PAU Zaragoza

ísica y
uímica
1.
PAU (ZARAGOZA). QUÍMICA
2º
Cinética y equilibrio químico Bach
Indica, justificando la respuesta, que condición tiene que cumplir una reacción química para que sus valores de Kc
y Kp sean iguales.
b) Indica en qué sentido (formación de productos o de reaccionantes) evolucionará una reacción química cuando su
cociente de reacción vale 3 sabiendo que su constante de equilibrio, Kc = 4.
c) Para una determinada reacción química, a 300 K de temperatura su constante de equilibrio, Kc = 3, mientras
que a 350 K de temperatura, Kc = 5. Indica, justificando brevemente la respuesta, a cuál de esas dos
temperaturas llevarías a cabo la reacción si quieres favorecer la formación de productos.
R: a) ∆n=0; b) formación productos; c) 350 K
2.
La reacción:
2 N2O5(g)
→ 4NO2(g) + O2 (g)
es de orden 1 y su constante de velocidad a 45oC vale 5x10-4 s-1. Suponiendo que la concentración inicial de N2O5 es
0,25 M, determina a esa temperatura:
a) La concentración de N2O5 después de 3 minutos.
b) El tiempo necesario para que la concentración de N2O5 sea O,15 M
R: a) 0,228 M; b) 17 min;
3.
A) Una reacción química en equilibrio es sometida a calentamiento, observándose, como consecuencia, un
aumento en la concentración de reactivos. Indica, justificando brevemente la respuesta, si la reacción es
endotérmica o exotérmica.
B) Se observa que el equilibrio de determinada reacción química no sufre efecto alguno cuando dicha reacción es
sometida a un aumento de presión por disminución del volumen. Indica, justificando brevemente la respuesta, si
esta circunstancia nos permite asegurar que entre las especies que intervienen en la reacción no hay gases.
R::a) exotérmica; b) no, también puede ser ∆n=0
4.
Indica, justificando brevemente la respuesta, si son ciertas o falsas las siguientes afirmaciones:
a) El equilibrio de todas las reacciones químicas en las que intervienen gases es sensible a los cambios de presión
originados por la modificación del volumen del sistema
b) En reacciones con presencia de gases, el valor de Kc siempre es menor que el de Kp.
R: a) no, también puede ser ∆n=0 ;b) no, sólo si ∆n>0
5.
Indica, justificando brevemente la respuesta si son ciertas o falsas las siguientes afirmaciones:
a) En cualquier reacción química, todas las concentraciones de los reactivos influyen por igual en la velocidad de
reacción.
b) Para reacciones diferentes, las unidades de la constante cinética pueden ser diferentes.
R: a) F; b) V
6.
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 CO 2, 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. Determina la concentración de CO una vez que se alcance el nuevo equilibrio.
R:: 0,562 M
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7.
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Indica, justificando brevemente la respuesta, si la concentración de reactivos, la temperatura o la presencia de un
catalizador influyen en:
a)
La velocidad de una reacción química.
b)
La constante de equilibrio de una reacción química
R: a) Las tres cosas; b) Sólo T
8. La reacción
2 H2 + 2 NO
→
2 H2O + N2
se ha estudiado mediante tres experimentos en los que para diferentes concentraciones iniciales de reactivos se ha
determinado la velocidad de la reacción. A partir de los resultados que figuran en la tabla, determina la ecuación de
velocidad (órdenes parciales y valor de la constante cinética con sus unidades).
[H2]0 mol l-1
[NO]0 mol l-1
Velocidad inicial mol L-1 s1
Experimento 1
1,8×10-3,
2,1×10-2
5,4×10-5
Experimento 2
3,6×10-3
2,1×10-2
10,8×10-5
Experimento 3
1,8×10-3
6,3×10-2
4,9×10-4
9. En un recipiente de 1,0 litro, a 490oC, se introduce 1 mol de H2 y 1 mol de I2, que reaccionan hasta alcanzar el
equilibrio según la ecuación:
H2(g) + I2(g)
a)
b)
→ 2 HI(g)
Sabiendo que a esa temperatura el valor de la constante de equilibrio es Kc = 45,9, determina las
concentraciones de las especies presentes en el equilibrio,
A la mezcla del apartado anterior, en el mismo recipiente y a la misma temperatura se le añaden 0,200
moles de H2. Determina cuales serán las nuevas concentraciones de las especies presentes cuando se
restablezca el equilibrio.
10. Indica, justificando brevemente la respuesta, si son ciertas o falsas las siguientes afirmaciones:
a) El equilibrio de todas las reacciones químicas en las que intervienen gases es sensible a los cambios de presión
originados por la modificación del volumen del sistema.
b) En reacciones con presencia de gases, el valor de Kc siempre es menor que el de Kp.
R:: a) Falsa, puede ser ∆n=0; b) ) Falsa, puede ser ∆n<0;
11. Indica, justificando brevemente la respuesta si son ciertas o falsas las siguientes afirmaciones:
a) En cualquier reacción química, todas las concentraciones de los reactivos influyen por igual en la velocidad de
reacción
b) Para reacciones diferentes, las unidades de la constante cinética pueden ser diferentes.
R:: a) falsa, depende del coeficiente ; b) verdadera, depende de la ley de velocidad;
12. 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. Determina la concentración de CO una vez que se alcance el nuevo equilibrio.
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13. Indica, razonando brevemente la respuesta, el efecto que tendrá en el siguiente equilibrio:
H2(g) + I2(g) ↔ 2 HI(g)
a) Aumento de la temperatura.
∆ H = 25,9 kJ
cada uno de los siguientes cambios:
b) Reducir el volumen aumentando la presión.
c) Añadir HI.
d) Añadir un catalizador.
R: El eq. se desplaza: a) hacia la derecha; b) no se desplaza; c)hacia la izq.;d) no se desplaza
14. Indique, justificando brevemente la respuesta, si son ciertas o falsas las siguientes afirmaciones para
en disolución acuosa
A + B ↔ C,
una vez que se ha alcanzado el equilibrio:
la reacción
a) Si en el equilibrio, aumentamos la concentración de A, la constante de equilibrio disminuye.
b) Si aumentamos la presión, la reacción se desplaza hacia la derecha, ya que en el segundo miembro hay menos
moles de sustancia.
c) Si añadimos agua el equilibrio se desplazará en uno u otro sentido como consecuencia del cambio en las
concentraciones.
R::a)F; b) F; c)V
15. El CO2 reacciona rápidamente con H2S a altas temperaturas según la reacción:
CO2(g)+ H2S(g) ↔ COS(g) + H2O(g)
En un experimento se colocaron 4,4 g de CO2 en una vasija de 2,5 L a 337 ºC y una cantidad suficiente de H2S
para que la presión total, una vez alcanzado el equilibrio, fuese de 10 atm. Sabiendo que en la mezcla final, una
vez alcanzado el equilibrio, había 0,01 mol de agua:
a) Determine el número de moles de cada especie presente en el equilibrio.
b) Calcule la constante de equilibrio Kp.
R::a) n( CO2) = 0,09, n( H2S )= 0,39, n( COS )= n( H2O) = 0,01 ; b) Kp = Kc = 0,002849
16. Para el equilibrio
H2(g) + CO2(g) ↔ H2O(g) + CO(g),
Kc = 4,40 a 2000 K.
Si se introducen simultáneamente 1,00 mol de H2, 1,00 mol de CO2 y 1,00 mol de H2O en un recipiente de 4,68 litros
a 2000 K, determine la composición de todas las sustancias presentes en el equilibrio final.
R: n( CO2) =n(H2)= 0,444 (14,8 %), n( CO )= 0,556 (18,53 %), n( H2O) = 1,556(18,53 % )
17. Indica, justificando brevemente la respuesta, si son ciertas o falsas las siguientes afirmaciones:
a) Para la reacción N2 (g) + 3 H2 (g) ↔ 2 NH3 (g) un aumento de la presión, manteniendo constantes las demás
variables, desplaza el equilibrio hacia la derecha.
b) Para una reacción Kp nunca puede ser más pequeña que Kc.
c) Si en una reacción para la que la constante de equilibrio vale Kc, multiplicamos los coeficientes
estequiométricos del ajuste por 2, la constante de equilibrio también queda multiplicada por 2.
R:a)V; b) F; c)F
18. Para el proceso:
I2 (g)
↔ 2 I (g)
la constante de equilibrio a 1000 K vale: Kc = 3,76×10 -5. Si se inyecta 1,00 mol de I2 en un recipiente de 2,00 litros
que ya contenía 5,00×10-3 moles de I, calcula las concentraciones de I2 e I en el equilibrio a esa temperatura.
R: c(I2) = 0,499M; c(I) = 4,328.10-3M
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19. Para el equilibrio:
de:
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H2O2 (g)
↔
H2O (g) + 1⁄2 O2 (g), indica, justificando brevemente la respuesta, el efecto
a) Añadir un catalizador.
b) Aumentar la presión manteniendo constantes las demás variables.
c) Añadir oxígeno.
d) Eliminar agua
R: a)Llegar antes al equilibrio; b)Se descompone menos H2O2;;c) Se descompone menos H2O2; d) Se descompone
más H2O2;
20. Para el proceso
PCl5 (g)
↔
PCl3 (g) + Cl2 (g),
la constante de equilibrio a 760 K vale Kc = 33,3.
Si se inyectan simultáneamente 1,50 g de PCl5 y 15,0 g de PCl3 en un recipiente de
concentraciones de todas las sustancias en el equilibrio a esa temperatura.
36,3 cm3, calcula las
Masas molares: M(P) = 31,0 g/mol, M(Cl) = 35,5 g/mol.
R: c(PCl5) = 0,017M; c(PCl3) = 3,18M; c(Cl2) = 0,182M
21. Para el equilibrio:
PCl5 (g)
↔
PCl3 (g) + Cl2 (g), la constante Kp vale 1,05, a 250 ºC.
Sabiendo que el volumen del recipiente son 2,0 litros y que en el equilibrio los moles de PCl 5 y de PCl3 son 0,042 y
0,023 respectivamente, calcule la presión parcial de cloro en el equilibrio
R = 0,082 atm.l.mol-1.K-1
R: p(Cl2)=1,917 at-
22. A 300 ºC, la reacción de deshidrogenación de 2-propanol para dar propanona (todos gases) es una reacción
endotérmica. Explique razonadamente qué le ocurrirá a la constante de equilibrio
a) Al aumentar la temperatura.
b) Si se utiliza un catalizador.
c) Si se aumenta la presión total manteniendo constante la temperatura.
R: a)aumenta; b) nada;; c) nada
23. Considere el equilibrio:
2 NOCl (g)
↔ 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?
R: a)disminuye; b) nada;; c) disminuye
24. 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) + 1/2 O2 (g)
Calcule:
a) las fracciones molares de los gases en el equilibrio y
b) la constante de disociación Kp a la temperatura de la experiencia.
R = 0,082 atm.l.mol-1.K-1
R: a)x (SO3)=1/2, x (SO2)=1/3, x (O2)=1/6; b) Kp=2,72
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25. Se introducen 0,85 moles de H2 y 0,85 moles de CO2 en un recipiente de 5 litros y se calienta la mezcla a 1600 ºC. Al
establecerse el equilibrio
H2 (g) + CO2 (g)
↔ CO (g) + H2O (g)
se encuentra que la mezcla de gases contiene 0,55 moles de CO.
a) Determine las presiones parciales de cada gas en el equilibrio.
b) Si a los gases en el equilibrio se añaden 0,4 moles de CO, ¿cuáles serán las concentraciones de losgases cuando
se alcance de nuevo el equilibrio a la misma temperatura?.
R = 0,082 atm.l.mol-1.K-1
R:a)P(H2) = P(CO2) = 9,2152 atm.;P(CO) = P(H2O) =16,8945 atm.
b) c( H2) = c(CO2) =0,072 moles/L c( CO )= 0,178 moles/L c( H2O) =0,098 moles/L
26. Conteste de forma razonada:
a) Una disolución de hidróxido de sodio se mezcla con otra de nitrato de magnesio ¿Qué condición tiene que
cumplirse para que precipite el hidróxido de magnesio? Kps (Mg (OH) 2) = 1,2. 10-11
b) ¿Cómo varía la solubilidad de una sal poco soluble como el cloruro de plata al añadirle cloruro de sodio? )
27. El monóxido de carbono reacciona con cloro alcanzándose el siguiente equilibrio a una temperatura T = 70 oC:
CO (g) + Cl2 (g)
↔
COCl2 (g)
Se introduce el mismo número de moles de monóxido de carbono y cloro en un recipiente de 2 litros y cuando se
alcanza el equilibrio el número total de moles es de 24, quedando 2 de los moles de cloro sin reaccionar.
a) Calcule la constante del equilibrio Kc.
b) Calcule las nuevas concentraciones de todos los componentes si se añade 1 mol de cloro al sistema en equilibrio.
R: a) 10; b) [COCl2] = 10,21 M [Cl2] = 1,29 M; [CO] = 0,79 M
28. A 1800 oC se establece el siguiente equilibrio con un valor para Kp = 4
CO2 (g) + H2 (g) ↔ CO(g) + H2O(g)
En un recipiente de 2 L se introducen 1 mol de cada una de las sustancias que intervienen en el equilibrio y se
calienta el conjunto hasta 1800ºC.
a) Determine si el sistema está en equilibrio.
b) En caso contrario, indique en qué sentido va a evolucionar. (
c) Calcule las concentraciones de todas las sustancias cuando se alcance el equilibrio.
R: a) No; c) [CO] = [H2O] = 0.665 M [CO2} = [H2] = 0,335 M
29. Dado el siguiente equilibrio: 2 SO2 (g) + O2 (g)
↔ 2 SO3 (g), conteste razonadamente a las cuestiones siguientes:
a) ¿Cómo influye un aumento de presión sobre el equilibrio?
b) Sabiendo que la disminución de la temperatura favorece la formación de productos, deduzca si se trata de un
proceso endotérmico o exotérmico.
c) ¿Cómo influye la adición de un catalizador sobre el equilibrio?
30. Para la obtención de amoniaco, se introduce una mezcla de 15 moles de nitrógeno y 15 moles de hidrógeno en un
reactor de 10 L y la mezcla se calienta a 400 ºC.
a) Sabiendo que al alcanzar el equilibrio se ha transformado el 20% del nitrógeno inicial, calcula el valor de la
constante de equilibrio Kc, a 400 ºC para la reacción:
N2 (g) + 3 H2 (g)
↔ 2 NH3 (g)
b)Calcula la presión total en el equilibrio
c) Indica como varía el rendimiento de la reacción si se trabaja a una presión superior
R: 0,1736; 99,33 atm; aumenta
ísica y
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31. Dado el siguiente equilibrio: 2 NO(g) +O2(g)
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Cinética y equilibrio químico Bach
↔ 2 NO2(g) con ∆H<0.
Razone en cada caso como se modifica el equilibrio y Kc cuando:
a) Se eleva la temperatura
b) Se disminuye la presión
c) Se añade un catalizador
R: izq y K disminuye; izquierda; nada
32. a) Escriba el equilibrio de formación del amoniaco gaseoso a partir del nitrógeno gaseoso e hidrógeno gaseoso y
explica razonadamente como se modificará el equilibrio al aumentar la presión
b) Sabiendo que el aumento de temperatura desplaza el equilibrio anterior hacia la izquierda, ¿cómo será el
proceso, endotérmico o exotérmico?
c) ¿Cómo influye sobre la constante de equilibrio el aumento de la concentración de amoniaco?
R: derecha, exotérmico,, nada
33. El Kps del hidróxido de calcio es 5.10-6.
A) Escribe la ecuación del equilibrio de solubilidad y la expresión de su producto de solubilidad.
B) Considerando el equilibrio anterior, indique que sucederá si a una disolución acuosa saturada de hidróxido de
calcio en equilibrio con hidróxido de calcio sólido se le añade:
a) – Agua
b) Cloruro de calcio
c) Ácido clorhídrico
R: derecha, izquierda, derecha