CINÈTICA I EQUILIBRI QUÍMIC

Juny de 2001

Qüestió 3La constant d'equilibri del sistema

H2 (g) + I2 (g) ↔ 2HI (g) val, a 425 ºC, K = 54,27.Volem saber:

a. Quant val la constant per al procés de formació d'un mol de iodur d'hidrogen? (0,5 punts)

b. Quant val la constant de l'equilibri de descomposició d'un mol de iodur d'hidrogen? (0,5 punts)

c. Si en un matràs inserim, en les condicions de treball inicials, 0,3 mols d'hidrogen, 0,27 mols de iode i un mol de iodur d'hidrogen, cap a on es desplaçarà l'equilibri? (0,5 punts)

Cuestión 3La constante de equilibrio del sistema

H2 (g) + I2 (g) ↔ 2HI (g) vale a 425ºC, K = 54,27.Se desea saber:

a. Cuánto vale la constante para el proceso de formación de un mol de yoduro de hidrógeno. (0,5 puntos)

b. Cuánto vale la constante del equilibrio de descomposición de un mol de yoduro de hidrógeno. (0,5 puntos)

c. Si en un matraz se introducen, en las condiciones de trabajo iniciales, 0,3 moles de hidrógeno, 0,27 moles de yodo y un mol de yoduro de hidrógeno, ¿hacia dónde se desplazará el equilibrio? (0,5 puntos)

Setembre de 2001

Problema 2El pentaclorur de fòsfor es dissocia segons l'equilibri homogeni en fase gas següent:

PCl5 ↔ PCl3 + Cl2A una temperatura determinada, s'introdueix en un matràs d'un litre de capacitat un mol de pentaclorur de fòsfor i s'aconsegueix l'equilibri quan es dissocia el 35% de la quantitat del pentaclorur inicial. Si la pressió de treball és d'1,5 atmosferes, volem saber:

a. La constant de l'equilibri d'acord amb les concentracions molars (0,7p) b. Les pressions parcials dels gasos en el moment de l'equilibri (0,6 punts)

Qüestió 3Per a l'equilibri químic representat per la reacció:

CO (g) + 3H2 (g) ↔ H2O (g) + CH4 (g) ; ΔH = -230 KJ

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Justifiqueu raonadament l'efecte que produiria en la concentració de CH4 (g) les següents modificacions de l'equilibri:

a. Un augment de la temperatura a pressió constant. (0,5 punts) b. Una disminució del volum del reactor si mantenim constant la

temperatura. (0,5 punts) c. L'addició d'un catalizador. (0,5 punts) d. La constant d'equilibri en funció de les pressions parcials (0,7 punts)

Problema 2El pentacloruro de fósforo determina según el equilibrio homogéneo en fase gas siguiente:

PCl5 ↔ PCl3 + Cl2A 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, (0,7 puntos)

b. Las constantes parciales de los gases en el momento del equilibrio (0,6p)

c. La constante de equilibrio en función de las presiones parciales.(0,7p)

Cuestión 3Para el equilibrio químico representado por la reacción:

CO (g)+ 3H2 (g) ↔H2O (g)+ CH4 (g) ; ΔH = -230 KJJustifique razonadamente el efecto que produciría en al concentración de CH4

(g) las siguientes modificaciones del equilibrio:a. Un aumento de la temperatura a presión constante. (0,5 puntos) b. Una disminución del volumen del reactos manteniendo la temperatura.

(0,5 puntos) c. La adición de un catalizador. (0,5 puntos)

Juny de 2002

Problema 1El CO2 reacciona ràpidament amb el H2S, a altes temperatures, segons la reacció següent:

CO2 (g) + H2S (g) ↔ COS (g) + H2O (g)En un experiment van ser col·locats 4,4 g de CO2 en un recipient de 2,5 litres, a 337 ºC, i una quantitat suficient de H2S perquè la pressió total fóra de 10 atm una vegada aconseguit l'equilibri. En la mescla obtinguda després d'haver-ne aconseguit l'equilibri hi havia 0,001 mols d'aigua. Determineu:

a. El nombre de mols de cadascuna de les espècies en l'equilibri (0,75 punts)

b. El valor de Kc (0,75 punts) c. El valor de kp (0,5 punts)

2

Qüestió 3La reacció per a l'obtenció industrial de l'amoníac està basada en la reacció:

N2 (g) +3 H2 (g) ↔2 NH3 (g) ; ΔHº = -92 KJRaoneu quin efecte produirà sobre l'equilibri cadascun dels canvis següents:

a. Una disminució del volum del reactor a temperatura constant (0,5 punts) b. Un increment de la temperatura a pressió constant (0,5 putns) c. L'addició d'un catalitzador (0,5 punts)

Setembre 2002

Problema1L'obtenció d'un halogen en el laboratori pot realitzar-se tractant un hidràcid amb un oxidant. Per al cas del clor, la reacció ve donada per l'equilibri:

HCI (g) + O2 (g) ↔ H2O (g) +Cl2 (g)a. Ajusteu la reacció. (0,4 punts) b. Escriviu l'expressió matemàtica de la constant d'equilibri Kc. (0,4punts)

Si en un recipient de 2,5 litres s'introdueixen 0,07 mols de clorur d'hidrogen i la meitat d'aquesta quantitat d'oxigen, s'arriba a l'equilibri quan es formen 0,01 mols de clor i igual quantitat d'aigua. Caculeu el valor de la constant d'equilibri. (1,2 punts)

Qüestió 5Es disposa d'un sistema en equilibre a 25 ºC que conté C(s), CO(g) i CO2(g):

C(s) + CO2(g) ↔ 2 CO (g) ΔH= + 172,4 kJ/molJustifiqueu si la quantitat de CO(g) es manté constant, augmenta o disminueix quan:

a. Augmenta la temperatura. (0,5 punts) b. Disminueix la pressió. (0,5 punts) c. S'introdueix C (s) en el recipient. (0,5 punts)

Juny de 2003

La constant Kp corresponent a l'equilibri: CO (g) + H2 O (g) ↔ CO2 (g) + H2 (g) val 10 a la temperatura de 690 K. Si inicialment s'introdueixen en un reactor, de 15 litres de volum, 0,3 mols de CO i 0,2 mols de H2O, calculeu:

a. Les concentracions de cadascuna de les espècies ( CO, H2O, CO2 i H2 ) una vegada el sistema arribe a l'equilibri. (0,8 punts)

b. La pressió en l'interior del recipient després d'arribar-se a l'equilibri. (0,6 punts)

c. Si la constant d'equilibri Kp corresponent a aquest mateix equilibi arriba a un valor de 66,2 a 550 K, deduïu si es tracta d'una reacció endotèrmica o exotèrmica. (0,6 punts)

Dades: R = 0,082 atm . L . mol-1 . K-1

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Septiembre 2003Problema 2La formación de SO3 a partir de SO2 y O2 es una etapa intermedia en la síntesis industrial del ácido sulfúrico:

SO2(g) + 1/2 O2(g) ↔ SO3(g)Se introducen 128 g de SO2 y 64 g de O2 en un recipiente cerrado de 2 L en el que previamente se ha hecho el vacío. Se calienta a 830 ºC y tras alcanzar el equilibrio se observa que ha reaccionado el 80 % del SO2 inicial.

a. Calcula la composición (en moles) de la mezcla en equilibrio y el valor de Kc.(1 punto)

b. Calcula la presión parcial de cada componente en la mezcla en equilibrio y, a partir de estas presiones parciales, calcula el valor de Kp. (1 punto)

DATOS.- Masas atómicas: S:32 ; O:16 , R=0,082 atm·L· K-1·mol-1

Juny de 2004

BLOC 3 Opció AS'ha comprovat que la reacció A + B → productes, és de primer orde tant de respecte de A com de B. Quan la concentració de A és de 0,2 mol·L-1 i la de B és de 0,8 mol·L-1, la velocitat de reacció és de 5,6 x 10-3 mol·L-1·s-1. Calcule:a) el valor de la constant de velocitat de la reacció. (1 punt)b) la velocitat de la reacció quan les concentracions de A i B són 0,3 mol·L-1. (1 punt)

BLOC 4 Opció AEn el procés Deacon el clor (g) s'obté segons l'equilibri següent:

4 HCl (g) + O2 (g)↔ 2 Cl2 (g) + 2 H2 O (g)S'introduïxen 3,285 g de HCl(g) i 3,616 g d'O2 en un recipient tancat de 10 L en el que prèviament s'ha fet el buit. Es calfa la mescla a 390 ºC i quan s'ha aconseguit l'equilibri a esta temperatura s'observa la formació de 2,655 g de Cl2(g).a) Calcule el valor de Kc. (1,2 punts)b) Calcule la pressió parcial de cada component en la mescla d'equilibri i, a partir d'estes pressions parcials, calcula el valor de Kp. (0,8 punts)DADES.- Masses atòmiques: H: 1 ; Cl: 35,5 ; O: 16. R = 0,082 atm L mol-1 K-1

BLOQUE 3 Opción ASe ha comprobado que la reacción A + B → productos, es de primer orden tanto respecto de A como de B. Cuando la concentración de A es de 0,2 mol·L-1 y la de B es de 0,8 mol·L-1, la velocidad de reacción es de 5,6 x 10-3 mol·L-1·s-1. Calcule:a) el valor de la constante de velocidad del la reacción. (1 punto)b) la velocidad de la reacción cuando las concentraciones de A y B son 0,3 mol·L-1. (1 punto)

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BLOQUE 4 Opción AEn el proceso Deacon el cloro (g) se obtiene según el siguiente equilibrio:

4 HCl (g) + O2 (g) ↔ 2 Cl2 (g) + 2 H2 O (g)Se introducen 3,285 g de HCl(g) y 3,616 g de O2 en un recipiente cerrado de 10 L en el que previamente se ha hecho el vacío. Se calienta la mezcla a 390 ºC y cuando se ha alcanzado el equilibrio a esta temperatura se observa la formación de 2,655 g de Cl2(g).a) Calcule el valor de Kc. (1,2 puntos)b) Calcule la presión parcial de cada componente en la mezcla de equilibrio y, a partir de estas presiones parciales, calcula el valor de Kp. (0,8 puntos)DATOS.- Masas atómicas: H: 1 ; Cl: 35,5 ; O: 16. R = 0,082 atm L mol-1 K-1

Septiembre 2004

Juny de 2005BLOC B.-QÜESTIÓ 1ARaoneu l’efecte que tindran sobre el següent equilibri cada un dels canvis:

4 HCl (g) + O2 (g) ⇔ 2 H2O (g) + 2 Cl2 (g) ΔH0 = - 115 kJa) Augmentar la temperatura.b) Augmentar la pressió total reduint el volum.c) Afegir O2(g).

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d) Eliminar parcialment HCl(g).e) Afegir un catalitzador.(0,4 punts cada apartat)

BLOQUE B.-CUESTIÓN 1A.-Razone el efecto que tendrán sobre el siguiente equilibrio cada uno de los cambios:

4 HCl (g) + O2 (g) ⇔ 2 H2O (g) + 2 Cl2 (g) ΔH0 = - 115 kJa) Aumentar la temperatura.b) Aumentar la presión total reduciendo el volumen.c) Añadir O2(g).d) Eliminar parcialmente HCl(g).e) Añadir un catalizador.(0,4 puntos cada apartado)

Septiembre 2005

PROBLEMA 2Sota certes condicions el clorur amònic, NH4Cl(s), es dissocia completament en amoníac NH3(g), i clorur d’hidrogen, HCl(g). Calculeu:a) La variació d’entalpia de la reacció de descomposició del clorur amònic en condicions estàndards, i indiqueu si la reacció absorbeix o cedeix energia en forma de calor. (0,7 punts)b) Quina quantitat d’energia en forma de calor absorbirà o cedirà la descomposició d’una mostra de 87 g de NH4Cl(s) d’una puresa del 79 %? (0,7punts)c) Si la reacció del apartat anterior es porta a terme a 1000 K en un forn elèctric de 25 litres de volum, quina serà la pressió en el seu interior en finalitzar la reacció? (0,6 punts)DADES: Masses atòmiques H: 1 , N: 14 , Cl: 35,5R = 0,082 atm·L·K-1·mol-1 Hfº[NH4Cl(s)] = -315,4 kJ/mol;Hfº[NH3(g)] = -46,3 kJ/mol Hfº[HCl (g)] = -92,3 kJ/mol.

QÜESTIÓ 1BA) Què és l’ordre d’una reacció? (1 punt)B) Com varia la velocitat d’una reacció química amb la temperatura? (1 punt)

PROBLEMA 2.-Bajo ciertas condiciones el cloruro amónico, NH4Cl(s), se disocia completamente en amoníaco, NH3(g), y cloruro de hidrógeno, HCl(g). Calcule:a) La variación de entalpía de la reacción de descomposición del cloruro amónico en condiciones estándar, indicando si la reacción absorbe o cede energía en forma de calor. (0,7 puntos)b) ¿Qué cantidad de energía en forma de calor absorberá o cederá la descomposición de una muestra de 87 g de NH4Cl(s) de una pureza del 79 %? (0,7 puntos)c) Si la reacción del apartado anterior se lleva a cabo a 1000 K en un horno eléctrico de 25 litros de volumen, ¿cuál será la presión en su interior al finalizar la reacción? (0,6 puntos)

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DATOS: Masas Atómicas.- H: 1 , N: 14 , Cl: 35,5R = 0,082 atm·L·K-1·mol-1 Hfº[NH4Cl(s)] = -315,4 kJ/mol;Hfº[NH3(g)] = -46,3 kJ/mol Hfº[HCl (g)] = -92,3 kJ/mol.

CUESTIÓN 1B.-A) ¿Qué es el orden de una reacción? (1 punto)B) ¿Cómo varía la velocidad de una reacción química con la temperatura? (1 punto)

Juny de 2006

PROBLEMA 2.-A 400ºC el hidrogenocarbonato de sodio, NaHCO3, se descompone parcialmente según el siguienteequilibrio:

2 NaHCO3 (s) ↔ Na CO3 (s) + CO2 (g) +H2O (g)Se introduce una cierta cantidad de NaHCO3 (s) en un recipiente cerrado de 2 litros en el que previamente se ha hecho el vacío; se calienta a 400 ºC, y cuando se alcanza el equilibrio a la temperatura citada se observa que la presión en el interior del recipiente es de 0,962 atmósferas.a) Calcule el valor de Kp y de Kc. (0,8 puntos)b) Calcule la cantidad (en gramos) de NaHCO3 (s) que se habrá descompuesto. (0,7 puntos)c) Si inicialmente hay 1,0 g de NaHCO3(s) calcule la cantidad que se habrá descompuesto tras alcanzarse el equilibrio. (0,5 puntos)DATOS: Masas atómicas.- H: 1 ; C: 12 ; O: 16 ; Na: 23. R = 0,082 atm· L· K-1· mol-1

CUESTIÓN 1.-La ley de velocidad para la reacción X + Y productos, es de primer orden tanto respecto de X como de Y.Cuando la concentración de X es de 0,15 mol· L-1 y la de Y es de 0,75 mol· L-1, la velocidad de reacción es de 4,2 x 10-3 mol· L-1· s-1. Calcule:a) el valor de la constante de velocidad de la reacción. (1 punto)b) la velocidad de la reacción cuando las concentraciones de X e Y son 0,5 mol/ L (1 punto)

Septiembre 2006

QÜESTIÓ 4En la reacció: N2(g) + 3H2(g) ↔2NH3(g), en un determinat moment, l’hidrogen està reaccionant a la velocitat de 0,090 mol·L-1·s-1. Es pregunta:a) La velocitat a la qual està reaccionant el nitrogen. (0,6 punts)b) La velocitat amb la qual s’està formant l’amoníac en aquest mateix moment. (0,5 p)

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c) De quines de les següents magnituds depèn la constant de velocitat d’una reacció, justificant la resposta: i) de les concentracions dels reactius; ii) de les concentracions dels productes i iii) de la temperatura. (0,9 punts)

CUESTIÓN 4En la reacción: N2(g) + 3H2(g) ↔2NH3(g), en un determinado momento, el hidrógeno estáreaccionando a la velocidad de 0,090 mol·L-1·s-1. Se pregunta:a) La velocidad a la que está reaccionando el nitrógeno. (0,6 puntos)b) La velocidad con la que se está formando el amoniaco en este mismo momento. (0,5 puntos)c) De cuáles de las siguientes magnitudes depende la constante de velocidad de una reacción, justificando la respuesta: i) de las concentraciones de los reactivos; ii) de las concentraciones de los productos y iii) de la temperatura. (0,9 puntos)

Juny de 2007BLOC 3QÜESTIÓ 3AEn certs dispositius en què és necessari eliminar el diòxid de carboni, CO2 (g), produït per la respiració, s’utilitza el peròxid de potassi, K2O (s), per a transformar-lo en oxigen, O2 (g), d’acord amb l’equilibri:

K2 O (s)+ 2 CO2 (g) ↔ K2 CO3 (s)+ 3 O2 (g) H= -15,2 kJ /molIndiqueu, raonadament, com afectaria cadascuna de les següents accions la capacitat del sistema per a produir oxigen:a) Augment de la concentració de CO2. (0,5 punts)b) Disminució de la temperatura a què es duu a terme la reacció. (0,5 punts)c) Reducció del volum del reactor fins a assolir la meitat del volum inicial. (0,5 punts)d) Augment de la quantitat inicial de K2O (s). (0,5 punts)

PROBLEMA 4BEn un recipient de 200 mL de capacitat i mantingut a 400º C s’introdueixen 2,56 grams de iodur d’hidrogeni s’assoleix l’equilibri següent:

2 HI (g) ↔ H2 (g) +I2 (g)La constant d’equilibri en aquestes condicions val Kp = 0,017. Es desitja saber:a) El valor de Kc per a aquest equilibri. (0,5 punts)b) La concentració de cada un dels components en l’equilibri. (1 punt)c) La pressió total en l’equilibri. (0,5 punts)DADES: Masses atòmiques: H: 1; I: 126,9; R = 0,082 atm·L·K-1·mol-1

BLOQUE 3CUESTIÓN 3AEn ciertos dispositivos en los que es necesario eliminar el dióxido de carbono, CO2 (g), producido por la respiración, se utiliza el peróxido de potasio, K2O (s), para trasformarlo en oxígeno, O2 (g), de acuerdo al equilibrio:

K2 O (s)+ 2 CO2 (g) ↔ K2 CO3 (s)+ 3 O2 (g) H= -15,2 kJ /mol

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Indique, razonadamente, cómo afectaría cada una de las siguientes acciones a la capacidad del sistema para producir oxígeno:a) Aumento de la concentración de CO2. (0,5 puntos)b) Disminución de la temperatura a la que se lleva a acabo la reacción. (0,5 puntos)c) Reducción del volumen del reactor hasta alcanzar la mitad de su volumen inicial. (0,5 puntos)d) Aumento de la cantidad inicial de K2O (s). (0,5 puntos)

PROBLEMA 4BEn un recipiente de 200 mL de capacidad y mantenido a 400 ºC se introducen 2,56 gramos de yoduro de hidrógeno alcanzándose el equilibrio siguiente:

2 HI (g) ↔ H2 (g) +I2 (g)La constante de equilibrio en esas condiciones vale Kp = 0,017. Se desea saber:a) El valor de Kc para este equilibrio. (0,5 puntos)b) La concentración de cada uno de los componentes en el equilibrio. (1 punto)c) La presión total en el equilibrio. (0,5 puntos)DATOS: Masas atómicas: H: 1; I: 126,9; R = 0,082 atm·L·K-1·mol-1

Septiembre 2007BLOC 4PROBLEMA 4AEl iode reacciona amb l’hidrogen segons l’equació següent:

I (g)2 + H2 (g) ↔2 HI (g)L’anàlisi d’una mescla gasosa de I2 (g), H2 (g), HI (g), continguda en un recipient de 1 L a 227º C, on s’ha assolit l’equilibri, va donar el resultat següent: 2,21·10-3 mols de HI; 1,46·10-3 mols de I2; i 2,09·10-3 mols de H2.a) Quina és la pressió de cada un dels gasos en l’equilibri a 227º C, i la pressió total en l’interior del recipient? (0,5 punts)b) Escriviu l’expressió de la constant d’equilibri Kp per a la reacció indicada i calculeu el seu valor numèric. (0,5 punts)c) En el mateix recipient, després de fer el buit, s’introdueixen 10 g de I2 i 10 g de HI i es manté a 227 ºC. Calculeu la quantitat (en grams) de cada un dels components de la mescla quan s’assolisca l’equilibri. (1 punt)DADES: Masses atòmiques: H: 1; I: 126,9; R = 0,082 atm·L·mol-1 K-1

BLOQUE 4PROBLEMA 4AEl yodo reacciona con el hidrógeno según la siguiente ecuación:

I (g)2 + H2 (g) ↔2 HI (g)El análisis de una mezcla gaseosa de I2 (g), H2 (g), HI (g), contenida en un recipiente de 1 L a 227 ºC, donde se ha alcanzado el equilibrio, dio el siguiente resultado: 2,21·10-3 moles de HI; 1,46·10-3 moles de I2 ; y 2,09·10-3 moles de H2.a) ¿Cuál es la presión de cada uno de los gases en el equilibrio a 227 ºC, y la presión total en el interior del recipiente? (0,5 puntos)

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b) Escriba la expresión de la constante de equilibrio Kp para la reacción indicada y calcule su valor numérico. (0,5 puntos)c) En el mismo recipiente, después de hecho el vacío, se introducen 10 g de I2 y 10 g de HI y se mantiene a 227 ºC. Calcule la cantidad (en gramos) de cada uno de los componentes de la mezcla cuando se alcance el equilibrio. (1 punto)DATOS: Masas atómicas: H: 1; I: 126,9; R = 0,082 atm·L mol-1 K-1

Juny de 2008BLOC 3 QÜESTIÓ 3APer al següent equilibri químic donat per:

SnO2 (s) + 2 H2 (g) ↔Sn (s) + 2 H2 O (g)La constant d’equilibri Kp val 2,54·10-7 a 400 K i el seu valor és de 8,67·10 -5

quan la temperatura de treball és de 500 K. Contesteu raonadament si, per a aconseguir major producció d’estany, seran favorables les condicions següents:a) augmentar la temperatura de treball;b) augmentar el volum del reactor;c) augmentar la quantitat d’hidrogen en el sistema;d) afegir un catalitzador a l’equilibri. (0,5 punts cada apartat)

BLOC 4 PROBLEMA 4ALa formamida, HCONH2, és un compost orgànic de gran importància en l’obtenció de fàrmacs i fertilitzants agrícoles. A altes temperatures, la formamida es dissocia en amoniac, NH3, i monòxid de carboni, CO, d’acord amb l’equilibri:

HCONH2 (g) ↔ NH3 (g) + CO (g) Kc =4,84 a 400 KEn un recipient d’emmagatzemament industrial de 200 L (en el qual prèviament s’ha fet el buit) mantingut a una temperatura de 400 K s’afegeix formamida fins que la pressió inicial en el seu interior és d’1,45 atm. Calculeu:a) Les quantitats de formamida, amoniac i monòxid de carboni que conté el recipient una volta s’assolisca l’equilibri. (0,8 punts)b) El grau de dissociació de la formamida en aquestes condicions (percentatge de reactiu dissociat en l’equilibri). (0,6 punts)c) Deduïu raonadament si el grau de dissociació de la formamida augmentaria o minvaria si a la mescla de l’apartat anterior s’afegeix NH3. (0,6 punts)Dades: R = 0,082 atm·L·K-1·mol-1 .

BLOQUE 3 CUESTIÓN 3APara el siguiente equilibrio químico dado por:

SnO2 (s) + 2 H2 (g) ↔Sn (s) + 2 H2 O (g)La constante de equilibrio Kp vale 2,54·10-7 a 400 K y su valor es de 8,67·10-5 cuando la temperatura de trabajo es de 500 K.Conteste razonadamente si, para conseguir mayor producción de estaño, serán favorables las siguientes condiciones:a) aumentar la temperatura de trabajo;b) aumentar el volumen del reactor;c) aumentar la cantidad de hidrógeno en el sistema;d) añadir un catalizador al equilibrio. (0,5 puntos cada apartado)

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BLOQUE 4 PROBLEMA 4ALa formamida, HCONH2, es un compuesto orgánico de gran importancia en la obtención de fármacos y fertilizantes agrícolas. A altas temperaturas, la formamida se disocia en amoníaco, NH3, y monóxido de carbono, CO, de acuerdo al equilibrio:

HCONH2 (g) ↔ NH3 (g) + CO (g) Kc 4,84 a 400 KEn un recipiente de almacenamiento industrial de 200 L (en el que previamente se ha hecho el vacío) mantenido a una temperatura de 400 K se añade formamida hasta que la presión inicial en su interior es de 1,45 atm. Calcule:a) Las cantidades de formamida, amoníaco y monóxido de carbono que contiene el recipiente una vez se alcance el equilibrio. (0,8 puntos)b) El grado de disociación de la formamida en estas condiciones (porcentaje de reactivo disociado en el equilibrio). (0,6 puntos)c) Deduzca razonadamente si el grado de disociación de la formamida aumentaría o disminuiría si a la mezcla del apartado anterior se le añade NH3. (0,6 puntos)Datos: R = 0,082 atm·L·K-1·mol-1

Septiembre 2008

BLOC 4 PROBLEMA 4AA 427º C el clorur amònic, NH4Cl, es descompon parcialment segons la següent equació: NH4 Cl (s) ↔NH3 (g) + HCl (g)S’introdueix una certa quantitat de NH4Cl (s) en un recipient tancat de 5 litres en què prèviament s’ha fet el buit; s’escalfa a 427º C i, quan s’assoleix l’equilibri a la temperatura citada, s’observa que la pressió a l’interior del recipient és de 4560 mmHg.a) Calculeu el valor de Kp i de Kc. (0,8 punts)b) Calculeu la quantitat (en grams) de NH4Cl (s) que s’haurà descompost. (0,7 punts)c) Si inicialment hi ha 10,0 g de NH4Cl (s) calculeu en aquest cas la quantitat que s’haurà descompost. (0,5 punts)Dades: masses atòmiques: H: 1 ; N: 14; Cl: 35,5; R = 0,082 atm·L·K-1·mol-1 ; 760 mmHg= 1 atmosfera.

BLOC 5 QÜESTIÓ 5ALa síntesi de l’amoníac, NH3, té una gran importància industrial. Sabent que l’entalpia de formació de l’amoníac és -46,2 kJ·mol.1.a) Predigueu les condicions de pressió i temperatura (alta o baixa) més favorables per a la síntesi de l’amoníac, justificant la resposta. (1 punt)b) A baixes temperatures la reacció és massa lenta per a la seua utilització industrial. Indiqueu raonadament com podria modificar-se la velocitat de la reacció per a fer-la rendible industrialment. (1 punt)

BLOQUE 4 PROBLEMA 4A

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A 427ºC el cloruro amónico, NH4Cl, se descompone parcialmente según la siguiente ecuación: NH4 Cl (s) ↔NH3 (g) + HCl (g)Se introduce una cierta cantidad de NH4Cl (s) en un recipiente cerrado de 5 litros en el que previamente se ha hecho el vacío; se calienta a 427ºC y, cuando se alcanza el equilibrio a la temperatura citada, se observa que la presión en el interior del recipiente es de 4560 mmHg.a) Calcule el valor de Kp y de Kc. (0,8 puntos)b) Calcule la cantidad (en gramos) de NH4Cl (s) que se habrá descompuesto. (0,7 puntos)c) Si inicialmente hay 10,0 g de NH4Cl (s) calcule en este caso la cantidad que se habrá descompuesto. (0,5 p

BLOQUE 5 CUESTIÓN 5ALa síntesis del amoníaco, NH3, tiene una gran importancia industrial. Sabiendo que la entalpía de formación del amoníaco es - 46,2 kJ·mol.1.a) Prediga las condiciones de presión y temperatura (alta o baja) más favorables para la síntesis del amoníaco, justificando la respuesta. (1 punto)b) A bajas temperaturas la reacción es demasiado lenta para su utilización industrial. Indique razonadamente cómo podría modificarse la velocidad de la reacción para hacerla rentable industrialmente. (1 punto)

Juny de 2009

BLOQUE 3 CUESTIÓN 3BEl metanol se obtiene industrialmente por hidrogenación del monóxido de carbono, según el equilibrio:

CO (g) + 2 H2 (g) ↔ CH3OH (g) ; ΔH = -128 kJ·mol-1.Conteste razonadamente si, para conseguir mayor producción de metanol, serán o no favorables cada una de las siguientes condiciones: (0,4 puntos cada una)a) aumentar la cantidad de hidrógeno en el sistema,b) aumentar la temperatura de trabajo,c) disminuir el volumen del reactor, a temperatura constante,d) eliminar metanol del reactor,e) añadir un catalizador al sistema en equilibrio.

BLOQUE 4 PROBLEMA 4BCuando el óxido de mercurio (sólido), HgO (s), se calienta en un recipiente cerrado en el que se hecho el vacío, se disocia reversiblemente en vapor de mercurio y oxígeno, de acuerdo con el equilibrio:

2HgO(s) ↔ 2Hg(g) + O2(g)Si tras alcanzar el equilibrio, la presión total fue de 0,185 atm a 380 ºC. Calcule:a) Las presiones parciales de cada uno de los componentes gaseosos. (0,7 puntos)b) Las concentraciones molares de los mismos. (0,5 puntos)c) El valor de las constantes de equilibrio, Kc y Kp. (0,8 puntos)Dato: R = 0,082 atm·L·mol-1 K-1

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Septiembre 2009

BLOQUE 3 CUESTIÓN 3AUno de los métodos utilizados industrialmente para la obtención de hidrógeno consiste en hacer pasar una corriente de vapor de agua sobre carbón al rojo, según la reacción:

C (s) + H2 O (g) ↔CO (g) + H2 (g) ΔH= +131,2 kJ·mol-1 ; ΔS = +134,1 J·K-1 mol-1

Conteste razonadamente a las siguientes cuestiones:a) ¿cómo afectan los siguientes cambios al rendimiento de producción de H2?:a.1) La adición de C (s). (0,5 puntos)a.2) El aumento de temperatura. (0,5 puntos)a.3) La reducción del volumen del recipiente. (0,5 puntos)b) ¿A partir de qué temperatura el proceso de obtención de hidrógeno es espontáneo? (0,5 puntos)

BLOQUE 4 PROBLEMA 4BA 500 ºC el fosgeno (COCl2) se descompone según el equilibrio:

COCl2 (g) ↔ CO (g) + Cl2 (g)a) Calcule el valor de Kp y Kc a 500 ºC, si una vez alcanzado el equilibrio a dicha temperatura las presiones parciales de COCl2, CO y Cl2 son 0,217 atm, 0,413 atm y 0,237 atm, respectivamente. (0,7 puntos)b) Si en un matraz de 5,0 L de volumen, mantenido a 500 ºC, se introducen los tres compuestos COCl2, CO y Cl2 tal que sus presiones parciales son 0,689 atm, 0,330 atm y 0,250 atm, respectivamente ¿en qué sentido se producirá la reacción para alcanzar el equilibrio? (0,7 puntos)c) Calcule las presiones parciales de los tres gases una vez alcanzado el equilibrio en las condiciones dadas en el apartado b). (0,6 puntos)Datos: R = 0,082 atm·L·K-1·mol-1

Juny de 2010

OPCIÓ A

QÜESTIÓ 3Considere l’equilibri següent:

3 Fe (s) + 4 H2O (g) <===> Fe3O4 (s) + 4 H2 (g) ; ΔH = -150 kJ/molExplique com afecta, cada una de les modificacions següents, la quantitat de H2 (g) present en la mescla en equilibri: (0,4punts cada apartat)a) Elevar la temperatura de la mescla.b) Introduir-hi més H2O (g).c) Eliminar Fe3O4 (s) a mesura que es va produint.d) Augmentar el volum del recipient en el qual es troba la mescla en equilibri (mantenint constant la temperatura).

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e) Addicionar a la mescla en equilibri un catalitzador adequat.

CUESTIÓN 3.- Considera el siguiente equilibrio:

3 Fe (s) + 4 H2O (g) ⇆ Fe3O4 (s) + 4 H2 (g) ΔH = - 150,0 kJ · mol–1Explica cómo afecta, cada una de las siguientes modificaciones, a la cantidad de H2 (g) presente en la mezcla en equilibrio:a) Elevar la temperatura de la mezcla.b) Introducir más H2O (g).c) Eliminar Fe3O4 (s) a medida que se va produciendo.d) Aumentar el volumen del recipiente en el que se encuentra la mezcla en equilibrio (manteniendo constante la temperatura).e) Adicionar a la mezcla en equilibrio un catalizador adecuado.

OPCIÓ B

PROBLEMA 4A 700 K el sulfat càlcic, CaSO4, es descompon parcialment segons l’equilibri següent:

2 CaSO4 (s) <===> 2 CaO (s) + 2 SO2 (g) + O2 (g)S’introdueix una certa quantitat de CaSO4 (s) en un recipient tancat de 2 L de capacitat, en què prèviament s’ha fet el buit; s’escalfa a 700 K i quan s’arriba a l’equilibri, a la citada temperatura, s’observa que la pressió total a l’interior del recipient és de 0,60 atmosferes.a) Calcule el valor de Kp i de Kc. (1,2 punts)b) Calcule la quantitat, en grams, de CaSO4 (s) que s’haurà descompost. (0,8 punts)DADES.- Masses atòmiques: O = 16; S = 32; Ca = 40; R = 0,082 atm L/mol K

PROBLEMA 4.- A 700 K el sulfato cálcico, CaSO4, se descompone parcialmente según el siguiente equilibrio:

2 CaSO4 (s) ⇆ 2 CaO (s) + 2 SO2 (g) + O2 (g)Se introduce una cierta cantidad de CaSO4 en un recipiente cerrado de 2 L de capacidad, en el que previamente se ha hecho el vacío; se calienta a 700 K y cuando se alcanza el equilibrio, a la citada temperatura, se observa que la presión total en el interior del recipiente es 0,60 atm.a) Calcula el valor de Kp y Kc.b) Calcula la cantidad, en gramos, de CaSO4, que se habrá descompuesto.DATOS: Ar(O)=16 u; Ar(S)=32 u; Ar(Ca)= 40 u; R = 0,082 atm • L• mol–1•·K–1.

Resultado: a) Kp = 0,032 atm2; Kc = 1,69 · 10–7 mol3 · L–3.

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Septiembre 2010

OPCIÓ A

QÜESTIÓ 3Considere aquest equilibri: 4 NH3 (g) + 5 O2 (g) <===> 4 NO (g) + 6 H2O (g), i responga raonadament a les qüestions següents: (0,5 punts cada una)a) Escriga les expressions de les constants Kp i Kc.b) Establisca la relació entre Kp i Kc.c) Raone com influiria en l'equilibri un augment de la pressió mitjançant una reducció del volum.d) Si s'augmenta la concentració d'oxigen justifique en quin sentit es desplaçaria l'equilibri; es modificaria el valor de la constant d'equilibri?

CUESTIÓN 3.- Considera el siguiente equilibrio: 4 NH3 (g) + 5 O2 (g) ⇆ 4 NO (g) + 6 H2O (g) y responde razonadamente a las siguientes cuestiones:a) Escribe las expresiones para Kc y Kp.b) Establece la relación entre Kc y Kp.c) Razona cómo influiría en el equilibrio un aumento de presión mediante una reducción de volumen.d) Si se aumenta la concentración de oxígeno, justifica en qué sentido se desplaza el equilibrio, ¿se modificará el valor de la constante de equilibrio?

OPCIÓ B

PROBLEMA 4En un recipient tancat i buit de 10 L de capacitat, s’introdueixen 0,04 mols de monòxid de carboni i igual quantitat de clor gas. Quan a 525 ºC s'arriba a l'equilibri, s'observa que ha reaccionat el 37,5% del clor inicial, segons la reacció: CO (g) + Cl2 (g) <===> COCl2 (g) Calcule:a) El valor de Kp. (1 punt)b) El valor de Kc. (0,5 punts)c) La quantitat, en grams, de monòxid de carboni (CO) existent quan s'arriba a l'equilibri. (0,5 punts)DADES.- Masses atòmiques: C= 12; O= 16; Cl= 35,5; R= 0,082 atm L/mol K

PROBLEMA 4.- En un recipiente cerrado y vacío de 10 L de capacidad, se introducen 0,04 moles de monóxido de carbono e igual cantidad de cloro. Cuando a 525 ºC se alcanza el equilibrio, se observa que ha reaccionado el 37,5 % del cloro inicial, según la reacción: CO (g) + Cl2 (g) ⇆ COCl2 (g)Calcula:a) El valor de Kp.b) El valor de Kc.c) La cantidad, en gramos, de monóxido de carbono existente cuando se alcanza el equilibrio.DATOS: Ar(C)=12 u; Ar(Cl)=35,5 u; Ar (O)=16u; R= 0,082 atm L·.K–1 mol–1.

Resultado: a) Kp = 3,64 atm–1; b) Kc = 240 M–1; c) 0,7 g CO.

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