Problemas de Química 2º Bachillerato (PAU y EvAU) Equilibrio químico 02/02/2018 Pág. 1

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1.– 2,50 moles de NOCl puro se introdujeron en un reactor de 1,50 litros a 400 ℃. Una vez alcanzado el equilibrio, se comprobó que el 28,0 % del NOCl inicial se había disociado según la reacción:

2 NOCl(g)  2 NO(g) + Cl2(g). Calcule:

a) la constante de concentraciones Kc para este equilibrio;

b) la presión total en el equilibrio;

c) la constante de presiones Kp para este equilibrio.

Datos: Constante de los gases ideales, R = 0,082 atm L mol⁻¹ K⁻¹

2.– 3,0·10⁻² mol de gas fosgeno, COCl2, puro se introdujeron en un reactor de 1,50 litros, calentándose hasta alcanzar los 800 K de temperatura. Alcanzado el equilibrio, la presión parcial de CO fue 0.497 atm. Para el equilibrio COCl2(g)  CO(g) + Cl2(g), calcule:

a) la constante de presiones Kp;

b) el número total de moles en el equilibrio;

c) el grado de disociación del gas fosgeno.

3.– A 1 000 ℃, el fosgeno (cloruro de carbonilo) se disocia en un 60 % según la reacción:

COCl2(g)  CO(g) + Cl2(g). Calcule las constantes Kp y Kc, a 1 000 ℃, si la presión total de equilibrio es de 1,20 atmósferas.

4.– A 1 100 ℃ se mezclan en un matraz SO2 y O2 con presiones parciales de 1,00 y 5,00 atm, respectivamente. Si cuando se alcanza el equilibrio la presión total es de 5,55 atm, calcule la Kp para la reacción: 2 SO2(g) + O2(g)  2 SO3(g).

5.– A 1 200 ℃ el I2(g), se disocia parcialmente según el siguiente equilibrio: I2(g)  2 I⁻(g). En un recipiente cerrado de 10 L de capacidad, en el que previamente se ha hecho el vacío, se introduce 1,0 mol de yodo. Una vez alcanzado el equilibrio a 1 200 ℃, el 15 % de las moléculas de yodo se han disociado en átomos de yodo. Calcule:

a) el valor de Kc y el valor de Kp;

b) la presión parcial de cada uno de los gases presentes en el equilibrio a 1 200 ℃.

6.– A 1 500 K el pentafluoruro de bromo descompone de acuerdo con el siguiente equilibrio:

2 BrF5(g)  Br2(g) + 5 F2(g). Si se inyectan 0,20 moles de BrF5 en un recipiente cerrado de 10 L, cuando llega al equilibrio la presión de todos los gases asciende a 6,40 atm. Calcule:

a) las concentraciones de todos los gases en el equilibrio;

b) las constantes Kp y Kca 1 500 K.

7.– A 182 ℃ el pentacloruro de antimonio, SbCl5(g), se disocia parcialmente según el siguiente equilibrio:

SbCl5(g)  SbCl3(g) + Cl2(g). Se introduce cierta cantidad de SbCl5(g) en un recipiente cerrado, en el que previamente se ha hecho el vacío, y se calienta a 182 ℃. Cuando se alcanza el equilibrio, a la citada temperatura, la presión total en el interior del recipiente es de 1,00 atmósferas y el grado de disociación del SbCl5(g) es del 29,2 %.

a) Calcule el valor de Kp y de Kc.

b) Si cuando se alcanza el equilibrio, a la citada temperatura, el SbCl5(g) se ha disociado al 60 %, ¿cuál será la presión total en el interior del recipiente?

8.– A 20 ℃ se disuelve un máximo de 0,99 g de cloruro de plomo(^II), PbCl2, en 100 mL de agua.

a) Calcule la concentración de iones plomo(2+) y cloruro en una disolución saturada.

b) Calcule el producto de solubilidad, K , del cloruro de plomo(II) a 20 ℃.

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9.– A 200 ℃ y 1,0 atm de presión, el PCl5 se disocia en un 48,5 % según la reacción:

PCl5(g)  PCl3(g) + Cl2(g).

a) Determine el valor de Kp a esta temperatura.

b) Calcule el grado de disociación a la misma temperatura, pero bajo una presión de 10 atm. ¿Es coherente este resultado con el Principio de Le Chatelier?

10.– A 200 ℃ y presión de 1,0 atm, el PCl5 se disocia en PCl3 y Cl2, en un 48,5 %. Calcule:

a) las fracciones molares de todas las especies en el equilibrio;

b) Kc y Kp.

11.– A 200 ℃, el PCl⁵ se encuentra disociado en un 50 %, alcanzándose una presión de 2,0 atmósferas en el siguiente equilibrio: PCl5(g)  PCl3(g) + Cl2(g). Calcule:

a) la presión parcial de cada gas en el equilibrio;

b) las constantes Kc y Kp a esa temperatura.

12.– A 25 ℃ el producto de solubilidad del yodato de bario es 6,5·10⁻¹⁰. Calcule:

a) la solubilidad de la sal expresada en g L⁻¹;

b) la concentración molar de los iones yodato y la de los iones bario;

c) la solubilidad de la citada sal, expresada en g L⁻¹, en una disolución 0,10 M de yodato potásico a la misma temperatura.

Datos: Masas atómicas, (g mol⁻¹): Mat(O) = 16,0 ; Mat(I) = 126,9 ; Mat(Ba) = 137,3

13.– A 25 ℃ la constante del equilibrio de solubilidad del Mg(OH)2 sólido es Ks = 3,4·10⁻¹¹. a) Establezca la relación que existe entre la constante Ks y la solubilidad, s, del Mg(OH)2.

b) Explique, razonadamente, cómo se podría disolver, a 25 ℃ y mediante procedimientos químicos, un precipitado de Mg(OH)2.

c) ¿Qué efecto tendría sobre la solubilidad del Mg(OH)2 a 25 ℃ la adición de cloruro de magnesio? Razone la respuesta.

14.– A 25 ℃ la solubilidad del cloruro de plata, AgCl, en agua es 1,88·10⁻³ g L⁻¹. a) Determine el producto de solubilidad del cloruro de plata a 25 ℃.

b) Calcule la solubilidad (en g L⁻¹) del cloruro de plata en presencia de una disolución 0,010 mol L⁻¹ de cloruro de sodio, NaCl.

Datos: Masas atómicas, (g mol⁻¹): Mat(Cl) = 35,5 ; Mat(Ag) = 107,9

15.– A 25 ℃ la solubilidad del PbI2 en agua pura es 0,70 g L⁻¹. Calcule:

a) el producto de solubilidad;

b) la solubilidad del PbI2 a esa temperatura en una disolución 0,10 M de KI.

Datos: Masas atómicas, (g mol⁻¹): Mat(I) = 127 ; Mat(Pb) = 207

16.– A 25 ℃ una disolución saturada de cloruro de plomo(^II) tiene una concentración de iones plomo(2+) de 1,6·10⁻² mol L⁻¹.

a) Calcule cuál es la concentración de iones cloruro en esta disolución.

b) Calcule Kps a dicha temperatura.

c) Razone sobre el aumento o disminución de la solubilidad del cloruro de plomo(II) al adicionar cloruro de sodio.

d) Calcule la solubilidad del cloruro de plomo(II) en una disolución acuosa de concentración 2,0 M en iones plomo(2+).

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17.– A 25 ℃, el producto de solubilidad del fluoruro de plomo(^II), PbF2, es 4,0·10⁻¹⁸. Calcule:

a) la masa de PbF2 que se podrá disolver en 100 mL de agua a dicha temperatura;

b) la solubilidad del PbF2 en una disolución 0,20 M de nitrato de plomo(II), Pb(NO3)2.

Datos: Masas atómicas, (g mol⁻¹): Mat(F) = 19,0 ; Mat(Pb) = 207,2

18.– A 25 ℃, el producto de solubilidad del PbI2 es de 1,4·10⁻⁸. a) Calcule la solubilidad de dicha sal y exprésela en mg L⁻¹.

b) Calcule las concentraciones molares de los iones I⁻ y Pb²⁺ en una disolución saturada de PbI2. c) Explique, cualitativamente, cómo afectaría a la solubilidad de dicha sal la adición de NaI.

Datos: Masas atómicas, Mat (g mol⁻¹): I = 126,9 ; Pb = 207,2

19.– A 25 ℃, el valor de la constante del producto de solubilidad del bromuro de plata es de 7,7·10⁻¹³. a) Calcule la solubilidad del bromuro de plata en agua pura a esa temperatura, expresada en g mL⁻¹. b) Explique cómo afectaría a la solubilidad de la misma la adición de bromuro de sodio sólido.

20.– A 25 ℃, un recipiente conteniendo 1,0 mol de N2O4 se encuentra a la presión de 1,0 atmósfera. Sabiendo que la Kp de la reacción: N2O4(g)  2 NO2(g) a 25 ℃ es igual a 0,114, calcule el grado de disociación del N2O4.

21.– A 298 K, la solubilidad en agua del CaBr2 es 2,0·10⁻⁴ mol L⁻¹. a) Calcule su Kps a esa temperatura.

b) Justifique cualitativamente qué efecto tendría en la solubilidad de esta sal la adición de 0,10 mol de KBr a un litro de disolución saturada de CaBr2.

22.– A 298,15 K, el tetraóxido de dinitrógeno se descompone y forma dióxido de nitrógeno según la reacción siguiente: N2O4(g)  2 NO2(g), ∆H = 59 kJ.

a) Los óxidos de nitrógeno, como son el N2O4(g) y el NO2(g), se emiten desde los tubos de escape de los vehículos y son dos de los gases responsables de la contaminación (smog) urbana. Por otro lado, el NO2(g) tiene un efecto irritante en las mucosas respiratorias muy superior al del N2O4(g). Razone, considerando cómo afecta la temperatura al equilibrio de descomposición del N2O4(g), si es previsible que la contaminación con N2O4(g) y NO2(g) será más irritante en verano o en invierno.

b) En un recipiente de 2,0 L de capacidad se introduce una cierta cantidad de N2O4 y se calienta el sistema hasta 298,15 K. Sabiendo que se alcanza el equilibrio químico cuando la presión total dentro del recipiente es 1,00 atm y la presión parcial del N2O4 es 0,70 atm, calcule:

b.1) el valor de Kp a 298,15 K;

b.2) el número de moles de cada uno de los gases en el equilibrio.

23.– A 30 ℃ y 1,0 atm el N2O4 se encuentra disociado en un 20 % según el siguiente equilibrio:

N2O4(g)  2 NO2(g). Calcule:

a) el valor de las constantes Kp y Kc, a esa temperatura;

b) el porcentaje de disociación a 30 ℃ y 0,10 atm de presión total.

24.– A 300 ℃, la constante de equilibrio de la reacción: COCl2(g)  CO(g) + Cl2(g) vale Kc = 0,030.

a) Calcule las concentraciones de todas las especies en el equilibrio cuando, en un recipiente de 2,0 L, se introducen 23,8 g de fosgeno, CoCl2, y se calienta a 300 ℃.

b) Calcule las presiones parciales de todos los gases en equilibrio.

Datos: Masas atómicas, (g mol⁻¹): Mat(C) = 12,0 ; Mat(O) = 16,0 ; Mat(Cl) = 35,5 ; Constante de los gases ideales, R = 0,082 atm L mol⁻¹ K⁻¹

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25.– A 337 ℃ el CO2 reacciona con el H2S, según el siguiente equilibrio:

CO2(g) + H2S(g)  COS(g) + H2O(g). En una experiencia se colocaron 4,4 g de CO2 en un recipiente de 2,5 litros y una cantidad adecuada de H2S para que una vez alcanzado el equilibrio, a la temperatura citada, la presión total en el interior del recipiente sea de 10 atmósferas. Se determinó que en el estado de equilibrio había 0,010 moles de agua. Determine:

a) el número de moles de cada uno de los gases presentes en el equilibrio a 337 ℃;

b) el valor de Kc y el valor de Kp.

Datos: Masas atómicas, (g mol⁻¹): Mat(H) = 1,0 ; Mat(C) = 12,0 ; Mat(O) = 16,0 ; Mat(S) = 32,1 ; Constante de los gases ideales, R = 0,082 atm L mol⁻¹ K⁻¹

26.– A 35 ℃ la constante Kp para la reacción: N2O4(g)  2 NO2(g) tiene un valor de 0,32.

a) Calcule el valor de Kc a la misma temperatura.

b) Si se introducen 0,20 moles de NO2 en un recipiente vacío de 10 L y se calienta a 35 ℃, determine la composición de la mezcla gaseosa y la presión en el interior del recipiente una vez alcanzado el equilibrio.

c) Si posteriormente se reduce el volumen a la mitad, manteniendo constante la temperatura, explique de forma cualitativa el sentido en el que va a evolucionar la reacción.

27.– A 375 K, para la reacción: SO2Cl2(g)  SO2(g) + Cl2(g), la constante de equilibrio Kp vale 2,40 cuando las presiones están expresadas en atm. En una vasija de 2,0 L de capacidad se introducen 6,75 g de SO2Cl2(g) y se calientan hasta 375 K.

a) ¿Cuál será la presión inicial en la vasija antes de la disociación de SO2Cl2(g)?

b) ¿Cuáles serán las presiones parciales de cada una de las especies cuando se alcanza el equilibrio?

Datos: Masas atómicas, (g mol⁻¹): Mat(O) = 16,0 ; Mat(S) = 32,1 ; Mat(Cl) = 35,5 ; Constante de los gases ideales, R = 0,082 atm L mol⁻¹ K⁻¹

28.– A 40 ℃ se añaden 70 g de KClO3 para formar 200 mL de una disolución que además contiene 120 g L⁻¹ de KNO3.

a) Razone si se disolverá todo el KClO3 añadido.

b) Determine el número de moles de iones ClO3−

que se disuelven al añadir el KClO3.

Datos: Producto de solubilidad del KClO3 a 40 ℃ = 1,5 ; Masas atómicas, Mat (g mol⁻¹): N = 14,0 ; O = 16,0 ; Cl = 35,45 ; K = 39,1

29.– A 400 °C y 1,0 atmósfera de presión el amoniaco se encuentra disociado en un 40 %, en nitrógeno e hidrógeno gaseosos, según la reacción: NH3(g)  3/2 H2(g) + ½ N2(g). Calcule:

a) la presión parcial de cada uno de los gases en el equilibrio;

b) el volumen de la mezcla si se parte de 170 g de amoniaco;

c) el valor de la constante Kp; d) el valor de la constante Kc.

Datos: Constante de los gases ideales, R = 0,082 atm L mol⁻¹ K⁻¹ ; Masas atómicas, (g mol⁻¹): Mat(H) = 1,0 ; Mat(N) = 14,0

30.– A 400 ℃ y 10 atmósferas, el amoniaco contenido en un recipiente se encuentra disociado en sus elementos en un 80 %. Calcule:

a) el valor de la presión en el recipiente si la disociación fuese del 50 %, sin variar el volumen ni la temperatura;

b) la temperatura que debería alcanzar el recipiente para que la disociación volviera a ser del 80 %, sin variar el volumen ni la presión aplicada en a).

Datos: R = 0,082 atm L mol⁻¹ K⁻¹

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31.– A 400 K y en un recipiente de 1,5 L de capacidad, hay en equilibrio 9,0 g de O2, 9,0 g de SO2 y 42,0 g de SO3.

a) Calcule las concentraciones de cada una de las especies en el equilibrio.

b) Calcule el valor de Kc, para el equilibrio: 2 SO2(g) + O2(g)  2 SO3(g) a 400 K.

c) Calcule el valor de Kp a esa temperatura.

d) Indique razonadamente en qué sentido se desplazará el equilibrio si se extrae la mitad del SO3.

Datos: Masas atómicas, (g mol⁻¹): Mat(O) = 16,0 ; Mat(S) = 32,1 ; Constante de los gases ideales, R = 0,082 atm L mol⁻¹ K⁻¹

32.– A 415 ℃ el yodo reacciona con el hidrógeno según el siguiente equilibrio: I2(g) + H2(g)  2 HI(g).

En un recipiente cerrado, en el que previamente se ha hecho el vacío, se introducen 0,50 moles de yodo y 0,50 moles de hidrógeno. Una vez alcanzado el equilibrio, la presión total en el interior del recipiente es de 1,5 atmósferas. Calcule:

a) la presión parcial de cada uno de los gases presentes en el equilibrio a 415 ℃;

b) el porcentaje en peso de yodo que ha reaccionado.

Datos: Masas atómicas, (g mol⁻¹): Mat(H) = 1,0 ; Mat(C) = 126,9 ; Constante de los gases ideales, R = 0,082 atm L mol⁻¹ K⁻¹

33.– A 423,15 K, la oxidación del cloruro de hidrógeno se produce según la reacción siguiente:

4 HCl(g) + O2(g)  2 Cl2(g) + 2 H2O(g). En un recipiente de 2,00 L de capacidad, introducimos 3,60 mol de HCl y 2,00 mol de O2. Sabiendo que el número de moles de O2 en el equilibrio es 1,40, calcule:

a) el número de moles del resto de gases en el equilibrio;

b) el valor de Kc;

c) la presión total en el interior del recipiente una vez alcanzado el equilibrio.

34.– A 425 ℃ la Kc del equilibrio: I2(g) + H2(g)  2 HI(g) vale 54,8.

a) Indique en qué sentido se desplazará el equilibrio si en un recipiente de 10,00 L se introducen 12,69 g de I2, 1,01 g de H2 y 25,58 g de HI y se calientan a 425 ℃.

b) Calcule las concentraciones de I2, H2 y HI cuando se alcance el equilibrio.

c) Calcule el valor de Kp.

Datos: Masas atómicas (u): I = 126,9 ; H = 1,01 ; R = 0,082 atm L mol⁻¹ K⁻¹

35.– A 425 ℃, el equilibrio: H²(g) + I2(g)  2 HI(g) tiene una Kc = 54,8.

a) Deduzca razonadamente en qué sentido se desplazará la reacción si, en un recipiente de 10,00 L, se introducen 12,69 g de I2, 0,100 g de H2 y 25,58 g de HI y se calientan a 425 ℃.

b) Calcule las concentraciones de las tres especies en el equilibrio.

c) Calcule el valor de Kp.

Datos: Masas atómicas, (g mol⁻¹): Mat(H) = 1,00 ; Mat(I) = 126,9 ; Constante de los gases ideales, R = 0,082 atm L mol⁻¹ K⁻¹

36.– A 425 ℃, en una cámara de reacción de 1,0 litros, Kp vale 10,91 para el equilibrio:

CH3OH(g)  2 H2(g) + CO(g).

a) Si el grado de disociación es 0,48 en las condiciones dadas, ¿cuál es la concentración inicial de metanol?

b) Si la presión parcial de hidrógeno en el equilibrio es 2,66 atm, ¿cuál es la presión parcial de metanol en el equilibrio?

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37.– A 427 ℃ el cloruro de amonio, NH4Cl, se descompone parcialmente según la siguiente 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 ℃ y, cuando se alcanza el equilibrio a la temperatura citada, se observa que la presión en el interior del recipiente es de 4 560 mmHg.

b) Calcule la cantidad (en gramos) de NH4Cl(s) 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: Masas atómicas, (g mol⁻¹): Mat(H) = 1,0 ; Mat(N) = 14,0 ; Mat(Cl) = 35,5 ; Constante de los gases ideales, R = 0,082 atm L mol⁻¹ K⁻¹ ; 760 mmHg = 1 atm

38.– A 50 ℃ el tetraóxido de dinitrógeno, N2O4, se disocia parcialmente según el siguiente equilibrio:

N2O4(g)  2 NO2(g). Se introducen 0,375 moles de N2O4 en un recipiente cerrado de 5,00 L de capacidad, en el que previamente se ha hecho el vacío, y se calienta a 50 ℃. Cuando se alcanza el equilibrio, a la citada temperatura, la presión total en el interior del recipiente es de 3,33 atmósferas. Calcule:

a) el valor de Kc y de Kp;

b) la presión parcial de cada uno de los gases en el equilibrio a la citada temperatura.

39.– A 500 ℃ el fosgeno, COCl2, se descompone según el equilibrio: COCl2(g)  CO(g) + Cl2(g).

a) Calcule el valor de Kp y Kc a 500 ℃, si una vez alcanzado el equilibrio a dicha temperatura las presiones parciales de 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 ℃, se introducen los tres 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 anterior.

40.– A 500 K y 3,0 atm de presión, el PCl5 se disocia en un 60 %: PCl5(g)  PCl3(g) + Cl2(g).

a) Calcule el valor de Kc y Kp.

b) Calcule las presiones parciales de cada gas en el equilibrio.

c) Justifique cómo influiría en el grado de disociación un aumento de la presión.

41.– A 523 K la constante de equilibrio para la reacción: PCl5(g)  PCl3(g) + Cl2(g) tiene el valor Kc = 3,8·10⁻². En un recipiente de 2,5 L, en el que previamente se ha realizado el vacío, se introducen 0,50 moles de PCl5(g), 0,25 moles de PCl3(g) y 0,25 moles de Cl2(g). La mezcla gaseosa se calienta a la temperatura de 523 K.

a) Indique el sentido en que debe evolucionar el sistema para alcanzar el equilibrio.

b) Calcule el número de moles de cada gas en la mezcla una vez alcanzado el equilibrio a 523 K.

42.– A 532 K se introducen 0,10 moles de PCl5 en un recipiente X de 1,2 L y 0,10 moles en otro recipiente Y. Se establece el equilibrio: PCl5  PCl3 + Cl2, y la cantidad de PCl5 se reduce un 50 % en el recipiente X y un 90 % en el recipiente Y. Todas las especies se encuentran en fase gaseosa. Calcule:

a) la presión en el equilibrio en el recipiente X;

b) la constante de equilibrio Kc; c) el volumen del recipiente Y;

d) la presión en el equilibrio en el recipiente Y.

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43.– A 600 K y a la presión de una atmósfera, el pentacloruro de fósforo se disocia un 40 % según la reacción:

PCl5(g)  PCl3(g) + Cl2(g). Calcule:

a) Kp y Kc a esa temperatura;

b) el grado de disociación a 4,0 atmósferas de presión.

44.– A 628 ℃ la constante del equilibrio 2 HI(g)  H²(g) + I2(g) es Kc = 0,038. En un recipiente de 4,0 litros se introducen 3,0 moles de HI.

a) Calcule la concentración de cada sustancia en el equilibrio.

b) Calcule la presión parcial del hidrógeno(g) en el equilibrio.

c) Si el proceso es exotérmico, ¿en qué sentido se desplazará el equilibrio y cómo cambiará el número de moles de HI si:

c.1) se aumenta la presión?;

c.2) se sube la temperatura?

45.– A 670 K, un recipiente de 2,0 L contiene una mezcla gaseosa en equilibrio de 0,003 0 moles de hidrógeno, 0,003 0 moles de iodo y 0,024 0 moles de ioduro de hidrógeno, según la reacción:

H2(g) + I2(g)  2 HI(g). En estas condiciones, calcule:

a) el valor de Kc y Kp;

b) la presión total en el recipiente y las presiones parciales de los gases en la mezcla.

Datos: R = 0,082 atm L mol⁻¹ K⁻¹ = 8,31 J mol⁻¹ K⁻¹

46.– A 700 K el sulfato de calcio, 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 2,0 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 0,60 atmósferas.

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

Datos: Masas atómicas (g mol⁻¹): O = 16 ; S = 32 ; Ca = 40 ; R = 0,082 atm L mol⁻¹ K⁻¹

47.– A 800 K, el monóxido de carbono reacciona con agua para producir dióxido de carbono y hidrógeno, y llega a un equilibrio que tiene una constante Kc = 5,1. A esta temperatura y en un recipiente de 50 L, se hace reaccionar 1,0 mol de monóxido de carbono con 1,0 mol de agua.

a) Calcule cuántos moles de monóxido de carbono quedan sin reaccionar. ¿Cuál es la presión parcial de cada componente en el equilibrio? ¿Cuál es la presión total?

b) Si partimos de 1,0 mol de monóxido de carbono, 1 mol de agua, 2 moles de dióxido de carbono y 2 moles de hidrógeno en las mismas condiciones de volumen y temperatura, indique, justificándolo, hacia dónde se desplazará la reacción.

48.– A 820 ℃ la constante Kp para la reacción entre CO2 puro y grafito caliente es 10 atm. Calcule las concentraciones en el equilibrio a dicha temperatura si la presión total es de 4,0 atmósferas.

49.– A 873 K la constante de equilibrio para la reacción: COCl2(g)  CO(g) + Cl2(g) tiene el valor Kc = 3,8·10⁻². En un recipiente de 2,0 L, en el que inicialmente se ha realizado el vacío, se introducen 0,033 moles de COCl2(g), 0,066 moles de CO(g) y 0,066 moles de Cl2(g). La mezcla se calienta a la temperatura de 873 K.

a) Justifique si la mezcla se encuentra inicialmente en equilibrio.

b) Calcule la concentración de cada gas en la mezcla una vez alcanzado el equilibrio.

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50.– A cierta temperatura el valor de Kc es 783 para el equilibrio: 3 H2(g) + N2(g)  2 NH3(g). A la misma temperatura y de forma razonada:

a) calcule Kc para el equilibrio: 2 NH3(g)  3 H2(g) + N2(g);

b) calcule Kc para el equilibrio: 3/2 H2(g) + 1/2 N2(g)  NH3(g);

c) explique qué ocurrirá en los equilibrios anteriores si repentinamente aumentase la presión;

d) explique qué ocurrirá en los equilibrios anteriores si se añade un catalizador.

51.– A cierta temperatura la Kc del equilibrio: CO(g) + H2O(g)  CO2(g) + H2(g) alcanza el valor de 4,0.

a) Indique en qué sentido se desplazará el equilibrio si en un recipiente de 10,00 L se introducen 14,00 g de CO, 0,90 g de H2O, 1,76 g de CO2 y 1,00 g de H2 y se calientan hasta la temperatura de equilibrio.

b) Calcule la concentración de CO cuando se alcance el equilibrio.

c) Calcule el valor de la constante Kp.

Datos: Masas atómicas, (g mol⁻¹): Mat(H) = 1,00 ; Mat(C) = 12,00 ; Mat(O) = 16,00 ; Constante de los gases ideales, R = 0,082 atm L mol⁻¹ K⁻¹

52.– A cierta temperatura, el cloruro de amonio se descompone en amoníaco y ácido clorhídrico:

NH4Cl(s)  NH3(g) + HCl(g) , ∆H⁰ = 123,6 kcal mol⁻¹. Explique y justifique cómo afectaría a la concentración de amoníaco:

a) un descenso de la temperatura;

b) un aumento de la presión.

53.– A cierta temperatura, el valor de la constante Kc para el equilibrio: 2 HCl(g)  H2(g) + Cl2(g) es 0,82. Si la reacción se inicia en un recipiente de 5,0 litros, introduciendo en él 15,0 g de cloruro de hidrógeno (HCl), calcule:

a) el grado de disociación del cloruro de hidrógeno;

b) la concentración de cada uno de los gases presentes en el equilibrio.

Datos: Masas atómicas: Mat (g mol⁻¹): H = 1 ; Cl = 35,5

54.– A determinada temperatura, en un recipiente de 1 litro, se lleva a cabo la siguiente reacción:

H2O(g) + CO(g)  CO2(g) + H2(g), de modo que, una vez alcanzado el equilibrio hay presentes:

0,40 moles de CO2, 0,40 moles de H2, 0,20 moles de H2O y 0,20 moles de CO. Seguidamente se añaden a esta mezcla en equilibrio 0,40 moles de CO y 0,40 moles de CO2. Determine la concentración de CO una vez que se alcance el nuevo equilibrio.

55.– A la presión total de 100 atmósferas y a una cierta temperatura, el trióxido de azufre está disociado en un 40 % según la reacción: SO3(g)  SO2(g) + ½ O2(g). Calcule:

a) las fracciones molares de los gases en el equilibrio;

b) la constante de disociación Kp a la temperatura de la experiencia.

(9)

56.– A partir de la composición de mezclas gaseosas de I2 y H2 a diferentes temperaturas se han obtenido los siguientes valores de Kp para la reacción: H2(g) + I2(g)  2 HI(g):

T(℃) 340 360 380 400 420 440 460 480 Kp 70,8 66,0 61,9 57,7 53,7 50,5 46,8 43,8 a) Calcule Kc a 400 °C.

b) Justifique por qué esta reacción es exotérmica.

c) ¿Variará Kp si se altera la concentración de H2? Razone la respuesta.

57.– A partir de la reacción: 4 NH3(g) + 5 O2(g)  4 NO(g) + 6 H2O(g), a) escriba las expresiones de las constantes Kc y Kp de la reacción;

b) establezca la relación entre los valores de Kc y Kp en esta reacción;

c) razone cómo influiría en el equilibrio un aumento de la presión.

d) Si se aumentase la concentración de O2, explique en qué sentido se desplaza el equilibrio. ¿Se modificaría la constante de equilibrio?

58.– A temperaturas bajas, el dióxido de nitrógeno se dimeriza y forma tetraóxido de dinitrógeno según el siguiente equilibrio de dimerización: 2 NO2(g)  N2O4(g). Se introducen 0,130 mol de NO2 en un recipiente de 2,0 L y se mantiene el conjunto a 298,15 K con el objetivo de que se establezca el equilibrio de dimerización. Sabiendo que una vez alcanzado el equilibrio, la concentración de NO2 en el recipiente es 0,011 M, calcule:

a) la concentración del tetraóxido de dinitrógeno en el equilibrio;

b) el valor de Kc.

c) Se introducen 0,200 mol de un gas inerte en el recipiente manteniendo constantes la temperatura y el volumen. Razone el efecto que tendrá sobre el equilibrio y calcule la presión total sobre las paredes del recipiente.

59.– A temperaturas muy altas, el SO2(g) reacciona con el oxígeno y se establece el equilibrio siguiente:

2 SO2(g) + O2(g)  2 SO3(g), ∆H < 0. En un reactor de 2,0 L de capacidad se introducen 0,40 mol de SO2(g) y 0,40 mol de O2(g) y se calienta el conjunto hasta 1 000 K, para que los gases reaccionen y se forme SO3(g).

a) Sabiendo que, una vez que el sistema ha alcanzado el equilibrio, la concentración de SO3(g) es 0,17 M, calcule la molaridad del resto de las sustancias en el equilibrio y el valor de Kc.

b) Una vez alcanzado el equilibrio indicado en el apartado anterior, manteniendo constante el volumen del reactor, se calienta el sistema hasta 1 200 K y se espera el tiempo suficiente para que se alcance una nueva situación de equilibrio. Razone, considerando el sentido del desplazamiento del equilibrio, si la concentración de SO3(g) en el nuevo estado de equilibrio será mayor o menor que 0,17 M.

60.– A temperaturas razonablemente bajas, el tetraóxido de dinitrógeno es relativamente estable pero, cuando se calienta, se descompone y forma dióxido de nitrógeno. Se coloca una cierta cantidad de N2O4 dentro de un recipiente cerrado de 2,0 L y se calienta el conjunto hasta 373,15 K para que se alcance el equilibrio de descomposición: N2O4(g)  2 NO2(g), ∆H > 0.

a) Sabiendo que, una vez alcanzado el equilibrio, la presión total en el recipiente es 0,75 atm y que todavía quedan sin descomponer 0,030 mol de N2O4, calcule:

a.1) la presión parcial de cada gas en el equilibrio y el valor de Kp; a.2) los moles de N2O4 que se colocaron inicialmente en el recipiente.

b) Considerando que el tetraóxido de dinitrógeno es un gas incoloro y que el dióxido de nitrógeno es un gas de color marrón oscuro, razone cómo afectará un aumento de la temperatura al color de la mezcla de los dos gases en equilibrio.

−1 −1

(10)

61.– A una cierta temperatura y presión, el 80 % de un mol de pentacloruro de fósforo se encuentra disociado en tetracloruro de fosforo y cloro en un recipiente de 10 L.

a) Calcule Kc en dichas condiciones.

b) Si se disminuye el volumen a la mitad, comente de forma razonada cómo influye cualitativamente en la disociación del pentacloruro de fósforo.

62.– A una disolución acuosa que contiene iones cloruro y cromato, ambos a una concentración 0,050 M se le añade, lentamente, otra disolución acuosa de nitrato de plata. Conteste las siguientes cuestiones:

a) ¿Qué anión precipitará primero con la sal de plata?

b) ¿Cuál es la concentración necesaria de iones plata para que se inicie la precipitación?

c) ¿Cuál es la concentración de ion cloruro que hay en la disolución cuando comienza la precipitación del ion cromato?

Datos: Ks(AgCl) = 1,7·10⁻¹⁰ ; Ks(Ag2CrO4) = 1,9·10⁻¹²

63.– A una disolución de K2SO4 se le añade una disolución de CaBr2. a) Formule el equilibrio de precipitación resultante.

b) Determine la solubilidad del CaSO4 en mol L⁻¹ y g L⁻¹.

c) Justifique cómo afecta la adición de otro sulfato a la mezcla de disoluciones del enunciado.

d) Si a una disolución que contiene iones Ca²⁺ y Ba²⁺ en igual concentración se le hacen adiciones sucesivas de la disolución de K2SO4, justifique qué sal precipitará primero.

Datos: Ks(CaSO4) = 5,0·10⁻⁵ ; Ks(BaSO4) = 1,1·10⁻¹⁰ ; Masas atómicas, (g mol⁻¹): Mat(O) = 16,0 ; Mat(S) = 32,1

; Mat(Ca) = 40,1

64.– A una temperatura de 200 ℃ y a una presión de 1,00 atm, el PCl5 se disocia un 49,5 % en PCl3 y Cl2. Calcule:

a) las constantes Kc y Kp;

b) el grado disociación del PCl5 a la misma temperatura pero a 10,0 atmósferas de presión.

65.– Al calentar CO2 se descompone en CO y O2. En un contenedor con un volumen de 61,8 dm³, a 480 ℃ y 760 torr (mmHg), por cada 1,00 mol de CO2 se obtienen 5,66·10⁻¹¹ mol de O2.

a) Calcule Kc para la descomposición de un mol de CO2 a 480 ℃.

b) ¿En qué consiste el efecto invernadero? Le hablan de la posibilidad de evitar el efecto invernadero mediante la reacción anterior, ¿qué opinión daría?

66.– Al calentar, el dióxido de nitrógeno se disocia en fase gaseosa en monóxido de nitrógeno y oxígeno:

a) Formule la reacción química que tiene lugar.

b) Escriba Kp para esta reacción.

c) Explique el efecto que produce un aumento de presión total sobre el equilibrio.

d) Explique cómo se verá afectada la constante de equilibrio al aumentar la temperatura.

67.– Al proceso de producción de tolueno, C7H8(g), mediante deshidrogenación de metilciclohexano, C7H14(g), le corresponde la siguiente ecuación química: C7H14(g)  C7H8(g) + 3 H2(g), ∆H > 0. Se introducen 3,0 mol de C7H14(g) en un recipiente vacío de 1,0 L. Cuando se alcanza el equilibrio a 650 K, quedan 1,20 mol de H2(g) en el recipiente.

a) ¿Qué valor tiene la constante de equilibrio Kc a dicha temperatura?

b) ¿Cuál es la presión de la mezcla gaseosa en el equilibrio?

c) ¿Cómo varía la concentración de hidrógeno en el equilibrio si se aumenta la temperatura?

(11)

68.– Al reaccionar en determinadas condiciones, 75 g de etanol con 75 g de ácido metilpropanoico, se alcanza un equilibrio con formación de 12 g de agua en estado líquido y un segundo producto.

a) Escriba la ecuación química correspondiente, indicando el tipo de reacción funcional que tiene lugar y nombrando el segundo producto.

b) Calcule la masa del segundo producto presente en el equilibrio y la constante de equilibrio de la reacción.

Datos: Masas atómicas, (g mol⁻¹): Mat(H) = 1,0 ; Mat(C) = 12,0 ; Mat(O) = 16,0

69.– Calcula la solubilidad del AgCl(s) en g L⁻¹, sabiendo que su producto de solubilidad es 4,0·10⁻¹¹.

Datos: Masas atómicas: Mat (g mol⁻¹): Cl = 35,5 ; Ag = 107,9

70.– Calcule el producto de solubilidad del ioduro de plomo(II) sabiendo que su solubilidad en agua es 1,2·10⁻³ M.

71.– Calcule la concentración de NO2, en equilibrio con N2O4, en una disolución en cloroformo que contiene 0,129 mol L⁻¹ de N2O4. La constante Kc para la reacción de disociación del N2O4 es igual a 1,07·10⁻⁵.

72.– Calcule, a 25 ℃, la solubilidad del fluoruro de bario, sal poco soluble, en:

a) agua pura;

b) una disolución acuosa de nitrato de bario (sal muy soluble) 1,0·10⁻¹ M.

Datos: A 25 ℃: Constante del producto de solubilidad, K^ps, del fluoruro de bario = 1,7·10⁻⁶

73.– Como consecuencia de diversos estudios se comprueba que la reacción de formación del N2O5 es endotérmica.

a) ¿Qué podría decir sobre su espontaneidad?

b) Conteste qué efecto tendrá sobre la posición del equilibrio un aumento de:

b.1) T;

b.2) p;

b.3) [O2];

b.4) [N2O5].

c) ¿Afectará alguno de estos cambios al valor de la constante de equilibrio?

74.– Considerando el siguiente equilibrio existente entre oxígeno molecular y el ozono:

3 O2(g)  2 O3(g); ΔH > 0, explique:

a) cómo influye sobre el equilibrio un aumento de temperatura;

b) cómo se puede favorecer la formación de ozono, ¿con presiones elevadas o con presiones bajas?;

c) qué efecto tendría sobre el equilibrio la adición de un catalizador.

75.– Considerando la reacción 2 SO2(g) + O2(g)  2 SO3(g) , ∆H⁰ = −198 kJ, razone si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas:

a) Un aumento de la presión conduce a una mayor producción de SO3.

b) Una vez alcanzado el equilibrio dejan de reaccionar las moléculas de SO2y O2entre sí.

c) Si aumentamos la concentración de oxígeno el equilibrio se desplaza hacia la formación de

SO3.

d) Un aumento de temperatura favorece la formación de SO3.

(12)

76.– Considerando la reacción: 2 NO(g) + O2(g)  2 NO2(g); ∆H⁰ = −982 kJ, ¿qué efectos tendrán sobre el equilibrio las siguientes acciones?

a) Se añade oxígeno.

b) Se sube la temperatura.

c) Se aumenta la presión.

d) Se añade un catalizador.

77.– Considerando la reacción: 2 SO2(g) + O2(g)  2 SO3(g) razone si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas.

a) Un aumento de la presión conduce a una mayor producción de SO3.

b) Una vez alcanzado el equilibrio, dejan de reaccionar las moléculas de SO2y O2entre sí. c) El valor de Kpes superior al de Kc, a temperatura ambiente.

d) La expresión de la constante de equilibrio en función de las presiones parciales es: Kp = pSO22 pO2 / pSO32

78.– Considere el equilibrio: 2 NOBr(g)  2 NO(g) + Br2(g). Razone cómo variará el número de moles de Br2 en el recipiente si:

a) se añade NOBr;

b) se aumenta el volumen del recipiente;

c) se añade NO;

d) se pone un catalizador.

79.– Considere el equilibrio: 2 NOCl(g)  2 NO(g) + Cl2(g). Explique razonadamente cómo variará el número de moles de NO en el recipiente si:

a) se añade Cl2;

b) se aumenta el volumen del recipiente.

c) Si la reacción anterior es endotérmica, ¿cómo variará la constante de equilibrio al disminuir la temperatura?

80.– Considere el equilibrio: N2(g) + 3 H2(g)  2 NH3(g), ΔH = −46 kJ mol⁻¹. Razone qué le acontece al equilibrio si:

a) se añade hidrógeno;

b) se aumenta la temperatura;

c) se aumenta la presión disminuyendo el volumen;

d) se retira nitrógeno.

81.– Considere el siguiente equilibrio: 3 Fe(s) + 4 H2O(g)  Fe3O4(s) + 4 H2(g) ;

∆H = −150 kJ mol⁻¹. Explique cómo afectan 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 constante la temperatura).

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

(13)

82.– 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. b) Establezca la relación entre Kp y Kc.

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

d) Si se aumenta la concentración de oxígeno justifique en qué sentido se desplazaría el equilibrio; ¿se modificaría el valor de la constante de equilibrio?

83.– Considere el siguiente equilibrio: CaCO3(s) + Q  CaO(s) + CO2(g).

a) ¿Cómo le afecta la temperatura?

b) Si adicionamos CaCO3 al sistema, ¿se modifica el equilibrio?

c) ¿Y si aumentamos la presión parcial de CO2?

d) ¿Qué ocurrirá si la descomposición del carbonato de calcio se realiza en un recipiente abierto?

Razone las respuestas.

84.– Considere el siguiente equilibrio: H2(g) + CO2(g)  H2O(g) + CO(g), ∆H⁰ = 41 kJ. Indique razonadamente cómo afectará cada uno de los siguientes cambios a la concentración de H2(g) presente en la mezcla en equilibrio.

a) Adición de CO2.

b) Aumento de la temperatura a presión constante.

c) Disminución del volumen a temperatura constante.

d) Duplicar las concentraciones de CO2 y H2O inicialmente presentes en el equilibrio manteniendo la temperatura constante.

85.– Considere el siguiente equilibrio: SbCl3(ac) + H2O(ℓ)  SbOCl(s) + HCl(ac). Sabiendo que es endotérmico en el sentido en que está escrita la reacción, y teniendo en cuenta que no está ajustada:

a) razone cómo afecta a la cantidad de SbOCl un aumento en la cantidad de HCl;

b) razone cómo afecta a la cantidad de SbOCl un aumento en la cantidad de SbCl3; c) escriba la expresión de Kc para esta reacción;

d) razone cómo afecta un aumento de temperatura al valor de Kc.

86.– Considere el siguiente proceso en equilibrio a 686 ℃: CO2(g) + H2(g)  CO(g) + H2O(g). Las concentraciones en equilibrio de las especies son: [CO2] = 0,086 M; [H2] = 0,045 M; [CO] = 0,050 M y [H2O] = 0,040 M.

a) Calcule Kc para la reacción a 686 ℃.

b) Si se añadiera CO2 para aumentar su concentración a 0,50 mol L⁻¹, ¿cuáles serían las concentraciones de todos los gases una vez se hubiera restablecido el equilibrio?

87.– Considere el siguiente sistema en equilibrio: I2(g) + 5 CO2(g)  5 CO(g) + I2O5(s),

∆H = +1 175 kJ. Justifique el efecto que tendrá sobre los parámetros que se indican el cambio que se propone:

Cambio Efecto sobre

a) Aumento de la temperatura Kc

b) Adición de I2O5(s) Cantidad de I2

c) Aumento de la presión Cantidad de CO

88.– Considere el siguiente sistema general en equilibrio: a A(g) + b B(g)  c C(g) + d D(g), ∆H < 0.

a) Indique razonadamente en qué caso serán iguales los valores de las constantes Kc y Kp. b) Justifique cómo afectará al sistema la continua eliminación del producto C formado.

c) Razone cómo afectará al sistema una disminución de la temperatura manteniendo el volumen constante.

(14)

89.– Considere la reacción: CO2(g) + H2(g)  CO(g) + H2O(g). Al mezclar inicialmente 49,3 moles de CO2 y 50,7 moles de H2, a la temperatura de 1 000 K, se encuentra una composición en el equilibrio de 21,4 moles de CO2, 22,8 de moles de H2, 27,9 moles de CO y 27,9 moles de H2O.

a) Determine el valor de Kc.

b) Calcule la composición de la mezcla en el equilibrio cuando se parte inicialmente de 60 moles de CO2

y 40 moles de H2 en las mismas condiciones.

90.– Considere la siguiente reacción en equilibrio: SO2(g) + NO2(g)  SO3(g) + NO (g). En un recipiente de 5,0 L, a 233 ℃, se introducen 3,2 g de SO2 gas y la cantidad de NO2 gas necesaria para que la presión total en el equilibrio alcance un valor de 0,77 atm. La cantidad de SO3 en el equilibrio es de 0,040 mol.

a) Calcule la concentración inicial de NO2.

b) Calcule las concentraciones de todas las especies en el equilibrio y el valor de Kp a 233 ℃.

c) Al aumentar la temperatura el valor de Kp disminuye. Razone si la reacción directa es endotérmica o exotérmica.

Datos: Constante de los gases ideales, R = 0,082 atm L mol⁻¹ K⁻¹ ; Masas atómicas, (g mol⁻¹): Mat(O) = 16,0 ; Mat(S) = 32,1

91.– Considere los siguientes compuestos y sus valores de Ks (a 25 ℃) indicados en la tabla:

a) Formule cada uno de sus equilibrios de solubilidad.

b) Escriba en orden creciente, de forma justificada, la solubilidad molar de estos compuestos.

Sulfato de bario Sulfuro de cadmio Hidróxido de hierro(2+) Carbonato de calcio Ks = 1,1·10⁻¹⁰ Ks = 8,0·10⁻²⁸ Ks = 1,0·10⁻¹⁶ Ks = 8,7·10⁻⁹ 92.– Conteste, razonando su respuesta, a las siguientes preguntas:

a) Para la reacción: C(s) + CO2(g)  2 CO(g), el valor de Kc y Kp a igual temperatura, ¿será el mismo?

b) La reacción: 2 SO2(g) + O2(g) + 2 H2O(g)  2 H2SO4(g) (1), se obtiene como suma de las reacciones parciales: 2 SO2(g) + O2(g)  2 SO3(g) (2) y 2 SO3(g) + 2 H2O(g)  2 H2SO4(g) (3). A igualdad de temperatura, ¿es cierto que: Kc(1) = Kc(2) + Kc(3)?

93.– Conteste, razonando su respuesta, a las siguientes preguntas:

a) Se dispone, a 30 ℃, de dos disoluciones saturadas de dos sales poco solubles, AB y AB2. Si Kps (AB) = Kps (AB2), ¿el valor de la solubilidad de AB será igual al de la solubilidad de AB2?

b) El valor de Kc y Kp para la reacción: C(s) + CO2(g)  2 CO(g), ¿será el mismo?

94.– Cuando 30 gramos de ácido etanoico reaccionan con 46 gramos de etanol, se forman 37 gramos de etanoato de etilo y una cierta cantidad de agua.

a) Escriba el equilibrio que se produce.

b) Calcule los gramos de agua que se forman.

c) Calcule la constante de equilibrio de la reacción.

Datos: Masas atómicas, (g mol⁻¹): Mat(H) = 1,0 ; Mat(C) = 12,0 ; Mat(O) = 16,0

95.– Cuando el óxido de mercurio (sólido) se calienta en un recipiente cerrado en el que se ha hecho el vacío, se disocia reversiblemente en vapor de Hg y O2 hasta alcanzar una presión total que en el equilibrio a 380 ℃ vale 141 mmHg, según 2 HgO (s)  2 Hg(g) + O2(g). Calcule:

a) las presiones parciales de cada componente en el equilibrio;

b) el valor de Kp.

(15)

96.– Cuando el óxido 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:

2 HgO(s)  2 Hg(g) + O2(g). Si tras alcanzar el equilibrio, la presión total fue de 0,185 atm a 380 ℃, 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.

97.– Cuando en un recipiente cerrado se calienta a 500 ℃ una mezcla gaseosa formada por 9,0 moles de H2

y 6,0 moles de I2 se forman en equilibrio 10,0 moles de HI de acuerdo con el proceso:

I2(g) + H2(g)  2 HI(g) , ΔH > 0.

a) Calcule la composición en equilibrio si a la misma temperatura se mezclan 5,0 moles de I2 y 5,0 moles de H2.

b) Justifique si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas:

b.1) Cuando el volumen del recipiente se duplica, la cantidad de reactivos se reduce. b.2) Cuando aumenta la temperatura disminuye la presión parcial de HI.

b.3) El valor de Kp es independiente de la temperatura.

98.– Cuando la reacción: A + B  C + D se realiza con cantidades estequiométricas de reactivos y a 25 ℃, es ligeramente exotérmica (∆H = −10 kJ mol⁻¹), su Kc = 2,60 y la velocidad medida experimentalmente, 3,6·10⁻⁴ mol L⁻¹ s⁻¹.

a) Si la reacción se repite en las mismas condiciones, pero en presencia de un catalizador ¿qué magnitudes variarán respecto a las del primer experimento?

b) ¿Cómo actúa un catalizador (positivo)?

99.– Cuando se alcanza el siguiente equilibrio: 2 CO(g)  C(s) + CO2(g) a T = 600 ℃ y pT = 2,0 atm, la fase gaseosa contiene 0,050 moles de dióxido de carbono por cada mol de monóxido de carbono.

a) Calcule las presiones parciales de cada uno de los gases presentes en el equilibrio.

b) Determine el valor de Kc y Kp del equilibrio a esa temperatura.

Datos: Constante de los gases ideales: R = 0,082 atm L mol⁻¹ K⁻¹

100.– Cuando se calienta una mezcla gaseosa de 18,0 g de hidrógeno molecular con 1 522,8 g de yodo molecular a 550 ℃ se forman en el equilibrio (mediante una reacción ligeramente exotérmica) 1 279 g de yoduro de hidrógeno gaseoso. Razonadamente:

a) calcule la composición de equilibrio si a igual temperatura se mezclasen 5,0 moles de yodo y 5,0 moles de hidrógeno;

b) explique cómo actúan la temperatura, la presión y la presencia de un catalizador sobre el posible desplazamiento del equilibrio.

Datos: Mat (g mol⁻¹): H = 1,0 ; I = 126,9

101.– Cuando se introducen 2,0 mol de A y 2,0 mol de B en un recipiente de 20 L y se calienta a 600 ℃, se establece el siguiente equilibrio: A(g) + B(g)  C(g), con una constante Kp = 0,42. Calcule:

a) la constante Kc;

b) las concentraciones de A, B y C en el equilibrio;

c) las presiones parciales de A, B y C en el equilibrio.

d) Justifique hacia dónde se desplazaría el equilibrio si aumentase la presión total.

(16)

102.– Cuando se produce la lluvia ácida, uno de los pasos intermedios de formación de ácido sulfúrico en la atmósfera es la reacción entre el dióxido de azufre y el oxígeno, que genera trióxido de azufre. La reacción ajustada es la siguiente: 2 SO2(g) + O2(g)  2 SO3(g). La reacción es exotérmica y la constante de equilibrio de presiones, a 500 K, es Kp = 2,5·10¹⁰.

a) Un recipiente cerrado de 10,0 L, a 500 K, contiene 2,0 mol de dióxido de azufre, 1,0 mol de oxígeno y 2,0 mol de trióxido de azufre. Explique justificadamente si la mezcla gaseosa se encuentra en equilibrio y cómo evolucionará con el tiempo.

b) ¿Qué efectos tendrá una disminución de la temperatura en el equilibrio y en la constante de equilibrio, Kp? ¿Y una disminución de la presión total?

103.– Cuando se trata agua líquida con exceso de azufre sólido en un recipiente cerrado, a 25 ℃, se obtienen los gases sulfuro de hidrógeno y dióxido de azufre.

a) Formule el equilibrio que se establece entre reactivos y productos.

b) Escriba las expresiones de Kc y Kp.

c) Indique cómo afecta al equilibrio un aumento de presión.

d) Indique el signo de la variación de entropía del proceso.

104.– Cuando un recipiente de 5,0 L conteniendo 59,9 g de SbCl5 se calienta a 180 ℃, se establece el siguiente equilibrio: SbCl5(g)  SbCl3(g) + Cl2(g), según esto, calcule:

a) las concentraciones de las distintas especies en el equilibrio, sabiendo que la presión total es de 2,0 atmósferas;

b) el valor de Kp y Kc.

Datos: Masas atómicas, (g mol⁻¹): Mat(Cl) = 35,5 ; Mat(Sb) = 122,0 ; Constante de los gases ideales, R = 0,082 atm L mol⁻¹ K⁻¹

105.– Dada la reacción de formación de agua según la ecuación: 2 H2(g) + O2(g)  2 H2O(g),

∆H⁰ = −483,2 kJ,

a) ¿el valor de la constante de equilibrio Kp coincidirá con el de Kc? ¿Por qué?;

b) al aumentar la temperatura, ¿se producirá más agua? ¿Por qué?;

c) al aumentar la presión (debido a una variación en el volumen), ¿se producirá más agua? ¿Por qué?

106.– Dada la reacción endotérmica para la obtención de hidrógeno: CH4(g)  C(s) + 2 H2(g), a) escriba la expresión de la constante de equilibrio Kp;

b) justifique cómo afecta un aumento de presión al valor de Kp;

c) justifique cómo afecta una disminución de volumen a la cantidad de H2 obtenida;

d) justifique cómo afecta un aumento de temperatura a la cantidad de H2 obtenida.

107.– Dada la reacción 2 SO2(g) + O2(g)  2 SO3(g) a una cierta temperatura en equilibrio se tiene la misma concentración de SO3 y de SO2.

a) ¿Cuál es la concentración de O2?

b) Si al aumentar la temperatura disminuye el valor de Kc, razone si el proceso de formación de SO3 es endotérmico o exotérmico.

Datos: Kc = 200 L mol⁻¹

108.– Dada la reacción H2O(g) + CO(g)  CO2(g) + H2(g). En un recipiente de 1,0 L, a 1 000 ℃, se introducen 3,0 mol de CO2 y una cantidad de H2. Cuando se alcanza el equilibrio, la presión total es de 417,5 atm. Calcule:

a) los moles iniciales de H2;

b) los moles en el equilibrio de todas las especies químicas presentes.

Datos: Constante de los gases ideales, R = 0,082 atm L mol⁻¹ K⁻¹ ; Kc = 1,45