laboratorio

1. PRÁCTICA 3
REACCIONES QUÍMICAS Y BALANCE DE MATERIA
3.1 OBJETIVO GENERAL
· Estudiar los cambios que ocurren en reacciones químicas y verificar la ley de la
conservación de la materia.
3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
· Identificar la propiedades físicas de reactivos y productos de diferentes reacciones
químicas.
· Clasificar las reacciones químicas según los cambios ocurridos en cada sistema.
· Estudiar la reducción del permanganato de potasio en medio ácido, básico y neutro.
· Realizar balance de materia con reacción química.
· Realizar balance de materia sin reacción química.
3.3 FUNDAMENTO TEÓRICO
En una reacción química, los productos obtenidos presentan diferentes características con relación a los reactivos, la
estructura molecular cambia, de tal modo que existen cambios de color, olor, densidad. etc.; en muchas de estas
transformaciones pueden ocurrir cambios de estado de la materia, es decir formación de sólidos, gases o líquidos. Se
dice que ocurre una reacción química cuando los enlaces químicos se forman, rompen o suceden ambas cosas.
La representación de una reacción química, se realiza con ayuda de símbolos de los elementos y fórmulas de
compuestos que intervienen en ella: mediante una ecuación donde se indican las sustancias de partida y las
sustancias obtenidas.
En el transcurso de una reacción existe además, transformación de la energía almacenada en las sustancias, algunas
de ellas necesitan energía y otras liberan energía; esta energía puede manifestarse en forma de calor, energía
eléctrica u otras formas de energía. Citemos como ejemplo, la combinación de nitrógeno y oxígeno gaseoso,
produciendo dióxido de nitrógeno y energía en forma de calor. REACCIÓN ENDOTÉRMICA; esta reacción puede
representarse del siguiente modo.
N2(g) + O2(g) Þ 2 NO (g) DH = 180.60 KJ/mol
REACTIVOS PRODUCTOS
3.4 LEY DE LA CONSERVACIÓN DE LA MATERIA
El balance de materia de una reacción química se basa en la ley de la conservación de la materia, la cual fue
enunciada por Antoinne Lavoisssier. “La suma de las masas de las sustancias reaccionantes es igual a la suma de las
masas de los productos”. La materia no se crea ni se destruye, sólo puede ser transformada.
Ejemplo.- Demostrar la ley de la conservación de la materia a partir de la siguiente reacción química: (K = 39, Cr =
52, O = 16, Pb = 207, N = 14)
Cromato de potasio + nitrato de plomo Þ cromato de plomo + nitrato de potasio
Solución.- Para su demostración la ecuación química debe estar igualada, esto es:
K2CrO4 + Pb(NO3)2 Þ PbCrO4 + 2 KNO3
194 g 331 g 323 g 202 g
525 g = 525 g
Se demuestra que:
reactivos productosm m=å å
3.5 REACCIONES QUÍMICAS
Una reacción química es el proceso por el cuál dos o más sustancias puestas en contacto reaccionan entre sí o
ejercen su actividad para formar una nueva sustancia, la misma que es representada mediante una ecuación
química.
3.5.1 Clasificación de las reacciones químicas
a) Por su mecanismo:
i) Reacción de Síntesis o combinación.- Dos más sustancias forman más de un compuesto, ejemplo:
2H2 + O2 Þ 2H2O

2. REACCIONES QUÍMICAS Y BALANCE DE MATERIA
54
ii) Reacción de descomposición.- Una sustancia se descompone en dos compuestos, ejemplo:
2 KClO3 Þ 2 KCl + 3 O2
iii) Reacción de simple sustitución.- Una sustancia de mayor afinidad desplaza a otra en un compuesto, por ejemplo:
Mg + 2 HCl Þ MgCl2 + H2
iv) Reacción de Metátesis o doble sustitución.- Cuando reaccionan dos compuestos para intercambiar sus cationes
y/o aniones, por ejemplo:
NaCl + AgNO3 Þ AgCl + NaNO3
b) Por su reactividad.-
i) Reacciones reversibles.- Son aquellas reacciones que se desarrollan en ambos sentidos, generalmente se dan en
sistemas cerrados, por ejemplo:
I2 + H2 Þ 2 HI
ii) Reacciones irreversibles.- Son aquellas que se generan en un solo sentido, por ejemplo la combustión del carbón,
generalmente se dan en sistemas abiertos.
C + O2 Þ CO2
c) Por su intercambio energético
i) Reacción endotérmica.- Son aquellas reacciones que absorben calor o que necesitan energía para que ejerzan su
actividad, por ejemplo:
N2(g) + O2(g) Þ 2 NO (g) DH = 180.60 KJ/mol
Donde DH, significa calor a presión constante cuyo nombre técnico es ENTALPIA, observe que DH es mayor a cero.
ii) Reacción exotérmica.- Son aquellas reacciones que liberan calor al medio ambiente, por ejemplo:
CH4 + 2 O2 Þ CO2 + 2 H2O DH = -74.85 KJ/mol
Observe que DH es menor a cero o es un número negativo.
d) Por su Naturaleza
i) Reacción de neutralización.- Son aquellas reacciones ácido – base, por ejemplo: HCl + NaOH Þ NaCl +
H2O
ii) Reacciones de combustión.- Son aquellas reacciones de oxidación de combustibles, por ejemplo:
C3H8 + 5 O2 Þ 3 CO2 + 4 H2O
e) Por el cambio de Estado de oxidación.-
i) Reacción de oxidación.- Son aquellas reacciones donde se manifiesta pérdida de electrones, por ejemplo en la
reacción:
Mg + 2 HCl Þ MgCl2 + H2
El magnesio cambia su estado de oxidación de 0 a + 2; con la consecuente pérdida de 2 electrones:
Mg0
Þ Mg+2
+ 2e-
ii) Reacción de reducción.- Son aquellas reacciones donde se manifiesta ganancia de electrones, por ejemplo en la
reacción:
Zn + 2 HCl Þ ZnCl2 + H2
El Hidrógeno cambia su estado de oxidación de + 1 a 0; con la consecuente ganancia de 2 electrones:
2e-
+ 2 H+1
Þ H2
0
3.6 PROCEDIMENTO
A. REACCIONES QUÍMICAS
v Vierta en un tubo de ensayo 1 ml de reactivo A
v En otro tubo de ensayo, 1 ml de reactivo B. (Si es sólido tomar aproximadamente 0.1 g de reactivo)
v Hacer reaccionar 2 o 5 gotas del reactivo A con el reactivo B, observe y registre cambios.
v Vierta el resto del reactivo A, observe y anote cambios. Si la reacción es lenta, deje el tubo en reposo hasta
que se observe algún cambio.

3. 55
v
REACCIÓN REACTIVO A REACTIVO B
1 ÁCIDO SULFÚRICO + 1 GOTA DE FENOFTALEINA HIDRÓXIDO DE SODIO
2 SOLUCIÓN ANTERIOR (ÁCIDO SULFÚRICO) CLORURO DE BARIO
3 HIERRO ÁCIDO CLORHÍDRICO
4 COBRE NITRATO DE PLATA
5 FERROCIANURO DE POTASIO CLORURO FÉRRICO
6 AMONIACO SULFATO DE COBRE
7 CLORATO DE POTASIO + CALOR
B. REDUCCIÓN DEL MANGANESO
i) MEDIO FUERTEMENTE ACIDO
v Vierta en un vaso de 100 ml, 20 ml de agua destilada
v Vierta en la solución anterior 2 ml de ácido sulfúrico concentrado.
v Disuelva en la solución anterior 0.6 g de oxalato de sodio (Na2C2O4) ó 0.8 g de oxalato de potasio.
v Calentar la solución ácida de oxalato de sodio a 60 ºC.
v Añadir a la solución caliente 1 ml de una solución de permanganato de potasio.
v Registrar sus observaciones.
ii) MEDIO NEUTRO
v Vierta en un vaso de 100 ml, 20 ml de agua destilada.
v Disuelva en 0.6 g de oxalato de sodio (Na2C2O4) ó 0.8 g de oxalato de potasio.
v Calentar la solución de oxalato de sodio a 60 ºC.
v Añadir a la solución caliente 1 ml de una solución de permanganato de potasio.
v Registrar sus observaciones.
iii) MEDIO FUERTEMENTE ALCALINO
v Disuelva 2 g de hidróxido de sodio1
en 20 ml de agua destilada en un vaso de 100 ml.
v Disuelva en la solución anterior 0.6 g de oxalato de sodio (Na2C2O4) ó 0.8 g de oxalato de potasio.
v Calentar la solución alcalina de oxalato de sodio a 60 ºC.
v Añadir a la solución caliente 1 ml de una solución de permanganato de potasio.
v Registrar sus observaciones.
C. BALANCE DE MATERIA CON REACCIÓN QUÍMICA (REACCION CROMATO DE POTASIO + NITRATO DE PLOMO)
v En dos vasos de precipitados de 50 ml vierta 20 ml de agua destilada.
v Adicione a cada vaso 0.1 g y 0.25 g de cromato de potasio.
v En otros dos vasos de precipitados de 50 ml vierta 20 ml de agua destilada
v Adicione a cada vaso 0.35 g de nitrato de plomo.
v Verter las soluciones de cromato de potasio a las de nitrato de plomo
v Utilizar un disco de papel filtro (debe determinar la masa del papel filtro seco) y colocarlo a un embudo de
plástico
v Armar el soporte universal con aro metálico donde se instala el embudo y el papel filtro
v Filtrar por separado los productos obtenidos.
v Secar el precipitado en el papel filtro en un horno secador.
v Determinar la masa del precipitado.
D. BALANCE DE MATERIA SIN REACCIÓN QUÍMICA (MEZCLA DE ALCOHOL ETÍLICO CON AGUA)
v En una probeta graduada de 100 ml, colocar 25 ml de agua destilada. Determine la masa de agua (solución
A)
v En otra probeta graduada de 50 ml, colocar 10 ml de alcohol etílico. Determinar la masa de alcohol (solución
B)
v Mezclar las soluciones A y B; determinar la masa, el volumen y la densidad de la solución resultante
(solución C)
v En otra probeta graduada de 100 ml, verter 25 ml de agua destilada. Determinar la masa de agua destilada
(solución D)
v En una probeta graduada de 50 ml, añadir 20 ml de alcohol etílico. Determinar la masa de alcohol (solución
E)
v Mezclar las soluciones D y E, determinar la masa, el volumen y la densidad de esta mezcla resultante
(solución F)
v Mezclar las soluciones C y F (solución G)
v Determinar la masa el volumen y la densidad de la solución G.
1
El hidróxido de sodio es una sustancia higroscópica y tóxica por lo que se recomienda no coger con la mano y debe pesar en un
vidrio reloj.

4. REACCIONES QUÍMICAS Y BALANCE DE MATERIA
56
3.7 MATERIALES Y REACTIVOS
3.7.1 MATERIALES
ITE
M
MATERIAL CARACTERÍSTIC
A
CANTIDAD ITE
M
MATERIAL CARACTERÍSTIC
A
CANTIDA
D
1 Vaso precipitado 100 rnl 4 12 Embudo de
plástico
D = 10 cm 2
2 Vaso precipitado 50 ml 4 13 Papel filtro disco 2
3 Tubos de ensayo 16*160 mm 12 14 Balanza Eléctrica 1
4 Gradilla P/12 tubos 1 15 Cronómetro Digital 1
5 Pipeta graduada 5 ml 4 16 Pinza Madera 1
6 Probeta graduada 50 ml 1 17 Pizeta 500ml (plástica) 1
7 Probeta graduada 100 ml 1 18 Propipeta Plástica 1
8 Vidrio reloj D = 10 cm 1 19 Cepillo P/ Tubo 1
9 Varilla de vidrio 25 cm 1 20 Hornilla Eléctrica 1
10 Soporte universal Metálico 1 21 Espátula recta Metálica 1
11 Aro metálico D = 10 cm 2 Horno de secado Eléctrico 1
3.7.2 REACTIVOS
ITE
M
REACTIVO CARACTERÍSTIC
A
CANTIDAD ITE
M
REACTIVO CARACTERÍSTI
CA
CANTIDAD
1 Ácido sulfúrico Concentrado 2 ml 11 Sulfato cúprico Diluido 1 ml
2 Acido sulfúrico Diluido 1 ml 12 Clorato de potasio sólido 0.1 g
3 Hidroxido de sodio Diluido 1 ml 13 Oxalato de sodio Diluido 1.80 g
4 Hierro Sólido 0.1 g 14 Nitrato plumboso Diluido 0.70 g
5 Cobre Sólido 0.1 g 15 Cromato de potasio Diluido 0.35 g
6 Acido clorhídrico Diluido 1 ml 16 Permanganato de
potasio
Diluido 3 ml
7 Nitrato de plata Diluido 1 ml 17 Alcohol etílico p.a. o q. p. 30 ml
8 Ferrocianuro de
potasio
Diluido 1 ml 18 Fenolftaleina 1 Gota
9 Cloruro férrico Diluido 1 ml 19 Agua destilada p.a. o q. p. 200 ml
10 Amoniaco Diluido 1 ml
3.8 INFORME
3.8.1. Reacciones diversas
1. Clasificar las reacciones efectuadas.
2. Escribir las reacciones mediante ecuaciones perfectamente igualadas e indicar los estados de agregación en
que se hallan los reactivos y productos.
3. Indicar debajo de los componentes en la reacción, el color de estos, si es que lo tienen.
4. Después de cada reacción, comentar ampliamente sobre lo observado.
REACTIVOS PRODUCTOS
Reacción1
Fórmula
Estado de agregación
Color
Olor
Otras características
Reacción2
Fórmula
Estado de agregación
Color
Olor
Otras características
Reacción
3
Fórmula
Estado de agregación
Color

5. 57
Olor
Otras características
Reacción4
Fórmula
Estado de agregación
Color
Olor
Otras características
Reacción5
Fórmula
Estado de agregación
Color
Olor
Otras características
Reacción6
Fórmula
Estado de agregación
Color
Olor
Otras características
Reacción7
Fórmula
Estado de agregación
Color
Olor
Otras características
3.8.2. REDUCCIÓN DEL MANGANESO
A. Reducción del permanganato de potasio en medio ácido
1. Escriba las semireacciones balanceadas de reducción y oxidación.
2. Escriba la reacción global (red - ox) ajustada, además indique el color de los reactivos y productos.
3. Indique cuál es el agente oxidante y cuál el agente reductor. Señale también ¿cuáles son las sustancias
oxidadas y reducidas?
4. ¿Cuál el propósito de calentar la solución antes de realizar la reacción?
B. Reducción del permanganato de potasio en medio neutro
1. Escriba las semireacciones balanceadas de reducción y oxidación.
2. Escriba la reacción global (redox) ajustada, además indique el color de los reactivos y productos.
3. Indique cuál es el agente oxidante y cuál el agente reductor. Señale también; cuales las sustancias
oxidadas y reducidas.
4. ¿Cuál es propósito de calentar la solución antes de realizar la reacción?
C Reducción del permanganato de potasio en medio básico.
1. Escriba las semireacciones balanceadas de reducción y oxidación.
2. Escriba la reacción global (red - ox) ajustada, además indique el color de los reactivos y productos.
3. Indique cuál es el agente oxidante y cual es el agente reductor. Señale también, cuales las sustancias
oxidadas y reducidas.
3.8.3 REACCIÓN DEL CROMATO DE POTASIO CON NITRATO DE PLOMO
Reacción REACTIVOS PAPEL FILTRO PRODUCTOS
Masa R1 [g] Masa R2 [g] V (agua) [ml] Masa p.f. Mpf + p [g] Mp [g] color
1
2

6. REACCIONES QUÍMICAS Y BALANCE DE MATERIA
58
3.8.4 BALANCE SIN REACCIÓN QUÍMICA (MEZCLA DE ALCOHOL ETÍLICO CON AGUA)
SOLUCION
REACTIVOS PRODUCTOS
VH2O [ml] VC2H5OH [ml] Masa H2O [g] M C2H5OH [g] Mp [g] Vp [ml] rp [g/ml]
A
B
C
SOLUCION
REACTIVOS PRODUCTOS
VH2O [ml] VC2H5OH [ml] Masa H2O [g] M C2H5OH [g] Mp [g] Vp [ml] rp [g/ml]
D
E
F
SOLUCION
REACTIVOS PRODUCTOS
VH2O [ml] VC2H5OH Masa H2O [g] M C2H5OH [g] Mp [g] Vp [ml] rp [g/ml]
C
F
G
SIMBOLOGÍA
En las reacciones químicas se emplea cierta simbología para indicar en que estado se encuentran las
sustancias, estas son:
* (s); estado sólido.
* (l); estado líquido.
* (aq); en solución acuosa.
* (g): en estado gaseoso.
Estos son los más usuales, sin embargo existen aún otros.
3.9 BIBLIOGRAFÍA ,
ALVAREZ, ALFREDO; VALENZUELA, JULIO y YUJRA, FEDERICO. Prácticas de química general 1984
BABOR, JOSEPH - IBARZ, JOSÉ. Química General Moderna. Sava Ed. Editorial Marín (1977)
MONTECINOS, EDGAR - MORTECINOS. JOSÉ. Practica de Laboratorio (1989)
DOCENTES FACULTAD DE INGENIERIA. Química curso prefacultativo (2007)
CORONEL, LEONARDO. Como Resolver Problemas en Química General
3.10 CUESTIONARIO
El siguiente cuestionario deberá ser resuelto en su totalidad por el alumno, para poder ingresar al examen previo.
2.1. Escrita la formula global, semidesarrollada y desarrollada de: a) Cloruro básico de aluminio; b) Bórax; c)
Hipoclorito de sodio; e) glicerina; f) Sulfuro férrico; g) Ácido Oxálico; h) cloruro mercúrico; i) óxido nítrico,
peróxido de calcio.
2.2. Nombre los siguientes compuestos
a) Pb(NO3)2; b) C6H5OH; c) MgCl2; d) K2MnO4; e) K4[Fe(CN)6]; f) K3[Fe(CN)6]; f) Pb(CH3COOH)2; g) (C3H7)O2; h)
K2CrO4; i) H4SiO4, j) BaO2
2.3. Ajustar y clasificar las siguientes reacciones:
a) peróxido de hidrógeno + cloruro crómico + hidróxido de potasio Þ cromato de potasio + cloruro de potasio +
agua
b) óxido crómico + nitrato de sodio + hidróxido de potasio Þ cromato de potasio + nitrito de sodio + agua
2.4. Escriba ecuaciones moleculares balanceadas y asigne números de oxidación a todos los elementos:
a) Al calentar nitrato de amonio puede descomponerse en forma explosiva para dar lugar a óxido de nitrógeno
y vapor.
b) A altas temperaturas el nitrato de sodio (un fertilizante) forma nitrito de sodio y oxígeno.
c) La película fotográfica en blanco y negro contiene algo de bromuro de plata que puede formarse por
reacción del bromuro de sodio con nitrato de plata.
d) En la purificación del agua las partículas sólidas pequeñas con frecuencia quedan atrapadas cuando el
hidróxido de aluminio precipita al fondo del tanque de sedimentación. El sulfato de aluminio reacciona con
el hidróxido de calcio para formar hidróxido de aluminio.
e) El butano se quema en una cantidad limitada de aire para formar monóxido de carbono y agua.

7. 59
REACCIONES QUÍMICAS Y BALANCE DE MATERIA
BALANCE DE MATERIA
CON REACCIÓN
BALANCE DE MATERIA
SIN REACCIÓN
REACCIONES
QUÍMICAS
PREPARAR
REACTIVOS
ADICIONAR EL
REACTIVO A a B
OBSERVE CAMBIOS
Y REGISTRARLOS
A
B
MEDIO NEUTRO 60 ºC
REDUCCIÓN DEL
MANGANESO
PREPARAR
REACTIVOS
MEDIO ÁCIDO 60 ºC MEDIO BÁSICO 60 ºC
H2SO4
H2O
Na2C2O4
H2O
Na2C2O4
Na2C2O4
NaOH
H2O
SE ADICIONA 1 ml de KMNO4
OBSERVE CAMBIOS
Y REGISTRARLOS
PREPARAR
REACTIVOS
K2CrO4 K2CrO4 Pb(NO3)2 Pb(NO3)2
A B C D
HACER REACCIONAR A CON C Y B CON D, LUEGO
FILTRAR, OBSERVE CAMBIOS Y REGISTRARLOS.
PREPARAR
REACTIVOS
A + B = C D + E = F
C + F = G
F
A = D = AGUA; B = E = ALCOHOL ETÍLICO
G = SOLUCIÓN C + SOLUCIÓN F
REALIZAR BALANCE DE
MATERIA SIN REACCION
2.5. Igualar la siguiente reacción química por el método ión electrón: tiosulfato de sodio + permanganato de potasio
+ agua Þ sulfato de sodio + sulfato de potasio + dióxido de manganeso + hidróxido de potasio.
2.6. Se ha calentado una cantidad de 3.16 moles de clorato de potasio hasta que se libera todo el oxígeno de la
molécula. El oxígeno obtenido ha sido utilizado entonces para oxidar arsénico y producir As2O5. ¿Cuántos moles de
As2O5 se han formado?
2.7. Completar e igualar por el método del ión electrón las siguientes reacciones de oxido - reducción: cobre + ácido
nítrico Þ óxido nítrico + nitrato cúprico + agua.
2.8. En la siguientes ecuación determinar cuál es el agente oxidante, cual el agente reductor, elemento reducido y
elemento oxidado.
2 MnO4
-
+ 5 H2C2O4 + 6 H+
Þ 2 Mn+2
+ 10 CO2 + 3 H2O
2.9. Completar las siguientes reacciones:
i) Medio ácido: H2SO4 + KMnO4 + Na2C2O4 Þ …………………………………………
ii) Medio básico: NaOH + KMnO4 + Na2C2O4 Þ …………………………………………
2.10. Se mezcla 1 litro de ácido clorhídrico del 36% en peso y densidad 1.2 g/ml, con dos litros de otro ácido
clorhídrico del 22.38% en peso y densidad 1.15 g/ml. Calcular: a) La concentración del ácido resultante en % peso,
b) El volumen del ácido formado, si la densidad del ácido resultante es 1.17 g/ml. c) El número de moles de agua en
el ácido formado y d) el número de átomos – gramo de cloro.