Tornar a la portadaFísica i Química · 4t ESO B · Canviar d'assignatura
Començar gratis
ESO 4tB · Física i Química
El canvi · Les equacions químiques

Ajust d'equacions químiques

Lavoisier va pesar amb precisió els reactius i els productes dels seus experiments i va comprovar una cosa que avui sembla evident: la massa total no canvia. Cap àtom no apareix ni desapareix en una reacció química, només es reorganitza en substàncies diferents. Aquesta llei, la conservació de la massa, és la raó última per la qual ajustem equacions: un coeficient mal posat estaria afirmant que s'han creat o destruït àtoms del no-res.

Et convé dominar: Llei de conservació de la massa (Lavoisier) (3r d'ESO)
Et convé dominar: L'equació química i el seu ajust (3r d'ESO)

La llei de conservació de la massa i el que no es pot tocar

Si cremes $10\ \text{g}$ de llana d'acer dins d'un matràs segellat sobre una balança, l'agulla no es mou durant la combustió; en canvi, si ho fas en un plat obert, el residu final pesa $14\ \text{g}$: ha aparegut matèria del no-res o com explica la química aquest canvi aparent?

Fórmula química de l'àcid sulfúric indicant que el número tres inicial és el coeficient i el quatre al costat de l'oxigen és el subíndex 3 H₂SO₄ coeficient: 3 unitats fórmula subíndex: 4 àtoms d'O
Practica★☆☆Sense començar
Compta els àtoms de cada element a banda i banda de l'equació $\text{CH}4 + \text{O}2 \rightarrow \text{CO}2 + \text{H}2\text{O}$, tal com està escrita. La figura la…

Compta els àtoms de cada element a banda i banda de l'equació $\text{CH}_4 + \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O}$, tal com està escrita. La figura la mostra amb el model de partícules:

CH₄ + O₂ CO₂ + H₂O

Raona si està igualada o no. Si no ho està, indica quins elements fallen.

Resoldre
Practica★☆☆Sense començar
La fina capa que protegeix de l'aire les peces d'alumini d'un avió és òxid d'alumini. La figura mostra les partícules que hi intervenen: Comprova, comptant els àtoms de…

La fina capa que protegeix de l'aire les peces d'alumini d'un avió és òxid d'alumini. La figura mostra les partícules que hi intervenen:

Al + O₂ Al₂O₃

Comprova, comptant els àtoms de cada element a banda i banda, si aquesta equació està igualada: $4\ \text{Al} + 3\ \text{O}_2 \rightarrow 2\ \text{Al}_2\text{O}_3$.

Resoldre

El mètode de tempteig: un algorisme, no un cop de sort

Ajustar «a ull» funciona en equacions molt simples, però tan bon punt hi ha tres o quatre substàncies convé seguir un procediment ordenat per no haver de tornar enrere una vegada i una altra.

Practica★☆☆Sense començar
L'àcid clorhídric s'obté industrialment fent reaccionar hidrogen i clor gasosos. Iguala l'equació: $\text{H}2 + \text{Cl}2 \rightarrow \text{HCl}$.

L'àcid clorhídric s'obté industrialment fent reaccionar hidrogen i clor gasosos. Iguala l'equació: $\text{H}_2 + \text{Cl}_2 \rightarrow \text{HCl}$.

Resoldre
Practica★☆☆Sense començar
El calci metàl·lic reacciona amb l'oxigen de l'aire i forma òxid de calci, la calç viva. Iguala l'equació: $\text{Ca} + \text{O}2 \rightarrow \text{CaO}$.

El calci metàl·lic reacciona amb l'oxigen de l'aire i forma òxid de calci, la calç viva. Iguala l'equació: $\text{Ca} + \text{O}_2 \rightarrow \text{CaO}$.

Resoldre
Practica★★☆Sense començar
Al laboratori es pot obtenir oxigen escalfant clorat de potassi, que es descompon en clorur de potassi i oxigen. Iguala l'equació:…

Al laboratori es pot obtenir oxigen escalfant clorat de potassi, que es descompon en clorur de potassi i oxigen. Iguala l'equació: $\text{KClO}_3 \rightarrow \text{KCl} + \text{O}_2$.

Resoldre

Equacions amb diverses substàncies: l'ordre evita retrocessos

Com més substàncies intervenen, més fàcil és descompensar alguna cosa que ja tenies ajustada en tocar una altra part de l'equació. Seguir estrictament l'ordre de l'apartat anterior (metalls, resta de no-metalls, H, O) minimitza aquests retrocessos.

Practica★★☆Sense començar
En tirar un tros d'alumini en un tub amb àcid clorhídric es formen clorur d'alumini dissolt i bombolles d'hidrogen. Iguala l'equació:…

En tirar un tros d'alumini en un tub amb àcid clorhídric es formen clorur d'alumini dissolt i bombolles d'hidrogen. Iguala l'equació: $\text{Al} + \text{HCl} \rightarrow \text{AlCl}_3 + \text{H}_2$.

Resoldre
Practica★★☆Sense començar
En enfornar un pa de pessic, el bicarbonat de sodi del llevat es descompon amb l'escalfor en carbonat de sodi, aigua i el diòxid de carboni que esponja la massa. Iguala…

En enfornar un pa de pessic, el bicarbonat de sodi del llevat es descompon amb l'escalfor en carbonat de sodi, aigua i el diòxid de carboni que esponja la massa. Iguala l'equació: $\text{NaHCO}_3 \rightarrow \text{Na}_2\text{CO}_3 + \text{H}_2\text{O} + \text{CO}_2$.

Resoldre
Practica★★★Sense començar
Per soldar els carrils del tren s'utilitza la reacció de la termita: pols d'alumini barrejada amb òxid de ferro(III) reacciona desprenent tanta calor que el ferro format…

Per soldar els carrils del tren s'utilitza la reacció de la termita: pols d'alumini barrejada amb òxid de ferro(III) reacciona desprenent tanta calor que el ferro format queda fos.

  1. a) Iguala l'equació: $\text{Al} + \text{Fe}_2\text{O}_3 \rightarrow \text{Al}_2\text{O}_3 + \text{Fe}$.
  2. b) Explica per què convé igualar primer el ferro i l'alumini i deixar l'oxigen per al final.
Resoldre

Coeficients fraccionaris i el criteri del mínim enter

Practica★★★Sense començar
L'età, $\text{C}2\text{H}6$, acompanya el metà en el gas natural. a) Iguala la seva combustió,…

L'età, $\text{C}_2\text{H}_6$, acompanya el metà en el gas natural.

  1. a) Iguala la seva combustió, $\text{C}_2\text{H}_6 + \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O}$, mantenint de moment el coeficient de l'età igual a $1$: comprovaràs que el coeficient de l'oxigen surt fraccionari.
  2. b) Multiplica després tots els coeficients pel nombre adequat per escriure l'equació amb els mínims coeficients enters possibles.
Resoldre
Practica★★★Sense començar
Els bufadors oxiacetilènics dels tallers cremen acetilè, $\text{C}2\text{H}2$, amb oxigen i arriben a uns $3\,000\ \celsius$. a) Iguala la combustió:…

Els bufadors oxiacetilènics dels tallers cremen acetilè, $\text{C}_2\text{H}_2$, amb oxigen i arriben a uns $3\,000\ \celsius$.

  1. a) Iguala la combustió: $\text{C}_2\text{H}_2 + \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O}$.
  2. b) Si en igualar-la t'ha aparegut una fracció, explica com es converteix la igualació en mínims coeficients enters i escriu l'equació final.
Resoldre
Practica★★★Sense començar
En igualar la combustió del propà, un alumne ha escrit: $2\ \text{C}3\text{H}8 + 10\ \text{O}2 \rightarrow 6\ \text{CO}2 + 8\ \text{H}2\text{O}$. a) Comprova, comptant…

En igualar la combustió del propà, un alumne ha escrit: $2\ \text{C}_3\text{H}_8 + 10\ \text{O}_2 \rightarrow 6\ \text{CO}_2 + 8\ \text{H}_2\text{O}$.

  1. a) Comprova, comptant àtoms, que la seva equació respecta la conservació dels àtoms.
  2. b) Tot i així, el professor la marca com a «millorable». Explica què significa que els coeficients han de ser els mínims enters possibles i reescriu l'equació correctament.
Resoldre

La relació molar i la fórmula general d'un hidrocarbur

Lectura de l'equació ajustada N₂ + 3 H₂ → 2 NH₃: una molècula de nitrogen i tres d'hidrogen formen dues d'amoníac; en mols la proporció 1 : 3 : 2 es manté, per exemple 4 mol de N₂ amb 12 mol de H₂ donen 8 mol de NH₃ Equació Partícules Recompte Mols Exemple (× 4) N₂ + 3 H₂ → 2 NH₃ + 1 molècula 3 molècules 2 molècules 1 mol 3 mol 2 mol × 4 × 4 × 4 4 mol 12 mol 8 mol nitrogen (N) hidrogen (H) proporció 1 : 3 : 2

Aquesta lectura en mols no és només una anotació curiosa: si generalitzem l'ajust d'una combustió a qualsevol hidrocarbur $\text{C}_x\text{H}_y$, obtenim una fórmula que serveix per a tots els casos particulars que has ajustat un per un.

Aquesta mateixa idea, llegida a l'inrevés, permet deduir una fórmula desconeguda: si coneixes els productes d'una combustió ja ajustada, pots comptar cap enrere quants àtoms de C i de H tenia el combustible de partida.

Practica★☆☆Sense començar
La síntesi industrial de l'amoníac s'escriu $\text{N}2 + 3\ \text{H}2 \rightarrow 2\ \text{NH}3$, com representa la figura amb el model de partícules: Interpreta-la de…

La síntesi industrial de l'amoníac s'escriu $\text{N}_2 + 3\ \text{H}_2 \rightarrow 2\ \text{NH}_3$, com representa la figura amb el model de partícules:

N₂ + H₂ NH₃

Interpreta-la de dues maneres:

  1. a) Amb molècules: quantes molècules de nitrogen i d'hidrogen reaccionen i quantes molècules d'amoníac es formen.
  2. b) Amb mols: quants mols de cada gas es consumeixen quan es formen $2\ \text{mol}$ d'amoníac.
Resoldre
Practica★★★Sense començar
En la combustió completa d'un hidrocarbur desconegut $\text{X}$, l'equació igualada és: $2\ \text{X} + 9\ \text{O}2 \rightarrow 6\ \text{CO}2 + 6\ \text{H}2\text{O}$. La…

En la combustió completa d'un hidrocarbur desconegut $\text{X}$, l'equació igualada és: $2\ \text{X} + 9\ \text{O}_2 \rightarrow 6\ \text{CO}_2 + 6\ \text{H}_2\text{O}$. La figura la representa amb el model de partícules (una molècula de cada tipus):

? 2 X + 9 O₂ 6 CO₂ + 6 H₂O
  1. a) Dedueix, comptant els àtoms de carboni i hidrogen que han d'aparèixer en els productes, la fórmula molecular de $\text{X}$.
  2. b) Escriu l'equació completa ja amb la fórmula trobada.
Resoldre
Practica★★★Sense començar
La combustió completa de qualsevol hidrocarbur $\text{C}x\text{H}y$ segueix el mateix patró. a) Escriu l'equació general igualada en funció de $x$ i $y$:…

La combustió completa de qualsevol hidrocarbur $\text{C}_x\text{H}_y$ segueix el mateix patró.

  1. a) Escriu l'equació general igualada en funció de $x$ i $y$: $\text{C}_x\text{H}_y + \left(x + \frac{y}{4}\right)\ \text{O}_2 \rightarrow x\ \text{CO}_2 + \frac{y}{2}\ \text{H}_2\text{O}$, i justifica-la comptant àtoms.
  2. b) Aplica-la per predir quantes molècules de $\text{O}_2$ calen per cremar una molècula d'heptà, $\text{C}_7\text{H}_{16}$, component de la benzina, i comprova el resultat igualant la seva equació de combustió.
Resoldre

Velocitat de reacció i teoria de col·lisions

Una tauleta efervescent en aigua gairebé gelada triga uns quants minuts a consumir-se amb un bombolleig mandrós, però en aigua calenta desapareix en pocs segons enmig d'una escuma violenta: per què idèntica massa de reactiu es transforma a ritmes tan diferents segons la temperatura?

Elevar la temperatura sol augmentar la velocitat perquè una fracció més gran de xocs supera la barrera. Augmentar la concentració de reactius en dissolució o gasos sol augmentar les trobades. Triturar un sòlid augmenta la superfície de contacte. Un catalitzador proporciona un camí amb menor energia d'activació: participa en etapes intermèdies i es regenera; no aporta energia neta ni augmenta per si sol el rendiment d'equilibri.

Dissenya una comparació amb una tauleta efervescent sencera i una altra triturada: mateixa massa, aigua, temperatura i recipient. Repeteix i mesura el temps fins al mateix criteri final; canvia només la superfície. Fes-ho sota supervisió, amb ulleres, sense ingerir productes ni tancar el recipient. Anota hipòtesis, variables, dispersió i límits: variar també la temperatura impediria atribuir el canvi a un sol factor.

L'esquema relaciona les idees principals:

Perfil d'energia d'una reacció: dues partícules reactives xoquen, superen la barrera energètica (energia d'activació) al màxim de la corba i es formen els productes Energia Avanç de la reacció Energia d'activació Xoc Barrera energètica Productes

Resum

Veure tots els exercicis d'aquest apartat