las sustancias reactantes no pueden volver a su forma original. A+B→C+D Por Ejemplo: 2KClO3(ac) → 2KCl(s) + O2(g)

POR LA ENERGIA INVOLUCRADA Reacción exotérmica Son aquellas reacciones en las que ocurre una liberación o desprendimiento de energía. Por Ejemplo: C3H8(g) + 5O2(g) → 3CO2(g) + 4H2O(g) + Calor

Reacción endotérmica Son aquellas reacciones en las que ocurre una absorción de energía. Por Ejemplo: 2Mg(s) + O2(g) + Calor → 2MgO(s)

POR EL CAMBIO EN EL NÚMERO DE OXIDACION Reacción redox Son aquellas reacciones en las que existe una variación en el número de oxidación de reactantes y productos. 8

Tipos de Reacciones Químicas

PRÁCTICA Nº 4 Por Ejemplo: 2 NaCl(ac) → 2 Na(s) + Cl2(g)

La pila Cu-Ag, un ejemplo de reacción redox.

Hay reacciones que se pueden dar a simple vista como esta

 

9

Tipos de Reacciones Químicas

PRÁCTICA Nº 4

DETALLLES EXPERIMENTALES  En esta serie de experimentos hemos utilizado lo siguiente: a) Aparatos: •

5 tubos de prueba

•

1 tubo de prueba con tapa

•

Gradilla

•

Tubo de desprendimiento de gas

•

Cocinilla o mechero

•

Pisceta

•

Fósforo

•

Cuba de plástico

b) Materiales: •

Cobre metálico(Cu(s))

•

FeCl3 0,2 M

•

H2S(ac)

•

ZnSO4 al 5% en peso

•

KMnO4 0,01 M

•

HCl 2,0 M

•

(KClO3 + MnO2)

•

Fenolftaleina

•

AgNO3 al 1% en peso

•

CH3COOH 0,1 M

•

KCl 0,1 M

•

CaCl2 al 1% en peso

•

Cinc en granalla(Zn(s))

•

Na2CO3 0,1 N

•

NH4OH 0,1 y 1 M

•

K2CrO4 0,1 M

•

Pb(NO3)2 0,1 M

•

(NH4)C2O4 al 5% en peso 10

PRÁCTICA Nº 4 •

Anaranjado de metilo

•

Papel de tornasol

•

KSCN 0,002 M

•

CH3COOH 2,0 M

•

H2SO4 0,1 N

•

NaNO2 al 5% en peso

Tipos de Reacciones Químicas

c) Procedimiento Experimental – Resultado: •

Experimento 1: Reacción de Desplazamiento i.

Colocamos en un tubo de ensayo una granalla de Cinc.

ii.

Agregamos luego 1 mL de HCl 2,0 N, luego lo agitamos vigorosamente y dejamos en reposo.

iii.

Repetimos la experiencia usando CH3COOH 2,0 M.

Podremos notar que de la granalla de cinc surgen una serie de burbujas que subes a la superficie. Estas burbujas son moléculas de H2(g) que se adhieren a las paredes del tubo de ensayo. Según las ecuaciones siguientes: - 2HCl(ac) + Zn(s) → ZnCl2 + H2(g) - 2CH3COOH (ac) + Zn(s) → Zn(CH3COO)2 + H2(g) Debido a que el HCl (Ácido Clorhídrico) es un ácido fuerte, la reacción se da de manera violenta, caso contrario con el CH3COOH (Ácido Acético) que es un ácido débil.

•

Experimento 2: Reacción de doble desplazamiento o metátesis 11

Tipos de Reacciones Químicas

PRÁCTICA Nº 4

a. Sin precipitación i.

Adicionamos en un tubo de ensayo 1 m L de Na2CO3 0,1 N.

ii.

Añadimos luego 2 gotas de indicador anaranjado de metilo.

iii.

Notamos una coloración amarilla debido a que el Na2CO3 es una sal básica (pH > 7).

iv.

Enseguida adicionamos gota a gota 1 mL de HCl 2,0 N con agitación y podremos apreciar que el color amarillo empieza a tornarse de un color anaranjado rosa, ello debido al HCl que es ácido fuerte. Según la ecuación: - Na2CO32HCl(ac) → CO2(g) + H2O(l) + 2NaCl(ac)

b. Con precipitación i.

Añadimos en un tubo de ensayo 1 mL de solución de K2CrO4 0,1 M.

ii.

Adicionamos al tubo 1 mL de solución de Pb(NO3)2 0,1 M.

iii.

Dejamos en reposo. Notamos que se forma un sólido al cual llamaremos precipitado, que es un sólido insoluble a la solución en la que se encuentra o que esta sobresaturado y necesita mas solvente. Hallaremos el precipitado según la ecuación siguiente: - K2CrO4(ac) + Pb(NO3)2(ac) → PbCrO4(s) + 2K(NO3) (ac)

Æ

12

Tipos de Reacciones Químicas

PRÁCTICA Nº 4

•

Experimento 3: Reacción de descomposición i.

En un tubo de ensayo pirex adicionamos aproximadamente 0,2 g de la mezcla sólida con 87,5% de KClO3 y 12,5% de MnO2.

ii.

Luego instalamos los equipos tal como se muestra en el diagrama siguiente:

iii.

Sumergimos en la cuba con agua un tubo de ensayo lleno de agua en posición vertical.

iv.

Procedemos a calentar el tubo conteniendo la mezcla con el mechero y enseguida la conexión de salida debe ser introducida en el tubo con agua de la cuba. Al generarse el oxígeno, desplaza el agua del mismo. La ecuación química es la siguiente: 2KClO3(s) + MnO2(s) → 2KCl(s) + 3O2(g) + MnO2(s) Donde el MnO2(s) es un reactivo usado como catalizador (acelera la velocidad de la reacción y no interviene en ella).

v.

Luego recogemos en el tubo de ensayo el gas, lo tapamos rápida y herméticamente para que este no escape. Esto nos ayudara en la siguiente experiencia.

•

Experimento 4: Reacción de adición i.

Con el tubo de la experiencia anterior conteniendo oxígeno (O2(g)), destapamos cuidadosamente y agregamos una viruta de cobre previamente calentada.

ii.

Volvemos a tapar el tubo y notamos que la viruta empieza a aparecer manchas de color negro debido a la oxidación provocada por el O2(g) según la siguiente ecuación: 13

Tipos de Reacciones Químicas

PRÁCTICA Nº 4

Cu(s) + O2(g) → CuO2(s)

•

Experimento 5: Reacción REDOX i.

Adicionamos en un tubo de ensayo 1 mL de solución de KMnO4 0,01 M.

ii.

Agregamos luego 3 mL de agua destilada

iii.

Añadimos 5 gotas de H2SO4 0,1 N y luego agregamos 1 a 2 gotas de NaNO2 al 5%

iv.

Notamos que la solución se vuelve incolora, por lo que es difícil notar los cambios. La ecuación química en la siguiente:

KMnO4(ac) + H2O(l) + H2SO4(ac) + NaNO2(ac) → MnSO4(ac)+ K2SO4(ac) + KNO3(ac) + Na2SO4(ac) + H2O(l)

14

Tipos de Reacciones Químicas

PRÁCTICA Nº 4

•

Experimento 6: Reacción reversible i.

Adicionamos en un tubo de ensayo 1 mL de FeCl3 0,2 M

Añadimos a este tubo 1 mL de solución de KSCN 0,002M. Agitamos y observamos que la solución se torna de un color rojo sangre debido al iones [Fe(SCN)]2+ que le dan ese color característico a la solución. ii.

Ahora adicionamos a la solución resultante gota a gota con agitación 1 mL de solución de KCl 0,1 M. Agitamos y observamos el cambio de coloración como resultado del desplazamiento del equilibrio químico.

iii.

Finalmente añadir a la solución resultante gota a gota con agitación 1 mL de solución de FeCl3 0,2 M hasta que se restablezca la coloración inicial lo que nos demuestra la reversibilidad de la misma. La ecuación química es la siguiente:

FeCl3 + 6KSCN ⇄ [Fe(SCN)6]K3(ac) + 3KCl Amarillo •

Rojo

Experimento 7: Características de productos

En determinadas reacciones se puede observar las siguientes características en los productos: a. Con formación de precipitado o Amorfo i.

Tomamos en un tubo de ensayo 1,0 mL de solución de ZnSO4 al 5% en peso.

ii.

Agregamos solución de H2S(ac) recién preparada. Según la ecuación química: ZnSO4(ac) + H2S(ac) → ZnS(s) + H2SO4(l) 15

Tipos de Reacciones Químicas

PRÁCTICA Nº 4

Donde ZnS(s) es el precipitado, es amorfo ya que no tiene una forma definida. o Cristalino i.

En un tubo de ensayo agregamos 1 mL de solución de (NH4)C2O4 al 5% en peso.

ii.

Adicionar 1,0 mL de solución de CaCl2 al 1% en peso. La sustancia que sedimenta es de color blanco. Según la ecuación química. (NH4)C2O4(ac) + CaCl2 → CaC2O4 + 2NH4Cl

o Coloidal i.

En un tubo de ensayo agregamos 0,5 mL de solución de FeCl3 0,2 M.

ii.

Luego agregamos 1 mL de solución de NH4OH 1 M.

iii.

Se forma un coloide (un gel) de color naranja. Su ecuación química es: FeCl3 + NH4OH → Fe(OH)3 + NH4Cl

b. Sin formación de precipitado o Con coloración i.

En un tubo de ensayo adicionamos 1,0 mL de solución de K2CrO4 0,1 M.

ii.

Luego agregar 0,5 mL de solución de HCl 0,2 M

iii.

Notamos que la solución cambia a color amarillo. La ecuación química de la reacción es: 2 K2CrO4 + 16HCl → 2CrCl3 + 4KCl + 3Cl2 + 8H2O Cr2O4-2 + H+ ⇄ Cr2O7-2 + H2O Cr2O7-2 + OH+ ⇄ CrO4-2 + H2O 16

Tipos de Reacciones Químicas

PRÁCTICA Nº 4

o Sin coloración i.

Colocamos en un tubo de ensayo 1 mL de solución de CH3COOH 0,1 M. Se verifica la acidez con un pedazo de papel tornasol (rojo - azul).

ii.

Enseguida agregamos al tubo gota a gota con agitación una solución de NH4OH 0,1 y 1 M hasta neutralización.

iii.

Observamos el cambio de papel tornasol a color rojo al agregar el ácido, luego cuando adquiere carácter básico cambia a azul. La ecuación química es la siguiente: CH3COOH + NH4OH → CH3COONH4 + H2O

iv.

Usando la fenolftaleina, se comprueba el carácter ácido de la solución al momento de echar la Fenolftaleina al ser esta solución incolora. Igualmente cuando la solución es básica, al echar fenolftaleina se torna con un rojo grosella.

17

Tipos de Reacciones Químicas

PRÁCTICA Nº 4

ACIDO

•

BASE

Experimento 8: Reacciones con formación de ION COMPLEJO i.

En un tubo de ensayo adicionar 1mL de solución de KCl 0,1 M

ii.

Luego añadir 1 mL de solución de AgNO3 al 1% en peso. Agitar y esperaque el precipitado sedimente.

iii.

Decante la solución del tubo. Al tubo con el sólido agregar gota a gota con agitación una solución de amoniaco NH4OH 0,7 M, hasta la desaparición del precipitado.

iv.

La ecuación química de la reacción es: KCl + AgNO3 → AgCl + KNO3 AgCl + NH4OH → NH4Cl + Ag(OH)

18

Tipos de Reacciones Químicas

PRÁCTICA Nº 4

        CONCLUSIONES    Las conclusiones que podemos llegar después de haber culminado esta serie de experimentos son las siguientes: •

En síntesis podemos decir que las reacciones químicas son de suma importancia ya que son fenómenos que vemos a diario en nuestra vida y son la base de la realización de las funciones vitales y las demás actividades del hombre o cualquier otro ser vivo.

•

Existen varios tipos de reacciones los cuales son: reacción de combinación, de descomposición, de sustitución y de doble sustitución, todos estos muy diferentes pero cumplen la misma función la formación de uno o varias sustancias y/o compuestos nuevos, los cuales pueden ser de mucha utilidad, o también pueden ser dañinos para la naturaleza.

    19

Tipos de Reacciones Químicas

PRÁCTICA Nº 4

          RECOMENDACIONES    Las recomendaciones que podemos dar son las siguientes: •

Atender las recomendaciones que indica el profesor en la clase. El tiene una mayor experiencia y puede aclarar las dudas que se nos presentan.

•

Ya que trabajaremos con soluciones y entre ellas ácidos fuertes y débiles, como por ejemplo el acido acético que despide un olor muy fuerte y penetrante, es indispensable usar guantes de seguridad, mascaras de seguridad y lentes de seguridad..

•

Realizar buenas mediciones y trasvases de los reactivos. Un exceso puede provocar sucesos inesperados.

•

Una recomendación adicional es que seamos muy observadores y cuidadosos al realizar el método del balanceo ion-electrón, ya que esto nos permitirá obtener un buen resultado en el balanceo de las ecuaciones.

20

Tipos de Reacciones Químicas

PRÁCTICA Nº 4

                    BIBLIOGRAFIA  •

http://es.wikipedia.org/wiki/Reacci%C3%B3n_qu%C3%ADmica

•

http://es.wikipedia.org/wiki/Tiocianato

•

http://html.rincondelvago.com/clases-de-reacciones-quimicas.html

21

Tipos de Reacciones Químicas

PRÁCTICA Nº 4

ANEXOS  CUESTIONARIO  1. Clasifique cada una de las reacciones: a. 2KBr(ac) + Cl2(ac) → 2KCl + Br2(ac) b. NaF(ac) + AgNO3(ac)

→ AgF(ac)+ NaNO3(s)

c. BaCl2(ac) + H2SO4(ac) → BaSO4(pp) + 2HCl(ac) d. 2NaHCO3(s)

→ Na2CO3(s) + CO2(g) + H2O(g)

Simple desplazamiento Metátesis Metátesis Descomposición

e. AgF(ac) + 2NH3(ac) Æ Ag(NH3)2F(ac)

Adición

f. HNO3(ac) + H2S(ac) Æ 2NO(g) + 3S(s) + 4H2O(l)

REDOX

2. De las ecuaciones de la pregunta 1 ¿Cuáles se pueden identificar experimentalmente? Explique el procedimiento. De las ecuaciones, la ecuación c), pues esta forma precipitado, igualmente la b). La d) pues se forma un único sólido, igualmente en la f) se forma el azufre. 22

Tipos de Reacciones Químicas

PRÁCTICA Nº 4

3. ¿Qué papel desempeña el MnO2 en la reacción de descomposición? El MnO2 desempeña el papel de catalizador, cuyo único fin es el de acelerar la reacción, siendo esta una sustancia expectante (no participa en la reacción). 4. ¿Qué es un inhibidor y como actúa en un proceso químico? Un inhibidor es una sustancia que evita que se lleve a cabo una reacción química. 5. Escriba la ecuación molecular balanceada para la reacción del Al con ácido Bromhídrico. 2Al(s) + HBr(ac) → 2AlBr3(ac) + H2(g) 6. Prediga el resultado de las reacciones siguientes e indique a que tipo pertenecen. a. 2HBr(ac) + Ca(OH)2(ac) Æ CaBr2(s) + 2H2O(l)

Metátesis

b. FeO + HClO4 Æ 7. Complete las reacciones. a. KBr + Cl2 Æ KCl + Br2 b. CaCl2 + H2SO4 Æ CaSO4 + 2HCl

23