EQUILIBRIO QUIMICO



EQUILIBRIO QUIMICO

1- Escribe la expresión de la constante de equilibrio Kc para las siguientes reacciones e indica en qué casos Kc es igual a Kp?

|H2(g) + I2(g) ( 2HI(g) |N2O4(g) ( 2NO2(g) |

|CO(g) + H2O(g) ( CO2(g) + H2(g) |CoO(s) + H2(g) ( Co(s) + H2O(g) |

|NH4Cl(s) ( NH3(g) + HCl(g) |ZnO(s) + CO(g) ( Zn(s) + CO2(g) |

(NH4)2CO3(s) ( 2NH3(g) + CO2(g) + H2O(l)

H2(g) + I2(g) ( 2HI(g) [pic] Kp=Kc(RT)2-2 = Kc

N2O4(g) ( 2NO2(g) [pic] Kp=Kc(RT)2-1 [pic] Kc

CO(g) + H2O(g) ( CO2(g) + H2(g) [pic] Kp=Kc(RT)2-2 = Kc

CoO(s) + H2(g) ( Co(s) + H2O(g) [pic] Kp=Kc(RT)1-1 = Kc

NH4Cl(s) ( NH3(g) + HCl(g) Kc=[NH3]·[HCl] Kp=Kc(RT)2-0 [pic] Kc

ZnO(s) + CO(g) ( Zn(s) + CO2(g) [pic] Kp=Kc(RT)1-1 = Kc

(NH4)2CO3(s) ( 2NH3(g) + CO2(g) + H2O(l) Kc=[NH3]2·[CO2] Kp [pic] Kc

2. Para el equilibrio: 3 Fe(s) + 4 H2O(g) ( Fe3O4(s) + 4H2(g), ¿cuál es la relación entre Kc y Kp?

[pic] Kp=Kc(RT)4-4 = Kc

3- Para el equilibrio NH3(g) ( 1/2N2(g) + 3/2H2(g), Kc=0,4 a 600ºC. Calcula el valor de Kc a dicha temperatura para los equilibrios:

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

b) 1/2N2(g) + 3/2H2(g) ( NH3(g).

NH3(g) ( 1/2N2(g) + 3/2H2(g) , Kc=0,4 a 600ºC.

[pic]= 0,4 mol/l

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

[pic] = Kc2 = 0,42 = 0,16 mol2/l2

1/2N2(g) + 3/2H2(g) ( NH3(g).

[pic] = 1/Kc = 1/0,4 = 2,5 l/mol

4- Calcula Kc para la reacción gaseosa de equilibrio entre N2 y H2 para dar NH3, sabiendo que las concentraciones en equilibrio son: N2: 1,03 mol/l; H2:1,62 mol/l; NH3: 0,102 mol/l. ¿Podrías calcular Kp? R: Kc=0,00237 (l/mol)2

1/2N2(g) + 3/2H2(g) ( NH3(g).

[pic] = 0,0487 l/mol

No indica si se refiere a esta ecuación de equilibrio o a la siguiente:

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

[pic] = 2,38·10-3 l2/mol2

aunque por el resultado parece que es la segunda.

Kp=Kc(RT)-2. Para calcular Kp haría falta la temperatura

5- Un recipiente de 2 l, a cierta temperatura, contiene en equilibrio 80 g de SO3, 16 g de SO2 y 16 g de O2. Calcula Kc a dicha temperatura para el equilibrio

2 SO2 + O2 ( 2 SO3

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

nSO3=80/80 = 1 mol nSO2=16/64 = 0,25 mol nO2=16/32 = 0,5 mol

[pic]= 64 l/mol

6- A 227°C 0,861 mol/l de PCl5 gaseoso se hallan en equilibrio con 0,139 mol/l PCl3 gas y 0,139 mol/l de Cl2. Calcula: a) Kc; b) presiones parciales de cada componente y presión total de la mezcla; c) Kp.

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

a) [pic] = 0,0224 mol/l

b) pPCl3 = [PCl3]RT = 0,139·0,082·500 = 5,70 atm

pCl2 = [Cl2]RT = 0,139·0,082·500 = 5,70 atm

pPCl5 = [PCl5]RT = 0,861·0,082·500 = 35,3 atm

c) [pic] = 0,920 atm

También se puede calcular: Kp= Kc(RT)Δn = 0,0224·(0,082·500)1 =

0,918 atm

7- En un recipiente de 5 l se introducen un mol de SO2 y otro de oxígeno y se calienta a 1000 K, teniendo lugar la reacción 2SO2(g) + O2(g) ( 2 SO3(g). Una vez alcanzado el equilibrio hay 0,150 moles de SO2. Calcula la cantidad de SO3 que se ha formado y el valor de la constante de equilibrio a la citada temperatura.

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

|Inicial (mol) |1 |1 | |- |

|Equil (mol) |1-2x |1-x | |2x |

1-2x = 0,150 x=0,425 mol

nSO3= 2x = 0,850 mol nO2= 1-x = 0,575 mol

[pic] 279,2 l/mol

Kp=Kc(RT)Δn =279,2·(0,082·1000)-1 = 3,41 atm-1

8- Calcula a 25ºC Kc y Kp para la reacción A(g) + ½ B(g) ( C(g), sabiendo que si se parte de 2 moles de A y 2 moles de B en un recipiente de 20 l, en el equilibrio se han formado 1,5 moles de C.

| |A(g) + |½ B(g) |( |C(g) |

|Inicial (mol) |2 |2 | |- |

|Equil (mol) |2-x |2-x/2 | |x |

x = 1,5 mol

nA=1-x= 2-1,5 = 0,5 mol nB=1-x/2= 2-1,5/2= 1,25 mol

[pic] 12 (mol/l)-1/2

Kp=Kc(RT)Δn =12·(0,082·298)-1/2 = 2,43 atm-1/2

9- Un recipiente cerrado de 2 l contiene inicialmente una mezcla gaseosa de HCl, O2 y Cl2. Esta se calienta a una temperatura T y los gases reaccionan hasta alcanzar el equilibrio: 4 HCl(g) + O2(g) ( 2 H2O(g) + 2 Cl2(g)

Completa la tabla siguiente y calcula Kc para el proceso indicado a temperatura T.

|Sustancia |moles inic. |moles equil. |Sustancia |moles inic. |moles equil. |

|HCl |0,08 | |H2O |0 | |

|O2 |0,04 | |Cl2 |0,01 |0,03 |

(

| |4 HCl(g) |+ O2(g) |( |2 H2O(g) |+ 2 Cl2(g) |

|Inicial (mol) |0,08 |0,04 | |0 |0,01 |

|Equil (mol) |0,08-4x |0,04-x | |2x |0,01+2x |

0,01 + 2x = 0,03 x = 0,01 mol

nHCl = 0,08 – 4x = 0,04 mol nO2 = 0,04 – x = 0,03 mol

nH2O = 2x = 0,02 mol

10- En un recipiente de 3 l, se introducen 25 g de PCl5, y se calienta a 500ºC. A esta temperatura, PCl5 es gas, y en el equilibrio se ha disociado en un 80% en PCl3 y Cl2. a) ¿Qué presión existirá en equilibrio en el interior del recipiente?; b) ¿Cuál es el valor de Kc y Kp a esa temperatura?

n0PCl5 = 25/208,5 = 0,120 mol PCl5

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

|Inicial (mol) |0,120 | |- |- |

|Equil (mol) |0,120-x | |x |x |

[pic]; x = 0,096 mol

nPCl3 = nCl2 = 0,096 mol nPCl5 = 0,120 – 0,096 = 0,024 mol

pPCl3·3 = 0,096·0,082·773; pPCl3·= pCl2 = 2,03 atm

pPCl5·3 = 0,024·0,082·773 pPCl5·= 0,51 atm

ptotal = 2,03 + 2,03 + 0,51 = 4,57 atm

[pic]0,128 mol/l

[pic] atm

o bien: Kp = Kc·(RT)1 = 0,128·0,082·773 = 8,11 atn

11- A 490°C, una vez alcanzado el equilibrio de la reacción H2 (g) + I2 (g) ( 2HI(g) las concentraciones de H2, I2 y HI son, respectivamente, 8,62·10-4, 2,63·10-3 y 0.0102 mol/l. Calcula: a) el valor de la constante de equilibrio a la temperatura mencionada; b) usando la constante que has calculado, determina las concentraciones de equilibrio cuando en un recipiente de 2 litros, a 490°C, se introduce 1 mol de H2 y otro de I2. R: a) 45,9; b) 0,114 mol/l de H2 e I2 y 0,772 mol/l de HI

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

a) [pic] 45,9

b)

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

|Inicial (mol) |1 |1 | |- |

|Equil (mol) |1-x |1-x | |2x |

[pic] [pic] x=0,772 mol

nH2 = nI2 = 1-0,772 = 0,228 mol nHI= 2·0,772 = 1,544 mol

12- En un recipiente de 10 l se introducen 0,61 moles de CO2 y 0,30 moles de H2 y se calienta a 1250ºC. Una vez alcanzado el equilibrio de la reacción CO2(g) + H2(g) ( CO(g) + H2O(g)

hay 0,35 moles de CO2. a) Calcula la composición de la mezcla en equilibrio y la constante de equilibrio a dicha temperatura. R: Kc = 4,83

b) Si al sistema en equilibrio del apartado a se le añaden 0,15 moles de CO, ¿cuál será la composición del nuevo equilibrio?; c) ¿Y si al equilibrio del apartado a se le añaden 0,15 moles de CO y otros 0,15 moles de CO2?

a)

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

|Inicial (mol) |0,61 |0,30 | |- |- |

|Equil (mol) |0,61-x |0,30-x | |x |x |

0,61-x = 0,35 x=0,26 mol

nCO2=0,35 mol nH2=0,30-0,26 = 0,04 mol nCO=nH2O=0,26 mol

[pic]

b)

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

|Inicial (mol) |0,61 |0,30 | |0,15 |- |

|Equil (mol) |0,61-x |0,30-x | |0,15+x |x |

[pic] 0 ................
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