CENTRO CULTURAL SAMPEDRANOSECCION ACADEMICA DE CIENCIAS NATURALES

REACCIONES DE SUSTITUCIÓN SIMPLEPRÁCTICA N0 18 FECHA: ________

OBJETIVOS a) Estudiar sistemáticamente las reacciones de sustitución.b) Observar y registrar evidencias que indiquen que está ocurriendo una reacción química de sustitución.

EQUIPO Y SUSTANCIAS

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Mechero cápsula de porcelana 7 tubos de ensayo de 16x150

mm probeta de 10 ml frasco lavador pinza para tubo de ensayo cerillos cinta de magnesio gránulos de zinc

alambre de cobre

limaduras de hierro alambre de estaño solución de nitrato de plata

AgNO3 0.1 M solución de sulfato de cobre

(II) pentahidratado CuSO4.5H2O 0.2 M

solución de ácido clorhídrico HCl 0.1 M

CÓNSIDERACIONES TEÓRICAS.En general, la ecuación para una reacción de sustitución se puede escribir así:

A + BC AC + B

En los reactivos A representa un metal y BC a un compuesto soluble en agua. Cuando una reacción de sustitución ocurre A ocupa el lugar de B, formando AC y B que queda en estado libre. Para predecir si una reacción de sustitución va a ocurrir consultamos una lista de elementos, ordenados de un modo específico, llamada serie de actividad de los metales o serie electromotriz.

SERIES DE ACTIVIDADMetalesLi K Ba Ca Na Mg Al Zn Fe Cd Ni Sn Pb (H) Cu Hg Ag Au

No-metalesF2 Cl2 Br2 I2

Cada elemento de la serie desplazará a cualquier otro que esté a la derecha de su sal o ácido.

Por ejemplo, el magnesio desplazará al aluminio, zinc, hierro o a cualquier otro elemento que esté a la derecha en esta serie. Ejemplo:

Cd(s) + CuSO4(ac) CdSO4(ac) + Cu(s)

En términos generales, todos los metales que le anteceden al hidrógeno desplazarán a los iones hidrógeno (H+) que formen parte de un ácido. Ejemplo:

2 Al(s) + 6 HCI(ac) 2 AlCl3 + 3H2 (g)

En esta reacción uno de los productos es hidrógeno gaseoso, que se puede recoger sobre agua.

Un segundo tipo de reacción de sustitución simple ocurre cuando un no-metal desplaza a otro no-metal de su sal o ácido, la reacción depende de los no-metales involucrados. Existe una serie de actividad para los halógenos: F2 , Cl2 Br2 e I2. El bromo desplaza a los iones yoduro de una sal de yoduro en solución acuosa y el flúor desplaza a cualquiera de los tres halógenos restantes. Ejemplo:

Cl2 (g) + 2 NaBr (ac) 2 NaCl + Br2 (ac)

PROCEDIMIENTO

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A. Un elemento metálico desplaza a otro. 1. Coloca 4 ml de solución 0.1 M de nitrato de plata (AgNO3) en un tubo de

ensayo. Corta en pedazos pequeños 1cm de cinta de magnesio y agrégalos al tubo que contiene la solución.

2. Repite el procedimiento anterior sustituyendo el magnesio por una lámina de zinc.

3. Con la punta de la espátula agrega limaduras de hierro en una cápsula de porcelana. Usando la probeta vierte 10 ml de solución de CuSO4 en la cápsula. Deja que el metal reaccione completamente con el cobre en solución.

Procedimiento A.Completa y balancea las ecuaciones que corresponden a los ensayos anteriores. Escribe la evidencia para cada reacción.

UN ELEMENTO DESPLAZA A OTRO EVIDENCIA DE REACCIÓN1. Mg(s) + AgNO3(ac) 2. Zn(s) + AgNO3(ac)

3. Fe(s) + CuSO4(ac)

B. Reacciones de metal con ácido.Coloca en diferentes tubos de ensayo muestras de cobre, zinc, hierro y magnesio. Vierte en cada tubo 4ml de solución de HCI y observa la velocidad de reacción en cada caso. Calienta suavemente (flameado) sólo si la reacción ocurre muy lentamente.

Procedimiento B.Basándote en tus observaciones completa la siguiente tabla, balancea.REACCIONES DE METAL CON ÁCIDO EVIDENCIA DE REACCIÓN1. Cu(s) + HCl(ac) 2. Zn(s) + HCl(ac) 3. Fe(s) + HCl(ac) 4. Mg(ac) + HCl(ac)

C. Reacciones de metal con CuSO4. 1. Agrega 30 ml de solución de CuSO4 en un vaso de precipitados de 50 ml. Introduce en el vaso la lámina de zinc bien pulida. Observa y registra lo que ocurre. 2. Una cinta de magnesio de 1.0 cm córtala en trocitos e introdúcelos en un tubo de ensayo. Agrega al tubo solución de CuSO4, observa y anota. 3. En un tubo de ensayo pequeño agrega solución de CuSO4 hasta la mitad. Introduce el alambre de estaño en la solución. Observa y anota.

Procedimiento C.Completa la siguiente tabla, balancea.RECCIONES DE METAL CON CuSO4 EVIDENCIA DE REACCIÓN 1. Zn(s) + CuSO4(ac) 2. Mg(s) + CuSO4(ac)

3. Sn(s) + CuSO4(ac)

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D. Reacción del cobre con nitrato de plata.A una solución de nitrato de plata contenida en un tubo de ensayo, hasta la mitad, introduce el alambre de cobre bien pulido y enrollado. Si la reacción procede: escribe, completa y balancea la ecuación correspondiente.

Ecuación balanceada: _____________________________________________

CUESTIONARIO FINAL

1. Considerando el Procedimiento B, escribe los siguientes metales Cu, Zn, Mg y Fe en orden de mayor a menor reactividad.

2. Consulta la serie de actividad de los metales. Completa y balancea las siguientes ecuaciones. Si la reacción no ocurre, después de la flecha indícalo así: NR

a) Al(s) + HNO3(ac) b) Ag(s) + HNO3(ac)

c) Pb(s) + CuCl2(ac) d) H2SO4 (ac) + Au(s) e) Zn(s) + Ni(NO3)2 (ac)

f) Al(s) + AgNO3 (ac)

3. Escribe las ecuaciones que corresponden a estas reacciones. En caso de no haber reacción, muestra los reactivos y escribe “NR” después de la flecha.

a) Se vertió ácido sulfúrico en un recipiente de aluminio.b) Se dejó caer un anillo de oro en un tanque que contenía ácido clorhídrico.c) Se dejó un clavo de hierro en una solución de sulfato de cobre.d) Escribe primero una ecuación apropiada y luego explica por qué se puede

preparar compota de manzana, que contiene ácido acético, en un perol de cobre.

e) Escribe la ecuación y describe si habría algún problema al transportar nitrato de plomo (II) en un recipiente de aluminio.

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