Qumica. Curso 13/14

TEMA 5-B: El Equilibrio Qumico

La constante de equilibrio y las concentraciones en el equilibrio

1. Para la reaccin descrita por la ecuacin: !! ! + !!!! ! ! !"# (!) Kc=2,310-4 a 300 C. Cul es la concentracin de equilibrio del cianuro de hidrgeno si las concentraciones iniciales de N2 y acetileno (C2H2) eran de 2,5 mol/L y 1,0 mol/L, respectivamente?

2. El pentacloruro de antimonio se descompone segn una reaccin en fase gaseosa a 448 C !"#!! ! !"#!! ! + !!! (!) a) Una mezcla en equilibrio en un recipiente de 5,00 L se sabe que contiene 3,84 g de

SbCl5, 9,14 g de SbCl3 y 2,84 g de Cl2. Evala Kc a 448 C.

b) Si 12.5 g de SbCl5 se colocan en un recipiente de 5.00 l a 448 C y se deja que se alcance el equilibrio, cuales sern las concentraciones de todas las especies en el equilibrio?

c) y si se ponen 7.50 g de SbCl5 y 5.00 g de SbCl3 en un recipiente de 7.52 l y se deja que se alcance el equilibrio a la misma temperatura?

d) Cul es el grado de disociacin del SbCl5 si la concentracin inicial de compuesto es de 0.015 M?

3. Kc=19.9 para la reaccin: !"!(!)+ !! ! ! !"# (!) a) Qu pasar en una mezcla de reaccin que originalmente contiene [Cl2] = 0.4 M,

[F2] = 0.2 M y [ClF] = 7.3 M?

b) Calcula las concentraciones de todas las especies en el equilibrio

4. Considera la reaccin !"!!! !"# (!) + !!! (!) En el equilibrio la masa de CaCO3: aumentar, disminuir o permanecer igual si (a) se adiciona CO2 al sistema en equilibrio? (b) disminuye la presin? (c) se elimina CaO (s)?

5. Para la reaccin qumica !"!! !"!! + !! la relacin entre las constantes de equilibrio Kc y Kp es..

6. Un mol de H2 y un mol de I2 se calientan a 490 C en un volumen de 1 litro. Si la Kc a esta temperatura es de 45,9, Cuales sern las concentraciones de H2, I2 y HI en el equilibrio? Cul es el grado de conversin del I2?

7. El N2O4(g) a 30 C est en equilibrio con el NO2 segn la ecuacin: !!!!(!) !"!!(!) Una concentracin inicial de 1,00 10-2 mol/L est ahora disociada un 33,5 %. Calcula el valor de Kc para esta reaccin. Cul sera el grado de disociacin para una concentracin inicial de N2O4 de 2,00 10-2 mol/L?

8. Se introducen 1,0 moles de N2 y 3,0 moles de H2 en un volumen de 1,0 l y se les permite alcanzar el equilibrio a 257 C. La presin de equilibrio es 102,5 atmsferas. Calcular las concentraciones en el equilibrio y Kc para el equilibrio: !! + !!! !"!! (R = 0,082 atm L n-1 K-1)

9. El equilibrio !"!! (!) !"!! (!) + !"! (!) se establece calentando 10,4 g de PCl5 a 150 C en un recipiente de 1 l de volumen. Calcular las concentraciones en el equilibrio, el valor del Kc y el porcentaje de disociacin del PCl5, sabiendo que la presin en el equilibrio es 1,9 atm.

10. La mezcla anterior, todava a 150 C , se comprime hasta un volumen de 0,5 L Qu ocurre? Calcula las concentraciones en el equilibrio y el porcentaje de disociacin del PCl5. Cual es la presin total en el equilibrio?

(Nota: plantalo como si partiramos de una situacin inicial en la que calentamos 10.4 g de PCl5 en un volumen de 0.5 L)

11. A 400 C, una mezcla gaseosa de H2, I2 e IH en equilibrio, contiene 0,0031 moles de H2, 0,0031 moles de I2 y 0,0239 moles de HI por litro. Calcular: a) el valor de la constante Kc; b) la presin total de la mezcla y las presiones parciales de cada uno de los componentes; c) el valor de la constante Kp. !! + !! ! !". (R = 0,082 latm/Kmol).

12. Cuando se alcanza el equilibrio en la reaccin endotrmica de deshidrogenacin del alcohol isoproplico para dar acetona: [!!!!"#"!!! (g) !!!!"!!! (g) + !! (g)] el rendimiento en acetona.: (Justifica las respuestas)

a) no vara con la temperatura.

b) aumenta al elevar la temperatura.

c) aumenta al elevar la presin total, a temperatura constante.

d) disminuye al aumentar la presin parcial de hidrgeno.

e) aumenta cuando se utiliza un catalizador de cobre.

13. a) Cul sera el efecto de disminuir la temperatura en cada uno de los siguientes sistemas en equilibrio? b) y de aumentar el volumen?

i) !! (!) + !! (!) ! !" (!) , H= -9.45 kJ/mol ii) !"!! (!) !"!! (!) + !!! (!) H= 92.5 kJ/mol iii) !!! (!) + !! (!) ! !!! (!) H= -198 kJ/mol

14. Un matraz contiene NH4Cl (s) en equilibrio con sus productos de descomposicin: !!!!" ! !!!(!) + !"# (!) Para esta reaccin H= 176 KJ/mol Cmo se ve afectada la masa de NH3 en el matraz por cada una de las perturbaciones siguientes: a) disminuye la temperatura, b) se aade NH3, c) se aade HCl?

15. La constante de equilibrio Kc para la reaccin: (Dato. R = 8.314 J/(molK)) !!(!) + !!! (!) ! !"# (!) Es 1.6x105 a 1297 K y 3.5 x104 a 1495 K. a) H es positivo o negativo para esta reaccin? b) halla Kc para la reaccin:

!!!!(!) + !! !!! (!) !"# (!) a 1297 K. c) se coloca HBr puro en un recipiente a volumen constante y se calienta a 1297 K. Qu porcentaje de HBr se descompone en el equilibrio.

16. Dado que Kp es 4.6x10-14 a 25C para la reaccin: ! !!! ! + ! !!! ! ! !"# (!) + !! (!) H =115 kJ/mol Calcula Kp y Kc para la reaccin a 400C y a 800C.

17. Considere el siguiente proceso en equilibrio: (Razone las respuestas) !!!! (!) ! !!! (!) H = 38.5 kJ 1 parte. Pronostique la direccin en que se desplaza el equilibrio cuando: a) la mezcla de reaccin se calienta a volumen constante; b) se elimina de la mezcla de reaccin NF2; c) se disminuye la presin a temperatura constante; d) se disminuye el volumen a temperatura constante; e) se aade un catalizador

2 parte. En cules de los apartados anteriores se modifica el valor de la constante de equilibrio?

18. Se mezclan algo de hidrgeno y de yodo a 229C en un recipiente de 1 litro. Cuando se establece el equilibrio, hay presentes las siguientes concentraciones: [HI] = 0.490 M, [H2] = 0.080 M y [I2]= 0.060 M. Si se aaden 0.3 moles adicionales de HI, qu concentraciones habr presentes cuando se establezca el nuevo equilibrio? !! (!) + !! (!) ! !" (!)

19. Considere el siguiente proceso en equilibrio: !! ! + ! !! ! ! !!! (!) H = -92 kJ Pronostique razonadamente la direccin en que se desplaza el equilibrio cuando se producen los siguientes cambios: a) aumenta la temperatura; b) disminuye la temperatura; c) aumenta la presin por disminucin del volumen; d) se introduce un catalizador; e) se retira parte de NH3.

Soluciones:

1. [HCN]= 0,024 M

2. a) Kc= 0,025; b) [SbCl5]= 1.76 x 10-3,83 M; [SbCl3]= [Cl2]= 6,6x10-3 M; c) [SbCl5]= 0.61 x 10-

3,[SbCl3]= 5.63 x 10-3 M, [Cl2]= 2,72 x10-3 M, d) =0.79 (79%),

3. a) se desplaza a la izquierda. b) [Cl2]= 1.32 M, [F2]= 1.12 M, [2ClF]= 5.46 M

4. a) aumenta; b) disminuye; c) disminuye

5. Kp = Kc RT

6. [H2] = [I2] = 0,228 mol/l; [IH] = 1,544 mol/l grado conversin = 77 %

7. K: 6,75 10-3 mol/l : 25,1 %

8. [N2]=0,178 mol/l; [H2]=0,534 mol/l; [NH3]=1,644 mol/l; K=100

9. [PCl5]= 4,510-2; [PCl3]=[Cl2]= 510-3mol/l; Kc= 5,0510-4; 10 %

10. [PCl5]= 9,2810-2; [PCl3]=[Cl2]= 6,9210-3mol/l; grado conversin=6.9 %,PT= 3,70 atm.

11. a) Kc = 59,4; b) PT = 1,66 atm PHI = 1,32 atm PH2 = PI2 = 0,17 atm; c) Kp = 59,4

12. Son correctas b) y d)

13. Al disminuir la temperatura: a) derecha, b) izquierda, c) derecha. Al aumentar el

volumen: a) no se modifica, b) derecha, c) no se modifica

14. a) izquierda; b) izquierda; c) izquierda

15. a) La variacin de entalpa es negativa; b) Kc =400; c) grado conversin =0,49%

16. a) a 400 C: Kp =7,85x10-3, Kc=1,42x10-4; b) a 800 C: Kp=16,7; Kc=0,19

17 17.1. a) derecha; b) derecha; c) derecha; d) izquierda; e) no se modifica; 17.2. Solo en el

primer caso, cuando calentamos la mezcla de reaccin.

18. [H2] = 0,113M, [I2] = 0,093 M, [HI] = 0,724 M

19. a) izquierda; b) derecha; c) derecha; d) no se modifica; e) derecha.