Problemas de equilibrio químico






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títuloProblemas de equilibrio químico
fecha de publicación27.11.2015
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PROBLEMAS DE EQUILIBRIO QUÍMICO
Sea el sistema en equilibrio CaCO3(s)  CaO(s) + CO2(g) .

Indique, razonadamente, si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas:

a) La presión total del reactor será igual a la presión parcial del CO2.

b) Kp es igual a la presión parcial del CO2.

c) Kp y Kc son iguales.
En un matraz vacío se introducen igual número de moles de H2 y N2 que reaccionan según la

ecuación:

N2(g) + 3 H2(g)  2 NH3(g) .

Justifique si, una vez alcanzado el equilibrio, las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas:

a) Hay doble número de moles de amoniaco de los que había inicialmente de N2.

b) La presión parcial de nitrógeno será mayor que la presión parcial de hidrógeno.

c) La presión total será igual a la presión de amoniaco elevada al cuadrado.
Dado el equilibrio:

2 SO2(g) + O2(g)  2 SO3(g) H < 0

a) Explique cómo aumentaría el número de moles de SO3, sin adicionar ni eliminar ninguna de las sustancias presentes en el equilibrio.

b) Escriba la expresión de Kp .

c) Razone cómo afectaría al equilibrio la presencia de un catalizador.
El nitrógeno y el hidrógeno reaccionan según la siguiente ecuación química:

N2(g) + 3 H2(g)  2 NH3(g) H < 0

Indique, razonadamente, qué ocurrirá cuando una vez alcanzado el equilibrio:

a) Se añade N2

b) Se disminuye la temperatura

c) Se aumenta el volumen del reactor, manteniendo constante la temperatura.
Para el siguiente equilibrio: PCl5(g)  PCl3(g) + Cl2(g) ΔH>0

Indique, razonadamente, el sentido en que se desplaza el equilibrio cuando: a) Se agrega cloro gaseoso a la mezcla en equilibrio. b) Se aumenta la temperatura. c) Se aumenta la presión del sistema.
La reacción: CH3OH(g)  2 H2(g) + CO(g), tiene una KC = 0´215, a una temperatura de 20 ºC. En un erlenmeyer tenemos una mezcla de los tres gases con las siguientes concentraciones: [H2] = [CO] = 1´6 M; [CH3OH] = 9´8 M

a) Halla el cociente de reacción ¿Se encuentra este sistema en equilibrio?

b) En caso negativo ¿en qué dirección se producirá la reacción en busca del equilibrio?

Sol. Q = 0´418 > KC . El sistema no se encuentra en equilibrio, y la reacción ocurre de derecha a izquierda.
Se introduce una mezcla de 0’5 moles de H2 y 0’5 moles de I2 en un recipiente de 1 litro y se calienta a la temperatura de 430 ºC. Calcule:

a) Las concentraciones de H2 , I2 y HI en el equilibrio, sabiendo que, a esa temperatura, la constante de equilibrio KC es 54'3 para la reacción: H2(g) + I2 (g)  2HI(g)

b) El valor de la constante KP a la misma temperatura.
En un recipiente de 2 litros que se encuentra a 25 ºC,se introducen 0’5 gramos de N2O4 en estado gaseoso y se produce la reacción : N2O4(g)  2NO2(g). Calcule:

a) La presión parcial ejercida por el N2O4 en el equilibrio. b) El grado de disociación del mismo.

Datos: KP = 0’114. Masas atómicas: N = 14; O = 16.
En un recipiente de 1 litro se introducen 3 moles de A(g) y 8 moles de B(g) a 43 ºC, estableciéndose el equilibrio: A(g) + 3B(g)  2 C(g) . Si la presión del gas en el equilibrio es 177 atm, calcula KC y KP

Sol. KC = 3´56 y KP = 0´137
En la reacción en estado gaseoso entre yodo y bromo elementales para dar IBr, la constante Kc = 120, a 150ºC: I2(g) + Br2(g)  2 IBr(g) . Calcula la composición en el equilibrio si se introducen 0,001 moles de yodo y 0,001 moles de bromo en un recipiente de 5 litros, a 150ºC.

Sol. [I2] = [Br2] = 3.10-5 M y [IBr] = 3´4.10-4 M
Se introducen 0,2 moles de fosgeno en un recipiente de 5 litros de capacidad. Calcular la constante de equilibrio, Kc sabiendo que el grado de disociación es 0,98. La reacción que tiene lugar es: COCl2(g)  CO(g) + Cl2(g)

Sol. KC = 1´92
La descomposición del fosgeno usado en la preparación del poliuretano, se obtiene de la siguiente manera: COCl2(g)  CO(g) + Cl2(g). En un recipiente vacío de 2 litros de capacidad a 25ºC, se introduce 0,2 mol de fosgeno, alcanzándose en el equilibrio una presión de 4,54 atm. Calcula el grado de disociación de la reacción.

Sol. 85 %
A una temperatura de 60 º C KP = 2´49 para la reacción: N2O4(g)  2 NO2(g) . Determina KC y el grado de disociación del N2O4(g) a la misma temperatura cuando la presión en el recipiente es 1 atm.

Sol. Kc = 0´091 ; 62 %
El amoniaco está disociado en un 60 % a la presión de 6 atm y a la temperatura de 573K. según el equilibrio 2NH3(g)  N2(g) + 3 H2(g). Determina:

a) La presión parcial de cada componente en el equilibrio.

b) KP

Sol. a) P N2 = 1´125 atm; P H2 = 3´375 atm y P NH3 = 1´5 atm; b) KP = 19´2
En un recipiente de 1L, a 2000 K, se introducen 6’1·10-3 moles de CO2 y una cierta cantidad de H2, produciéndose la reacción: H2(g) + CO2(g)  H2O(g) + CO(g). Si cuando se alcanza el equilibrio, la presión total es de 6 atm, calcule:

  1. Los moles iniciales de H2.

  2. Los moles en el equilibrio de todas las especies químicas presentes.

Datos: R= 0’082 atm·L·K1·mol1. KC = 4’4
Al calentar PCl5(g) a 250°C, en un reactor de 1 litro de capacidad, se descompone según:

PCl5 (g)  PCl3(g) + Cl2(g)

Si una vez alcanzado el equilibrio, el grado de disociación es 0’8 y la presión total es 1 atm, calcule:

a) El número de moles de PCl5 iniciales.

b) La constante Kp a esa temperatura.

Dato: R = 0’082 atm.L.K-1.mol-1.
Para la reacción SbCl5 (G) ↔ SbCl3 (G) + Cl2 (G) Kp, a la temperatura de 182 °C, vale 9'32 . 10-2. En un recipiente de 0'40 litros se introducen 0'2 moles de pentacloruro y se eleva la temperatura a 182°C hasta que se establece el equilibrio anterior. Calcula:

a) La concentración de las especies presentes en el equilibrio. (SOL. [SbCl5] = 0'326 mol/l [SbCl3] = [Cl2] = 0'174 mol/l)

b) La presión de la mezcla gaseosa. (SOL. 25'1 atm)
En un matraz de un litro de capacidad se introducen 0'387 moles de nitrógeno y 0'642 moles de hidrógeno, se calienta a 800 K y se establece el equilibrio: N2 (G) + 3 H2 (G) ↔ 2 NH3 (G) encontrándose que se han formado 0'06 moles de amoniaco. Calcula:

a) La composición de la mezcla gaseosa en equilibrio (SOL. 6% NH3 38'5 % N2 resto H2)

b) Kc y Kp a la citada temperatura. (SOL. 0'0557 mol-2l-2 y 1,29 . 10-5 atm-2)
En un depósito de 10 l se introducen 26,84 g de dióxido de carbono y 0,78 g de hidrógeno. Se eleva la temperatura hasta 1250 °C formándose monóxido de carbono y agua. Una vez alcanzado el equilibrio se encuentra que hay 0,35 moles de dióxido de carbono.

a) ¿Cuál es el valor de la constante Kc?.(SOL. 1'5)

b) Alcanzado el equilibrio se añaden 0,30 moles de hidrógeno. ¿Hacía donde se desplaza el equilibrio?. ¿Cuántos moles de hidrógeno quedarán una vez restablecido el nuevo equilibrio?.(SOL. 0'097 moles)

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