Ejercicio resuelto de Reacciones químicas · Física y Química I

Ajusta las siguientes ecuaciones químicas:

a) ${\text{NaClO}}_3\to \text{NaCl}+{\text{O}}_2$
b) ${\text{HNO}}_3+\text{Fe}\to {\text{H}}_2+\text{Fe}({\text{NO}}_3{)}_2$
c) $\text{KI}+\text{Pb}({\text{NO}}_3{)}_2\to {\text{PbI}}_2+{\text{KNO}}_3$
d) $\text{C}+{\text{O}}_2\to {\text{CO}}_2$
e) $\text{Ca}({\text{HCO}}_3{)}_2\to {\text{CaCO}}_3+{\text{CO}}_2+{\text{H}}_2\text{O}$

Ajustar una ecuación química es hacer que cumpla la ley de conservación de la masa de Lavoisier: en una reacción los átomos no se crean ni se destruyen, solo se reordenan, así que de cada elemento tiene que haber los mismos átomos a un lado y al otro de la flecha:
$\boxed{{\displaystyle \acute{\text{a}}\text{tomos de X}\text{\hspace{0.17em}⁣}:\text{reactivos}=\text{productos}}}$
La única herramienta permitida son los coeficientes, los números que se escriben delante de las fórmulas y multiplican a la sustancia entera. Los subíndices no se tocan: forman parte de la fórmula, y cambiarlos convertiría la sustancia en otra distinta.
El tanteo se ordena siempre igual: primero se cuentan los átomos de la ecuación tal y como viene escrita; después se ajustan los elementos que aparecen en menos fórmulas, y se dejan para el final el hidrógeno y el oxígeno, que suelen estar repartidos entre más sustancias. Si al hacer el primer recuento ya cuadran todos los elementos, la ecuación estaba ajustada de partida y no hay ningún coeficiente que añadir.

$\mathbf{\text{a)}}$ Se cuentan los átomos de cada elemento a los dos lados, con la ecuación tal y como está escrita:
$\text{Cl}\text{\hspace{0.17em}⁣}:1=1;\text{Na}\text{\hspace{0.17em}⁣}:1=1;\text{O}\text{\hspace{0.17em}⁣}:3\text{ frente a }2$
No cuadra el oxígeno, así que hay que poner coeficientes delante de las fórmulas. Los subíndices no se tocan nunca: cambiarlos sería cambiar la sustancia. Se empieza por los elementos que aparecen en menos sitios y se deja el oxígeno para el final.
El cloro solo está en ${\text{NaClO}}_3$ y $\text{NaCl}$, y con un 1 delante de cada uno ya cuadraría. Pero entonces habría que poner ${\displaystyle \frac{3}{2}}$ delante de ${\text{O}}_2$, y los coeficientes tienen que ser números enteros: se multiplica todo por 2 y se pone un 2 delante de ${\text{NaClO}}_3$ y un 2 delante de $\text{NaCl}$. Quedan 2 átomos a cada lado.
El sodio queda cuadrado con lo puesto hasta aquí. Quedan 2 átomos a cada lado.
El oxígeno solo está en ${\text{NaClO}}_3$ y ${\text{O}}_2$: se pone un 3 delante de ${\text{O}}_2$. Quedan $2\cdot 3=3\cdot 2$ átomos a cada lado.
La ecuación ajustada queda:
$\mathbf{2}{\text{NaClO}}_3\to \mathbf{2}\text{NaCl}+\mathbf{3}{\text{O}}_2$
Y el recuento ya cuadra:
$\text{Cl}\text{\hspace{0.17em}⁣}:2=2;\text{Na}\text{\hspace{0.17em}⁣}:2=2;\text{O}\text{\hspace{0.17em}⁣}:2\cdot 3=3\cdot 2$
El 2 de ${\text{NaClO}}_3$ y el 2 de $\text{NaCl}$ no los pide el cloro, que ya aparecía una sola vez a cada lado, sino el oxígeno: cada ${\text{NaClO}}_3$ arrastra 3 átomos de oxígeno, y a la derecha el oxígeno solo puede salir de 2 en 2, en moléculas de ${\text{O}}_2$. El total de átomos de oxígeno tiene que ser, por tanto, múltiplo de 3 y de 2 a la vez, y el menor que lo cumple es 6: de ahí el 2 delante de ${\text{NaClO}}_3$ y el 3 delante de ${\text{O}}_2$. Y esos 2 ${\text{NaClO}}_3$ llevan 2 cloros y 2 sodios, que son los que obligan al 2 delante de $\text{NaCl}$.


$\mathbf{\text{b)}}$ Se cuentan los átomos de cada elemento a los dos lados, con la ecuación tal y como está escrita:
$\text{Fe}\text{\hspace{0.17em}⁣}:1=1;\text{N}\text{\hspace{0.17em}⁣}:1\text{ frente a }2;\text{H}\text{\hspace{0.17em}⁣}:1\text{ frente a }2;\text{O}\text{\hspace{0.17em}⁣}:3\text{ frente a }6$
No cuadran el nitrógeno ni el hidrógeno ni el oxígeno, así que hay que poner coeficientes delante de las fórmulas. Los subíndices no se tocan nunca: cambiarlos sería cambiar la sustancia. Se empieza por los elementos que aparecen en menos sitios y se dejan el hidrógeno y el oxígeno para el final.
El hierro ya está cuadrado de partida. Queda 1 átomo a cada lado.
El nitrógeno solo está en ${\text{HNO}}_3$ y $\text{Fe}({\text{NO}}_3{)}_2$: se pone un 2 delante de ${\text{HNO}}_3$. Quedan 2 átomos a cada lado.
El hidrógeno queda cuadrado con lo puesto hasta aquí. Quedan 2 átomos a cada lado.
El oxígeno queda cuadrado con lo puesto hasta aquí. Quedan $2\cdot 3=6$ átomos a cada lado.
La ecuación ajustada queda:
$\mathbf{2}{\text{HNO}}_3+\text{Fe}\to {\text{H}}_2+\text{Fe}({\text{NO}}_3{)}_2$
Y el recuento ya cuadra:
$\text{Fe}\text{\hspace{0.17em}⁣}:1=1;\text{N}\text{\hspace{0.17em}⁣}:2=2;\text{H}\text{\hspace{0.17em}⁣}:2=2;\text{O}\text{\hspace{0.17em}⁣}:2\cdot 3=6$


$\mathbf{\text{c)}}$ Se cuentan los átomos de cada elemento a los dos lados, con la ecuación tal y como está escrita:
$\text{I}\text{\hspace{0.17em}⁣}:1\text{ frente a }2;\text{K}\text{\hspace{0.17em}⁣}:1=1;\text{N}\text{\hspace{0.17em}⁣}:2\text{ frente a }1;\text{Pb}\text{\hspace{0.17em}⁣}:1=1;\text{O}\text{\hspace{0.17em}⁣}:6\text{ frente a }3$
No cuadran el yodo ni el nitrógeno ni el oxígeno, así que hay que poner coeficientes delante de las fórmulas. Los subíndices no se tocan nunca: cambiarlos sería cambiar la sustancia. Se empieza por los elementos que aparecen en menos sitios y se deja el oxígeno para el final.
El yodo solo está en $\text{KI}$ y ${\text{PbI}}_2$: se pone un 2 delante de $\text{KI}$. Quedan 2 átomos a cada lado.
El potasio solo está en $\text{KI}$ y ${\text{KNO}}_3$: se pone un 2 delante de ${\text{KNO}}_3$. Quedan 2 átomos a cada lado.
El nitrógeno queda cuadrado con lo puesto hasta aquí. Quedan 2 átomos a cada lado.
El plomo queda cuadrado con lo puesto hasta aquí. Queda 1 átomo a cada lado.
El oxígeno queda cuadrado con lo puesto hasta aquí. Quedan $6=2\cdot 3$ átomos a cada lado.
La ecuación ajustada queda:
$\mathbf{2}\text{KI}+\text{Pb}({\text{NO}}_3{)}_2\to {\text{PbI}}_2+\mathbf{2}{\text{KNO}}_3$
Y el recuento ya cuadra:
$\text{I}\text{\hspace{0.17em}⁣}:2=2;\text{K}\text{\hspace{0.17em}⁣}:2=2;\text{N}\text{\hspace{0.17em}⁣}:2=2;\text{Pb}\text{\hspace{0.17em}⁣}:1=1;\text{O}\text{\hspace{0.17em}⁣}:6=2\cdot 3$


$\mathbf{\text{d)}}$ Se cuentan los átomos de cada elemento a los dos lados y ya coinciden, así que la ecuación estaba ajustada de partida y no hay que añadir ningún coeficiente:
$\text{C}\text{\hspace{0.17em}⁣}:1=1;\text{O}\text{\hspace{0.17em}⁣}:2=2$
La ecuación ajustada es, por tanto, la misma que la de partida:
$\text{C}+{\text{O}}_2\to {\text{CO}}_2$


$\mathbf{\text{e)}}$ Se cuentan los átomos de cada elemento a los dos lados y ya coinciden, así que la ecuación estaba ajustada de partida y no hay que añadir ningún coeficiente:
$\text{C}\text{\hspace{0.17em}⁣}:2=1+1;\text{Ca}\text{\hspace{0.17em}⁣}:1=1;\text{H}\text{\hspace{0.17em}⁣}:2=2;\text{O}\text{\hspace{0.17em}⁣}:6=3+2+1$
La ecuación ajustada es, por tanto, la misma que la de partida:
$\text{Ca}({\text{HCO}}_3{)}_2\to {\text{CaCO}}_3+{\text{CO}}_2+{\text{H}}_2\text{O}$