Clasificación de las reacciones químicas

La reacción básica de la industria de los fertilizantes es la síntesis del amoníaco: $\text{N}_2 + 3\ \text{H}_2 \rightarrow 2\ \text{NH}_3$. El esquema la representa con el modelo de partículas:

1. a) ¿A qué tipo pertenece según su estructura: síntesis, descomposición, sustitución o doble sustitución?
2. b) Justifíquelo a partir del número de reactivos y de productos de la ecuación.

Clasifique cada una de estas reacciones como síntesis, descomposición, sustitución o doble sustitución, justificando la elección en cada caso:

1. a) $2\ \text{H}_2 + \text{O}_2 \rightarrow 2\ \text{H}_2\text{O}$ (motor de hidrógeno)
2. b) $2\ \text{H}_2\text{O} \rightarrow 2\ \text{H}_2 + \text{O}_2$ (electrólisis del agua en la Estación Espacial Internacional para obtener oxígeno respirable)
3. c) $\text{Zn} + 2\ \text{HCl} \rightarrow \text{ZnCl}_2 + \text{H}_2$ (zinc con ácido en el laboratorio)
4. d) $\text{NaOH} + \text{HCl} \rightarrow \text{NaCl} + \text{H}_2\text{O}$ (neutralización)

El agua oxigenada del botiquín (peróxido de hidrógeno, $\text{H}_2\text{O}_2$) se descompone lentamente en agua y oxígeno, por eso las botellas viejas pierden eficacia desinfectante.

1. a) Escriba y ajuste la ecuación de la descomposición: $\text{H}_2\text{O}_2 \rightarrow \text{H}_2\text{O} + \text{O}_2$.
2. b) Clasifique la reacción según su estructura y justifíquelo.
3. c) El envase indica «conservar en lugar fresco y oscuro»: razone a qué fenómeno quieren frenar con ese consejo.

En el laboratorio, al mezclar dos disoluciones incoloras, una de nitrato de plata y otra de cloruro de sodio, aparece un sólido blanco que cae al fondo del tubo: $\text{AgNO}_3 + \text{NaCl} \rightarrow \text{AgCl} + \text{NaNO}_3$. El tubo se representa en la figura.

1. a) Explique qué es un precipitado y señale cuál es en esta reacción.
2. b) Razone por qué esta reacción se clasifica como doble sustitución (o de intercambio).

El ácido clorhídrico y el hidróxido de sodio reaccionan según $\text{HCl} + \text{NaOH} \rightarrow \text{NaCl} + \text{H}_2\text{O}$.

1. a) Señale cuál de los reactivos es el ácido y cuál es la base.
2. b) Nombre los dos tipos de sustancias que se forman siempre en una reacción de neutralización.
3. c) Indique a qué tipo estructural (síntesis, descomposición, sustitución o doble sustitución) pertenece la neutralización.

Al mezclar en un vaso disoluciones incoloras de nitrato de plomo(II) y de yoduro de potasio aparece un llamativo precipitado amarillo de yoduro de plomo(II); en la disolución queda disuelto nitrato de potasio. Observe el esquema:

1. a) Escriba y ajuste la ecuación de la reacción.
2. b) Clasifíquela según su estructura y justifique por qué recibe el nombre de reacción de precipitación.

Al introducir un clavo de hierro en una disolución azul de sulfato de cobre(II), el clavo se recubre de un depósito rojizo y el color azul de la disolución va palideciendo. La reacción es $\text{Fe} + \text{CuSO}_4 \rightarrow \text{FeSO}_4 + \text{Cu}$. La situación se muestra en la figura.

1. a) Clasifique la reacción según su estructura.
2. b) Indique qué elemento sustituye (desplaza) a cuál y explique qué sustancia forma el depósito rojizo.

En la demostración conocida como «árbol de plata», un hilo de cobre sumergido en disolución de nitrato de plata se va cubriendo de cristales grises de plata, mientras la disolución toma un color azulado por el nitrato de cobre(II) formado. El montaje se muestra en la figura.

1. a) Escriba la ecuación (reactivos: cobre y nitrato de plata; productos: nitrato de cobre(II), $\text{Cu(NO}_3\text{)}_2$, y plata) y ajústela.
2. b) Clasifíquela según su estructura e indique qué metal desplaza a cuál.

La serie de reactividad de algunos metales (de más a menos reactivo) es: $\text{K} > \text{Ca} > \text{Na} > \text{Mg} > \text{Al} > \text{Zn} > \text{Fe} > \text{Pb} > \text{H} > \text{Cu} > \text{Ag}$. Un metal desplaza de sus compuestos a los que están a su derecha en la serie, y solo los situados a la izquierda del hidrógeno reaccionan con los ácidos desprendiendo $\text{H}_2$.

Prediga, justificándolo con la serie, si se producirá reacción en cada caso y escriba la ecuación balanceada cuando la haya:

1. a) Cobre con ácido clorhídrico.
2. b) Zinc con ácido clorhídrico (productos: cloruro de zinc e hidrógeno).
3. c) Plata con disolución de sulfato de cobre(II).
4. d) Zinc con disolución de sulfato de cobre(II) (productos: sulfato de zinc y cobre).

El conocido experimento del «volcán efervescente» (y las pastillas antiácidas efervescentes) mezcla un carbonato con un ácido. Con carbonato de sodio y ácido clorhídrico la reacción global es $\text{Na}_2\text{CO}_3 + 2\ \text{HCl} \rightarrow 2\ \text{NaCl} + \text{H}_2\text{O} + \text{CO}_2$.

1. a) Clasifique la reacción global por su estructura.
2. b) En realidad el intercambio produce primero ácido carbónico, $\text{H}_2\text{CO}_3$, un compuesto inestable que se descompone en agua y dióxido de carbono: escriba y ajuste esa segunda ecuación y clasifíquela.
3. c) Concluya que una transformación observada en el laboratorio puede ser el encadenamiento de dos reacciones de tipos distintos, y relacione el burbujeo con el gas formado.

Se quiere obtener cloruro de sodio en el laboratorio por tres vías distintas. Escriba y ajuste una ecuación de cada tipo y clasifíquela:

1. a) Una síntesis a partir de los elementos sodio y cloro.
2. b) Una neutralización entre un ácido y una base adecuados.
3. c) Una doble sustitución entre carbonato de sodio y cloruro de calcio, en la que precipita carbonato de calcio.
4. d) La sal común se obtiene industrialmente evaporando agua de mar en salinas: razone por qué ese proceso industrial no es una reacción química, aunque produzca la misma sustancia.