EQUILIBRIO QUÍMICO PROBLEMAS. 1) En la reacción exotérmica

EQUILIBRIO QUÍMICO
PROBLEMAS.
1)
En la reacción exotérmica:
monóxido de carbono + hidrógeno ---> metanol
A 300 1C las presiones parciales en el equilibrio son:
P(H2) = 1,75 at. ; P(CO) = 4,2 at. ; P(metanol) = 0,12 at.
Calcular los valores de Kp y Kc a esa temperatura e indicar hacia dónde se desplaza el equilibrio si disminuye:
a) La temperatura.
b) La presión total.
c) La presión parcial del metanol.
d) La presión parcial del monóxido de carbono.
Justifica las respuestas.
2)
En una vasija de 200 ml en la que se encuentra azufre sólido, se introducen un gramo de hidrógeno y 3,2 g de
H2S. Se calienta el sistema a 3801K con lo que se establece el equilibrio:
H2S(g) <===> H2(g) + S(s)
Kc = 7,0.10-2
Hallar la presión parcial de ambos gases en el equilibrio.
DATOS. M.a(S) = 32 ; R = 0,082 at.l/K.mol
3)
A 375 1C, la constante Kp del equilibrio:
SO2Cl2(g) <===> SO2(g) + Cl2(g)
es 2,4.Suponga que se colocan 6,7 g de SO2Cl2 en un recipiente de un litro y se aumenta la temperatura a 375
1C. )Cuál sería la presión del SO2Cl2 si nada de él se disocia ?. En el equilibrio, )cuáles son las presiones
parciales de SO2 , Cl2 y SO2Cl2 ?.
DATOS. M.a(S) = 32 ; M.a(O) = 16
4)
A temperatura próxima a 400 1C se mezclan 0,062 moles de hidrógeno y 0,042 moles de iodo. Al establecerse
el equilibrio se forman 0,076 moles de ioduro de hidrógeno. Calcular:
a) Las constantes de equilibrio Kc y Kp.
b) El número de moles de ioduro de hidrógeno que se formarían al mezclar a la misma temperatura 0,08 moles
de hidrógeno con 0,08 moles de iodo.
DATOS. M.a(I) = 126,90
5)
En un recipiente vacío se introduce NaHCO3 sólido. Se cierra y se calienta a 120 1C. Cuando se alcanza el
equilibrio, la presión es de 1720 mmHg. Calcular Kp y Kc para el proceso:
2 NaHCO3(s) <===> Na2CO3(s) + CO2(g) + H2O(vap)
6)
Para el equilibrio:
I2(g) + H2(g) <===> 2 HI(g)
la constante Kc ,a 400 1C ,vale 64. Calcular los gramos de HI que se formarán cuando en un recipiente cerrado
se mezclen dos moles de I2 con dos moles de H2 y se deje alcanzar el equilibrio a esa temperatura.
DATOS. M.a(I) = 127
7)
El tetróxido de dinitrógeno es un gas incoloro que se descompone parcialmente en dióxido de nitrógeno gaseoso,
que es de color rojizo. Sabiendo que la constante Kc = 0,125 a 25 1C, calcule el porcentaje de tetróxido
disociado en dióxido (escribiendo la ecuación ajustada) cuando se encierran 0,03 moles de tetróxido de
dinitrógeno en un recipiente de un litro a 25 1C.
8)
En un matraz cerrado de un litro se introducen 46 g de N 2O4 , estableciéndose el equilibrio:
N2O4(g) <===> 2 NO2(g)
Calcular el porcentaje de N2O4 disociado.
DATOS: Kc(N2O4) = 12,5.10-2 ; M.a(N)=14 ; M.a(O)=16
9)
Para el equilibrio :
10)
H2(g) + CO2(g) <===> H2O(vap) + CO(g)
la K es 4,40 a 2000 K. Calcular la concentración de cada especie en el equilibrio después de introducir 1,00 mol
de H2 y 1,00 mol de CO2 en un recipiente de 4,68 litros a 2000 K.
Para el proceso en fase gaseosa:
EQUILIBRIO QUÍMICO. Selectividad. Química C.O.U.
H.C.B.
á1
PCl3(g) + Cl2(g) <===> PCl5(g)
el valor de la constante de equilibrio, para una determinada temperatura es de
2,2 (mol/l)-1. En un recipiente de 1 lit de capacidad se introducen 0,1 moles de PCl 3 y posteriormente se
introduce Cl2 hasta que la concentración del mismo en el equilibrio es de 0,3 moles/l.) Cuántos moles de PCl3 se
habrán convertido en Pcl5, a la temperatura considerada ?.
11)
A 3501C para la reacción:
PCl5(g) <===> PCl3(g) + Cl2(g)
el valor de Kc es 0,58. En un recipiente de 25 lit. existe una mezcla formada por 2 moles de Cl 2 ,1,5 moles de
PCl3 y 0,15 moles de PCl5 .
a) ) Estará la mezcla de gases en equilibrio ?.
b) Si no está en equilibrio.) Cómo evolucionará el sistema ?.
c) )Cómo influirá en el equilibrio un aumento de presión ?. )Y una disminución de temperatura ?.
12)
En un reactor de 1 lit se han introducido 0,50 moles de CO 2 y 0,80 moles de H2(g) y se calientan a 900 1C
permitiéndose que se alcance el equilibrio entre estos reaccionantes y los productos CO y agua que se forman,
ambos en estado gaseoso. Sabiendo que la Kc = 1,35 , se desea que calcule las concentraciones en el equilibrio
de las distintas especies y el valor de Kp .
13)
Un mol de etanol puro se mezcla con un mol de ácido acético (ácido metanoico) puro a la temperatura de 25
1C. Analizada la composición en el equilibrio se encuentra que la mezcla contiene 2/3 de mol de ester y 2/3
de mol de agua. Considerando que a la temperatura de la reacción todas las sustancias están en estado líquido:
a) Calcular la constante de equilibrio a esa temperatura.
b) )Variará el valor de la constante de equilibrio con la adición de 1 mol de éster una vez alcanzado el
equilibrio ?.
Razona la respuesta.
14)
En un recipiente de un litro se colocan 0,250 moles de CO2, el cual se descompone de acuerdo con la
siguiente ecuación:
2 CO2(g) <===> 2 CO(g) + O2(g)
Sabiendo que la [CO]=0,004 M en el equilibrio, calcular la K c .
15)
En un recipiente de 1 lit se introducen 0,2 moles de una sustancia A y 0,1 moles de otra B y se transforman en
C de acuerdo con la siguiente reacción:
A(g) + 3 B(g) <===> 2 C(g)
Después de calentar a 227 1C, se llega a un equilibrio en el que el número de moles de B y el de C es el
mismo.
a) Calcule los moles de cada sustancia en el equilibrio,el valor de la presión parcial del componente B y los
valores de las constantes Kc y Kp .
b) Si la masa molecular de C es inferior a 30 y su análisis elemental indica que contiene un 82,5  0,5 %
de nitrógeno y el resto de hidrógeno. )Qué sustancia debe ser C?. Razónese la respuesta.
c) Si se hace pasar esta sustancia por agua el pH de la disolución resultante es diferente de 7. ) Será
ácido o básico ?.) Por qué ?.
16)
Para la reacción en equilibrio:
NH4HS(s) <===> NH3(g) + H2S(g)
la constante de equilibrio Kc = 1,2.10-4 .
a) En un vaso cerrado de un litro se coloca NH4HS(s) que se descompone hasta alcanzar el equilibrio.
Calcular las concentraciones de ambos gases presentes.
b) Se introduce NH4HS(s) en la misma vasija en la que ya hay presentes 1,1.10 -3 moles de NH3 y se alcanza
de nuevo el equilibrio. Calcular las concentraciones de los gases en el mismo.
17)
Calcule el % de PCl5 que se disocia a PCl3 y cloro si se ponen en una vasija cerrada 0,05 moles de PCl 5 a 250
1C y 2 atm de presión, sabiendo que la constante de equilibrio de esta descomposición es 1,78 a dicha
temperatura.
18)
A 1200 1C la Kc = 7,09.1012 para la reacción:
2 CO(g) + O2(g) <===> 2 CO2(g)
EQUILIBRIO QUÍMICO. Selectividad. Química C.O.U.
H.C.B.
á2
Calcular la Kp a esta temperatura.
19)
Trabajando con el equilibrio:
I2(g) <===> 2 I(g)
a alta temperatura, se ponen 0,10 moles de I 2 en un recipiente de 1 lit. Cuando se alcanza el equilibrio, a la
misma temperatura, se observa que le presión total de equilibrio es 50 % más alta que la inicial.
) Cuánto vale Kc para este equilibrio ?.
CUESTIONES TEÓRICAS.
20)
Con respecto al siguiente equilibrio en fase gaseosa:
2 A(g) <===> B(g) + C(g)
comente las siguientes afirmaciones, indicando de forma razonada si le parecen correctas o
corrigiéndolas en su caso.
a) El número de moles de C se incrementa disminuyendo el volumen del recipiente que contiene a la
mezcla gaseosa en equilibrio
b) El número de moles de B se incrementa si se adiciona una nueva cantidad de C a la mezcla en equilibrio.
c) El número de moles de C y B se incrementa si el citado equilibrio se establece en presencia de un
catalizador.
21)
Supongase el siguiente equilibrio:
2 Cl2(g) + 2 H2O(vap) <===> 4 HCl(g) + O2(g)
ΔH = 113 KJ
Indiquese cómo variará la constante Kp y la concentración de agua:
a) Al añadir algo de O2
b) Al añadir algo de Cl2.
c) Al eliminar algo de HCl.
d) Al disminuir el volumen del recipiente.
e) Al bajar la temperatura.
22)
) Qué entiende por equilibrio químico ?. ) Cuáles son las características de un equilibrio químico ?. ) Cuáles
son los factores que afectan a un equilibrio químico ?. Razona las diversas respuestas.
23)
) En qué casos serán iguales Kc y Kp ?. Coméntelo razonadamente y justifique asimismo cómo afectará en
este caso a la posición del equilibrio un aumento de la presión.
24)
En la síntesis del amoniaco:
N2(g) + 3 H2(g) <===> 2 NH3(g) ΔH = 100,32 KJ/mol.
se recomiendan presiones muy altas y temperaturas del orden de los 600 1C al mismo tiempo que la continua
eliminación del amoniaco formado. Justifique cada una de estas recomendaciones.
25)
En un recipiente con un volumen constante tiene lugar el siguiente equilibrio:
SO2(g) + 2 O2(g) <===> SO3(g) ΔH = - 981,3 KJ/mol
Explica razonadamente cuatro maneras de incrementar la cantidad de SO 3.
26)
En un recipiente de volumen 5 lit. se encuentran en equilibrio, a la temperatura de 298 K, los gases N 2 , H2 y
NH3 . ) Qué efecto tendrán sobre el equilibrio:
a) Una reducción del volumen hasta 2 lit.
b) Un aumento de la temperatura hasta 600 1C.
c) La presencia de un catalizador.
DATO. La entalpía normal de formación del amoniaco es - 92,4 KJ/mol.
27)
Dado el siguiente equilibrio:
2 SO3(g) <===> 2 SO2(g) + O2(g)
Indica cómo afecta al equilibrio:
EQUILIBRIO QUÍMICO. Selectividad. Química C.O.U.
ΔH = 47 Kcal.
H.C.B.
á3
a)
b)
c)
Una disminución de la presión.
Un aumento de la temperatura.
Adición de O2 .
28)
Explica las modificaciones que se producen en un equilibrio químico y en su constante:
a) Un aumento de concentración de uno de los reactivos.
b) Un aumento de la temperatura.
29)
Para el equilibrio:
CH3-CHOH-CH3(g) <===> CH3-CO-CH3(g) + H2(g)
podemos decir que el rendimiento en acetona.
a) Aumenta con la temperatura.
b) Aumenta al disminuir la presión total.
Razone las respuestas.
30)
ΔH < 0
Para el sistema:
2 P(s) + 3 H2(g) <===> 2 PH3(g)
La Kc = 3,6.10-4 a 227 1C y Kc = 2,3.10-3 a 447 1C.
Explique si la reacción será exotérmica o endotérmica.
31)
Se sabe que para la reacción:
H2(g) + I2(g) <===> 2 HI(g) ΔH = -12,62 KJ/mol
Kc = 47,9 a 744 K . Dados un recipiente A de 10 lit. a 744 K en el que se introducen 2 moles de HI y un
recipiente B de 10 lit. a 627 K en el que se introducen 1 mol de H 2 y otro de I2, decir si son ciertas o falsas,
justificando las respuestas, las siguientes afirmaciones:
a) Cuando se alcanza el equilibrio, en el recipiente A habrá más HI que en el B.
b) Habrá más HI en el recipiente B.
c) Los valores de las constantes de equilibrio son iguales en los dos casos.
32)
La entalpía de la reacción en equilibrio:
2 SO2(g) + O2(g) <===> 2 SO3(g) ΔH = - 98 KJ/mol
Comente la influencia de la variación de presión y temperatura, así como de la presencia de un catalizador, en
dicho proceso.
33)
Dado el sistema en equilibrio:
6 CO2(g) + 6 H2O(l) <===> C6H12O6(s) + 6 O2(g) ΔH = 2816 KJ
a) Expresar la constante de equilibrio Kp .
b) Predecir cómo se modifica la cantidad de glucosa en el equilibrio cuando:
i) Se aumenta la temperatura.
ii) Se introduce un catalizador.
34)
La reacción:
A(g) + B(g) <===> C(g)
es exotérmica. Indique razonadamente cómo variará la constante K p :
a)) Si se aumenta la temperatura.
b)) Si se añade C a la mezcla anterior en equilibrio.
EQUILIBRIO QUÍMICO. Selectividad. Química C.O.U.
H.C.B.
á4