Ejercicios de selectividad 96/97




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TEMA 4: EQUILIBRIOS QUÍMICOS
EJERCICIOS DE SELECTIVIDAD 96/97


  1. a) ¿Influye la presencia de un catalizador en la constante de equilibrio de una reacción? Razone la respuesta.

b) ¿Modifica un catalizador la entalpía de una reacción? Justifique la respuesta.

c) Ponga un ejemplo de un catalizador y el proceso industrial en el que se utiliza.


  1. En un matraz de 2 litros se introducen 12 g de pentacloruro de fósforo y se calienta hasta 300 ºC. Al establecerse el equilibrio de disociación, a esta temperatura:

PCl5 (g) Cl2 (g) + PCl3 (g)

la presión total de la mezcla es de 2,12 atm.

  1. ¿Cuánto vale el grado de disociación en las condiciones señaladas?

  2. ¿Cuál es el valor de Kp a esa temperatura? Masas atómicas: P = 31; CI = 35,5.




  1. La figura muestra dos caminos posibles para cierta reacción química. Uno de ellos corresponde a la reacción en presencia de un catalizador positivo. Conteste, razonadamente, a las siguientes cuestiones:

a) ¿Cuál de los dos caminos corresponde a la reacción catalizada?

b) ¿Cuál es, aproximadamente, la energía de activación de la reacción no catalizada?

c) ¿Cuál es la variación de entalpía de la reacción catalizada?


  1. A la temperatura de 400 ºC y 710 mm de mercurio de presión, el amoníaco se encuentra disociado en un 40% según la ecuación:

2 NH3 (g) N2 (g) + 3 H2 (g)

Calcule:

  1. La presión parcial de cada uno de los gases que constituyen la mezcla en equilibrio

  2. El valor de las constantes Kp y Kc a esa temperatura.

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


  1. En una vasija que tiene una capacidad de 3 litros se hace el vacío y se introducen 0,5 gramos de H2 y 30 gramos de I2. Se eleva la temperatura a 500ºC, estableciéndose el siguiente equilibrio:

I2 (g) + H2(g) 2 HI(g)

para el que Kc vale 50. Calcule:

  1. Moles de HI que se han formado.

  2. Moles de I2 presentes en el equilibrio.

Masas atómicas: H = 1; I = 127.


  1. A la temperatura de 650 K, la deshidrogenación del 2 propanol para producir propanona, según la reacción:

CH3   CHOH   CH3 (g) CH3   CO   CH3 (g) + H2(g)

es una reacción endotérmica. Indique, razonadamente, si la constante de equilibrio de esta reacción:

  1. Aumenta al elevar la temperatura.

  2. Aumenta cuando se utiliza un catalizador.

  3. Aumenta al elevar la presión total, manteniendo constante la temperatura.




  1. En el equilibrio:

C(s) + O2 (g) CO2 (g)

  1. Escriba las expresiones de Kc y Kp

  2. Establezca la relación entre ambas.




  1. En un matraz de un litro, a 440ºC, se introducen 0,03 moles de yoduro de hidr6geno y se cierra, estableciéndose el equilibrio:

2 HI(g) I2 (g) + H2 (g)

En estas condiciones la fracción molar del HI en la mezcla es 0,80. Calcule:

a) Las concentraciones de cada gas y Kc

b) La presión parcial de cada gas y Kp

Masas atómicas: H = l; I = 127.

EJERCICIOS DE SELECTIVIDAD 97/98


  1. Para la reacción:

SbCl5 (g) SbCl3 (g) + Cl2 (g)

Kp, a la temperatura de 128ºC, vale 9,32 10-2. En un recipiente de 0,4 litros se introducen 0,2 moles de pentacloruro y se eleva la temperatura a 182º C hasta que se establece el equilibrio anterior. Calcule:

  1. La concentración de las especies presentes en el equilibrio.

  2. La presión de la mezcla gaseosa.

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


  1. La constante Kc, para la reacción siguiente, vale 0,016 a 800 K;

2 HI (g) H2 (g) + I2 (g)

En una mezcla en equilibrio a 800 K, calcule:

  1. La concentración de HI, cuando las de H2, e I2 sean iguales, si la presión total del sistema es de 1 atm.

  2. Las concentraciones de los componentes si se duplica la presión del sistema.

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


  1. Para la reacción:

SnO2 (s) + 2 H2 (g) 2 H2O (g) + Sn (s)

El valor de Kp a la temperatura de 900 K es 1,5 y a 1100 K es 10. Conteste razonadamente, si para conseguir un mayor consumo de SnO2 deberán emplearse:

  1. Temperaturas elevadas.

  2. Altas presiones.

  3. Un catalizador.




  1. En el proceso en equilibrio:

CO (g) + 2 H2 (g) CH3OH (l) H0

Cuál o cuales de los siguientes factores aumentarán el rendimiento en la producción de metanol:

  1. Adición de un catalizador

  2. Disminución de la concentración de hidrógeno.

  3. Aumento de la temperatura.




  1. Para la reacción:

PCl5 (g) PCl3 (g) + Cl2 (g)

El valor de Kc a 360ºC es 0,58.

En un recipiente de 25 litros se introducen 2 moles de Cl2, 1,5 moles PCl3 y 0,15 moles de PCl5.

  1. Calcule las concentraciones de todas las especies en equilibrio.

  2. Calcule las presiones parciales de cada una de las especies en equilibrio.

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


  1. Dado el equilibrio:

H2 (g) + I2 (g) 2HI (g) H0

Justifique la veracidad o falsedad de las siguientes afirmaciones:

  1. Al aumentar la concentración de hidrógeno el equilibrio no se desplaza porque no puede variar la constante de equilibrio.

  2. Al aumentar la presión total en equilibrio se desplaza a la izquierda.

  3. Al aumentar la temperatura el equilibrio no se modifica.




  1. En un matraz de un litro de capacidad en el que se ha hecho el vacío, se introducen 0,0724 moles de N2O4 y se calienta a 35ºC. Parte del N2O4 se disocia en NO2:

N2O4 (g) 2 NO2 (g)

Cuando se alcanza el equilibrio la presión total es de 2,17 atm. Calcule:

  1. El grado de disociación del N2O4.

  2. La presión parcial del NO2 en el equilibrio y el valor de Kc.

Datos: R = 0,082 atm.L/K.mol.


  1. A 50ºC y presión de 1 atm, el N2O4 se disocia en un 40% en NO2, según la reacción:

N2O4 (g) 2 NO2 (g)

Calcule:

  1. Las constantes de equilibrio Kc y Kp.

  2. El grado de disociación del N2O4 a la misma temperatura pero a una presión de 10 atm.

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

EJERCICIOS DE SELECTIVIDAD 98/99


  1. A 600 K y a la presión de una atmósfera, el pentacloruro de fósforo se disocia un 40% según la reacción: PCl5 (g) PCl3 (g) + Cl2 (g)

Calcule:

  1. Kp y Kc a esa temperatura.

  2. El grado de disociación a 4 atmósferas de presión.

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


  1. 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. Calcule:

  1. La composición de la mezcla gaseosa en equilibrio.

  2. Kc y Kp a la citada temperatura.

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


  1. Las especies químicas NO, O2 y NO se encuentran en equilibrio gaseoso a una determinada temperatura, según la reacción:

2 NO (g) + O2 (g) 2 NO2 (g) H0

Justifique en qué sentido se desplazará el equilibrio cuando:

  1. Se eleva la temperatura

  2. Se retira parte del O2.

  3. Se añade un catalizador.




  1. Se añade un número igual de moles de CO y H2O a un recipiente cerrado de 5 L que se encuentra a 327º C, estableciéndose el siguiente equilibrio:

CO (g) + H2O CO2 (g) + H2 (g)

Una vez alcanzado éste, se encuentra que la concentración de CO2 es 4,6 M y el valor de Kc es 302.

  1. ¿Cuáles son las concentraciones de CO, H2 y H2O en el equilibrio?

  2. Calcule la presión total del sistema en el equilibrio.

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


  1. Se establece el siguiente equilibrio:

2 C (s) + O2 (g) 2 CO2 (g) Hº = - 221 kJ

Razone si la concentración de O2 aumenta, disminuye o permanece invariable:

  1. Al añadir C (s)

  2. Al aumentar el volumen del recipiente.

  3. Al elevar la temperatura.




  1. El tetróxido de dinitrógeno se disocia a 27º C según la reacción:

N2O4 (g) 2 NO2 (g)

En un recipiente de un litro de capacidad se introducen 15 gramos de N2O4 y una vez alcanzado el equilibrio la presión total es 4,46 atm. Calcule:

  1. El grado de disociación y Kp.

  2. La presión parcial del N2O4 y del NO2 así como Kc.

Datos: R = 0,082 atm L K-1mol-1. Masas atómicas: N = 14; O = 16.


  1. Razone la veracidad o falsedad de las siguientes afirmaciones:

  1. Al añadir un catalizador a una reacción química, la velocidad de reacción se modifica.

  2. Al añadir un catalizador a un equilibrio químico, éste se desplaza.

  3. Los catalizadores modifican la entalpía de reacción




  1. A 360º C se determina la composición de una mezcla gaseosa que se encuentra en equilibrio en el interior de un matraz de dos litros de capacidad, encontrándose 0,10 moles de H2, 0,12 moles de I2 y 0,08 moles de HI. Calcule:

a) Kc y Kp para la reacción: I2 (g) + H2 (g) 2 HI (g)

  1. La cantidad de hidrógeno que se ha de introducir en el matraz para duplicar el número de moles de HI, manteniéndose constante la temperatura.

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


  1. A partir de la composición de mezclas gaseosas de I2 y H2 a diferentes temperaturas se han obtenido los siguientes valores de Kp para la reacción:

H2 (g) + I2 (g) 2 HI (g)


T (ºC)

340

360

380

400

420

440

460

480

Kp

70´8

66´0

61´9

57´7

53´7

50´5

46´8

43´8




  1. Calcule Kc a 400ºC

  2. Justifique por qué esta reacción es exotérmica

  3. ¿Variará Kp si se altera la concentración de H2? Razone la respuesta.

EJERCICIOS DE SELECTIVIDAD 99/00


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

  1. La velocidad de una reacción aumenta al disminuir la temperatura a la que se realiza.

  2. La velocidad de una reacción aumenta al disminuir la energía de activación.

  3. La velocidad de una reacción disminuye al disminuir las concentraciones de los reactivos.




  1. En un recipiente de 2 litros se introduce una cierta cantidad de NaHCO3, se extrae el aire existente en el mismo, se cierra y se calienta a 400ºC produciéndose la reacción de descomposición siguiente:

2 NaHCO3 (s) Na2CO3 (s) + CO2 (g) + H2O (g)

Una vez alcanzado el equilibrio, la presión dentro del recipiente es de 0'962 atm. Calcule:

  1. La constante de equilibrio Kp de esa reacción.

  2. La cantidad de NaHCO3 que se ha descompuesto expresada en moles y en gramos.

Masas atómicas: H = 1; C = 12; O = 16; Na = 23.


  1. Para el equilibrio,

I2 (g) + H2(g) 2HI(g)

la constante de equilibrio Kc es 54'8 a 425ºC. Calcule:

  1. Las concentraciones de todas las especies en el equilibrio si se calientan, a la citada temperatura, 0,60 moles de HI y 0,10 moles de H2 en un recipiente de un litro de capacidad.

  1. El porcentaje de disociación del HI.




  1. En la tabla adjunta se recogen los valores, a distintas temperaturas, de la constante del equilibrio químico:

2 SO3 (g) 2 SO2 (g) + O2 (g)


T (K)

298

400

600

800

1000

Kp

2'82 10 25

1'78 10 16

1,98 10 8

1'29 10 3

2'64 10 1




  1. Justifique si la reacción anterior es endotérmica o exotérmica.

  2. Explique cómo afecta al equilibrio un aumento de la presión, manteniendo constante la temperatura.

  3. Calcule, a 298 K, la constante KP del equilibrio:

2 SO2 (g) + O2 (g) 2 SO3 (g)


  1. A 613 K, el valor de Kc para la reacción:

Fe2O3 (s) + 3 H2 (g) 2 Fe (s) + 3H2O (g)

es 0,064. Si en el equilibrio anterior, la presión parcial del hidrógeno es de una atmósfera, calcule:

  1. La concentración de hidrógeno.

  2. La presión total.




  1. Suponga el siguiente sistema en equilibrio:

UO2(s) + 4 HF(g) UF4(g) + 2 H2O(g)

Explique hacia dónde se desplaza el equilibrio cuando:

  1. Se adiciona UO,(s) al sistema.

  2. Se elimina HF(g)­

  3. Se aumenta la capacidad del recipiente de reacción.




  1. A 523 K las concentraciones de PCl5, PCl3 y Cl2 en equilibrio para la reacción:

PCl5 (g) PCl3 (g) + Cl2 (g)

son 0,809 M, 0,190 M y 0,190 M, respectivamente. Calcule a esa temperatura:

  1. Las presiones parciales de las tres especies en el equilibrio.

  2. La constante Kp de la reacción.




  1. Se ha estudiado, a 298 K, la cinética de la reacción

A (g) 2B (g)

Para ello, se han medido las concentraciones de las sustancias A y B a lo largo del tiempo. Los datos obtenidos se han representado gráficamente en la figura adjunta.

  1. Calcule la constante de equilibrio de la reacción anterior.

  2. Explique, razonadamente, cómo afectaría al equilibrio un aumento de la presión.

  3. Describa, razonadamente, cómo se modificaría la gráfica anterior si la reacción se llevara a cabo en presencia de un catalizador.




  1. En un recipiente se introduce una cierta cantidad de SbCl5 y se calienta a 182ºC, alcanzando la presión de una atmósfera y estableciéndose el equilibrio:

SbCl5 (g) SbCl3 (g) + Cl2 (g)

Sabiendo que en las condiciones anteriores el SbCl, se disocia en un 29'2%. Calcule:

a) Las constantes de equilibrio Kc y Kp.

b) La presión total necesaria para que, a esa temperatura, el SbCl, se disocie un 60%

Datos: R = 0,082 atm L K-1·mol-1..
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