Supongamos que reacciona CH4 + O2, en el examen surgió una pregunta ¿cuál es el reactivo de CH4 (metano) + O2? ¿Cómo sabré que el producto será CO2 (dióxido de carbono) + H2O (agua)? Quiero decir que “¿cómo puedo averiguar el producto o reactivo al ver el reactivo o producto como pista?”

Quiero decir que “¿cómo puedo averiguar el producto o reactivo al ver el reactivo o producto como pista”?

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Ecuaciones de reacción

Términos clave Energía, reacción exotérmica, reacción endotérmica.
Reacciones físicas, reacciones químicas, transiciones de fase.
Reactivos, productos
Estequiometría de reacción
Habilidades para desarrollar

• Distinguir los cambios químicos de los cambios físicos.
• Escribir ecuaciones químicas para describir una reacción química.
• Para equilibrar ecuaciones químicas.
• Calcular las cantidades de reactivos requeridos o las cantidades producidas en una reacción química.

Ecuaciones de Reacción Química

Los cambios en un material o sistema se denominan reacciones , y se dividen en reacciones químicas y físicas.
La energía es la fuerza impulsora de todos los cambios, tanto físicos como químicos. La energía siempre está involucrada en estas reacciones. Si un sistema es más estable al perder algo de energía, se produce una reacción que libera energía. Dicha reacción se dice que es exotérmica . El suministro de energía a un sistema también provoca una reacción. Las reacciones de absorción de energía se denominan reacciones endotérmicas . A veces, la cantidad de energía involucrada en una reacción puede ser tan pequeña que el cambio en la energía no se nota fácilmente.
Se puede usar una ecuación para describir una reacción física , que implica un cambio de estados. Por ejemplo, la fusión, la sublimación, la evaporación y la condensación se pueden representar de la siguiente manera. En estas ecuaciones, (s) significa sólido, (l) para líquido (l) y (g) para gas,
H2O (s) ® H2O (l). . . derritiendo
H2O (s) ® H2O (g). . . sublimación
C2H5OH (l) ® C2H5OH (g). . . evaporación
NH3 (g) ® NH3 (l). . . condensación
En estos cambios, no se rompen ni se forman enlaces químicos, y las identidades moleculares de las sustancias no han cambiado.
¿La transición de fase entre el grafito y el diamante es una reacción química o física?
C (grafito) ® C (diamante). Las estructuras cristalinas del diamante y el grafito son muy diferentes, y la unión entre los átomos de carbono también es diferente en los dos estados sólidos. Debido a que los enlaces químicos se rompen y se forman nuevos enlaces, la transición de fase del diamante y el grafito es una reacción química.
Las sustancias químicas o sustancias cambian convirtiéndose en una o más sustancias, y estos cambios se llaman reacciones químicas . A nivel molecular, los átomos o grupos de átomos se reorganizan dando como resultado la ruptura y la formación de algunos enlaces químicos en una reacción química. Las sustancias que experimentan cambios se llaman reactivos , mientras que las sustancias recién formadas se llaman productos . Las apariencias físicas de los productos son a menudo diferentes de los reactivos. Las reacciones químicas a menudo van acompañadas de la aparición de gas, fuego, precipitado, color, luz, sonido u olor. Estos fenómenos están relacionados con la energía y las propiedades de los reactivos y productos. Por ejemplo, la oxidación del propano libera calor y luz, y una reacción rápida es una explosión,
C3H8 + 5 O2 ® 3 CO2 + 4 H2O Una ecuación equilibrada también muestra una relación cuantitativa macroscópica. Esta ecuación de reacción equilibrada muestra que cinco moles de oxígeno reaccionan con un mol de propano generando tres moles de dióxido de carbono y cuatro moles de agua, un total de 7 moles de productos en la reacción de combustión.
A nivel molecular, esta ecuación muestra que para cada molécula de propano, se requieren 5 moléculas de oxígeno. Los tres átomos de carbono se convierten en tres moléculas de dióxido de carbono, mientras que los 8 átomos de hidrógeno en el propano se oxidan a 4 moléculas de agua. Los números de átomos de H, C y O son los mismos en ambos lados de la ecuación.
Estudiamos las propiedades de las sustancias para saber cómo usarlas. Las tendencias de una sustancia a reaccionar, ya sea por sí misma o con otros, son propiedades químicas importantes. A través de las propiedades, entendemos las reacciones químicas, que se estudian mejor mediante experimentación y observación. Después de haber realizado muchos experimentos, puede generalizar ciertas reglas y hechos. Conocer estas reglas y hechos le permite resolver problemas que aún no ha encontrado.
El aspecto más importante de una reacción química es saber cuáles son los reactivos y cuáles son los productos. Para esto, la mejor descripción de una reacción es escribir una ecuación para la reacción. Una ecuación de reacción química proporciona los reactivos y productos, y una ecuación de reacción química equilibrada muestra las relaciones molares de reactivos y productos. A menudo, se da la cantidad de energía involucrada en la reacción. Tratar con el aspecto cuantitativo de las reacciones químicas se llama estequiometría de reacción .
Por ejemplo, cuando las almejas, CaCO3, se calientan, se liberará un CO2 gaseoso, dejando un polvo blanco (CaO sólido). Esta reacción está representada por la reacción como se muestra en la imagen, y la ecuación de la reacción se escribe como:
CaCO3 ® CaO + CO2 La ecuación indica que un mol de CaCO3 da un mol de CaO y CO2. Se han introducido cantidades de sustancias representadas por fórmulas químicas en las dos páginas anteriores, y estos conceptos deberían ayudar a determinar la estequiometría de las reacciones cuando se proporciona una ecuación de reacción.
Ejemplo 1
Cuando 10.0 g de carbonato de calcio puro se calienta y se convierte en óxido de calcio sólido CaO, ¿cuánto óxido de calcio se debe obtener? Si se obtienen los únicos 5.0 gramos de CaO, ¿cuál es el rendimiento real?
Pista :
En condiciones ideales, las cantidades de sustancia en la ecuación de reacción son como se indica a continuación: CaCO3 ® CaO + CO2
100.0. . . . . 56) . . 44 g / mol (pesos de fórmula)
1 mol CaCO3 1 mol CaO 56 g CaO 10.0 g CaCO3 ———— ———– ——— = 5.6 g CaO 100 g CaCO3 1 mol CaCO3 1 mol CaO Discusión
Aquí se da una conversión ineficiente, pero el método muestra los detalles de consideración. Si la cantidad de CaO obtenida no es 5.6 g, se puede concluir que la muestra puede no ser pura.
Ejemplo 2
Cuando 10.0 g de carbonato de calcio puro se calienta y se convierte en óxido de calcio sólido CaO, ¿cuánto CO2 se libera en condiciones estándar?
Pista :
CaCO3 ® CaO + CO2
1 mol CO2 22.4 L CO2 10.0 g CaCO3 ———– ———– = 2.24 L CO2 100 g CaCO3 1 mol CO2 Discusión
Hemos tomado un atajo en esta formulación en comparación con el Ejemplo 1. Los Ejemplos 1 y 2 ilustran la evaluación de cantidades en gy L. Escritura de ecuaciones para reacciones químicas.
Las ecuaciones de reacción química realmente representan cambios de materiales. Para muchas reacciones, es posible que solo podamos escribir ecuaciones para las reacciones generales. Por ejemplo, el sentido común nos dice que cuando el azúcar se oxida por completo, el dióxido de carbono y el agua son los productos finales. La reacción de oxidación es la misma que la reacción de combustión. Así escribimos
C12H22O11 + 12 O2 ® 12 CO2 + 11 H2O Esto ilustra los métodos utilizados para escribir ecuaciones de reacción balanceadas:

1. Determinar los reactivos y productos.
   En este caso, los productos son CO2 y H2O, determinados por el sentido común. Lo sabemos.
2. Aplicar el principio fundamental de conservación de los átomos.
   El número de átomos de cada tipo debe ser el mismo antes y después de las reacciones .
3. Balancee un tipo de átomos a la vez BR> Podemos usar H o ​​C para comenzar. Como hay 12 átomos de C a la izquierda, el coeficiente es 12 para CO2. Del mismo modo, 22 átomos de H producen 11 moléculas de H2O.
4. Equilibre los átomos de oxígeno en ambos lados. Hay un total de 35 átomos de O en la mano derecha, y el coeficiente para O2 debería ser 11.

Ejemplo 3
El compuesto N2O5 es inestable a temperatura ambiente. Se descompone produciendo un gas marrón NO2 y oxígeno. Escribe una ecuación de reacción química equilibrada para su descomposición.
Pista :
El primer paso es escribir una ecuación desequilibrada que indique solo el reactivo y los productos: N2O5 ® NO2 + O2 Una molécula de N2O5 se descompone en dos moléculas de NO2 y la mitad de O2. N2O5 ® 2 NO2 + 1 / 2O2 Para dar coeficientes estequiométricos de números enteros a la ecuación, multiplicamos todos los coeficientes estequiométricos por 2. 2 N2O5 ® 4 NO2 + O2 Discusión
Este ejemplo ilustra los pasos utilizados para escribir una ecuación de equilibrio para una reacción química. Esta ecuación equilibrada no nos dice cómo se descompone una molécula de N2O5, solo ilustra la reacción general.
Ejemplo 4
Cuando se mezclan soluciones de CaCl2 y AgNO3, se forma un precipitado blanco. También se observa el mismo precipitado cuando la solución de NaCl se mezcla con la solución de AgCH3CO2. Escriba una ecuación equilibrada para esto la reacción entre CaCl2 y AgNO3.
Pista :
Los iones comunes entre NaCl y CaCl2 son iones Cl, y los iones Ag + son comunes entre los dos compuestos que contienen plata. La pregunta ilustra una deducción científica utilizada en la determinación de productos. El producto es AgCl y la reacción equilibrada es CaCl2 + 2 AgNO3 ® 2 AgCl + Ca (NO3) 2 Discusión
En realidad, las soluciones de sales contienen iones. En este caso, las soluciones contienen iones Ca2 +, Cl-, Ag + y NO3-. Los iones Cl- y Ag + forman un sólido insoluble, y se forma un precipitado, Cl- + Ag + ® AgCl (s) Ca2 + y NO3- son iones secundarios. Reacciones químicas
Uno de los temas más importantes en química es la reacción química . En esta página, solo nos concentramos en la estequiometría transmitida por las ecuaciones de reacción.
Otros temas relacionados con las reacciones químicas son:
Exceso de reactivos limitantes o reactivos sobrantes o usados
Características de las reacciones químicas o clasificación de las reacciones.
Cinética química o velocidad de reacción
Mecanismo de reacción o cómo procede realmente la reacción
Los primeros dos temas se incluyen en este grupo, pero los temas posteriores se discutirán en otro curso (CHEM123). Equilibrar las reacciones redox Equilibrar las ecuaciones de reacción de oxidación y reducción es un poco más complicado de lo que discutimos aquí. Debe tener las habilidades para asignar estados de oxidación, explicar la oxidación y la reducción en términos de cambio de estado de oxidación y escribir euqations de reacción. Entonces podrás equilibrar las reacciones redox. Todo esto se da en el siguiente módulo sobre Reacciones químicas. Problemas de desarrollo de habilidades

1. ¿Cuál es / son los productos que contienen carbono cuando se quema metano, CH4, en el aire?

Generalización:
La combustión de compuestos que contienen C convierte todo el C en CO2.
Use el método de sentido común para encontrar la fórmula molecular del sulfuro de hidrógeno, cuyo peso molecular es 34.1. (Peso atómico, H, 1.008; S, 32.066)

Generalización:
El azufre y el oxígeno son elementos del grupo 6, y forman H2O y H2S.
Cuando 30.0 g de Al (peso atómico 27.0) se calienta en oxígeno (masa atómica 16.0), se forma un óxido de aluminio, Al2O3. Cuánto óxido se debe obtener.

Una variacion:
¿Cuánto (en g) oxígeno se requiere?
Cuando se calienta KClO3, se descompone para dar KCl sólido y gas oxígeno. Si se recogen 0.500 mol de O2, ¿cuántos gramos de KCl se deben obtener? (Peso atómico: K, 39.098; Cl, ​​35.453)

Sugerencia de método:
Para la reacción: 2 KClO3 = 2 KCl + 3 O2, la sugerencia de formulación es: 2 moles de KCl 74.6 g KCl 0.50 mol O2 ———— ———— = ??.? g KCl 3 mol O2 1 mol KCl
Una solución que contiene BaCl2 puro se trata con cantidades excesivas de H2SO4, y el precipitado BaSO4 se recoge y se seca. Si se recogen 13.2 g de BaSO4, ¿cuántos moles de Cliones quedan en la solución?
Peso atómico: H, 1.008; O, 16,00; S, 32,06; Cl, 35,45; Ba, 137,33.

Variaciones:
¿Cuánto (en g) BaCl2 está presente en la solución?
¿Cuánto nitrato de plata se requiere para precipitar todos los iones de cloruro?
La reacción es: BaCl2 + H2SO4 = BaSO4 + 2 H + + 2 Cl-. 0.0566 moles de Ba corresponden a 0.113 mol de Cl- en BaCl2.
Método Sugerencia
1 mol de BaSO4 2 mol de Cl- 13.2 g ———– ———– = 0.113 mol 233.39 g 1 mol de BaSO4
Una planta de energía quema carbón, y este proceso es equivalente a quemar 999 kg de azufre por día. ¿Cuántos kg de SO2 se emiten por día si la planta de energía no tiene dispositivos de control de contaminación para recuperar el azufre? Peso atómico: C, 12.00; O, 16,00; S, 32,06.

Mayor consideracion:
El peso molecular de SO2 es aproximadamente el doble del peso atómico de S. Por lo tanto, el peso de SO2 es el doble que el de S.
Variaciones: ¿Cuánto (en moles y L) SO2 se genera por día?
Si todo el SO2 se convierte en H2SO4, ¿cuánto (en mol y kg) de ácido sulfúrico se produce? (3055 kg)
¿Cuántos moles de agua se formarán cuando se quema un mol de propano C3H8 en una cantidad excesiva de aire?

Habilidad:
Elabora una ecuación de reacción equilibrada.
Variaciones:
¿Cuántos gramos de agua se producirán?
¿Cuántos moles de CO2 se producirán?
Una mezcla que contiene Na2SO4, pero no otro sulfato, se analiza por precipitación con BaCl2. Una muestra de mezcla de 2,37 g dio un precipitado de BaSO4 de 2,57 g. ¿Cuál es el porcentaje de Na2SO4 en la mezcla?

Habilidad:
El problema ilustra una estrategia para el análisis químico.
Cuando 2,33 g de la mezcla de CaCl2 y Ca (NO3) 2 dan 2,22 g de AgCl cuando se usa Ag (NO3) como reactivo para precipitar los iones Cloruro. ¿Cuál es el porcentaje de CaCl2 en la mezcla?
Peso atómico: N, 14.0; O, 16,0; Cl, 35,5; Ca, 40,1; Ag, 107,9.

1. Habilidad:
   Este problema también ilustra una estrategia para el análisis químico.

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Puede ser muy difícil predecir los productos de una reacción química en general. Sin embargo, se espera que conozca ciertas categorías de reacciones que se comportan de manera predecible. Este es un ejemplo de una reacción de combustión: cuando el exceso de oxígeno reacciona con un compuesto orgánico, el resultado es la oxidación de carbono a dióxido de carbono e hidrógeno a vapor de agua. Cualquier átomo de nitrógeno en la molécula termina como gas nitrógeno, mientras que el oxígeno en la molécula reduce la cantidad de oxígeno requerida para la combustión. Otras categorías importantes son las reacciones ácido-base, redox y precipitación; en general, se espera que todos los estudiantes de química sepan cómo reconocerlos.

La respuesta corta es que no puedes. No hay reglas en la forma en que hay en matemáticas. Una ecuación química es un registro de lo que hemos encontrado por experimento. Por supuesto, hay patrones que aprendemos por experiencia, y solo puede tener sustancias que se pueden hacer a partir de los átomos presentes, pero básicamente se le pide que RECUERDE la reacción, no que la resuelva.