Equilibrio químico



Descargar 84.92 Kb.
Fecha de conversión04.02.2019
Tamaño84.92 Kb.

EQUILIBRIO QUÍMICO
C1) Para cada una de las frases siguientes decir si es verdadera o falsa justificando la respuesta.

a) El equilibrio se alcanza cuando alguno de los reactivos se agota.

b) Para la reacción de fabricación de la cal viva: CaCO3 (s) <===> CaO (s) + CO2 (g) ;

si queremos descomponer todo el CaCO3 es preferible trabajar en un recipiente abierto.

c) Las constantes Kp y Kc tienen el mismo valor numérico para la reacción:

N2O4 (g) <===> 2 NO2 (g)

d) Cuando se alcanza el equilibrio no se produce ninguna reacción.

Sol. a) Falso b) Verdadero c) Falso d) Falso
C2) El carbonato de plata, Ag2CO3, tiene tendencia a descomponerse. Si se mantiene en un recinto cerrado, acaba por alcanzar el estado de equilibrio representado por:

Ag2CO3 (s) + calor <===> Ag2O (s) + CO2 (g) ; con una Kp de 0,0095 atm a 110 ºC.

a) Suponiendo se introducen 0,5 g de Ag2CO3 (s) en un recipiente de 100 mL y se calienta a 110 ºC, ¿qué valor alcanzara la presión de CO2 cuando se alcance el equilibrio?

b) ¿Que sucederá si una vez alcanzado el equilibrio se eleva la temperatura a 115 ºC?

c) ¿Que sucederá, si una vez alcanzado el equilibrio, se permite que se expansione el recipiente hasta el doble de su volumen?

Sol. a) 0,0095 atm b) Se formará Ag2CO3 c) Se descompone Ag2CO3
C3) Las siguientes reacciones han alcanzado el equilibrio a una misma temperatura. Sabiendo que la reacción: H2 + I2 <===> 2 HI ; tiene una constante Kp= 59,42; calcular las constantes Kp’, Kp’’ y Kp’’’ para los equilibrios:

a) 2 HI <===> H2 + I2 Kp'

b) 1/2 H2 + 1/2 I2 <===> HI Kp''

c) HI <===> 1/2 H2 + 1/2 I2 Kp'''



Sol. a) Kp’ = 0,0168 b) Kp’’ = 7,71 c) Kp’’’ = 0,130
C4) Se tiene una mezcla formada por los siguientes gases: CO, Cl2 y COCl2 a 400 ºC y 1 atm de presión en equilibrio: CO (g) + Cl2 (g) <===> COCl2 (g)

Si se introduce en el sistema una pequeña cantidad de Cl2, manteniendo el volumen y la temperatura constantes, cuando el sistema restablezca el equilibrio; razonar y justificar si las siguientes afirmaciones son o no correctas:

a) El cociente [COCl2]equil/ [CO]equil · [Cl2]equil será mayor.

b) La masa de CO será mayor.

c) La masa de Cl2 será mayor.

d) La concentración de COCl2 será menor.



Sol. a) Falso b) Falso c) Verdadero d) Falso
C5) Para el equilibrio NH4Cl (s) <===> NH3 (g) + HCl (g), el valor de Kp es 1,04·10-2 atm2.

a) Si 1 mol de NH4Cl (s) se coloca en un recipiente de paredes rígidas, inicialmente vacío, y se cierra. ¿Cual será la presión parcial del HCl (g), en atm, en el equilibrio?

b) Si después de alcanzado el equilibrio se añade una pequeña cantidad de NH4Cl (s), manteniendo el volumen y la temperatura constantes, ¿que le sucederá a las concentraciones de NH3 y de HCl?

Sol. a) 0,102 atm b) No se modifican
C6) Determine la Kp a 1120 K del equilibrio químico representado por

C (s) + CO2 (g) + 2 Cl2 (g) <===> 2 COCl2 (g)

a partir de las constantes de equilibrio siguientes, a 1120 K :

C (s) + CO2 (g) <===> 2 CO (g) ; Kp1 = 1,3·104

COCl2 (g) <===> CO (g) + Cl2 (g) ; Kp2 = 1,667·102

Sol. 0,468 atm-1
C7) La constante de equilibrio del sistema H2 (g) + I2 (g) <===> 2 HI (g) vale a 425 ºC, K = 54,27. Se desea saber:

a) Cuanto vale la constante para el proceso de formación de un mol de yoduro de hidrógeno.

b) Cuanto vale la constante del equilibrio de descomposición de un mol de yoduro de hidrógeno.

c) Si en un matraz se introducen, en las condiciones de trabajo iniciales, 0,3 moles de hidrógeno, 0,27 moles de yodo y un mol de yoduro de hidrógeno, ¿hacia dónde se desplazará el equilibrio?



Sol. a) K’ = 7,37 b) K’’ = 0,136 c) hacia la derecha
C8) El dióxido de nitrógeno, NO2, de color pardo rojizo, reacciona consigo mismo (dimerización), para dar tetróxido de dinitrógeno, N2O4, que es un gas incoloro. Una mezcla en equilibrio a 0 ºC es casi incolora, mientras que a 100 ºC tiene color pardo-rojizo. Responde razonadamente a las siguientes cuestiones:

a) Escribe el equilibrio químico correspondiente a la reacción de dimerización.

b) La reacción de dimerización; ¿es exotérmica o endotérmica?

c) Indica que ocurriría si a 100 ºC se aumenta la presión del sistema.

d) Escriba la expresión de la constante de equilibrio Kp, para la reacción de disociación del dímero, en función del grado de disociación (α) y de la presión total.

Sol. a) 2 NO2 (g) <===> N2O4 (g) b) exotérmica c) hacia la derecha d)Kp=42/(1-2) ·Pt
C9) Para una hipotética reacción cuya ecuación química es: A (g) <===> B (g) se plantean como posibles gráficas de concentración en función del tiempo las siguientes:


Gráfica 1

Gráfica 2

Gráfica 3










Justificar qué gráfica corresponde a cada uno de los siguientes casos:

a) Kc >>>> 1 b) Kc <<<< 1 c) Kc = 1



Sol. a) Gráfica 3 b) Gráfica 1 c) Gráfica 2
C10) Para el equilibrio químico que se representa por la reacción: N2O4 (g) <===> 2 NO2 (g); los valores de Kp a 400 y 500 K son respectivamente 4,79·103 y 1,70·103 atm. Justificar el efecto que producirá en la concentración de NO2 las siguientes modificaciones del equilibrio.

a) Un aumento de temperatura a presión constante.

b) Un aumento de presión a temperatura constante.

c) Un aumento de volumen a temperatura constante.



Sol. a) disminuye [NO2] b) disminuye [NO2] c) disminuye [NO2]
C11) Para el equilibrio químico representado por la reacción:

CO (g) + 3 H2 (g) <===> H2O (g) + CH4 (g) ; ΔH = -230 kJ

Justifique razonadamente el efecto que produciría en la concentración de CH4 (g) las siguientes modificaciones del equilibrio:

a) Un aumento de la temperatura a presión constante.

b) Una disminución del volumen del reactor manteniendo la temperatura.

c) La adición de un catalizador.



Sol. a) disminuye [CH4] b) aumenta [CH4] c) no varía
C13) La reacción para la obtención industrial del amoniaco, se basa en la reacción:

N2 (g) + 3 H2 (g) <===> 2 NH3 (g) ΔHo = - 92 kJ

Razone que efecto producirá sobre el equilibrio cada uno de los siguientes cambios:

a) Una disminución del volumen del reactor a temperatura constante.

b) Un incremento de la temperatura a presión constante.

c) La adición de un catalizador.



Sol. a) Se desplaza hacia la derecha b) Se desplaza hacia la izquierda c) No se modifica
C14) Se dispone de un sistema en equilibrio a 25 ºC que contiene C (s), CO (g) y CO2 (g):

C (s) + CO2 (g) <===> 2 CO (g) ; ΔH = +172,4 kJ/mol

Justifique si la cantidad de CO (g) permanece constante, aumenta o disminuye cuando:

a) Aumenta la temperatura.

b) Disminuye la presión.

c) Se introduce C (s) en el recipiente.



Sol. a) Aumenta b) Aumenta c) Permanece constante
C15) Las ecuaciones siguientes representan reacciones reversibles en las que se desea aumentar la concentración de la sustancia subrayada en el equilibrio:

i) 2 SO2 (g) + O2 (g) <===> 2 SO3 (g) ; H1 = -94,05 kJ

ii) CO (g) + 2 H2O (g) <===> CH3OH (g) + O2 (g) ; H2 = +90,74 kJ

iii) 2 NH3 (g) <===> N2 (g) + 3 H2 (g) ; H3 = +92,80 kJ

¿Qué condiciones serán adecuadas para cada una de ellas? Justifica la respuesta.

a) Aumentando T y P.

b) Disminuyendo T y aumentando P.

c) Disminuyendo T y P.

d) Aumentando T y disminuyendo P.

Sol. i) Disminuir T y aumentar P ii) Aumentar T y P iii) Disminuir T y aumentar P
C16) Razonar el efecto que tendrá sobre el siguiente equilibrio cada uno de los cambios:

4 HCl (g) + O2 (g) <====> 2 H2O (g) + 2 Cl2 (g) H = -115 kJ

a) Aumentar la temperatura.

b) Aumentar la presión total reduciendo el volumen.

c) Añadir O2 (g).

d) Eliminar parcialmente HCl (g).

e) Añadir un catalizador.

Sol. a) <------- b) ------> c) ------> d) <------- e) No se modifica
C17) Para el siguiente equilibrio químico: SnO2 (s) + 2H2 (g) <===> Sn (s) + 2 H2O (g) ,la constante de equilibrio Kp vale 2,54·10-7 a 400 K y su valor es de 8,67·10-5 cuando la temperatura de trabajo es de 500K. Conteste razonadamente si, para conseguir mayor producción de estaño, serán favorables las condiciones siguientes:

a) Aumentar la temperatura de trabajo;

b) Aumentar el volumen del reactor;

c) Aumentar la cantidad de hidrógeno en el sistema;

d) Añadir un catalizador al equilibrio.

Sol. a) Favorable b) No afecta c) Favorable d) No afecta
C18) El metanol se obtiene industrialmente por hidrogenación del monóxido de carbono, según el equilibrio: CO (g) + 2 H2 (g) <===> CH3OH (l); H = -128 kJ/mol

Conteste razonadamente si, para conseguir mayor producción de metanol, serán o no favorables cada una de las siguientes condiciones:

a) aumentar la cantidad de hidrógeno en el sistema,

b) aumentar la temperatura de trabajo,

c) disminuir el volumen del reactor, a temperatura constante,

d) eliminar metanol del reactor,

e) añadir un catalizador al sistema en equilibrio.

Sol. a) Favorable b) Desfavorable c) Favorable d) Favorable e) Sin efecto

C19) El oxígeno molecular se encuentra en equilibrio con el ozono según la

reacción representada por la ecuación: 3 O2 (g) <===>2 O3 (g) ; ΔHº = 283 kJ

Justificar hacia donde se desplaza el equilibrio cuando:

a) Disminuye la presión.

b) Disminuye la temperatura.

c) Explica la importancia de esta reacción en relación con los problemas actuales que tiene la atmósfera.



Sol. a) A la izquierda b) A la izquierda c) El ozono absorbe los rayos UV del sol

C20) Uno de los métodos utilizados industrialmente para la obtención del hidrógeno consiste en hacer pasar una corriente de vapor de agua sobre carbón al rojo, de acuerdo con la reacción: C(s) + H2O(g) <===> CO(g) + H2(g); H = +131,2 kJ/mol; S = +134,1 J/mol.K

Contesta razonadamente a las siguientes cuestiones:

a) ¿Cómo afectan los siguientes cambios al rendimiento de la producción de H2?

a1) La adición de C (s).

a2) El aumento de la temperatura.

a3) La reducción del volumen del recipiente.

b) ¿A partir de qué temperatura el proceso de obtención del hidrógeno es espontáneo?

Sol. a) a1: no se modifica a2: aumenta a3: aumenta b) para T > 705,37 ºC
C21) Considere el siguiente equilibrio: Fe (s) + 4 H2O (g) <===> F3O4 (s) + 4 H2 (g);

H = -150 kJ. Explique cómo afecta cada una de las siguientes modificaciones a la cantidad de H2 (g) presente en la mezcla en equilibrio:

a) Elevar la temperatura de la mezcla.

b) Introducir más H2O (g).

c) Eliminar Fe3O4 (s) a medida que se va produciendo.

d) Aumentar el volumen del recipiente en el que se encuentra la mezcla en equilibrio (manteniendo la temperatura constante).

e) Adicionar a la mezcla en equilibrio un catalizador adecuado.

Sol. a) se reduce b) aumenta c) no cambia d) no cambia e) no cambia

C22) Considere el siguiente equilibrio: 4 NH3 (g) + 5 O2 (g) <===> 4 NO (g) + 6 H2O(g); y responda razonadamente a las siguientes cuestiones:

a) Escriba las expresiones de las constantes Kp y Kc para este equilibrio.

b) Establezca la relación entre los valores de Kp y Kc.

c) Razone como influiría en el equilibrio un aumento de la presión mediante una reducción del volumen.

d) Si se aumentase la concentración de oxígeno, justificar en que sentido se desplazaría el equilibrio. ¿Se modificaría el valor la constante de equilibrio?

Sol. a) Kp = [P(NO)4·P(H2O)6] / [P(NH3)4·P(O2)5] Kp = [NO]4·[H2O]6 / [NH3]4·[O2]5

b) Kp = Kc·R·T c) Se desplazará hacia la izquierda

d) Se desplazará hacia la derecha. No cambian las constantes Kc y Kp
P1) Al calentar el cloruro de nitrosilo NOCl, éste se disocia de acuerdo con la reacción:

NOCl (g) <===> NO(g) + 1/2 Cl2 (g).

Ciando se calientan a 350 ºC, en un volumen de 1 L, una muestra de NOCl puro que pesa 1,50 gramos; el grado de disociación resulta ser del 57,2 %. Se pide:

a) Determinar el valor de la presión total cuando se ha alcanzado el equilibrio.

b) Calcular el valor de la constante de equilibrio Kp.

c) Si comprimiésemos el recipiente hasta reducir el volumen a la mitad, explica como variarán la constante de equilibrio Kp y la presión total.



Sol. a) Pt = 1,51 atm b) Kp = 0,78 atm½
P2) El dióxido de azufre es causa de la lluvia ácida y se produce en los alrededores de algunas centrales térmicas al quemarse el azufre que acompaña algunas hullas y/o petróleos. El dióxido de azufre se utiliza para obtener mediante su oxidación trióxido de azufre.

a) Calcular la entalpía de esta reacción de oxidación del SO2 a SO3. ¿Es exotérmica o endotérmica?

b) .Cuales serian las mejores condiciones de presión y temperatura que favorecerían una mayor producción de trióxido de azufre?:

c) Al calentar a 600 ºC en un reactor de 1 L de volumen, trióxido de azufre y alcanzar el equilibrio, cuando se analiza el contenido existían: n(SO3) = 0,0106 moles de SO3, n(SO2) = 0,0032 moles de SO2 y n(O2) = 0,0016 moles de oxígeno. Calcula la presión total del reactor.

d) Calcula la constante Kp para la reacción de formación del trióxido de azufre a 600 ºC.


DATOS:

Entalpías de formación.

SO2 (g)

SO3 (g)

Constante de los gases




ΔHf (kJ/mol)

-296,9

-395,2

R = 0,082 atm.L /mol.K


Sol. a) HR = -98,3 kJ b) P = 1 atm, T = 400 ºC c) Pt= 1,10 atm d)Kp = 9,96 atm-1/2
P3) Se colocan 16,68 g de pentacloruro de fósforo, PCl5, en un recipiente de 2 litros en el que previamente se ha hecho el vacío. Se calienta a 300 ºC con lo que el PCl5 se disocia parcialmente: PCl5 (g) <===> PCl3 (g) + Cl2 (g) ; Kc = 0,25 mol/L

a) Calcular las concentraciones de los tres gases cuando se alcance el equilibrio.

b) Calcular el grado de disociación α del PCl5 en estas condiciones.

c) Calcular la presión total en el equilibrio.

d) Calcular la constante de equilibrio Kp.

DATOS: Ar (P) = 31 Ar (Cl) = 35,5



Sol. a) PCl3]=[Cl2]=0,035 M PCl5]=5 10-3 M b)=87,7 % c)3,52 atm d)Kp=11,74 atm

P4) El monóxido de nitrógeno, NO, es un contaminante atmosférico capaz de descomponer las moléculas de ozono en la alta atmósfera. La constante de equilibrio para la formación del NO tiene un valor de 1 10-30 a 25 ºC y de 0,10 a 200 ºC: N2 (g) + O2 (g) <===> 2 NO (g)

a) Explicar razonadamente si se formará más fácilmente el NO a baja o a elevada temperatura.

b) En un recipiente de 2 litros, en el que se ha hecho previamente el vacío, se colocan 0,060 moles de N2 y 0,020 moles de O2 y se calienta a 200 ºC. Calcular las concentraciones de los tres gases cuando se alcance el equilibrio.

c) Explicar razonadamente si se hubiera obtenido mayor cantidad de NO en el apartado anterior si el recipiente se hubiera comprimido hasta un volumen de 0,50 litros.



Sol. a) a la derecha b)N2]= 0,028 M [O2]=7,69 10-3 M NO]= 4,62 10-3 M c)No
P5) A una temperatura determinada se produce la reacción: Xe(g) + 2 F2(g)<===> XeF4(g) a) Se mezclan 0,4 moles de Xe con 0,8 moles de F2, en un recipiente de 2 litros. Cuando se alcanza el equilibrio, el 60 % del todo el Xe se ha convertido en XeF4. Hallar Kc.

b) Se mezclan 0,4 moles de Xe con -y- moles de F2 en el mismo recipiente. Cuando se alcanza el equilibrio, el 75 % de todo el Xe se ha convertido en XeF4. Hallar el valor de -y-.



Sol. a) Kc = 58,59 M-2 (L/mol)2 (M-2) b) y = 1,06 moles
P6) En un recipiente de 10 litros se introducen 0,61 moles de CO2 (g) y 0,39 moles de H2 (g) y se calienta a 1250 ºC. Una vez alcanzado el equilibrio, se analiza la mezcla y se encuentra que hay 0,35 moles de CO2.

a) Calcular Kc y Kp para la ecuación: CO2 (g) + H2(g) <===> CO (g) + H2O (g) a 1250 ºC

b) Predecir, justificadamente, lo que sucederá con las concentraciones de todas las especies, si se añade una pequeña cantidad de H2 (g) a temperatura constante.

c) Tras alcanzarse el equilibrio planteado en el enunciado, se añade 0,22 moles de H2 (g) a temperatura constante. Calcular los moles existentes en el nuevo equilibrio de cada una de las especies.



Sol. a)1,49 c) 0,275 moles de CO2 e H2, y 0,335 moles de CO y H2O
P7) Para la reacción de disociación del N2O4 gaseoso, N2O4 (g) <===> 2 NO2 (g), la constante Kp vale 2,49 a 60 ºC.

a) Calcular el grado de disociación del N2O4 a 60 ºC y una presión total en el equilibrio de 1 atm.

b) Suponiendo que disminuyésemos el volumen a temperatura constante, predecir justificadamente:

i. ¿Que le sucederá a la cantidad (moles) de NO2?

ii. ¿Que le sucederá a la concentración de NO2?

Sol. a)  = 61,9 % bi) disminuyen bii) aumenta
P8) A la temperatura de 400 ºC el NH3 se encuentra disociado en un 40% en N2 e H2 cuando la presión total del sistema es 710 mmHg. Calcular:

a) La presión parcial de cada uno de los gases en el equilibrio.

b) Sabiendo que el volumen del recipiente es 486,5 litros, calcular el número de moles de cada especie en el equilibrio

c) El valor de Kp a 400 ºC para el equilibrio: 2 NH3 (g) <===> N2 (g) + 3 H2 (g)

DATOS: Ar (H) = 1, Ar (N ) = 14, R = 0,082 atm.L/mol.K

Sol. a) P(NH3)=P(H2)= 0,4 atm; P(N2)= 0,133 atm b) n(NH3)=n(H2)= 3,53; n(N2) = 1,17

c) Kp = 0,0532 atm-2
P9) El fosgeno, COCl2, se descompone a elevada temperatura dando monóxido de carbono, CO, y cloro gaseoso, Cl2. Cuando se alcanza el equilibrio se observa que la presión total es 2,175 atm.

a) Calcular la constante Kc para la reacción: COCl2 (g) <===> CO (g) + Cl2 (g) a 1000 K.

b) Una vez alcanzado el equilibrio se disminuye el volumen a la mitad manteniendo la temperatura constante. Indicar cualitativamente que sucederá con el número de moles y con la concentración de las especies existentes.

DATOS: Ar (C) = 12 ; Ar (O) = 16 ; Ar (Cl) =35,5 R = 0,082 atm.L/mol.K



Sol. a) Kc = 0,362 M bi) n (COCl2)↑ n(CO y Cl2)↓ bii) aumentan las concentraciones
P10) El carbamato de amonio sólido (NH4CO2NH2) se descompone al calentarlo en CO2 y NH3 según la reacción: NH4CO2NH2 (s) <===> 2NH3 (g) + CO2 (g) .

En un recipiente, en el que previamente se ha hecho el vacío se calienta una cierta cantidad del compuesto sólido y se observa que la presión total del gas en el equilibrio es 0,843 atm a 400 K.

a) Calcular Kp y Kc para el equilibrio representado.

b) Calcular la cantidad (en moles) del compuesto sólido que quedara sin descomponer si se introduce 1 mol en un recipiente vacío de 1 litro y se calienta hasta 400 K.

DATO: R = 0,082 atm.L/mol.K

Sol. a) Kp = 0,089 atm3 Kc = 2,52·10-6 M3 b) 0,991 moles de NH4CO2NH2
P11) A 817 ºC la constante Kp para la reacción entre el CO2 puro y el grafito caliente es 10 atm. CO2 (g) + C (s) <===> 2 CO (g); Calcular:

a) La presión parcial del CO se en el equilibrio a 817 ºC la presión total es de 4 atmósferas.

b) La fracción molar de CO2 en el equilibrio anterior.

c) La Kc a 817 ºC.



Sol. a) P (CO) = 3,06 atm b) X(CO2) = 0,235 c) Kc = 0,112 M
P12) En un recipiente de paredes rígidas se hace el vacío y después se introduce N2O4 (g) hasta alcanzar una presión de 1,00 atm a 100 ºC. El N2O4, se disocia parcialmente según el equilibrio: N2O4 (g) <===> 2 NO2 (g). Al alcanzarse el equilibrio la presión total es de 1,78 atm a 100 ºC.

a) Calcule la concentración inicial de N2O4 expresada en mol/litro.

b) Calcule las concentraciones de equilibrio de ambos compuestos, expresadas en moles/litro. Calcule también el grado de disociación del N2O4 a 100 ºC.

c) Calcule Kc y Kp de la reacción de disociación a 100 ºC

DATOS: R = 0,082 atm.L/mol.K

Sol. a) [N2O4]inicial = 0,033 M b) [CO2] = 0,05 M [N2O4] = 8·10-3 M  = 75,8 %

c) Kc = 0,313 M Kp = 9,57 atm
P13) La constante de equilibrio Kc es de 4,40 a 2000 K para la siguiente reacción:

CO2 (g) + H2 (g) <=====> CO (g) + H2O (g)

a) Calcule la concentración de cada especie en el equilibrio si inicialmente se han introducido 1,00 mol de CO2 y 1,00 mol de H2, en un recipiente vacío de 4,68 litros, a 2000 K.

b) Razone que sucederá, tras alcanzarse el equilibrio, si manteniendo la temperatura constante se reduce el volumen a la mitad. ¿Cuáles serán ahora las concentraciones de las especies existentes? ¿Y la presión total?

DATOS: R = 0,082 atm.L/mol.K

Sol. a) [CO2]=[H2]= 0,069 M [CO]=[H2O]= 0,145 M

b) [CO2]’=[H2]’= 0,138 M [CO]’=[H2O]’= 0,290 M
P14) El pentacloruro de fósforo se descompone según el equilibrio homogéneo en fase gas siguiente: PCl5 <=====> PCl3 + Cl2. A una temperatura determinada, se introducen en un matraz de un litro de capacidad un mol de pentacloruro de fósforo y se alcanza el equilibrio cuando se disocia el 35% de la cantidad del pentacloruro inicial. Si la presión de trabajo resulta ser de 1,5 atmósferas, se desea saber:

a) La constante del equilibrio en función de las concentraciones molares.

b) Las constantes parciales de los gases en el momento del equilibrio.

c) La constante de equilibrio en función de las presiones parciales.



Sol. a) Kc = 0,188 M b) P(PCl5) = 0,722 atm, P(PCl3)=P(Cl2)=0,389 atm c)Kp= 0,21 atm

P15) El CO2 reacciona rápidamente con el H2S, a altas temperaturas, según la reacción siguiente: CO2 (g) + H2S (g) <===> COS (g) + H2O (g)

En una experiencia se colocaron 4,4 g de CO2 en una vasija de 2,5 litros, a 337 ºC, y una cantidad suficiente de H2S para que la presión total fuese de 10 atm una vez alcanzado el equilibrio. En la mezcla que se obtiene una vez alcanzado el equilibrio existían 0,01 moles de agua. Determinar:

a) El número de moles de cada una de las especies en el equilibrio.

b) El valor de Kc.

c) El valor de Kp.

DATOS: Ar (H)=1; Ar (C) =12; Ar (O) =16, Ar (S) =32; R = 0,082 atm.L/mol.K



Sol. a) 0,01 moles de COS e H2O, 0,09 moles de CO2 y 0,39 moles H2S

b)Kc=Kp= 2,85·10-3
P16) La constante Kp correspondiente al equilibrio: CO (g) + H2O(g) <===> CO2 (g) + H2 (g)

vale 10 a la temperatura de 690 K. Si inicialmente se introducen en un reactor de 15 litros de volumen, 0,3 moles de CO y 0,2 moles de H2O; calcular:

a) Las concentraciones de cada una de las especies (CO, H2O, CO2 y H2) una vez el sistema alcance el equilibrio.

b) La presión en el interior del recipiente tras alcanzarse el equilibrio.

c) Si la constante de equilibrio Kp correspondiente a este mismo equilibrio, alcanza un valor de 66,2 a 550 K, deducir si se trata de una reacción endotérmica o exotérmica.

Sol. a) 8,27 10-3 ; 1,6 10-3 ; 0,012 ; 0,012 (mol/L de CO, H2O, CO2 y H2) b) 1,89 atm;

c) ΔH < 0
P17) La formación de SO3 a partir de SO2 y O2 es una etapa intermedia en la síntesis industrial del ácido sulfúrico: SO2 (g) + 1/2 O2 (g) <======> SO3 (g)

Se introducen 128 g de SO2 y 64 g de O2 en un recipiente cerrado de 2 litros en el que previamente se ha hecho el vacío. Se calienta a 830 ºC y tras alcanzar el equilibrio se observa que ha reaccionado el 80 % del SO2 inicial.

a) Calcula la composición (en moles) de la mezcla en equilibrio y el valor de Kc.

b) Calcula la presión parcial de cada componente en la mezcla en equilibrio y, a partir de estas presiones parciales, calcula el valor de Kp.

DATOS: Ar (S) = 32, Ar (O) = 16, R = 0,082 atm.L/mol.K

Sol. a) 0,4 ; 1,2 ; 1,6 (moles de SO2 O2 y SO3)

b) 18,09 ; 54,27; 72,36 (atm. de SO2 O2 y SO3) Kp = 0,543 atm
P18) En el proceso Deacon el cloro gaseoso se obtiene según el siguiente equilibrio:

4 HCl (g) + O2 (g) <======> 2 Cl2 (g) + 2 H2O (g)

Se introducen 3,285 g de HCl (g) y 3,616 g de O2 en un recipiente cerrado de 10 litros en el que previamente se ha hecho el vacío. Se calienta la mezcla a 390 ºC y cuando se ha alcanzado el equilibrio a esta temperatura se observa la formación de 2,655 g de Cl2 (g).

a) Calcular el valor de Kc.

b) Calcular la presión parcial de cada componente en la mezcla de equilibrio y, a partir de estas presiones parciales calcula el valor de Kp.

Sol. a) Kc = 3887 L/mol

b) 0,083; 0,513; 0,203; 0,203 (atm. de HCl, O2, Cl2 y H2O); Kp = 69,75 atm-1
P19) La constante de equilibrio Kc es de 0,14 a 550 ºC para la siguiente reacción:

CO2 (g) + H2 (g) <=====> CO (g) + H2O (g)

En un recipiente de 5,0 litros se introducen 11 g de dióxido de carbono, 0,5 g de hidrógeno y se calienta a 550 ºC. Calcula:

a) La composición de la mezcla de gases en equilibrio.

b) La composición de la mezcla cuando se alcance de nuevo el equilibrio tras añadir 11 g más de dióxido de carbono a la mezcla anterior.

DATOS: Ar (H) = 1 Ar (C) = 12 Ar (O) = 16



Sol. a) 0,182 ; 0,182 ; 0,068 ; 0,068 (moles de CO2, H2, CO y H2O)

b) 0,406 ; 0,156 ; 0,094 ; 0,094 (moles de CO2, H2, CO y H2O)
P20) A 400 ºC el bicarbonato de sodio (NaHCO3) se descompone parcialmente según el siguiente equilibrio: 2 NaHCO3 (s) <=====> Na2CO3 (s) + CO2 (g) + H2O (g)

Se introduce una cierta cantidad de NaHCO3 (s) en un recipiente cerrado de 2 litros en el que previamente se ha hecho el vacío, se calienta a 400 ºC y cuando se alcanza el equilibrio a la temperatura citada se observa que la presión en el interior del recipiente es de 0,962 atm.

a) Calcular los valores de Kp y de Kc.

b) Calcular la cantidad (en gramos) de NaHCO3 (s) que quedarán sin descomponer.

c) Si inicialmente hay 2,5 g de NaHCO3 (s), calcula la cantidad que se habrá descompuesto tras alcanzarse el equilibrio.

DATOS: Ar (H) = 1 Ar (C) = 12 Ar (O) = 16 Ar (Na) = 23 R = 0,082 atm.L/mol.K



Sol. a) Kp= 0,231 atm2 Kc = 7,59·10-5 M2 b) 2,86 g NaHCO3 c) 1g deNaHCO3
P21) En un recipiente de 200 mL de volumen y mantenido a 400 ºC se introducen 2,56 g de yoduro de hidrógeno alcanzándose el equilibrio siguiente: 2 HI (g) <===> H2(g) + I2(g);

La constante de equilibrio en esas condiciones vale Kp = 0,017. Se desea saber:

a) El valor de Kc para este equilibrio.

b) La concentración de cada uno de los componentes en el equilibrio.

c) La presión total en el equilibrio.

DATOS: Ar (H) = 1 Ar (I) = 126,9 R = 0,082 atm.L/mol.K



Sol. a) Kc= 0,017 b) [HI]= 0,079 M; [H2]=[I2]= 0,011 M c) Pt = 5,52 atm
P22) El yodo reacciona con el hidrógeno según la siguiente ecuación:

H2(g) + I2(g) <==> 2 HI (g). El análisis de una mezcla gaseosa de I2 (g), H2 (g), HI (g), contenida en un recipiente de 1 L a 227 ºC, donde se ha alcanzado el equilibrio, dio el siguiente resultado: 2,21·10-3 moles de HI; 1,46·10-3 moles de I2 ; y 2,09·10-3 moles de H2.

a) ¿Cual es la presión de cada uno de los gases en el equilibrio a 227 ºC, y la presión total en el interior del recipiente?.

b) Escriba la expresión de la constante de equilibrio Kp para la reacción indicada y calcule su valor numérico.

c) En el mismo recipiente, después de hecho el vacío, se introducen 10 g de I2 y 10 g de HI y se mantiene a 227 ºC. Calcule la cantidad (en gramos) de cada uno de los componentes de la mezcla cuando se alcance el equilibrio.

DATOS: Ar (H) = 1 Ar (I) = 126,9 R = 0,082 atm.L/mol.K



Sol. a) P(I2) = 0,06 atm, P(H2) = 0,086 atm, P(HI) = 0,091 atm, Pt = 0,237 atm

b) Kp = 1,6 c) m(I2) = 14,6 g, m(H2) = 0,0374 g, m(HI) = 5,19g
P23) La formamida HCONH2 es un compuesto orgánico de gran importancia en la obtención de fármacos y fertilizantes agrícolas. A altas temperaturas, la formamida se disocia en amoniaco, NH3, y monóxido de carbono, CO, de acuerdo con el equilibrio:

HCONH2 (g) <=====> NH3 (g) + CO (g); siendo el valor de Kc = 4,84 M a 400 K.

En un recipiente de almacenamiento industrial de 200L (en el que previamente se ha hecho el vacío) manteniéndolo a una temperatura de 400 K se añade formamida hasta que la presión inicial en su interior es de 1,45 atm. Calcule:

a) Las cantidades de formamida, amoniaco y monóxido de carbono que contiene el recipiente una vez alcanzado el equilibrio.

b) El grado de disociación de la formamida en estas condiciones (porcentaje de reactivo disociado en el equilibrio).

c) Deduce razonadamente si el grado de disociación de la formamida aumentara o disminuirá si a la mezcla del apartado anterior se añade NH3.

DATO: R = 0,082 atm.L/mol.K

Sol. a) n(HCONH2) = 0,08 n(CO)=n(NH3)= 8,76 b) = 99,1 % c) disminuirá 
P24) A 427 ºC, el cloruro amónico, NH4Cl, se descompone parcialmente según la ecuación:

NH4Cl (s) <=====> NH3 (g) + HCl (g)

Se introduce una cierta cantidad de NH4Cl (s) en un recipiente cerrado de 5 litros en el que previamente se ha hecho el vacío; se calienta a 427 ºC y, cuando se alcanza el equilibrio a la citada temperatura, se observa que la presión en el interior del recipiente es de 4560 mmHg.

a) Calcule el valor de Kp y Kc.

b) Calcule la cantidad (en gramos) de NH4Cl que se habrá descompuesto.

c) Si inicialmente hay 10,0 g de NH4Cl (s) calcule en este caso la cantidad que se habrá descompuesto.

DATOS: Ar (H) = 1 Ar (N) = 14 Ar (Cl) = 35,5 R = 0,082 atm.L/mol.K

Sol. a) Kp = 9 atm2 Kc = 2,72·10-3 M2 b) 14 g de NH4Cl c) los de 10 g de NH4Cl
P25) Cuando el oxido de mercurio (sólido), HgO (s), se calienta en un recipiente cerrado en el que se hecho el vacío, se disocia reversiblemente en vapor de mercurio y oxígeno, de acuerdo con el equilibrio: 2HgO (s) <=====> 2 Hg (g) + O2 (g)

Si tras alcanzar el equilibrio, la presión total fue de 0,185 atm a 380 ºC. Calcule:

a) Las presiones parciales de cada uno de los componentes gaseosos.

b) Las concentraciones molares de los mismos.

c) El valor de las constantes de equilibrio, Kc y Kp

DATO: R = 0,082 atm.L/mol.K



Sol. a) P(Hg)= 0,123 atm, P(O2)= 0,0617 atm b) [Hg]= 2,3·10-3 M, [O2]= 1,15·10-3 M c) Kp = 9,33·10-4 atm3 Kc = 6,08·10-9 M3
P26) La obtención de un halógeno en el laboratorio puede realizarse, tratando un hidrácido con un oxidante. Para el caso del cloro la reacción viene dada por el equilibrio:

HCl (g) + O2 (g) <===> H2O (g) + Cl2 (g)

a) Ajuste la reacción.

b) Escriba la expresión matemática de la constante de equilibrio Kc.

c) Si en un recipiente de 2,5 litros se introducen 0,07 moles de cloruro de hidrógeno y la mitad de esa cantidad de oxígeno, se alcanza el equilibrio cuando se forman 0,01 moles de cloro e igual cantidad de agua. Calcule el valor de la constante de equilibrio.

Sol. a) 4 HCl (g) + O2 (g) <===> 2 H2O (g) + 2 Cl2 (g) c) Kc = 5,33·10-3 M-1
P27) A 500 ºC el fosgeno COCl2 se descompone de acuerdo con el equilibrio:

COCl2 (g) <===> CO (g) + Cl2 (g)

a) Calcula el valor de Kp y Kc a 500 ºC si una vez alcanzado el equilibrio a dicha temperatura las presiones parciales del COCl2, CO y Cl2 son 0,217 atm, 0,413 atm y 0,237 atm, respectivamente.

b) Si en un matraz de 5,0 L de volumen, mantenido a 500 ºC, se introducen los tes compuestos COCl2, CO y Cl2 tal que sus presiones parciales son 0,689 atm, 0,330 atm y 0,250 atm, respectivamente, ¿en qué sentido se producirá la reacción para alcanzar el equilibrio?

c) Calcule las presiones parciales de los tres gases una vez alcanzado el equilibrio en las condiciones dadas en el apartado b).

DATO: R = 0,082 atm.L/mol.K



Sol. a) Kp= 0,451 atm Kc = 7,12·10-3 M b) Hacia la derecha

c) P (COCl2) = 0,502 atm P (CO) = 0,517 atm P (Cl2) = 0,437 atm
P28) A 700 K el sulfato cálcico CaSO4 se descompone parcialmente según el siguiente equilibrio: 2 CaSO4 (s) <===> 2 CaO (s) + 2 SO2 (g) + O2 (g).

Se introduce una cierta cantidad de CaSO4 (s) en un recipiente cerrado de 2 L de capacidad en el que previamente se ha hecho el vacío; se calienta a 700 K y cuando se alcanza el equilibrio a la citada temperatura se observa que la presión total en el interior del recipiente es de 0,6 atm.

a) Calcular el valor de Kp y Kc.

b) Calcular la cantidad, en gramos, de CaSO4 (s) que se habrá descompuesto.

DATOS: Ar (O) = 16, Ar (S) = 32, Ar (Ca) = 40, R = 0,082 atm.L/mol.K

Sol. a) Kp= 0,032 atm3 Kc = 1,69·10-7 M3 b) 1,89 g de CaSO4
P30) En un recipiente cerrado y vacío de 10 L de capacidad, se introducen 0,04 moles de monóxido de carbono e igual cantidad de cloro gas. Cuando a 525 ºC se alcanza el equilibrio, se observa que ha reaccionado el 37,5 % del cloro inicial de acuerdo con la reacción.

COCl2 (g) <===> CO (g) + Cl2 (g). Calcule:

a) El valor de Kp.

b) El valor de Kc.

c) La cantidad en gramos de monóxido de carbono CO existente cuando se alcanza el equilibrio.

DATOS: Ar (C) = 12, Ar (O) = 16, Ar (Cl) = 35,5 R = 0,082 atm.L/mol.K



Sol. a) Kp = 3,65 atm-1 b) Kc = 238,84 L/mol c) 0,7 g de CO

Compartir con tus amigos:


La base de datos está protegida por derechos de autor ©composi.info 2017
enviar mensaje

    Página principal