P5. Termodinámica química y Equilibrio químico

Química - Ing. de Sistemas 2016
Práctico 5 – Termodinámica química y Equilibrio químico
Parte 1. Termodinámica química
1.- ¿Cuántos Joules hay que eliminar de una muestra de 4,51 g de Al(s) para bajar su
temperatura de 27,6 ºC a 5,2 ºC? Suponga que el calor específico del aluminio es
constante en el intervalo de temperaturas. CAl=0,90 J/(g ºC).
2.- Una muestra de 466 g de agua se calienta desde 8,5 ºC hasta 74,6 ºC. Calcule la
cantidad de calor absorbido por el agua. CH2O=4,184 J/(g.ºC).
3.- Un trozo de 6,22 kg de cobre metálico se calienta desde 20,5 ºC hasta 324,3 ºC.
Calcule el calor absorbido en kJ y en kJ/mol. Ccu=0,385 J/(g.ºC)
4.- Si se mezclan 41,2 g de agua a 18,7 ºC con 27,6 g de agua a 38,4 ºC, ¿Cuál será la
temperatura de la mezcla? Suponga que no se pierde energía térmica a los alrededores.
CH2O=4.18 J/(g ºC).
5.- Según la ecuación termoquímica
SO2(g) + ½ O2SO3 (g)
Hreac= -99,1 kJ/mol.
Calcule el calor liberado cuando 74,6 g SO2 se convierten en SO3.
6.- Calcule el calor liberado cuando se queman 266 g de fósforo blanco (P4) en aire, de
acuerdo con la ecuación
P4(s)+ 5O2(g)P4O10(s)
Hreac= -3013 kJ/mol.
7.- Calcular H0reac a partir de las entalpías estándar de formación para la siguiente
reacción:
2SO2(g) + O2 2SO3 (g)
0
H f ( SO2)g =-296,83 KJ/mol
H 0f ( O2)g = 0
H 0f ( SO3)g =-395,72 KJ/mol
8.- Calcular la entalpía de formación del acetileno (C2H2) si su entalpía de combustión
es -1299,6 KJ/mol.
2C2H2(g) + 5O2(g)  4CO2(g) +2H2O(l)
Datos: H 0f (H2O)l =-285.8 KJ/mol; H 0f (CO2)g = -393.5 KJ/mol; H 0f (O2) = 0
9.- El pentaborano-9, B5H9, es un líquido incoloro, altamente reactivo, que se inflama
cuando se expone al oxígeno. La reacción es:
2B5H9(l) + 12O2 (g)  5B2O3 (s) + 9H2O (l)
H 0f B5H9 (l)= 73,2 KJ/mol
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H 0f B2O3 (s) = -1263,6 KJ/mol
H 0f (H2O)l =-285.8 KJ/mol
Calcule los KJ de calor liberado por gramo del compuesto que reacciona con O2.
Parte 2. Equilibrio químico
1.- Dadas las siguientes reacciones:
H2 (g) + I2 (g)  2 HI (g) a 25°C
Kc= 54.3
N2 (g) + 3H2 (g)  2NH3 (g) a 472 °C
Kc= 0.105
a) Escribir la expresión de la constante de equilibrio Kc para ambas reacciones.
b) Analizar el valor de Kc e indicar, para cada caso, si hay predominio de productos o
reactivos en la mezcla de reacción.
2.- Se ha estudiado el siguiente proceso en equilibrio a 230ºC:
2NO (g) + O2 (g)  2 NO2 (g)
En un experimento se encontró que las concentraciones en equilibrio de las especies
reactivas son [NO]=0.0542 M ; [O2]=0.127 M y [NO2]=15.5 M. Calcule la constante de
equilibrio (Kc) de la reacción a esta temperatura.
3.- En el proceso de formación del amoníaco, realizado a 500ºC en un recipiente de 10
litros, se ha encontrado en el equilibrio la presencia de 6 moles de N2, 4 moles de H2 y
1,12 moles de NH3. ¿Cómo será el rendimiento de esa reacción a 500ºC?
4.- A una temperatura determinada, la Kc para la descomposición del fluoruro de
hidrógeno:
2HF (g)  H2 (g) + F2 (g) Kc= 1,0∙10-13. Al cabo de cierto tiempo se
encuentran las siguientes concentraciones: [HF]=0,5 M; [H2]=1∙10-3 M; [F2]=4∙10-3 M.
Indicar si es sistema se encuentra en equilibrio. En caso contrario, ¿Qué debe ocurrir
para que se alcance dicho equilibrio?
5.- Al principio de una reacción hay 0,249 moles de N2, 3,21∙10-2 moles de H2 y
6,42∙10-4 moles de NH3 en un matraz de 3,5 L a 375ºC. Si la constante de equilibrio Kc
para la reacción:
N2 (g) + 3H2 (g)  2NH3 (g)
es 1,2 a esta temperatura, determine si el sistema está en equilibrio. Si no es así, prediga
en qué dirección procederá la reacción neta.
6.- Para la reacción: A + B  C + D, el valor de la constante de equilibrio a una
determinada temperatura es Kc=56,0. Si inicialmente se ponen 1,00 mol de A y 2,00
moles de B en un recipiente de 10 litros, ¿Cuál será la concentración de todas las
especies cuando se alcance el equilibrio?
7.- Una mezcla de 0,5 moles de H2 y 0,5 moles de I2 se coloca en un recipiente de acero
inoxidable de 1 L a 430ºC. La constante de equilibrio Kc para la reacción:
H2 (g) + I2 (g)  2 HI (g)
es 54,3 a esta temperatura. Calcule las concentraciones de H2, I2 y HI en el equilibrio.