Termodinámica, cinética y equilibrios

EJERCICIOS DE TERMODINAMICA,CINÉTICA,EQUILIBRIOS
1.−Calcule el calor de combustión del butano, sabiendo que los calores de formación del dióxido de carbono,
agua y butano son, respectivamente, −393, −242 y −125KJ/mol.
2.−Aplique el principio de Le Chaterlier a la reacción entre gases ideales: dióxido de azufre+oxígeno =
trióxido de azufre, sabiendo que la reacción es exotérmica.
3.−La entalpía de formación del agua a 298 K es −286 KJ/mol. Sin embargo, cuando se mezclan a 298 K el
hidrógeno y el oxígeno, no se observa reacción apreciable. Comente estos hechos.
4.− Para la reación entre gases ideales:
PCl3(g) + Cl2(g) = PCl5(g) la constante de equilibrio vale Kc = 49, a 230ºC. Si se añaden 0'5moles tanto de
PCl3 como de Cl2 a un recipiente de 5 litros, ¿cuál será la composición en el equilibrio a esa temperatura?.
5.− definición de velocidad de reacción y expresión de sus unidades. Conceptos de orden y de molecularidad.
Razone si es posible que el orden de alguno de los reactivos sea cero.
6.−La nitroglicerina, de fórmula C3H5(NO3)3, es un explosivo que se descompone según la reacción:
4 C3H5(NO3)3 (l) = 12 CO2 (g) + 10 H2O(g) + O2(g) + 6 N2(g) para la cual Hº= −5700 KJ, a 25 º C,.
Calcular el calor de formación estándar de la nitroglicerina, sabiendo que los calores de formación del CO2 y
del H2O son, respectivamente, −393 y −242 KJ/mol, a 25ºC.
7.− Para la reacción 2 ICl(g) = I2(g) + Cl2(g) a cierta temperatura, el valor de Kc es 0'11. Las
concentraciones iniciales en mol.l−1 para el ICl, I2 y Cl2 valen 0'20; 0'00 y 0'00, respectivamente. ¿Cuál es la
concentración de cada especie en el equilibrio?.
8.− La entalpía de la reacción en equilibrio: dióxido de azufre + oxígeno = trióxido de azufre, es igual a −98
KJ/mol. Comente la influencia de la variación de presión y temperatura, así como la presencia de un
catalizador, en dicho proceso.
9.−Cuando se encierran 1'36 moles de hidrógeno molecular y 0'78 moles de monóxido de carbono en un
recipiente de 1 litro, a 160ºC, se establece el equilibrio de formación del metanol, en fase gaseosa. La
concentración de hidrógeno molecular en el equilibrio vale 0'12 moles/litro. Calcule los valores de Kc y Kp
(Escriba la reacción ajustada).
10.− Sea la reacción 4HBr(g) + O2(g) = 2Br2(g) + H2O(g). Escriba la relación que existe entre la velocidad
de desaparición del HBr, la de desaparición del O2 y la de formación del Br2.
11.− 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 25ºC, 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 1 litro a 25ªC.
SOLUCIONES A LOS EJERCICIOS DE TERM. CINET. EQ.
1.− −2657 kj/MOL
7.− [ICl] = 1'922 mol/l; [Cl2] = [I2] = 0'039 mol/l
4.− PCl5= 0'32 moles; PCl3= PCl2 = 0'18 moles
9.− Kc= 269'1 l2/mol2 ; Kp= 0'223 at−2
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11.− 62'5 %
6.− 359 KJ/mol
1. El ácido acético (CH3 −COOH) se obtiene industrialmente por reacción de metanol (CH3OH) con
monóxido de carbono.
A) Razonad si la reacción es exotérmica o endotérmica.
B) Calculad la cantidad de energía intercambiada si hacemos reaccionar 50 kg de metanol con 30 kg de
monóxido de carbono si el rendimiento de la reacción es del 80%.
DATOS: Entalpías de formación: (metanol) = − 238 kJ · mol−1; (ácido acético) = −485 kJ · mol−1 ;
(monóxido de carbono) = − 110 kJ · mol−1 .
Masas atómicas: H=1, C=12, O=16.
2. Las entalpías de combustión en condiciones estándar del etano, C2H2 (g) y del etanol, C2H5OH (l) valen
−1411 kJ · mol−1 y −764 kJ · mol−1 , respectivamente. Calcula:
A) la entalpía en condiciones estándar de la reacción: C2H2 (g) + H2O (l) = C2H5OH (l)
B) La cantidad de energía que es absorbida o cedida al sintetizar 75 g de etanol a partir de eteno y agua.
DATOS: Masas atómicas: H=1; C=12; O=16.
3. El pentacloruro de fósforo se disocia según el equilibrio homogéneo en fase gas siguiente:
PCl5 = PCl3 + Cl2
A una temperatura determinada, se introducen en un matraz de un litro de capacidad un mol de pentacloruro
de fósforo y se alcanza el equilibrio cuando se disocia el 35% de la cantidad del pentacloruro inicial. Si la
presión de trabajo resulta ser de 1,5 atmósferas, se desea saber:
A) la constante del equilibrio en función de las concentraciones molares.
B) las presiones parciales de los gases en el momento del equilibrio.
C) la constante de equilibrio en función de las presiones parciales.
4. El metanol se obtiene industrialmente a partir del monóxido de carbono e hidrógeno de acuerdo con la
reacción:
CO (g) + 2 H2 (g) = CH3OH (g)
Teniendo en cuenta las siguientes ecuaciones termoquímimcas:
(1) CO (g) + 1/2 O2 (g) = CO2 (g)
H (1) = −283,0 kJ
(2) CH3OH (g) + 3/2 O2 (g) = CO2 (g) + 2 H2O (l)
H (2) = −764,4 kJ
(3) H2 (g) + 1/2 O2 (g) = H2O (l)
H (3) = −285,8 kJ
Calcule:
A) El cambio de entalpía para la reacción de obtención de metanol a partir de CO (g) y H2 (g), indicando si la
reacción absorbe o cede calor.
B) ¿Qué cantidad de energía en forma de calor absorberá o cederá la síntesis de 1 kg de metanol?
DATOS: masas atómicas: H=1 ; C=12; O=16.
5. Sabiendo que el calor de combustión del propano,
C3H8 (g) + 5 O2 (g) = 3 CO2 (g) + 4 H2O (l) ,
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a presión constante y temperatura de 25ºC es 2218,8 kJ/mol, calcule:
A) La variación de energía interna, en kJ/mol.
B) La entalpía de formación estándar del agua líquida.
DATOS: Entalpías de formación: CO2 (g) = − 393,5 kJ/mol; C3H8 (g) = − 103,8 kJ/mol;
constante de los gases = 8,31 J/mol K
6. Para el equilibrio
H2 (g) + CO2 (g) = H2O (g) + CO2 (g),
la constante Kc es 4,40 a 2000 K.
A) Calcule la concentración de cada especie en el equilibrio si inicialmente se han introducido 1,00 moles de
CO2 y 1,00 moles de H2 en un recipiente vacío de 4,68 litros a 2000 K.
B) Razone qué sucederá, tras alcanzarse el equilibrio, si manteniendo la temperatura constante se reduce el
volumen a la mitad. ¿Cuáles serán ahora las concentraciones de las especies existentes? ¿y la presión total?
DATOS: constante de los gases R= 0,082 atm L/mol K
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