1 Relación de ejercicios de equilibrio químico

1 Relación de ejercicios de equilibrio químico

Condiciones para que exista equilibrio químico

Cuestión 1 Anaya COU 1996 pag 196

1.-En un vaso ponemos un poco de bicarbonato sódico y le añadimos ácido clorhídrico. ¿Se alcanzará un estado de equilibrio?

Constante de equilibrio Kc

a)Escribir la expresión de la constante de equilibrio de una reacción

Ejercicio 2 no resuelto pag 200 Oxford proyecto Tesela

2.-Escribe la expresión de la constante de equilibrio de los siguientes procesos:

a)N

2

O

4

(g)  2 NO

2

(g) b)2 HI (g)  H

2

(g) + I

2

(g) c)N

2

(g) + 3 H

2

(g)  2 NH

3

(g) d)1/2 CH

4

(g) + H

2

S(g)  1/2 CS

2

(g) + 2 H

2

(g) e)2 NO (g) + 1/2 O

2

(g)  N

2

O

3

(g) f)POCI

3

(g)  PCl

3

(g) + 1/2 O

2

(g) g)3 O

2

(g)  2 O

3

(g)

h)N

2

O (g) + 4 H

2

(g)  2 NH

3

(g) + H

2

O (g) i)Br

2

(g)  2 Br (g)

Cuestión 2 Anaya COU 1996 pag 199

3.-Escribir la expresión de la constante de equilibrio para cada de las reacciones:

a)4HCl(g) + O

2

(g)  2H

2

O(g) + 2Cl

2

(g) b)CO(g) + ½ O

2

(g)  CO

2

(g) c)2CO(g) + O

2

(g)  2CO

2

(g)

b)Cálculo de Kc a partir de las concentraciones en el equilibrio

Ejercicio 3 no resuelto pag 200 Oxford proyecto Tesela

4.-Calcula Kc para el proceso 2 NO (g) + O

2

(g)  2NO

2

(g), si en un recipiente de 5 L a 327 °C se hallan en equilibrio 0,075 mol de NO

2

, 0,01 mol de O

2

y 0,02 mal de NO. Solución: K

e

= 142,91

Ejercicio resuelto pag 144 Mc Graw Hill 02

5.-En el siguiente equilibrio se tienen las siguientes concentraciones en el equilibrio:

2SO

2

(g) + O

2

(g)  2 SO

3

(g) Equilibrio 0,34M 0,17M 0,06M

Calcula elvalor de Kc Sol: Kc= 0,18

c)Evaluar ,a partir del valor de Kc, el rendimiento de una reacción, es decir, hacia dónde se encuentra desplazada una reacción, si hacia los reactivos, si hacia los productos, etc

Ejercicio 1 resuelto pag 145 Mc Graw Hill 02

6.-En el proceso de formación del amoniaco realizado a 500 º C en un recipiente de 10 litros, se ha encontrado en el equilibrio la presencia de 6 moles de N

2

, 4 moles de H

2

y 1,12 moles de NH

3

. ¿Cómo será el rendimiento de esa reacción a 500ºC? Sol: Kc= 0,326. Está desplazada hacia la izquierda y el rendimiento será bajo

Ejercicio 1 no resuelto pag 145 Mc Graw Hill 02 7.-Evalúa el rendimiento de los siguientes equilibrios:

a)2 O

3

(g)  3 O

2

(g) Kc= 2,54∙10

¹²

T= 2000º C b)Cl

2

(g)  Cl(g) + Cl(g) Kc= 1,4∙10

^-38

T= 25º C

c)CO(g) + H2O(g)  H2(g) + CO2(g) Kc= 5,10 T= 800º C Escribe las constantes de equilibrio en cada caso

Relación entre K

p

, K

c

y K

x

Cuestión no resuelta pag 201 Oxford proyecto Tesela

8.-¿Qué puedes decir de los valores de K

p

, K

c

Y K

x

para un proceso en el que tenemos el mismo número de moles en los reactivos que en los productos?

Ejercicio 3 resuelto pag 201 Oxford proyecto Tesela

9.-A 348 K, el valor de K

p

del proceso N

2

O

4

(g)  2 NO

2

(g) es de 0,23. Determina el valor de K

c

y K

x

a

2

esa temperatura ya una presión de 700 mmHg. Kc=0,008 Kx= 0,25

Ejercicio 4 no resuelto pag 201 Oxford proyecto Tesela

10.-Considera este proceso: 2 HI (g)  H

2

(g) + 1

2

(g) en el cual K

c

= 155 a 500 K. Calcula K

p

y K

x

a esa temperatura y a la presión de 1,2 atm. Solución: K

p

= K

x

= 155

Ejercicio 5 no resuelto pag 201 Oxford proyecto Tesela

11.-Considera este proceso: N

2

(g) + 3 H

2

(g)  2 NH

3

(g) cuya K

c

= 1,17 a 380°C, Calcula K

p

y K

x

a esa temperatura y a la presión de 400 atm. Solución: K

p

= 4,08 ∙10

^-4

; K

x

= 65,3

Ejercicio 6 no resuelto pag 201 Oxford proyecto Tesela

12.-A 700°C la K

p

para el proceso: CO (g) + CI

2

(g)  COCl

2

(g) es igual a 4 ∙10

^-2

. Determina K

c

y K

x

a esa temperatura si la presión total del sistema es 1,5 atm. Solución: Kp = 3,19; Kx = 0,06

Relación de Kc con los coeficientes estequiométricos

Recordar: R  P Kc n(R P) K´c = (Kc)

ⁿ

1/n (R P) K´c = (Kc)

^1/n

P  R K´c= 1/Kc

Ejemplo estudiado en clase que viene en el libro de Oxford proyecto Tesela A: N

2

+ 3 H

2

 2NH

3

K

A

= [NH

3

]

²

/ [N

2

][ H

2

]

³

K

A

= K

B2

B: ½ N

2

+ 3/2 H

2

 NH

3

K

B

= [NH

3

] / [N

2

]

^1/2

[ H

2

]

^3/2

K

B

= K

A1/2

C: 2NH

3

 N

2

+ 3 H

2

K

C

= [N

2

][ H

2

]

³

/ [NH

3

]

²

K

C

= 1/K

A

Ejercicio 7 no resuelto pag 202 Oxford proyecto Tesela

13.-Considera el proceso: 1/2 CH

4

(g) + H

2

S (g)  1/2 CS

2

(g) + 2 H

2

(g)

Si K

c

vale 0,19 a 960°C, calcula su valor y determina sus unidades en estos casos: a)cuando el proceso está ajustado de manera que se obtenga 1 mol de H

2

b) Cuando el proceso está ajustado de modo que todos sus coeficientes estequiométricos sean números enteros c) Cuando el proceso es el inverso al propuesto Sol: a)0,44 b)0,036 c)5,3

Cociente de reacción. Predicción de la evolución de un equilibrio

Ejemplo resuelto pag 146 Mc Graw Hill 02

14.-A altas temperaturas, la Kc para la descomposición del fluoruro de hidrógeno: 2HF(g)  H

2

(g) + F

2

(g) vale: Kc=1,0∙10

^-13

. Al cabo de cierto tiempo se encuentran las siguientes concentraciones:

[HF]= 0,5 M ; [H

2

]= 1,0∙10

^-3

; [F

2

] = 4,0∙10

^-3

Indica si el sistema se encuentra en equilibrio, en caso contrario, ¿qué debe ocurrir para que se alcance dicho equilibrio? Sol: Se calcula Q y se obtiene 1,6∙10

^-5

, como Q> Kc el sistema no está en equilibrio y para alcanzarlo, es necesario que Q disminuya, lo que ocurrirá cuando el denominador aumente y el numerador disminuya. Esto implica que la reacción debe transcurrir de derecha a izquierda, es decir, debe reaccionar el H

2

con el F

2

para formar más HF

Ejercicio resuelto pag 146 Mc Graw Hill 02

15.-A altas temperaturas, la Kc para la descomposición del fluoruro de hidrógeno:

2HF(g)  H

2

(g) + F

2

(g) vale Kc= 1,0∙10

^-13

. Al cabo de cierto tiempo se encuentran las siguientes concentraciones: [HF]=0,5 M, [H

2

]= 1∙10

^-3

M [F

2

]= 4∙10

^-3

M. Indica si el sistema se encuentra en equilibrio, en caso contrario, ¿qué debe ocurrir para que se alcance dicho equilibrio?

Ejercicio 4 resuelto pag 203 Oxford proyecto Tesela (Es un poco complejo. Hay que transformar Kp en Kc y luego analizar Q)

16.-A 100°C, el bromuro de nitrosilo se descompone según la siguiente reacción, cuya K

p

es 60:

2 NOBr (g)  2 NO (g) + Br

2

(g)

En un recipiente de 10 L se introduce 1 mol de cada una de estas sustancias y se calienta el conjunto hasta los 100°C. Determina si el sistema estará en equilibrio y, en caso contrario, en qué sentido va a

evolucionar.

Ejercicio 8 no resuelto pag 203 Oxford proyecto Tesela

17.-En un recipiente de 0,5 L se introduce 1 mol de H

2

O, 1 mol de CO, 2 mol de H

2

y 2 mol de CO

2

. Se

calientan hasta 600°C, temperatura a la cual se pueden transformar según el proceso siguiente: CO (g) +

3

H

₂

O (g)  CO

₂

(g) + H

₂

(g), cuya Kc a esa temperatura, es 1,5. Determina en qué sentido evolucionará el sistema.

Ejercicio 9 no resuelto pag 203 Oxford proyecto Tesela

18.-La constante de equilibrio del sistema H

2

(g) + 1

2

(g) 2 HI (g) vale, a 42°C, 54,27. ¿Qué valor tiene la constante del proceso de formación de un mol de yoduro de hidrógeno? ¿Cuánto vale la constante de equilibrio del proceso de descomposición de un mol de yoduro de hidrógeno? Si en un matraz se introduce, 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? Solución: a) 7,37 b) 0,136 c) Como Qc<Kc, el equilibrio se desplazará de reactivos a productos.

REGLAS PARA ESTUDIAR UN PROCESO DE EQUILIBRIO

1.-Se escribe el proceso ajustado para la estequiometría apropiada a la constante

2.-Se establece la cantidad inicial (moles o concentración) de cada una de las sustancias presentes 3.-Se evalúa Q. Se analiza el sentido en que evoluciona el sistema.

4.-Se observa la estequiometría de la reacción. Se acuerdo a ella se determinan las cantidades que reaccionan (aparecen o desaparecen) de cada sustancia

5.-Usando la constante de equilibrio se hallan las cantidades de cada sustancia en el estado de equilibrio

Cálculo de Kc

a)Sin grado de disociación α

Ejercicio 5 no resuelto Anaya COU año 91 pag 222 (Es de cálculo de Kc a partir de concentraciones iniciales iguales)

19.-.-Cuando 0,9 moles de ácido acético reaccionan con otros 0,9 moles de alcohol etí1ico, a 25°C, se obtienen 0,6 moles de acetato de etilo y agua. Calcular la constante de equilibrio, K

e

, de la reacción de esterificación. Sol.: Kc = 4,0.

Ejercicio 10 no resuelto pag 205 Oxford proyecto Tesela (Es de cálculo de Kc a partir de concentraciones iniciales distintas)

20.-En un recipiente de 2 L se introducen 2,1 mol de CO

2

y 1,6 mol de H

2

y se calientan a 1800º C. Una vez alcanzado el equilibrio de la reacción: CO

2

(g) + H

2

(g)  CO(g) + H

2

O(g) se analiza la mezcla y se encuentra que hay 0,9 mol de CO

2

. Calcula: a)la concentración de cada especie en el estado de equilibrio b)La constante de equilibrio a esa temperatura. Precisa si se trata de Kc o Kp

Sol: [CO

2

] = 0,45 M; [H

2

]=0,20 M; [CO]=0,60M; [H

2

O] = 0,60 M b) Kc= Kp=4

Ejercicio 1 resuelto Anaya COU año 91 pag 200 (Es de cálculo de Kc a partir de concentraciones iniciales iguales)

21.-Cuando 30 g de ácido acético reaccionan con 46 g de alcohol etílico, se forman 36,96 g de acetato de etilo y una cierta cantidad de agua. Calcula Kc Sol: Hay inicialmente 0,5 mol de acetico, 1 mol de alcohol. En el equilibrio hay 0,08 mol de acético, 0,58 mol de alcohol, 0,42 mol de acetato y 0,42 mol de agua. El valor de Kc es 3,8

Ejercicio 6 no resuelto Anaya COU año 91 pag 222 (Es de cálculo de Kc a partir de concentraciones iniciales iguales)

22.-En un matraz de 2,0 L se introducen 0,20 moles de HI y se calienta a 450°C. Una vez alcanzado el equilibrio de disociación del HI en H

2

y I

2

, se analiza la mezcla encontrando que contiene 0,021 moles de I

2

. Calcular la constante de equilibrio de formación del HI en estas condiciones. Sol: 56,6

Ejercicio 5 resuelto pag 160 Mc Graw Hill 02 (Es de cálculo de Kc a partir de concentraciones iniciales iguales)

23.-Si un mol de alcohol etílico puro se mezcla con un mol de ácido acético (etanóico) a temperatura de 25 ºC, la mezcla del equilibrio contiene 2/3 de mol de éster (acetato de etilo) y 2/3 de mol de agua. ¿Cuál será la Kc a 25º C? Sol: Kc= 4,0

Ejercicio 22 no resuelto Anaya COU año 91 pag 224 (Es de cálculo de concentraciones de equilibrio y de Kc a partir de concentraciones iniciales iguales y de alguna concentración en el equilibrio)

24.-En un recipiente de 5 L se introduce un mol de SO

2

y otro de oxígeno y se calienta a 1000 K, con lo

4

que tiene lugar la reacción: 2SO

₂

+ O

₂

 2 SO

₃

.

Una vez alcanzado el equilibrio, se analiza la mezcla encontrando que hay 0,150 moles de SO

2

. Calcular la cantidad de SO

3

que se ha formado y la constante de equilibrio, K

e

, de la reacción anterior, a dicha temperatura. Sol: SO

3

=0,85 mol Kc= 279

Ejercicio dictado en COU (Es de cálculo de Kc a partir de concentraciones iniciales distintas)

25.-Calentando a 1000ºC en un recipiente cerrado una mezcla de 3 moles de CO2 y un mol de hidrógeno se alcanza el equilibrio cuando se habia formado 0,8 moles de CO y la misma cantidad de agua. Calcula la constante de equilibrio Kc. La reacción es CO

2

+ H

2

 CO + H

2

O Sol: Kc=1,45 [CO

2

]=2,2/V;

[H

2

]=0,2/V; [CO]= [H

2

O] = 0,8/V

Ejercicio 17 no resuelto Anaya COU año 91 pag 224 (Es de cálculo de Kc a partir de concentraciones iniciales distintas)

26.-En un recipiente de 10L se introducen 0,61 moles de CO

2

y 0,39 moles de H

2

y se calienta a 1250°C.

Una vez alcanzado el equilibrio de la reacción: CO

2

+H

2

 CO+H

2

O

se analiza la mezcla de gases encontrando que hay 0,35 moles de CO

2

. Calcular los moles de los otros gases en el equilibrio y el valor de la constante de equilibrio, a dicha temperatura. Sol.: H

2

= 0,13 mol

Ejercicio 53 pag 310 Ejercicios de recapitulación Proyecto Alambra COU 84 (Es de cálculo de Kc a partir de concentraciones iniciales distintas)

27.-Al añadir 50 g de alcohol absoluto sobre 100 g de ácido acético glacial y calentar el conjunto a 140 ºC se obtienen 52,8 g de acetato de etilo. Calcúlese la constante de equilibrio de esterificación del ácido y del alcohol a 140 ºC Sol Kc= 0,75

Ejercicio 54 pag 310 Ejercicios de recapitulación Proyecto Alambra COU 84 (Es de cálculo de Kc a partir de concentraciones iniciales distintas)

28.-Al hacer reaccionar 10 moles de ácido benzoico con 6 moles de alcohol metílico a cierta temperatura, se obtienen 5 moles de benzoato de metilo en el equilibrio. ¿Cuánto vale la constante Kc del equilibrio?

Sol: Kc= 5 (Corregido en mis apuntes COU)

Ejercicio 16 no resuelto pag 224 Oxford proyecto Tesela (Es de calculo de Kc a partir de concentraciones en el equilibrio. En un apartado pide el valor del volumen para que se cumpla Kc)

29.-A la temperatura de 35ºC disponemos, en un recipiente de 310 cm

³

de capacidad, de una mezcla gaseosa que contiene 1,660 g de N

2

O

4

en equilibrio con 0,385 g de NO

2

a)Calcula la Kc de disociación del N

2

O

4

a 35ºC b)A 150ºC el valor numérico de Kc es de 3,2 , ¿cuál debe ser el volumen del recipiente para que estén en equilibrio 1 mol de tetróxido y 2 mol de dióxido de nitrógeno? Datos: r=0,082 atm L/K mol Sol: a)Kc= 12,57∙10

^-3

; b)1,25L

b)Con grado de disociación α

Importante:

Recordar: Si hay n

o

: 1 α

n

o

x luego de esta regla de tres resulta: x= n

o

α

Ejercicio 6 resuelto pag 206 Oxford proyecto Tesela

30.-En un recipiente de 0,5 L se introduce un mol de cloruro de nitrosilo (NOCl). Se calienta hasta 460ºC y observamos que se descompone en gas cloro y monóxido de nitrógeno. Cuando se alcanza el equilibrio, se ha descompuesto el 33% de la sustancia inicial. Determina la constante de equilibrio del proceso a esa temperatura Sol : Kc= 7,8∙10

^-2

Ejercicio 2 resuelto pag 158 Mc Graw Hill 02 (Es de cálculo de Kc dado α y dadas las concentraciones iniciales)

31.-Se ha estudiado la reacción del equilibrio siguiente:2NOCl(g)  2 NO(g) + Cl

2

(g) a 735 K y en un volumen de 1 litro. Inicialmente en el recipiente se introdujeron 2 moles de NOCl. Una vez establecido el equilibrio se comprobó que se había disociado un 33% del compuesto. Calcula a partir de esos datos el valor de Kc Sol Kc= 0,08

Ejercicio 4 no resuelto pag 165 Mc Graw Hill 02 (Es de cálculo de Kc dado α y dadas las

concentraciones iniciales)

5

32.-Se ha estudiado la reacción del equilibrio siguiente: 2NOCl(g)  2 NO(g) + Cl

₂

(g) a 735 K y un volumen constante de 1 L. Inicialmente en el recipiente se introdujeron 2 moles de NOCl. Una vez establecido el equilibrio se había disociado el 33 %. A partir de estos datos, calcula Kc Sol: Kc=0,08

c)Calcular Kc y presiones parciales

Ejercicio 5 resuelto pag 165 Mc Graw Hill 02 (Es de cálculo de Kc a partir de las concentraciones existentes en el equilibrio y de cálculo de presiones parciales dados los moles en el equilibrio, también es de L´Chatelier)

33.-Un volumen de 1 litro de una mezcla en equilibrio de NH

3

, N

2

y H

2

a 750 K se compone de 1 mol de nitrógeno, 1,20 moles de hidrógeno y 0,329 moles de amoniaco. Considerando el equilibrio: N

2

(g) + 3H

2

(g)  2NH

3

(g) calcula: a) Kc del mismo y las presiones de los gases en esta situación b) Si la variación de entalpia es 92,4 J ¿en qué sentido se desplazará el equilibrio si la temperatura es de 1300 K?

Sol: a)Kc=0,0626; P del nitrógeno= 61,5 atm; P del hidrógeno= 73,8 atm; P del amoniaco = 20,2 atm b)Se formara menos amoniaco

Ejercicio 11 no resuelto pag 223 Oxford proyecto Tesela (Es de cálculo de Kc conocidas las concentraciones iniciales y la presión total final del sistema)

34.-En un recipiente de 1 L se introducen 2 mol de N

2

y 6 mol de H

2

y se calientan hasta 380ºC, con lo que se produce la reacción: N

2

(g) + 3H

2

(g)  2NH

3

(g). Cuando se alcanza el equilibrio, la presión del sistema es de 287 atm. Con estos datos, determina el valor de Kc a esa temperatura. Sol: 1,2

Cálculo de concentraciones en el equilibrio a partir de Kc

a)Sin calcular grado de disociación α

Ejercicio 5 resuelto pag 205 Oxford proyecto Tesela (Es de cálculo de concentraciones de equilibrio a partir de concentraciones iniciales iguales y conocido el valor de Kc. También calcula α )

35.-En un recipiente de 2L se introducen 0,5 mol de HI y se calientan hasta 450ºC. A esa temperatura, el HI se encuentra en estado gaseoso y se descompone en I

2

y H

2

, también en estado gaseoso. Determina la composición del sistema en el equilibrio y el grado de disociación del HI, sabiendo que la Kc para el proceso 2HIH

2

(g) + I

2

(g) , a esa temperatura, es 0,02 Sol: moles de HI: 0,4 mol ; moles de hidrógeno=

moles de yodo= 0,055 mol; α=0,22

Ejercicio 8 no resuelto Anaya COU año 91 pag 222 (Es de cálculo de concentraciones de equilibrio a partir de concentraciones iniciales iguales y conocido el valor de Kc)

36.-En disolución de cloroformo, la constante de equilibrio de disociación del tetróxido de dinitrógeno en dióxido de nitrógeno es K

c

= 1,07· 10

^-5

, a 25°C. Calcular la concentración de NO

2

que hay en una disolución preparada disolviendo 0,129 moles de N

2

O

4

hasta 1,00 L de disolución, a 25°C.

Sol.: [NO

2

] = 1,17∙10

^-3

M.

Ejercicio 6 no resuelto pag 164 Mc Graw Hill 02 (Es de cálculo de concentraciones de equilibrio a partir de concentraciones iniciales iguales conocido el valor de Kc)

37.-Para el equilibrio: H

2

(g) + CO

2

(g)  H

2

O (g) + CO(g) la Kc es 4,40 a 200 K. Calcula la

concentración de cada especie en el equilibrio después de introducir 1,00 moles de H

2

y 1,00 moles de CO

2

en un recipiente de 4,68 L a 2000K. Sol: [H

2

] = [CO

2

] = 0,06 M ; [H

2

O] = [CO]= 0,142M

Ejercicio 10 no resuelto Anaya COU año 91 pag 223 (Es de cálculo de concentraciones de equilibrio a partir de concentraciones iniciales iguales conocido el valor de Kc)

38.-Para la reacción de síntesis del óxido nítrico: N2(g) + O2(g)  2 NO (g), la constante de equilibrio, a 2800°C, es K

c

= 0,0120. Cuando en un recipiente de 2,00 L se introducen 0,050 moles de N

2

y otros 0,050 moles de O2 y se calienta a 2800°C, calcular los moles de cada uno de los tres gases en el equilibrio. Sol:

NO = 5,20∙10

^-3

mol; N

2

= O2 = 4,74∙ 10

^-2

mol.

Ejercicio 9 no resuelto Autoevaluación Anaya COU año 91 pag 229 (Es de cálculo de concentraciones en el equilibrio conocido Kc con concentraciones iniciales iguales)

39.-Para la reacción de formación del yoduro de hidrógeno, según la ecuación: I

2

+ H

2

 2 HI, la

constante de equilibrio K

c

= 64, a 400°C. Calcular la cantidad (en gramos) de HI que se forma cuando en

un recipiente de 15 L se mezclan dos moles de I

2

con dos de H

2

y se alcanza el equilibrio a dicha

temperatura. Sol: HI= 409,3 g

6

Ejercicio 11 no resuelto pag 205 Oxford proyecto Tesela (Muy interesante: plantea la tabla de equilibrio desde los productos. Es de cálculo de concentraciones en el equilibrio conocido Kc con concentraciones iniciales iguales)

40.-En estado gaseoso, el I

2

y el Cl

2

reaccionan según la ecuación: I

2

(g) + Cl

2

(g) 2ICl(g). En un recipiente de 5 L se introducen 0,5 mol de ICl y se establecen las condiciones de reacción. Calcula la concentración de cada especie en el equilibrio si Kc es 9 Sol: [I

2

] = [Cl

2

] = 0,02M ; [ICl] = 0,06M

Ejercicio 2 resuelto pag 146 Mc Graw Hill 02(Es de cálculo de concentraciones de equilibrio a partir de concentraciones iniciales distintas y conocido el valor de Kc)

41.-Para la reacción A + B  C + D, el valor de la constante de equilibrio vale Kc= 56 a una determinada temperatura. Si inicialmente se colocan 1 mol de A y 2 moles de B en un recipiente de 10 L. ¿Cuál será la concentración de todas las especies cuando se alcanza el equilibrio? Sol :A=0,002M ; B=0,1902 M ; C=0,098M ; D=0,098M (Los resultados de clase son: A=0,0017M ; B=0,1017 M ; C=D=0,0983M )

b) Calcular grado de disociación α

Ejercicio 12 no resuelto pag 206 Oxford proyecto Tesela (Es de cálculo de α dado Kc y las concentraciones iniciales )

42.-A 2000ºC, el NO se descompone según el proceso: 2NO(g) N

2

(g) + O

2

(g) . Si en un recipiente de 2L se introducen 0,2 mol de NO a esa temperatura: a)¿Cuál será la composición del sistema cuando se alcance el equilibrio si Kc= 1,1∙10

³

? b)¿Cuál es el grado de disociación del NO? Sol: [N

2

] =[ O

2

]= 0,049 M; [NO]= 1,5∙10

^-3

M b) α=0,985

Ejercicio 9 no resuelto Anaya COU año 91 pag 222(Es de cálculo de α dado Kc y las concentraciones iniciales )

43.-En un matraz de 1,00 L se introducen 0,10 moles de HI y se calienta a 350°C, con lo que se disocia parcialmente en H

2

y I

2

.Calcular la composición de la mezcla resultante, cuando se alcance el equilibrio, y el grado de disociación del HI. En estas condiciones, la constante del equilibrio de disociación de HI es K

c

= 0,019. Sol.: [HI] = 0,0784 M; [H

2

] = [I

2

] = 0,0108 M; α = 0,216, esto es, 21,6%.

Ejercicio 13 no resuelto pag 223 Oxford proyecto Tesela (Es de cálculo de α dado Kc y las

concentraciones iniciales Tiene un apartado donde, una vez establecido el equilibrio, se le añade un producto y un reactivo y piden calcular α )

44.-A 250ºC, el PCl

5

se descompone según el proceso siguiente, cuya Kc=3,8∙10

^-2

; PCl

5

(g) PCl

3

(g) + Cl

2

(g). Determina la composición del sistema enel estado de equilibrio y el grado de disociación del PCl

5

, si: a)En un matraz de 5 L introducimos 1 mol de PCl

5

y lo calentamos hasta hasta 250ºC b)En un matraz de 5 L introducimos 1 mol de PCl

5

y 1 mol de PCl

3

y los calentamos hasta 250ºC Sol: a) [PCl

3

] = [Cl

2

] = 0,07 M; [PCl

5

] =0,13 M , α = 0,35 b) [PCl

3

] =0,23M; [Cl

2

] = 0,03 M; [PCl

5

] =0,17 M , α = 0,14

Ejercicio 3 resuelto pag 158 Mc Graw Hill 02 (Es de cálculo de α dado Kc y las concentraciones iniciales -Hay un apartado donde en el equilibrio ya hay un reactivo-)

45.-A 200 ºC, la constante de equilibrio para la disociación: PCl

5

(g)  PCl

3

(g) + Cl

2

(g) es Kc= 0,00793.

Calcula el grado de disociación, α, del PCl

5

a dicha temperatura si: a) se colocan inicialmente 3,125 g de PCl

5

en un matraz de 1 L b)El matraz se encontraba previamente lleno del Cl

2

a una presión de 1 atm Sol: a)α=0,5093 b)α´=0,222

Problemas de Kc difíciles de asignar

Ejercicio 17 no resuelto Anaya COU año 91 pag 224 (Es de cálculo de Kc a partir de concentraciones iniciales distintas)

46.-En un recipiente de 10L se introducen 0,61 moles de CO

2

y 0,39 moles de H

2

y se calienta a 1250°C.

Una vez alcanzado el equilibrio de la reacción: CO

2

+H

2

 CO+H

2

O se analiza la mezcla de gases encontrando que hay 0,35 moles de CO

2

. Calcular los moles de los otros gases en el equilibrio y el valor de la constante de equilibrio, a dicha temperatura. Sol.: H

2

= 0,13 mol

Ejercicio 18 no resuelto Anaya COU año 91 pag 224 (es de cálculo de concentraciones de equilibrio a partir de concentraciones iniciales distintas y conociendo el valor de Kc y añadiendo a un equilibrio ya alcanzado un reactivo)

47.-.-Una vez alcanzado el equilibrio en la reacción del ejercicio anterior, se añaden al recipiente 0,22

moles de H

2

, manteniendo constante la temperatura. Calcular la composición de la mezcla cuando se

7

alcance de nuevo el equilibrio.

Sol.: CO

2

= H

2

= 0,275 mol, CO = H

2

O = 0,335 mol.

Ejercicio 55 pag 310 Ejercicios de recapitulación Proyecto Alhambra COU 84 (Es de cálculo de Kc a partir de concentraciones iniciales distintas, y luego de cálculo de concentraciones en el equilibrio dado Kc, y luego aplicando el principio de L´Chatelier)

48.-Cuando se calienta una mezcla gaseosa de 9 moles de hidrógeno y 6 moles de yodo a 500 ºC se forman en el equilibrio 10 moles de yoduro de hidrógeno a)Calcúlese la composición de equilibrio si a la misma temperatura se mezclan 5 moles de yodo y 5 moles de hidrógeno b) ¿Cómo actúan la temperatura y la presión sobre un posible desplazamiento del equilibrio. Explíquese Sol: a) Kc= 25 b) Sale una ecuación de 2º grado con dos soluciones: x=3,57 (válida) y x= 8,33 (no válida)

Ejercicio 1 resuelto pag 158 Mc Graw Hill 02 (igual que ejercicio 21 relación Anaya) (Es de cálculo de concentraciones iniciales a partir de Kc, de alguna concentración inicial y de las concentraciones en el equilibrio) (Su enunciado es idéntico al 21 de relación de Anaya COU 91) (Es complicado)

49.-A partir de 150 g de acético se quieren obtener 166 g de acetato de etilo. Calcular los gramos de alcohol etílico que tendremos que utilizar sabiendo que la constante de equilibrio de la reacción de esterificación es igual a 4,0 Sol: 153,85 g alcohol

Ejercicio 4 resuelto pag 159 Mc Graw Hill 02 (Es un ejercicio complejo de Kc)

50.-En un recipiente de 10 L de volumen se introducen 2 moles del compuesto A y 1 mol del compuesto B. Se calienta a 300ºC y se establece el equilibrio: A(g) + 3B(g)  2C(g). Cuando se alcanza el equilibrio, el número de moles de B es igual al de C. Calcula los moles de cada componente en el equilibrio, Kc, Kp y la presión parcial del componente B Sol: 1,8 moles de A; 0,4 moles de B; 0,4 moles de C; Kc=139; Kp= 0,063 ; P de B= 1,88 atm

Ejercicio 7 no resuelto Autoevaluación Anaya COU año 91 pag 229 (Es un ejercicio complejo de Kc) 51.-Teniendo en cuenta el valor de la constante de equilibrio de la reacción del ejercicio anterior, calcular la concentración de oxígeno en el equilibrio necesaria para que en el mismo (a 550°C) existan cantidades equimoleculares de SO

2

y SO

3

. Sol: [O

2

] =1,37∙10

^-3

mol/L

Ejercicio 7 resuelto pag 156 Mc Graw Hill 02 (Es un ejercicio complejo de Kc. Se calcula α en una situación inicial y luego después cuando se ha añadido un reactivo)

52.-La constante de equilibrio para la reacción : N

2

O

4

(g)  2NO

2

(g) vale 5,8∙10

^-3

a 25ºC. Calcula el grado de disociación cuando la concentración inicial es: a)0,01 mol/L N

2

O

4

b)añadimos 0,01 mol/L de N

2

O

4

al equilibrio formado en el apartado a) Sol: a) α=0,3150 b) α=0,155

Cálculo de Kp

a)Cálculo de Kp sin grado de disociación α

Ejercicio 4 resuelto pag 148 Mc Graw Hill 02 (Es de escribir la expresión de Kp para una reacción homogénea de gases)

53.-Determina la Kp para el siguiente equilibrio: 2SO

2

(g) + O

2

(g)  2SO

3

(g)

Ejercicio 59 pag 310 Alhambra COU 84 (Es de cálculo de Kp a partir de presiones parciales conocidas y de cálculo de fracciones molares por la ley de Dalton y de L´Chatelier)

54.-En el equilibrio, CO(g) + 2H

2

(g)  CH

3

OH(g) ΔH= -27 kcal/mol, las presiones parciales

respecivas a cierta temperatura son: P de CO=2 atm; Pde H

2

= 1 atm ; P de CH

3

OH = 8 atm. Hállense Kp y las fracciones molares de cada componente en el equilibrio. ¿Qué influencia sobre el rendimiento de obtención del metanol tendría un aumento de temperatura o de presión

Ejercicio 2 resuelto pag 216 Anaya COU 91 (Es de cálculo de Kc y Kp dadas las concentraciones en el equilibrio. Las presiones parciales se calculan con PV=nRT)

55.-En un matraz cerrado de 5 L de capacidad y a la presión de una atmósfera, se calienta una muestra de dióxido de nitrógeno hasta la temperatura constante de 327ºC, con lo que se disocia según la reacción:

2NO

2

(g) 2NO(g) + O

2

(g) . Una vez alcanzado el equilibrio, se enfría bruscamente el matraz (con lo que

se paraliza la reacción, al disminuir enormemente su velocidad) y se analiza la mezcla encontrando que

contiene: 3,45 g de NO

2

, 0,60g de NO y 0,32g de O

2

. Calcular los valores de las constantes de

8

equilibrio Kc y Kp de la reacción de disociación del NO

₂

a dicha temperatura Sol: Kc=1,42∙10

^-4

; Kp=6,98∙10

^-3

Ejercicio 6 no resuelto pag 150 Mc Graw Hill 02 (Es de calculo de Kp a partir de Kp= Kc (RT)

^–Δn

) 56.-Calcula el valor de Kp suponiendo que a 250ºC el valor de Kc para la reacción de dimerización del tetróxido de dinitrógeno vale 6 Sol: N

2

O

4

(g)  2 NO

2

(g) Δn=2-1 ; Kp=257,3

Ejercicio 7 no resuelto Anaya COU año 91 pag 222 (Es de cálculo de Kc y Kp a partir de concentraciones iniciales iguales y conocidas las concentraciones en el equilibrio, y las presiones parciales se calculan por PV= nRT)

57.-En un matraz de 1,00 L se introducen 0,072 moles de PCl

5

y se calienta a 250°C. Una vez alcanzado el equilibrio de disociación del PCl

5

en PCI

3

y C1

2

, se analiza la mezcla de gases encontrando que contiene 0,040 moles de Cl

2

. Calcular las constantes de equilibrio K

c

y K

p

para la reacción de disociación del PCl

5

. Sol.: K

c

= 0,050; K

p

= 2,15.

Ejercicio 4 no resuelto pag 150 Mc Graw Hill 02 (Es de cálculo de Kc y Kp a partir de concentraciones iniciales distintas. Las presiones parciales se calculan por la ley de Dalton o por PV= nRT)

58.-Calcula los valores de Kc y Kp a 250ºC en la reacción de formación del yoduro de hidrógeno, sabiendo que partimos de 2 moles de I

2

y 4 moles de H

2

y se obtienen 3 moles de yoduro de hidrógeno. El volumen del recipiente de reacción es de 10 L. Sol: Kc=Kp= 7,2

Ejercicio 5 no resuelto pag 164 Mc Graw Hill 02 (Es de cálculo de Kc y Kp a partir de concentraciones iniciales distintas. Kp se calcula por Kp= Kc (RT)

^–Δn

Luego se calculan concentraciones en el equilibrio) 59.-A temperatura próxima a 400 ºC se mezclan 0,062 moles de hidrógeno y 0,042 moles de yodo. Al establecerse el equilibrio, se forman 0,076 moles de yoduro de hidrógeno. Calcula: a) las constantes de equilibrio Kc y Kp b)El número de moles de yoduro de hidrógeno que se formarían al mezclar a la misma temperatura 0,08 moles de hidrógeno con 0,08 moles de yodo. Datos: masas atómicas: I=126,9 H:1 Sol:

a) Kc= Kp= 60,2 b)0,118 moles

Ejercicio 8 no resuelto pag 165 Mc Graw Hill 02 (Es de cálculo de Kc y Kp a partir de concentraciones iniciales distintas. Las presiones parciales se calculan por la ley de Dalton o por PV= nRT)

60.-En presencia del adecuado catalizador y a la temperatura de 400ºC es posible obtener gas amoniaco a partir de N

2

e H

2

. En un recipiente de un litro de capacidad y partiendo de 3,00 moles de hidrógeno y 1,00 moles de nitrógeno, se obtienen 0,0385 moles de amoniaco una vez alcanzado el equilibrio. Calcula a partir de estos datos los valores correspondientes de Kc y Kp Sol: Kc=5,95∙10

^-5

Kp= 1,95∙10

^-8

b)Cálculo de Kp y presiones parciales sin grado de disociación α

Ejercicio 58 pag 310 Alhambra COU 84 (Es de calculo de presiones parciales en el equilibrio a partir de Kp dadas unas concentraciones iniciales y de Kc por Kp= Kc (RT)

^–Δn

)

61.-La reacción de descomposición del ozono en oxígeno diatómico tiene una constante de equilibrio a 2000ºC de Kp= 4∙10

¹⁴

. Según esto, hállense: a)Kc a 2000ºC b) las presiones parciales de equilibrio que se logran al introducir en un recipiente de 10 litros, previamente evacuado, 2 moles de ozono, calentando hasta 2000ºC

Ejercicio 10 no resuelto pag 223 Oxford proyecto Tesela ( Es de cálculo de Kc y Kp y posterior cálculo de la presión total de la mezcla)

62.-Se introducen 0,1 mol de SbCl

5

dentro de un recipiente de 2 litros, se calientan a 182 ºC y se produce su disociación según la reacción: SbCl

5

(g)  SbCl

3

(g) + Cl

2

(g). Al llegar al equilibrio, el número de moles de SbCl

5

es 0,083. Calcula: a)La constante de equilibrio Kc y Kp b)La presión total de la mezcla en equilibrio Sol: a) Kc= 1,74∙10

^-3

; Kp=6,5∙10

^-2

; b)Ptotal= 2,18 atm

c)Cálculo de Kp y presiones parciales a partir del grado de disociación α conocidas las concentraciones iniciales

Ejercicio 15 no resuelto pag 223 Oxford proyecto Tesela (Es de cálculo de concentraciones iniciales a partir de α y Ptotal y posterior cálculo de Kc y Kp)

63.-Cuando se calienta a 250ºC, el : PCl

5

(g) se descompone según el proceso : PCl

5

(g)  PCl

3

(g) + Cl

2

(g) . En un recipiente de 1 L se introduce cierta cantidad de PCl

5

y se calienta hasta alcanzar los 250ºC.

Al alcanzar el estado de equilibrio, se observa que la presión total del sistema es de 1 atm y que el 80%

9

del PCl

₅

que se colocó inicialmente se ha transformado. Determina: a)La cantidad inicial de PCl

₅

y su grado de disociación b)La Kp y la Kc para este proceso a esa temperatura Sol: a)0,013mol; α=0,8; b)Kp=

1,8; Kc= 0,042

d)Cálculo de Kp y presiones parciales a partir del grado de disociación α sin conocer las concentraciones iniciales

Ejercicio 9 resuelto pag 162 Mc Graw Hill 02 (Es de cálculo de Kp conocido α y Ptotal pero sin concentración inicial, y luego cálculo de α a otra presión)

64.-A 200ºC y presión 1 atmósfera, el PCl

5

se disocia en un 48,5%. Calcula el grado de disociación a la misma temperatura, pero a una presión de 10 atm. Sol: Kp= 0,307; α=0,171

Ejercicio 11 no resuelto Anaya COU año 91 pag 223(Es de cálculo de Kp conocido α y presión total pero sin concentraciones iniciales)

65.-A la temperatura de 400°C y presión total de 10 atm, el amoniaco está disociado en un 90%. Calcular los valores de K

p

y K

c

para la reacción de formación del amoniaco a dicha temperatura.

Sol.: K

p

= 3,26∙ 10

^-4

; K

c

= 0,994.

Ejercicio 7 no resuelto pag 154 Mc Graw Hill 02 (Es de cálculo de Kp conocido α y P total pero sin concentraciones iniciales)

66.-Calcula la Kp para el equilibrio de dimerización del tetraóxido de dinitrógeno sabiendo que se disocia en un 15%, aproximadamente, a la presión de 0,9 atm y 27ºC Sol: Kp= 8,3∙10

^-2

Ejercicio 60 pag 310 Alhambra COU 84(Es de cálculo de Kp conocido α y presión total pero sin concentraciones iniciales)

67.-A la temperatura de 400ºC se encuentra disociado el amoniaco en 40% en nitrógeno e hidrógeno moleculares, cuando la presión de todo el sistema es de 710 mmHg. Calcúlense: a) presión parcial de cada de los componentes en el equilibrio b) Kc y Kp

Ejercicio 16 no resuelto Anaya COU año 91 pag 223 (Es de cálculo de Kp conocido α y presión total pero sin concentraciones iniciales)

68.-En la síntesis del amoniaco, a 200°C y 10 atm, el rendimiento es del 50,7% en moles de NH

3

. Calcular la constante de equilibrio K

p

en estas condiciones. Comparar el resultado con el del ejercicio 11 y justificarlo.Sol.: K

p

= 0,413.

Ejercicio 8 no resuelto Autoevaluación Anaya COU año 91 pag 229 (Es de cálculo de Kp conocido α y presión total pero sin concentraciones iniciales)

69.- A la temperatura de 1 200 K y presión total de una atmósfera, el cloro molecular se encuentra disociado el 0,5 % en sus átomos. Calcular la constante de equilibrio de disociación, K

p

, a dicha temperatura. Sol: Kp = 1,0∙10

^-4

Ejercicio 10 no resuelto Autoevaluación pag 229 Anaya COU año 91 (Es de cálculo de Kp conocido α y presión total en un apartado, y en el otro apartado es de cálculo de α conocido Kp y Ptotal)

70.-A 250°C y una atmósfera de presión total, el 80% de PCl

5

está disociado en PC1

3

y Cl

2

. Calcular: a) la constante de equilibrio de disociacion K

p

, a dicha temperatura; b) el porcentaje de disociación del PCl

5

, a la misma temperatura, cuando la presión total es de cinco atmósferas.

Sol: a)Kp= 1,78 b)51,2%

e)Cálculo de α a partir de la presión total, cálculo de presiones parciales y posterior cálculo de Kp y Kc

Ejercicio 12 no resuelto pag 223 Oxford proyecto Tesela (cálculo de α a partir de presión total y posterior cálculo de Kc y Kp)

71.-El dióxido de nitrógeno es un compuesto que contribuye a la formación del smog fotoquímico en los

procesos de contaminación urbana debido a que a temperaturas elevadas se descompone según la

reacción: 2NO

2

(g)  2NO(g) + O

2

(g) . Si un recipiente de 2L se añade NO

2

a 25ºC y 21,1 atm de

presión y se calienta hasta 300ºC (a volumen constante) se observa que la presión una vez que se alcanza

el equilibrio es de 50 atm. Calcula a 300ºC: a)el grado de disociación del dióxido de nitrógeno b)el valor

de Kc y Kp Datos: R= =0,082 atmL/K mol Sol: a) α= 0,465 b)Kc=0,15; Kp= 7,12

10

Ejercicio 14 no resuelto pag 223 Oxford proyecto Tesela (cálculo de α a partir de presión total y posterior cálculo de Kc y Kp)

72.-Al calentarse, el SO

3

se descompone según el proceso: 2SO

3

(g)  2SO

2

(g) + O

2

(g). Si se calientan 1,6 g de SO

3

en un recipiente de 2L, a 800ºC, se alcanza el equilibrio a 1,25 atm. Calcula el grado de disociación del SO

3

y el valor de Kp y Kc en esas condiciones. Sol: α=0,84; Kp= 10,3; Kc= 0,12

Ejercicio 2 no resuelto pag 164 Mc Graw Hill 02 (Es de cálculo de α a partir de Ptotal por PV=nRT para calcular Kp)

73.-En un matraz de un litro, en el que se ha hecho el vacío, se introducen 0,0724 moles de N

2

O

4

y se calienta a 35ºC. Parte del N

2

O

4

se disocia en NO

2

según: N

2

O

4

 2 NO

2

. Cuando se alcanza el equilibrio, la presión total es 2,1718 atm. Calcula: a)grado de disociación b)presión parcial de dióxido de nitrógeno en el equilibrio c)valor de Kc Sol: a) α= 18,8% b)Kp= 0,318 c)Kc= 1,26∙10

^-2

Cálculo de concentraciones en el equilibrio, grado de disociación y presiones parciales conocido Kp

a)Cálculo de α conocido Kp y concentraciones iniciales conocidas

Ejercicio 3 resuelto pag 202 Anaya COU 96 (Es de cálculo de α a partir de Kp conocido y concentraciones iniciales conocidas. Las presiones parciales se calculan con la ley de Dalton)

74.-Para la disociación del N

2

O

4

, la constante de equilibrio Kp vale 0,142 a 25 ºC. Calcular el grado de disociación, a 25 ºC y 1,2 atm, cuando en un matraz se introducen inicialmente 0,1 mol de N

2

O

4

(el grado de disociación se define como la fracción de mol que se disocia de un compuesto) Sol: α=0,169

Ejercicio 5 resuelto pag 206 Anaya COU 96 (Es de cálculo de α a partir de Kp conocido y concentraciones iniciales conocidas. Las presiones parciales se calculan con la ley de Dalton)

75.-Calcular el grado de disociación del problema anterior pero a una presión total de 5 atm, en lugar de 1,2 atm. Sol: α=0,084

b)Cálculo de α conocido Kp y concentraciones iniciales no conocidas

Ejercicio 5 resuelto pag 154 Mc Graw Hill 02 (Es de cálculo de α conocido Kp y Ptotal pero sin concentraciones iniciales)

76.-Calcula el grado de disociación, a 30ºC y 5 atm de presión para la disociación del tetraóxido de dinitrógeno, si se sabe que en esas condiciones el valor de Kp es de 0,15 Sol: α= 0,0863

Ejercicio 6 resuelto pag 160 Mc Graw Hill 02 (Es de cálculo de α conocido Kp y Ptotal pero sin concentraciones iniciales)

77.-Calcula el grado de disociación, a 30ºC y 5 atm de presión para la disociación del tetraóxido de dinitrógeno, si se sabe que en esas condiciones el valor de Kp es de 0,15 Sol: α=0,0863

Ejercicio 24 no resuelto pag 224 Anaya COU año 91 (Es de cálculo de α conocido Kp y Ptotal pero sin concentraciones iniciales)

78.-Calcular el grado de disociación del tetróxido de dinitrógeno a la misma temperatura de 60°C, cuando la presión total se eleva a 5,00 atm. Explicar el resultado. Dato: Kp=1,33 Sol.: α = 0,25.

Ejercicio 8 resuelto pag 161 Mc Graw Hill 02 (Es de cálculo de Kp conocido α y Ptotal pero sin concentración inicial, y luego cálculo de α a otra presión)

79.-A 27 ºC y 1 atm de presión el N

2

O

4

está disociado en un 20% en NO

2

. Calcula: a)el valor de Kp b) el porcentaje de disociación a 27ºC y a una presión total de 0,1 atm. Sol: a) Kp= 0,166 b) α=0,543

Problemas de Kp difíciles de asignar

Ejercicio 4 resuelto pag 159 Mc Graw Hill 02 (Es un ejercicio complejo de Kc)

80.-En un recipiente de 10 L de volumen se introducen 2 moles del compuesto A y 1 mol del compuesto

B. Se calienta a 300ºC y se establece el equilibrio: A(g) + 3B(g)  2C(g). Cuando se alcanza el

equilibrio, el número de moles de B es igual al de C. Calcula los moles de cada componente en el

equilibrio, Kc, Kp y la presión parcial del componente B Sol: 1,8 moles de A; 0,4 moles de B; 0,4 moles

de C; Kc=139; Kp= 0,063 ; P de B= 1,88 atm

11

Ejercicio 7 resuelto pag 156 Mc Graw Hill 02 (Es un ejercicio complejo de Kc. Se calcula α en una situación inicial y luego después cuando se ha añadido un reactivo) (No tengo claro que solo se haga con kc o usando kp, por eso lo he metido aquí)

81.-La constante de equilibrio para la reacción : N

2

O

4

(g)  2NO

2

(g) vale 5,8∙10

^-3

a 25ºC. Calcula el grado de disociación cuando la concentración inicial es: a)0,01 mol/L N

2

O

4

b)añadimos 0,01 mol/L de N

2

O

4

al equilibrio formado en el apartado a) Sol: a) α=0,3150 b) α=0,155

Uso de Q para determinar el desplazamiento de una reacción

Ejercicio 7 resuelto pag 206 Oxford proyecto Tesela

82.-En un recipiente de 0,5 L se introducen 1 mol de H

2

O, 1 mol de CO, 2 mol de H

2

y 2 mol de CO

2

. Se calientan hasta los 600ºC, temperatura a la cual se pueden transformar según el proceso:

CO(g) + H

2

O(g)  CO

2

(g)+ H

2

(g) Su Kc a esa temperatura es de 1,5. Determina en qué sentido evolucionará el sistema y cuál será su composición en el equilibrio. Sol: 1)Se determina si el sistema se encuentra en equilibrio. Se calcula Q y se compara con Kc : Q=4 >Kc luego el sistema evoluciona transformando productos en reactivos, es decir, a la izquierda 2)Se plantea el cuadro con la evolución del sistema hasta alcanzar el equilibrio 3)Relacionamos las concentraciones en el equilibrio con el valor de Kc y se resuelve la ecuación anterior de segundo grado obteniendo: x= 0,35 mol 4)La composición del sistema en el equilibrio: [CO]= [H

2

O]= 1,35/0,5 = 2,7 M ; [CO

2

]= [H

2

] = 1,65/0,5= 3,3 M

Ejercicio 13 no resuelto pag 206 Oxford proyecto Tesela

83.-A 200ºC, el SbCl

5

se descompone según el proceso: SbCl

5

(g)  SbCl

3

(g) + Cl

2

(g) cuya Kc es 2,2∙10

^-2

. En un recipiente de 1 L se introducen, a esa temperatura, 0,1 mol de SbCl

3

, 0,1 mol de Cl

2

y 1mol de SbCl

5

. Determina: a)Si el sistema está en equilibrio y, si no lo está, el sentido en que va a evolucionar b) la composición del sistema en equilibrio Sol:1)Se calcula Q, y da 0,01 Como Q=0,01<Kc el sistema evolucionará a la derecha 2)Con Kc se calcula la cantidad x que reacciona obtenida a partir de una ecuación de segundo grado obteniendo x=0,045 mol. Las concentraciones en el equilibrio son:

[SbCl

3

]= [Cl

2

]= 0,1+x/1= 0,145 M ; [SbCl

5

] =1-x/1 = 0,955 M

En el futuro buscar problemas donde ya haya equilibrios establecidos y lo modificamos añadiendo un reactivo (Buscarlo en Anaya COU o Mc Graw 02…)

Problemas en equilibrios heterogéneos

a)Expresión de la constante de equilibrio de un equilibrio heterogéneo

Ejemplo explicado en clase:

CaCO

3

(s)  CaO(s) + CO

2

(g) Kp= P

CO2

Kc = [CO

2

]

Ejercicio 14 no resuelto pag 207 Oxford proyecto Tesela 84.-Escribe la Kc de los siguientes procesos:

a)C(s) + ½ O

2

(g)  CO(g)

b)AgCrO

4

(s)  2Ag

⁺

(aq) + CrO

42-

(aq) c)FeO(s) + CO(g)  Fe(s) + CO

2

(g) d)2 HgO(s)  2 Hg(g) + O

2

(g) e)H

2

(g) + ½ O

2

(g)  H

2

O(l) f)PbCl

2

(s)  Pb

²⁺

(aq) + 2 Cl

^-

(aq) g)CuBr

2

(s)  Cu(s) + Br

2

(g)

Sol: Recordamos que en los procesos heterogéneos:

-Si hay sólidos y gases, no se tiene en cuenta la presencia de las especies sólidas -Si hay líquidos y gases, no se tiene en cuenta la presencia de las especies líquidas

-Si hay sólidos y especies en disolución, no se tienen en cuenta las especies sólidas y no hay Kp, dado que no hay especies en estado gaseoso

a)Kc= [CO]/[ O

2

]

^1/2

b)Kc= [Ag

⁺

]

²

[CrO

42-

] c)Kc=[ CO

2

] / [CO] d)Kc= [Hg]

²

[O

2

] e)Kc= 1/[ H

2

] [O

2

]

^1/2

f)Kc=[ Pb

²⁺

] [Cl

^-

]

²

g)Kc= [Br

2

]

b)Cálculos en equilibrios heterogéneos

85.-Ejercicio 2 resuelto pag 220 Oxford proyecto Tesela

12

A 400ºC, el hidrogenocarbonato de sodio, NaHCO

₃

, se descompone parcialmente según el siguiente equilibrio: 2NaHCO

3

(s)  Na

2

CO

3

(s) + CO

2

(g) + H

2

O(g)

Se introduce una cierta cantidad de NaHCO

3

(s)en un recipiente cerrado de 2L 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)Calcula el valor de Kp y Kc b)Calcula la cantidad (en gramos) de NaHCO

3

(s) que se habrá descompuesto c)Si inicialmente hay 1,0 g de NaHCO

3

(s) calcula la cantidad que se habrá descompuesto tras alcanzarse el equilibrio Dato: R= 0,082 atm L / mol K

Sol: P CO

2

= P H

2

O = 0,92/2 = 0,481 atm; Kp= P CO

2

∙ P H

2

O = 0,481 ∙0,481 = 0,231

Kc= [CO

2

] [H

2

O] = 0,0175/2 ∙0,0175/2 = 7,66∙10

^-5

b)masa de hidrogenocarbonato descompuesto:

2∙0,0175∙84 g/mol= 2,94 g c)La cantidad de hidrogenocarbonato de sodio que se habrá descompuesto cuando se alcance el equilibrio no depende de la cantidad inicial de NaHCO

3

, siempre que esta sea suficiente para que se descompongan 2,94 g. Si inicialmente solo hay 1,0 g de NaHCO

3

, se descompondrá totalmente

Ejercicio 15 no resuelto pag 207 Oxford proyecto Tesela

86.-A 1024 ºC, la Kp del sistema 4CuO (s) 2Cu

2

O(s) + O

2

(g) vale 0,49 atm. En un recipiente de 2L en el que ha hecho el vacío, se añaden 2 mol de CuO(s). Calcula: a)La concentración del gas oxígeno cuando se alcance el equilibrio b)Los gramos de CuO que quedan en el estado de equilibrio Sol: a) [O

2

]=4,6∙10

^-3

M b)156,06 g CuO

Ejercicio 18 no resuelto pag 224 Oxford proyecto Tesela

87.-El bromuro de cobre (II) se descompone a 230ºC según el proceso CuBr

2

(s) Cu(s) + Br

2

(g) a)Se introducen 10g de CuBr

2

puro en un recipiente de 10 L, se cierra y se eleva la temperatura hasta 230ºC.

Cuando se alcanza el equilibrio, la presión total del sistema es de 80 mmHg. Halla la cantidad de cada una de las sustancias presentes cuando se alcanza el equilibrio b)En una experiencia idéntica a la anterior, colocamos 100 g de CuBr

2

. ¿Cuál sería ahora la cantidad de cada una de las sustancias presentes en el equilibrio? Sol: a) 4,31 g de CuBr

2

; 1,62 g de Cu y 4,07 g de Br

2

b)94,3 g de CuBr

2

; 1,62 g de Cu y 4,07 g de Br

2

Equilibrios en varias etapas

Ejemplos puestos en clase:

A: N

2

(g) + O

2

(g)  2NO(g) K

A

= 4,3∙10

^-25

B: 2NO(g) + O

2

(g)  2NO

2

(g) K

B

= 6,4∙10

⁹

A+B : N

2

(g) + 2O

2

(g)  2NO

2

(g)

K

A

=[NO]

²

/ [N

2

] [O

2

] K

B

= [ NO

2

]

²

/ [NO]

²

[O

2

] K

A+B

= [ NO

2

]

²

/[N

2

] [O

2

]

²

= [NO]

²

/ [N

2

] [O

2

] ∙ [ NO

2

]

²

/ [NO]

²

[O

2

] =K

A

∙ K

B

En resumen, si una reacción se expresa como suma o diferencia de dos reacciones, su constante de equilibrio:

A+B: K

A+B

= K

A

∙ K

B

A-B: K

A-B

= K

A

∙ 1/ K

B

(Recordar: -B: 1/ K

B

)

Otro ejemplo :

B: N

2

(g) +1/2 O

2

(g)  N

2

O(g) K

B

= 1,7∙10

^-18

C: N

2

(g) + O

2

(g)  2NO(g) K

C

= 4,7∙10

^-31

K

equilibrio

= [ NO]

²

/[ N

2

O] [O

2

]

^1/2

=[ N

2

] [O

2

]

^1/2

/ /[ N

2

O] ∙ [NO]

²

/ [N

2

] [O

2

] = K

C

/ K

B

= 2,8∙10

^-13

Principio de L´Chatelier

Ejercicio 3 resuelto pag 221 Oxford proyecto Tesela

88.-Al calentar yodo en una atmósfera de dióxido de carbono, se produce monóxido de carbono y pentóxido de diyodo. Se representa el proceso mediante la ecuación: I

2

(g) + 5 CO

2

(g)  5CO(g) + I

2

O

5

(s) ΔH= 1175 KJ. Señala el efecto que tendrán los cambios que se proponen sobre las cantidades que se indican a continuación:

Cambio Cantidad

Disminución del volumen Kc

Disminución del volumen Cantidad de CO

Aumento de la temperatura Kc

Adición de I

2

Cantidad de CO

2

Adición de I

2

O

5

Cantidad de I

2

13

Retirada del CO

₂

Cantidad de I

₂

Aumento de la presión Cantidad de CO

Reducción de la temperatura Cantidad de CO

2

Adición de CO

2

Cantidad de I

2

O

5

Adición de CO

2

Cantidad de CO

2

Ejercicio 17 no resuelto pag 211 Oxford proyecto Tesela

89.-En cada uno de estos procesos se trata de evitar la formación o la descomposición de una determinada sustancia. Con los datos que se dan, señala si, para lograrlo, se debe aumentar la presión del sistema, el volumen del recipiente o la temperatura:

Para evitar Proceso ΔH(kJ) ↑P ↑V ↑T

Oxidación del Fe 4Fe(s) + 3O

2

(g) 2Fe

2

O

3

(s) -1651 Combustión del C C(s) + O

2

(g) CO

2

(g) -393,5 Disociación del HCl H

2

(g) + Cl

2

(g) 2HCl(g) -184,6 Disociación del HI H

2

(g) + I

2

(g)  2HI(g) +51,8 Descomposición del CaCO

3

CaCO

3

(s)  CaO(s) + CO

2

(g) +178,3

Solución:

Para evitar Debe producirse en sentido… ΔH(kJ) ↑P ↑V ↑T

Oxidación del Fe ← -1651 No Sí Sí

Combustión del C ^← -393,5 - - Sí

Disociación del HCl → -184,6 - - No

Disociación del HI → +51,8 No Sí Sí

Descomposición del CaCO

3

← +178,3 Sí No No

Ejercicio 20 no resuelto pag 224 Oxford proyecto Tesela 90.-De acuerdo con el principio de Le Chatelier, contesta:

a)¿Siempre que varía la presión de un sistema que está en equilibrio, este evoluciona hacia un nuevo equilibrio?

b)¿Siempre que varía la cantidad de alguna sustancia presente en un sistema que está en equilibrio, este sistema evoluciona hacia un nuevo equilibrio?

c)¿Siempre que varía la temperatura de un sistema que está en equilibrio, evoluciona hacia un nuevo equlibrio?

Ejercicio 21 no resuelto pag 224 Oxford proyecto Tesela

91.-Predice el efecto que tendrá sobre un sistema en el que se den los siguientes procesos:

-Una disminución de la temperatura

-Una disminución del volumen del recipiente

a)F

2

(g) 2 F(g) ΔHº>0 b)C

2

H

2

(g) + H

2

O(g)  CH

3

CHO(g) ΔHº<0

c)C

2

H

5

OH(l) + O

2

(g)  CH

3

COOH(l) + H

2

O(l) ΔHº<0 d)C(s) + H

2

O(g)  CO(g) + H

2

(g) ΔHº>0 Solución:

a)Al disminuir la temperatura, el proceso se desplazará en el sentido exotérmico, es decir, aumentará la proporción de F

2

y disminuirá la de F. Una disminución del volumen hará que el sistema evolucione en el sentido de productos a reactivos (←)

b)Una disminución de la temperatura favorece el proceso tal y como está escrito (→). Una reducción del volumen hace que el sistema evolucione en el sentido de reactivos a productos (→)

c)Una reducción de la temperatura favorece el proceso tal y como está escrito (→). Una disminución del volumen hace que el sistema evolucione en el sentido de reactivos a productos (→).

d)Al disminuir la temperatura, el proceso se desplazará en el sentido de productos a reactivos (←). Una reducción del volumen hará que el sistema evolucione en el sentido de productos a reactivos (←).

Ejercicio 22 no resuelto pag 224 Oxford proyecto Tesela

92.-El metanol (C

2

H

5

OH) se prepara industrialmente a partir del llamado gas de síntesis (mezcla de CO y

H

2

) según el proceso: CO(g) + 2 H

2

(g) CH

3

OH (g) ΔHº =-90,8 kJ . Razona cuál de las siguientes

actuaciones producen un mayor rendimiento en el mismo: a)aumentar la temperatura b)aumentar la

presión c)trabajar con exceso de CO d)mantener todas las sustancias en el reactor hasta que se agoten los

reactivos e)retirar del reactor el CH

3

OH mientras se produce

14

Solución:

La reacción es un proceso exotérmico, por lo que evoluciona con desprendimiento de calor. También se observa que, cuando los reactivos se transforman en productos, disminuye el número de moles gaseosos del sistema . Aplicando el principio de Le Chátelier:

a)Se desplazará en el sentido en que el proceso es endotérmico, esto es, hacia la izquierda aumentando el rendimiento

b)Si se aumenta la presión, el equilibrio se desplazará hacia la derecha aumentando el rendimiento c)Si se aumenta la concentración de reactivos, el sistema evolucionará hacia la derecha, aumentando el rendimiento

d)Si se mantienen todas las sustancias en el reactor, el sistema no evolucionará una vez que se alcance el equilibrio, por tanto, nunca se agotarán los reactivos

e)Si se retira el producto, el sistema tiende a reponerlo, desplazando el equilibrio hacia la derecha; por eso, sí aumentará el rendimiento del proceso.

Ejercicio 23 no resuelto pag 224 Oxford proyecto Tesela

93.-En un cilindro metálico cerrado, se tiene el siguiente proceso químico en equilibrio:

2A(g) + B(s) 2C(s) + 2D(g) ΔHº<0 kJ/mol

Justifica de un modo razonado el sentido hacia donde se desplazará el equilibrio si: a) se duplica la presión en el sistema b)se reduce a la mitad la concentración de B y C c)se incrementa la temperatura Solución: a)Un aumento de presión hace que el sistema evolucione hacia donde hay un menor número de partículas en estado gaseoso. En este caso, por cada dos partículas gaseosas que hay en los reactivos, hay otras dos partículas en los productos; por tanto, una variación en la presión no provoca ningún cambio en el sistema en equilibrio b)B y C se encuentran en estado sólido. No tiene sentido hablar de que su concentración se reduzca a la mitad, pues la relación n/V permanecerá constante si son sustancias puras;

en cambio, sí podemos contemplar la posibilidad de que su cantidad se reduzca a la mitad: como son sustancias sólidas en un equilibrio heterogéneo, su cantidad no influye en el equilibrio, a menos que se agoten c)Un aumento en la temperatura provoca un desplazamiento en el sentido en que se produce el proceso endotérmico, en este caso: 2C(s) + 2D(g)  2A(g) + B(s)

Solubilidad

IMPORTANTE: Kps es para sales insolubles . Para sales solubles no hay Kps o es muy grande y se disocian totalmente disolviéndose totalmente. Las sales solubles son todas las sales de los alcalinos.

a)Escribir expresión de producto de solubilidad

Ejercicio inventado

94.-Escribir el equilibrio de disociación y la expresión del producto de solubilidad para los compuestos siguientes: 1) AgBr 2)Na

2

CO

3

3)Pb(OH)

2

4)CaCO

3

5) Al

2

(SO

4

)

3

Sol: 1) AgBr (s) AgBr(aq)  Ag

⁺

(aq) + Br

^-

(aq) los siguientes se realizan del mismo modo

b)Cálculo de Kps a partir de s (solubilidad)

Recordar que la solubilidad, s , en equilibrios de precipitación se escribe en mol/L

Ejercicio 10 resuelto pag 213 Oxford proyecto Tesela

95.-A 25ºC, la solubilidad en agua del cromato de plata es 2,16∙10

^-3

g/100mL. Calcula su Kps a dicha temperatura Solución: Planteamos el equilibrio de solubilidad del cromato de plata y su Kps:

Ag

2

CrO

4

(s) Ag

2

CrO

4

(aq)  2 Ag

⁺

(aq) + CrO

42-

(aq) s 2s s

Kps = [Ag

⁺

]

²

[CrO

42-

] = (2s)

²

s = 4s

³

La solubilidad de las sustancias se debe expresar como molaridad: M Ag

2

CrO

4

=331,8 g/mol s= es 6,51∙10

^-5

M

Kps= 4s

³

= 4 (6,51∙10

^-5

)

³

= 1,1∙10

^-12

15

Ejercicio 21 no resuelto pag 213 Oxford proyecto Tesela

96.-La solubilidad en agua del fluoruro de calcio, a 25 ºC, es de 1,6 mg/100 mL. Calcula la Kps de la sustancia a esa temperatura y compárala con el dato que se muestra en la tabla 6.3 Dato de la tabla:

3,5∙10

^-11

Sol: Kps = [Ca

²⁺

][ F

^-

]

²

=s (2s)

²

= 4s

³

= 4(2,05∙10

^-4

)

³

= 3,45∙10

^-11

c)Cálculo de s conocido por Kps

Ejercicio 20 no resuelto pag 213 Oxford proyecto Tesela

97.-Utilizando el dato de Kps que puedes ver en la tabla 6.3 ( Kps del Ag

2

CrO

4

=1,1∙10

^-12

) , calcula la solubilidad del cromato de plata y exprésala en g/100 mL

Solución: s = = 6,5∙10

^-5

mol/L ∙ 331,8 g/mol ∙1/10 =2,16∙10

^-3

g/100mL

Ejercicio 23 no resuelto pag 213 Oxford proyecto Tesela

98.-Teniendo en cuenta los datos de la tabla 6.3 (Kps de BaF

2

=1,8∙10

^-6

; Kps de BaSO

4

= 1,1∙10

^-10

) determina la cantidad, en g, de BaF

2

y de BaSO

4

, que debemos disolver en agua para obtener sendas disoluciones saturadas. ¿Cuánto vale la concentración del ión bario en cada una de ellas?

Sol: Para el fluoruro de bario:Kps= [Ba

²⁺

] [F

^-

]

²

 1,8∙10

^-6

= 4s

³

; s= 7,7∙10

^-3

mol/L; s=7,7∙10

^-3

mol/L∙

175,3 g/mol= 1,35 g/L Para el sulfato de bario:

Kps= [Ba

²⁺

] [SO

42-

]  1,1∙10

^-10

= s

²

; s= 1,05∙10

^-5

mol/L; s=1,05∙10

^-5

mol/L∙ 233,3 g/mol= 2,45∙10

^-3

g/L

En resumen, las concentraciones del ión bario en cada disolución son iguales al valor obtenido para la solubilidad (s en mol/L)

Ejercicio 22 no resuelto pag 213 Oxford proyecto Tesela

99.-Explica si se puede establecer una relación directa entre la solubilidad de una sustancia y su Kps, es decir, si cuanto mayor sea la Kps de una sustancia, mayor será también su solubilidad

Sol: la relación entre la constante Kps y la solubilidad, s, de una sustancia depende de la estequiometría del compuesto, es decir, del número de especies en disolución a las que da lugar. Podemos afirmar que, en este caso, a mayor Kps, mayor solubilidad. Como Kps de AgCl =1,8∙10

^-10

y Kps de CuCl =1,7∙10

^-7

es más soluble el cloruro de cobre (I)

d)Uso de Q en comparación con Kps para ver si se disuelve un compuesto

Recordar:

Qps<Kps  No hay precipitado

Qps=Kps  Hay equilibrio de solubilidad Qps>Kps  Se formará precipietado

Ejercicio 18 no resuelto pag 212 Oxford proyecto Tesela

100.-Determina si se podrán disolver 500 mg de Ca(OH)

2

en 1 L de agua. Dato: Kps= 5,0∙10

^-6

Sol: n Ca(OH)

2

= m Ca(OH)

2

/M Ca(OH)

2

= 0,5/74 =6,8∙10

^-3

mol ; M Ca(OH)

2

= n Ca(OH)

2

/V

=6,8∙10

^-3

mol/1 L=6,8∙10

^-3

M

Calculamos el cociente de la reacción de este equilibrio heterogéneo:

Qps=[ Ca

²⁺

][ OH

^-

]

²

= (6,8∙10

^-3

)( 13,6∙10

^-3

)

²

= 1,26∙10

^-6

Dado que Qps<Kps, sí se podrá disolver esa cantidad y más, dado que la tendencia del equilibrio es a desplazarse hacia la derecha

Ejercicio 19 no resuelto pag 212 Oxford proyecto Tesela

101.-Determina si se podrán disolver 500 mg de CaCO

3

en 1 L de agua Dato: : Kps= 3,4∙10

^-9

Sol: n CaCO

3

= m CaCO

3

/M CaCO

3

= 0,5/100 =5,0∙10

^-3

mol ; M CaCO

3

= n CaCO

3

/V =5,0∙10

^-3

mol/ L=5,0∙10

^-3

M

Qps=[ Ca

²⁺

][ CO

32-

] = (5,0∙10

^-3

)( 5,0∙10

^-3

) = 2,5∙10

^-3

Dado que Qps>Kps, no se podrá disolver esa cantidad, dado que la tendencia del equilibrio es a

desplazarse a la izquierda (precipitaría hasta alcanzar la saturación)