Problemas equilibrio.11-12

PROBLEMAS SELECTIVIDAD 2º BACHILLERATO
EQUILIBRIO QUÍMICO (I)
1. Dado el equilibrio: N2(g) +3H2(g)
2NH3(g); ∆Hº = −92’22 kJ
Justifique la influencia sobre el mismo de:
a) Un aumento de la presión total.
b) Una disminución de la concentración de N2 .
c) Una disminución de la temperatura.
2. El cloruro de nitrosilo se forma según la reacción: 2NO(g) + Cl2(g)
2NOCl(g)
El valor de Kc es 4’6·104 a 298 K. Cuando se alcanza el equilibrio a esa temperatura, en
un matraz de 1’5 litros hay 4’125 moles de NOCl y 0’1125 moles de Cl2 . Calcule:
a) La presión parcial de NO en el equilibrio. Sol: PNO= 1,14 atm.
b) La presión total del sistema en el equilibrio. Sol: P =70,2 atm.
3. El hidrogenosulfuro de amonio, NH4SH se descompone a temperatura ambiente
según: NH4SH(s)
NH3(g) + H2S(g)
El valor de Kp es 0’108, a 25 ºC. En un recipiente, en el que se ha hecho el vacío, se
introduce una muestra de NH4SH a esa temperatura, calcule:
a) La presión total en el equilibrio. Sol: P =0,658 atm.
b) El valor de Kc a esa temperatura. Sol: Kc=1,81x10-4.
4. En un recipiente de 1 litro de capacidad, en el que previamente se ha hecho el vacío,
se introducen 6 g de PCl5. Se calienta a 250 ºC y se establece el siguiente equilibrio:
PCl5(g)
PCl3(g) + Cl2(g) Si la presión total en el equilibrio es 2 atmósferas,
calcule:
a) El grado de disociación del PCl5. Sol: α = 66%.
b) El valor de la constante Kp a esa temperatura. Sol: Kp=1,6.
5. En un recipiente vacío se introduce cierta cantidad de NaHCO3 y a 120ºC se establece
el siguiente equilibrio: NaHCO3(s)
Na2CO3(s) +H2O(g) +CO2(g) Si la presión en
el equilibrio es 1720 mm de Hg, calcule:
a) Las presiones parciales de CO2 y H2O en el equilibrio.
Sol: P agua= P dióxido de carbono= 1,13 atm.
b) Los valores de las constantes Kc y Kp a esa temperatura. Sol: Kp =1,28.
Kc= 1,23x10-3
6. Considérese el siguiente sistema en equilibrio: CO2(g) + C(s)
a) Escriba las expresiones de las constantes Kc y Kp .
b) Establezca la relación entre ambas constantes de equilibrio.
2 CO(g)
7.-A 670 K, un recipiente de un litro contiene una mezcla gaseosa en equilibrio de 0′003
moles de hidrógeno, 0′003 moles de yodo y 0′024 moles de yoduro de hidrógeno, según:
H2 ( g ) + I2 ( g )
2 HI ( g ) . En estas condiciones, calcule: a) El valor de Kc y Kp.
b) La presión total en el recipiente y las presiones parciales de los gases de la mezcla.
Sol: a) Kp =Kc= 64. b) PT= 1,65 atm; P HI =1,32 atm; P hidrógeno= Pyodo= 0,165 atm.
2 I ( g ).Sabiendo que
8. A 1000 K se establece el siguiente equilibrio: I2 ( g )
cuando la concentración inicial de I2 es 0′02 M, su grado de disociación es 2′14 % ,
calcule: a) El valor de Kc a esa temperatura. b) El grado de disociación del I2, cuando su
concentración inicial es 5·10-4 M.
Sol: a) Kc=1,75x10-3. b) α = 59,5%.
9. Un recipiente de un litro de capacidad, a 35 ºC, contiene una mezcla gaseosa en
N2 O4
equilibrio de 1′251 g de NO2 y 5′382 g de N2O4 , según: 2 NO2
Calcule: a) Los valores de las constantes Kc y Kp a esa temperatura. b) Las presiones
parciales de cada gas y la presión total en el equilibrio.
Sol: a) Kc = 79,1. Kp= 3,131. b) PT = 2,16 atm; P dióxido de nitrógeno=0,685 atm;
P tetraóxido de dinitrogeno= 1,47 atm
10. Al calentar pentacloruro de fósforo a 250 ºC, en un reactor de 1 litro de capacidad,
se descompone según:
PCl5 ( g )
PCl3 ( g ) + Cl 2 ( g ). Si una vez alcanzado el
equilibrio, el grado de disociación es 0′8 y la presión total de una atmósfera, calcule:
a) El número de moles de PCl5 iniciales. b) La constante Kp a esa temperatura.
Sol: a)no = 0,013 moles. b) Kp =1,78.
11.-El metanol se descompone parcialmente a 20ºC para dar hidrógeno y monóxido de
carbono. En un recipiente de 1 litro de introducen 0,37 moles de metanol a 20ºC
alcanzándose en el equilibrio una presión de 9,41 atm. Calcule: a) El valor de Kc; b) El
grado de disociación. Sol: a) Kc 01,1x10-5 . b) α = 2,7 %.
12.-El amoníaco está disociado en un 60% a la presión de 6 atm y a la temperatura de
573 K, según la ecuación: 2 NH3(g)
N2(g) +3H2(g) Calcule: a) La presión parcial
de cada componente en el equilibrio; b) Kp .
Sol: a)Pnitrógeno= 1,125 atm; Phidrógeno= 3,375 atm; Pamoníaco= 1,5 atm. b) Kp= 19,2
13.- En un recipiente de 1,5 litros se introducen 4,5 moles de HI, 3 moles de H2 y 1,5
moles de I2. Sometida la mezcla a una temperatura de 730 K, se alcanza el siguiente
equilibrio: 2 HI ( g )
H2 ( g ) + I2 ( g ) . Calcules las concentraciones en el
-2
equilibrio si Kc= 2,07x10 . Sol: a) [ HI]=4,39 M; [H2]= 1,305 M; [I2]=0,305M.
14.- Dado el sistema que aparece al final del enunciado y que posee una variación de
entalpía negativa, describa el efecto que se producirá sobre el equilibrio al: a) Enfriar;
b) Añadir vapor de agua; c) comprimir; d) Aumentar la presión de hidrógeno.
2H2 (g) + O2 (g)
2 H2O (g)
15.- Una muestra de 12,6 g de pentacloruro de fósforo se coloca en un matraz de 1,5
litros, en el que previamente se había hecho el vacío, y se calienta hasta la temperatura
de 250º C. Una vez establecido el equilibrio: PCl5 (g) ↔ PCl3 (g) + Cl2 (g), se encuentra
que la presión total en el matraz es de 3,0 atmósferas. Calcule:
a) El valor de la constante Kp, a 250º C.
b) Las fracciones molares de los gases en la mezcla en equilibrio.
Sol: Kp = 3,58 atm. X (PCl5) = 0,575; X (PCl3) = X (C12) = = 0,424
16.- La constante de equilibrio Kp a 250ºC para la reacción: PCl5 (g) ↔ PCl3 (g) + Cl2
(g)
Es igual a 1,18 atm. Un recipiente de 1 dm3 contiene inicialmente 0,2 moles de PCl5 y
0,1 moles de Cl2 a la temperatura de 250ºC.
a) ¿Cuál es el valor de Kc de esta reacción a 250ºC?
b) Indique cuál será la concentración de cada una de las tres especies químicas al
alcanzar el equilibrio.
Sol: Kc = 2,75·10-2 ; [PCl5] = 0,166 mol/L ; [PCl3] = 0,034 mol/L;
[Cl2] = 0,134 mol/L
17.- En un recipiente de 2 L tenemos inicialmente una mezcla de 0,40 moles de N2, 1,10
moles de H2 y 0,50 moles de NH3. Cuando se alcanza el equilibrio la cantidad de
amoniaco es de 0,30 moles. N2 (g) + 3 H2(g) ↔ 2 NH3 (g) ∆H = -92,4 kJ
a) Calcular el valor de Kc a la temperatura que corresponda el equilibrio anterior.
b) Indique de forma razonada que modificará la cantidad de amoniaco en el equilibrio
anterior:
1. Una disminución de volumen del recipiente por compresión de la mezcla
2. Un aumento de la temperatura
Sol: Kc = 0,26
18.-Para el equilibrio N2O4 (g) ↔ 2 NO2 (g) a 25ºC, el valor de Kc es 0,04.
a) Calcule el valor de Kp a la misma temperatura
b) ¿Cómo influye la presión en este equilibrio?
c) El tetraóxido de dinitrógeno es una sustancia sin color, mientras que el dióxido tiene
un color rojo muy peculiar. Si una mezcla de los dos gases se mete en un tubo de gases,
y se introduce en un baño de agua y hielo, la mezcla queda incolora. Por el contrario, si
se mete el tubo en un baño a 90ºC, la mezcla toma color rojo. Justifique si el equilibrio
indicado al comienzo es una reacción endotérmica o exotérmica.
Sol:Kp = 0,97 atm ;b)disminución de P desplazaría el equilibrio hacia la derecha;
c) endotérmica.
19.- Para la reacción, H2O (g) + CO (g) ↔ H2 (g) + CO2 (g), Kc = 1, a 1000 K. Se
introducen 2 moles de CO y uno de H2O en un recipiente de 1 dm3 de capacidad, y se
calienta a 1000 K.
a) Determine la composición de la mezcla en el equilibrio.
b) Indique de forma razonada, cómo afectarían al equilibrio:
1) Un aumento de presión sobre el sistema.
2) La adición de CO2 al sistema. Sol: moles CO = 1,33; moles H2O = 0,33;
moles H2 = moles CO2 = 0,67.
20.- La constante de equilibrio, Kc a 448ºC, para la reacción: I2 (g) + H2 (g) ↔ 2 HI(g)
Es igual a 50. Un recipiente contiene inicialmente una mezcla formada por 0,5 moles de
I2, 0,2 moles de H2 y 1 mol de HI a una temperatura de 448ºC.
a) Justifique mediante los cálculos necesarios que la mezcla no está en equilibrio e
indique en que sentido se desplazará la reacción.
b) La mezcla reacciona hasta llegar al equilibrio a 448ºC. Indique el número de moles
de cada especie en equilibrio.
Sol: a) hacia la derecha; b)I2 = 0,382 moles; H2 = 0,082 moles; HI = 1,236 moles
21.-En un recipiente de 1 litro de capacidad, y a la temperatura de 400ºC, se han
introducido 0,5 moles de yodo, 0,2 moles de hidrógeno y 3 moles de yoduro de
hidrógeno, todos en estado gaseoso. El proceso que tiene lugar es el siguiente, con una
constante de equilibrio Kc = 59, a la temperatura dada: I2 (g) + H2 (g) ↔ 2 HI (g)
a) Justifique en qué sentido transcurrirá la reacción a 400ºC.
b) Calcule las concentraciones de las tres especies en el equilibrio.
c) Una vez alcanzado el equilibrio, razone en qué sentido se desplazará la reacción si se
aumenta la presión total del sistema.
Sol: a) izquierda; [I2] = 0,555 M; [H2] = 0,255 M;[HI] = 2,89 M; c) no se altera el
equilibrio
22.-La constante de equilibrio Kc para la reacción:
SO2 (g) + NO2 (g) ↔ SO3 (g) + NO (g) es igual a 3 a una temperatura determinada.
a) Justifique por qué no está en equilibrio, a la misma temperatura, una mezcla formada
por 0,4 moles de SO2, 0,4 moles de NO2, 0,8 moles de SO3 y 0,8 moles de NO (en un
recipiente de un litro)
b) Determine la cantidad que habrá de cada especie en el momento de alcanzar el
equilibrio.
c) Justifique hacia donde se desplazará el equilibrio si se incrementa el volumen del
recipiente a 2 L.
Sol: a) izquierda; b) [SO3] = [NO] = 0,76 M; [SO2] = [NO2] = 0,44 M; c) no
desplazaría el equilibrio.
23.- En un recipiente se mezclan 5 moles de metano y 3 de monóxido de carbono, que
ejercen sobre las paredes una presión total de 3 atm.
a) Calcular la presión parcial de cada gas.
b) Calcular la temperatura si el volumen del recipiente es de 80 L.
c) Si en el recipiente se introduce 11 g de dióxido de carbono, sin variar la temperatura,
calcular la presión final de la mezcla y justificar como variará la presión parcial del
metano.
Sol: a) PCH 4 = 1,875 atm P CO = 1,125 atm; b) T = 365,85 K; c) P= 3,094 atm. La
presión del metano no variará.