[Balance o ajuste de la ecuación química]
En esta sección abordaremos el balance de ecuaciones
químicas desde una perspectiva básica y utilitaria, siguiendo lo
recomendado por los textos de introducción a la química. Las cuatro técnicas de
balanceo habitualmente enseñadas se dividen en dos grupos: las técnicas
básicas y las electroquímicas. Estas últimas, que hacen uso de
conceptos como la oxidación–reducción (redox) y otros principios
relacionados, las estudiaremos más adelante en el capítulo de electroquímica,
ya que están estrechamente vinculadas al diseño experimental de las celdas
electroquímicas.
Aquí nos concentraremos únicamente en las dos técnicas
básicas, que en realidad trabajaremos como una sola. El procedimiento
consiste en aplicar un álgebra intuitiva: primero balanceamos de manera
directa (al tanteo) todo lo que resulte sencillo, y solo recurrimos a plantear ecuaciones
algebraicas para los casos más difíciles. De este modo, combinamos las
virtudes de ambos métodos evitando sus limitaciones: la parálisis frente a lo
complejo, o la pérdida de tiempo al plantear ecuaciones innecesarias.
Con este enfoque, lograremos mayor rapidez y menor margen
de error, garantizando un aprendizaje más práctico y eficaz del balance de
ecuaciones químicas.
Química de García
4.5.1. La reacción entre dicromato de potasio y
sulfato ferroso en medio ácido es fundamental en valoraciones redox utilizadas
para determinar hierro(II) en soluciones industriales. K₂Cr₂O₇ + 6 FeSO₄ + 7 H₂SO₄ → Cr₂(SO₄)₃ + 3 Fe₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + 7 H₂O Dado que la ecuación está balanceada, indica la magnitud del número
estequiométrico de cada sustancia involucrada.
4.5.2. La oxidación del oxalato por permanganato de
potasio en medio ácido es una reacción típica de laboratorio para estandarizar
disoluciones. 2 KMnO₄ + 5 K₂C₂O₄ + 8 H₂SO₄ → 2 MnSO₄ + 10 CO₂ + 6 K₂SO₄ + 8 H₂O Dado que la ecuación está balanceada, indica la magnitud del número
estequiométrico de cada sustancia involucrada.
4.5.3. La combustión del octano es un proceso
energético esencial en motores de combustión interna, fuente principal de
energía mecánica.2 C₈H₁₈ + 25 O₂ → 16 CO₂ + 18 H₂O Dado que la ecuación está balanceada, indica la magnitud del número
estequiométrico de cada sustancia involucrada.
4.5.4. La síntesis del amoníaco mediante la reacción
de nitrógeno e hidrógeno es base del proceso Haber-Bosch, vital para la
producción de fertilizantes. N₂ + 3 H₂ → 2 NH₃ Dado que la ecuación está balanceada, indica la magnitud del número
estequiométrico de cada sustancia involucrada.
4.5.5. La fotosíntesis convierte dióxido de carbono y
agua en glucosa y oxígeno gracias a la energía solar, base de la vida vegetal. 6 CO₂ + 6 H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ Dado que la ecuación está balanceada, indica la magnitud del número
estequiométrico de cada sustancia involucrada.
4.5.6. El carbonato de calcio se descompone al
calentarse para formar óxido de calcio y dióxido de carbono. Balancee la ecuación química. CaCO₃(s) → CaO(s) + CO₂(g)
4.5.7. El nitrato de amonio se descompone
térmicamente para producir óxido de dinitrógeno y vapor de agua. Balancee la ecuación química. NH₄NO₃(s) → N₂O(g) + H₂O(g)
4.5.8. El hidrógeno gaseoso y el oxígeno gaseoso
reaccionan para formar agua. Balancee la ecuación química. H₂(g) + O₂(g) → H₂O(l)
4.5.9. El hierro metálico reacciona con el azufre
elemental para formar sulfuro de hierro(II). Balancee la ecuación química. Fe(s) + S₈(s) → FeS(s)
4.5.10. El zinc metálico reacciona con ácido
clorhídrico acuoso para producir cloruro de zinc y gas hidrógeno. Balancee la ecuación química. Zn(s) + HCl(ac) → ZnCl₂(ac) + H₂(g)
4.5.11. El hierro metálico reacciona con una
disolución de sulfato de cobre(II) para formar sulfato de hierro(II) y cobre
metálico. Balancee la ecuación química. Fe(s) + CuSO₄(ac) → FeSO₄(ac) + Cu(s)
4.5.12. El carbonato de sodio reacciona con ácido
clorhídrico para producir cloruro de sodio, dióxido de carbono y agua. Balancee la ecuación química.
Na₂CO₃(ac) + HCl(ac) → NaCl(ac) + CO₂(g) + H₂O(l)
4.5.13. El hidróxido de calcio reacciona con ácido
sulfúrico para formar sulfato de calcio y agua. Balancee la ecuación química. Ca(OH)₂(ac) + H₂SO₄(ac) → CaSO₄(s) + H₂O(l)
Química de Brown
Muestra 3.1 El siguiente diagrama representa una
reacción química en la cual las esferas rojas son átomos de oxígeno y las
esferas azules son átomos de nitrógeno. (a) Escribe las fórmulas químicas de los reactivos y de los productos. (b) Escribe la ecuación química balanceada de la reacción. (c) ¿Es el diagrama consistente con la ley de conservación de la masa?
Práctica 3.1 En el siguiente diagrama, las esferas
blancas representan átomos de hidrógeno y las esferas azules representan átomos
de nitrógeno. Los dos reactivos se combinan para formar un solo producto, amoníaco
(NH₃), que no se muestra. Escribe una ecuación química balanceada para la reacción. Con base en la ecuación y en el contenido del cuadro izquierdo (reactivos),
¿cuántas moléculas de NH₃ deberían mostrarse en el cuadro derecho (productos)? (a) 2 (b) 3 (c) 4 (d) 6 (e) 9
Muestra 3.2 Balancea la siguiente ecuación: Na(s) +
H₂O(l) → NaOH(ac) + H₂(g)
Práctica 3.2.a Balancea la siguiente ecuación
completando los coeficientes faltantes: __ Fe(s) + __ O₂(g) → __ Fe₂O₃(s)
Práctica 3.2.b Balancea la siguiente ecuación
completando los coeficientes faltantes: (b) __ Al(s) + __ HCl(ac) → __ AlCl₃(ac) + __ H₂(g)
Práctica 3.2.c Balancea la siguiente ecuación
completando los coeficientes faltantes: (c) __ CaCO₃(s) + __ HCl(ac) → __ CaCl₂(ac) + __ CO₂(g) + __ H₂O(l)
3.1 ¿Cuántos átomos de oxígeno están representados
por la notación 3 Mg(OH)₂? (a) 1 (b) 2 (c) 3 (d) 5 (e) 6
3.2 En el siguiente diagrama, las esferas blancas
representan átomos de hidrógeno y las azules representan átomos de nitrógeno.
Los dos reactivos se combinan para formar un solo producto, amoníaco (NH₃), que
no se muestra. Escribe la ecuación química balanceada para la reacción. Con base en la ecuación y en el cuadro de los reactivos, ¿cuántas moléculas de
NH₃ deberían mostrarse en el cuadro de los productos?
(a) 2 (b) 3 (c) 4 (d) 6 (e) 9 ver
3.3 La ecuación no balanceada para la reacción entre
metano y bromo es: __ CH₄(g) + __ Br₂(l) → __ CBr₄(s) + __ HBr(g) Una vez balanceada con los enteros más pequeños posibles, ¿cuál es el valor del
coeficiente delante del bromo, Br₂? (a) 1 (b) 2 (c) 3 (d) 4 (e) 6
3.4 Escribe “verdadero” o “falso” para cada
afirmación: (a) Balanceamos ecuaciones químicas porque la energía debe conservarse. (b) Si la reacción 2 O₃(g) → 3 O₂(g) ocurre completamente y todo el ozono se
convierte en oxígeno, entonces la masa de O₃ al inicio debe ser igual a la masa
de O₂ al final. (c) Puedes balancear la reacción de descomposición del agua H₂O(l) → H₂(g) +
O₂(g) escribiéndola así: H₂O₂(l) → H₂(g) + O₂(g).
3.5.a Balancear la ecuación química. SiCl₄(l) + H₂O(l) → Si(OH)₄(s) +
HCl(ac)
3.5.b Balancear la ecuación química. CO₂(g) + H₂O(l)
→ C₆H₁₂O₆(s) + O₂(g)
3.5.c Balancear la ecuación química. Al(OH)₃(s) + H₂SO₄(l) → Al₂(SO₄)₃(s)
+ H₂O(l)
3.5.d Balancear la ecuación química. H₃PO₄(ac) →
H₄P₂O₇(ac) + H₂O(l)
3.6.a. Balancear la ecuación química: CaS(s) + H₂O(l)
→ Ca(HS)₂(ac) + Ca(OH)₂(ac)
3.6.b. Balancear la ecuación química: NH₃(g) + O₂(g)
→ NO(g) + H₂O(g)
3.6.c. Balancear la ecuación química: FeCl₃(s) +
Na₂CO₃(ac) → Fe₂(CO₃)₃(s) + NaCl(ac)
3.6.d. Balancear la ecuación química: FeS₂(s) + O₂(g)
→ Fe₂O₃(s) + SO₂(g)
3.7.a. Escribe una ecuación química balanceada
que corresponda a la siguiente descripción: El cianuro de potasio reacciona con
una disolución acuosa de ácido sulfúrico para formar gas cianuro de hidrógeno.
3.7.b. Escribe una ecuación química balanceada
que corresponda a la siguiente descripción: Una disolución acuosa de nitrito de amonio
(NH₄NO₂) reacciona con hidróxido de potasio para formar gas amoníaco, agua y
nitrato metálico. (Nota del traductor, este ejercicio está incompleto, la reacción debe ocurrir en presencia de dioxígeno).
3.7.c. Escribe una ecuación química balanceada
que corresponda a la siguiente descripción: Cuando el gas hidrógeno pasa sobre
óxido de hierro(III) caliente y sólido, se produce hierro metálico y vapor de
agua.
3.7.d. Escribe una ecuación química balanceada
que corresponda a la siguiente descripción: Cuando el ácido etanoico (CH₃COOH) líquido se
quema, se forman dióxido de carbono y agua.
3.61 La reacción entre el reactivo A (esferas azules)
y el reactivo B (esferas rojas) se muestra en el siguiente diagrama: Con base en este diagrama, ¿cuál ecuación describe mejor la reacción? (a) A₂ + B → A₂B (b) A₂ + 4 B → 2 AB₂
(c) 2 A + B₄ → 2 AB₂ (d) A + B₂ → AB₂
3.69 Un paso clave al balancear ecuaciones químicas es identificar correctamente las fórmulas de reactivos y productos. Por ejemplo, considera la reacción entre óxido de calcio, CaO(s), y agua para formar hidróxido de calcio. (a) Escribe la ecuación balanceada para esta reacción de combinación, identificando correctamente el producto como Ca(OH)₂(ac). (b) ¿Es posible balancear la ecuación si identificas incorrectamente el producto como CaOH(ac)? Si es así, ¿cuál sería la ecuación? [brown.15ed.3.69]
3.70.a. Balancea la siguiente ecuación química: HClO₄(ac)
+ P₄O₁₀(s) → HPO₃(ac) + Cl₂O₇(l)
3.70.b. Balancea la siguiente ecuación química Au₂S₃(s)
+ H₂(g) → Au(s) + H₂S(g)
3.70.c. Balancea la siguiente ecuación química Ba₃N₂(s) + H₂O(ac) → Ba(OH)₂(ac) + NH₃(g)
3.70.d. Balancea la siguiente ecuación química Na₂CO₃(ac)
+ HCl(ac) → NaCl(ac) + H₂O(l) + CO₂(g)
3.71.a. Balancea la siguiente ecuación química CF₄(l)
+ Br₂(g) → CBr₄(l) + F₂(g)
3.71.b. Balancea la siguiente ecuación química Cu(s)
+ HNO₃(ac) → Cu(NO₃)₂(ac) + NO₂(g) + H₂O(l)
3.71.c. Balancea la siguiente ecuación química MnO₂(s) + HCl(ac) → MnCl₂(s) + H₂O(l) + Cl₂(g) [brown.15ed.3.71.c]
3.71.d. Balancea la siguiente ecuación química KOH(ac) + H₃PO₄(ac) → K₃PO₄(ac) + H₂O(l) [brown.15ed.3.71.d]
3.72.a. Escribe una ecuación química balanceada que corresponda a la siguiente descripción: Cuando el trióxido de azufre gaseoso reacciona con agua, se forma una disolución de ácido sulfúrico. [brown.15ed.3.72.a]
3.72.b. Escribe una ecuación química balanceada que corresponda a la siguiente descripción: El sulfuro de boro (B₂S₃) sólido reacciona violentamente con agua para formar ácido bórico disuelto (H₃BO₃) y gas sulfuro de hidrógeno. [brown.15ed.3.72.b]
3.72.c. Escribe una ecuación química balanceada que corresponda a la siguiente descripción: La fosfina (PH₃) gaseosa se quema en oxígeno para formar vapor de agua y óxido de tetrafósforo decaóxido sólido. [brown.15ed.3.72.c]
3.72.d. Escribe una ecuación química balanceada que corresponda a la siguiente descripción: Cuando el nitrato de mercurio(II) sólido se calienta, se descompone para formar óxido de mercurio(II) sólido, dióxido de nitrógeno y oxígeno gaseoso. [brown.15ed.3.72.d]
3.72.e. Escribe una ecuación química balanceada que corresponda a
la siguiente descripción: El cobre
metálico reacciona con ácido sulfúrico concentrado caliente para formar sulfato
de cobre(II) acuoso, dióxido de azufre y agua.
Química de Chang
Ejemplo 3.12 Cuando
el aluminio metálico se expone al aire, se forma una capa protectora de óxido
de aluminio (Al₂O₃) sobre su superficie. Esta capa evita una mayor reacción
entre el aluminio y el oxígeno, y es la razón por la cual las latas de aluminio
para bebidas no se corroen. [En el caso del hierro, el óxido de hierro(III) o herrumbre que se forma
es demasiado poroso para proteger el metal subyacente, por lo que la oxidación
continúa.] Escribe una ecuación química balanceada para la formación de Al₂O₃.
Práctica 3.12 Balancea la ecuación que representa la
reacción entre óxido de hierro(III) (Fe₂O₃) y monóxido de carbono
(CO) para producir hierro metálico (Fe) y dióxido de carbono
(CO₂).
3.59.a Balancea la siguiente ecuación química. Nota,
no restringiremos el método púes el objetivo del curso es el resultado no la
técnica. C + O₂ → CO
3.59.b Balancea la siguiente ecuación química. Nota,
no restringiremos el método púes el objetivo del curso es el resultado no la
técnica. CO + O₂ → CO₂
3.59.c Balancea la siguiente ecuación química. Nota,
no restringiremos el método púes el objetivo del curso es el resultado no la
técnica. H₂ + Br₂ → HBr
3.59.d Balancea la siguiente ecuación química. Nota,
no restringiremos el método púes el objetivo del curso es el resultado no la
técnica. K + H₂O → KOH + H₂
3.59.e Balancea la siguiente ecuación química. Nota,
no restringiremos el método púes el objetivo del curso es el resultado no la
técnica. Mg + O₂ → MgO
3.59.f Balancea la siguiente ecuación química. Nota,
no restringiremos el método púes el objetivo del curso es el resultado no la
técnica. O₃ → O₂
3.59.g Balancea la siguiente ecuación química. Nota,
no restringiremos el método púes el objetivo del curso es el resultado no la
técnica. H₂O₂ → H₂O + O₂
3.59.h Balancea la siguiente ecuación química. Nota,
no restringiremos el método púes el objetivo del curso es el resultado no la
técnica. N₂ + H₂ → NH₃
3.59.i Balancea la siguiente ecuación química. Nota,
no restringiremos el método púes el objetivo del curso es el resultado no la
técnica. Zn + AgCl → ZnCl₂ + Ag
3.59.j Balancea la siguiente ecuación química. Nota,
no restringiremos el método púes el objetivo del curso es el resultado no la
técnica. S₈ + O₂ → SO₂
3.59.k Balancea la siguiente ecuación química. Nota,
no restringiremos el método púes el objetivo del curso es el resultado no la
técnica. NaOH + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + H₂O
3.59.l Balancea la siguiente ecuación química. Nota,
no restringiremos el método púes el objetivo del curso es el resultado no la
técnica. Cl₂ + NaI → NaCl + I₂
3.59.m Balancea la siguiente ecuación química. Nota,
no restringiremos el método púes el objetivo del curso es el resultado no la
técnica. KOH + H₃PO₄ → K₃PO₄ + H₂O
3.59.n Balancea la siguiente ecuación química. Nota,
no restringiremos el método púes el objetivo del curso es el resultado no la
técnica. CH₄ + Br₂ → CBr₄ + HBr
3.60.a Balancea la siguiente ecuación química. Nota,
no restringiremos el método púes el objetivo del curso es el resultado no la
técnica. N₂O₅ → N₂O₄ + O₂
3.60.b Balancea la siguiente ecuación química. Nota,
no restringiremos el método púes el objetivo del curso es el resultado no la
técnica. KNO₃ → KNO₂ + O₂
3.60.c Balancea la siguiente ecuación química. Nota,
no restringiremos el método púes el objetivo del curso es el resultado no la
técnica. NH₄NO₃ → N₂O + H₂O
3.60.d Balancea la siguiente ecuación química. Nota,
no restringiremos el método púes el objetivo del curso es el resultado no la
técnica. NH₄NO₂ → N₂ + H₂O
3.60.e Balancea la siguiente ecuación química. Nota,
no restringiremos el método púes el objetivo del curso es el resultado no la
técnica. NaHCO₃ → Na₂CO₃ + H₂O + CO₂
3.60.f Balancea la siguiente ecuación química. Nota,
no restringiremos el método púes el objetivo del curso es el resultado no la
técnica. P₄O₁₀ + H₂O → H₃PO₄
3.60.g Balancea la siguiente ecuación química. Nota,
no restringiremos el método púes el objetivo del curso es el resultado no la
técnica. HCl + CaCO₃ → CaCl₂ + H₂O + CO₂
3.60.h Balancea la siguiente ecuación química. Nota,
no restringiremos el método púes el objetivo del curso es el resultado no la
técnica. Al + H₂SO₄ → Al₂(SO₄)₃ + H₂
3.60.i Balancea la siguiente ecuación química. Nota,
no restringiremos el método púes el objetivo del curso es el resultado no la
técnica. CO₂ + KOH → K₂CO₃ + H₂O
3.60.j Balancea la siguiente ecuación química. Nota,
no restringiremos el método púes el objetivo del curso es el resultado no la
técnica. CH₄ + O₂ → CO₂ + H₂O
3.60.k Balancea la siguiente ecuación química. Nota,
no restringiremos el método púes el objetivo del curso es el resultado no la
técnica. Be₂C + H₂O → Be(OH)₂ + CH₄
3.60.l Balancea la siguiente ecuación química. Nota, no restringiremos el método púes el objetivo del curso es el resultado no la técnica. Cu + HNO₃ → Cu(NO₃)₂ + NO + H₂O [chang.10ed.3.60.l]
3.60.m Balancea la siguiente ecuación química. Nota,
no restringiremos el método púes el objetivo del curso es el resultado no la
técnica. S + HNO₃ → H₂SO₄ + NO₂ + H₂O
3.60.n Balancea la siguiente ecuación química. Nota,
no restringiremos el método púes el objetivo del curso es el resultado no la
técnica. NH₃ + CuO → Cu + N₂ +
H₂O
Referencias
Brown, T.
L., LeMay, H. E. Jr., Bursten, B. E., Murphy, C. J., & Woodward, P. M.
(2022). Chemistry: The Central Science (15th ed., AP Edition). Pearson Savvas
Higher Education.
Chang, R.,
& Overby, J. (2010). Chemistry (10th ed., AP Edition). McGraw Hill.
García
García, J. L. (2025). Dimensional Analysis in Chemistry Textbooks 1900-2020 and
an Algebraic Alternative. Educación química, 36(1), 82-108.
García García, J. L. (2025). Química general: Una guía moderna para bachillerato y universidad con enfoque algebraico. Ciencias de Joseleg. https://cienciasdejoseleg.blogspot.com/p/quimica-general-garcia.html
No hay comentarios:
Publicar un comentario