COLEGIO VIRGEN DE ATOCHA P. P. DOMINICOS MADRID. PROBLEMAS DE QUÍMICA 2º Bachillerato - 2º Trimestre RELACIÓN 4: TERMOQUÍMICA.

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1 COLEGIO VIRGEN DE ATOCHA P. P. DOMINICOS MADRID PROBLEMAS DE QUÍMICA 2º Bachillerato - 2º Trimestre AV. CIUDAD DE BARCELONA, MADRID Telf FAX RELACIÓN 4: TERMOQUÍMICA. 1. a) Para una reacción química entre gases, qué relación existe entre el calor de reacción a volumen constante y la variación de entalpía en la reacción? Pueden ser iguales? Razónelo. b) Podría decirse que una reacción cuya variación de entalpía es negativa es espontánea? Justifíquelo. 2. Determinar la variación de entalpía estándar de la reacción de hidrogenación del eteno: a) A partir de las entalpías de formación estándar. b) Utilizando las entalpías de enlace estándar. c) Con las entalpías de combustión estándar del etano, del eteno y el calor de formación del agua. Datos: H f º (eteno) = 52,30 kj/mol E (C=C) = 610 kj/mol H f º (etano) = -84,60 kj/mol E (C-C) = 347 kj/mol H c º (etano) = -1560,95 kj/mol E (H-H) = 436 kj/mol H f º (etano) = -84,60 kj/mol E (C-H) = 415 kj/mol H f º (agua) = -285,50 kj/mol H c º (eteno) = -1411,93 kj/mol 3.a) Calcula la entalpía de formación estándar del naftaleno (C 10 H 8 ). b) Qué energía se desprende al quemar 100 g de naftaleno en condiciones estándar. Masas atómicas relativas: H = 1; C = 12. H f º [CO 2 (g)] = -393,5 kj/mol H f º [H 2 O (l)] = -285,8 kj/mol H c º [C 10 H 8 (s)] = -4928,56 kj/mol 4. El metanol se puede obtener industrialmente a partir de la reacción: 2 H 2 (g) + CO (g) CH 3 OH (l) Hº = -128, 0 kj a) Si la entalpía de formación del monóxido de carbono es-110,5 kj/mol, calcula la entalpía molar de formación del metanol líquido. b) Si la entalpía de vaporización del metanol es 35,2 kj/mol, calcula la entalpía de formación del metanol en estado de vapor. 5. A partir de los datos siguientes: Entalpía de combustión en condiciones estándar de C 2 H 2 (g): Hº = kj/mol Entalpía de combustión en condiciones estándar de C 2 H 6 (g): Hº = kj/mol Entalpía de combustión en condiciones estándar de H 2 (g): Hº = -286 kj/mol Calcula la energía desprendida o absorbida, en condiciones estándar, al hidrogenar 20 gramos de acetileno C 2 H 2 (g) según la reacción: C 2 H 2 (g) + H 2 (g) C 2 H 6 (g) Datos: Masa atómicas relativas: H = 1; C = En el proceso de obtención de hierro en un alto horno ocurre la reacción siguiente: Fe 2 O 3 (s) + 3 CO (g) 2 Fe (s) + 3 CO 2 (g) a) Calcula la entalpía estándar de esta reacción. b) Calcula la variación de energía libre de la reacción 2000 ºC, sabiendo que Sº de la reacción es 14,63 J mol -1 K -1. (Considera que H y S permanecen constantes con la temperatura). c) Indica, razonadamente, si dicha reacción será espontánea a cualquier temperatura. Datos: H f º en kj mol -1 : Fe 2 O 3 (s) = -824,2; CO (g) = -110,52; CO 2 (g) = -393,51 1

2 7. A partir de los siguientes datos termoquímicos: calor de formación del metano (g) partiendo del carbono (grafito) = -17,89; calor de combustión del carbono (grafito) = -94,05; calor de formación del agua (l) = -68,32 todos ellos expresados en kcal/mol y a 298 K. Calcula: a) El calor de combustión del metano. b) Cuántos gramos de metano haría falta quemar para calentar 30 litros de agua de densidad 1 g/cm 3 desde la temperatura 15 ºC hasta 8º ºC. Para ello considera que la caloría es el calor necesario para elevar un grado a un gramo de agua, en el intervalo del problema. 8. Las entalpías estándar de formación del butano, el agua líquida y el dióxido de carbono son, respectivamente, -124,7; -285,5 y -393,5 kj mol -1. a) Escribe la reacción de combustión del butano. b) Calcula la entalpía estándar de combustión del butano. c) Halla la cantidad de energía calorífica que se tiene al quemar todo el butano de una bombona (12,5 kg). d) Si esta energía se utiliza para calentar agua desde 10 ºC hasta 40 ºC, calcula la cantidad de agua caliente que se podría obtener. Masas atómicas relativas: H = 1; C = 12. Capacidad calorífica del agua = 4,18 kj kg -1 K Determina a qué temperatura es espontánea la reacción: N 2 (g) + O 2 (g) 2 NO (g) + 180,8 kj Sabiendo que: Sº(NO) = 0,21 kj mol -1 K -1 ; Sº (O 2 ) = 0,20 kj mol -1 K -1 ; Sº (N 2 ) = 0,19 kj mol -1 K los valores de las entalpías de combustión estándar del C(s) y C 6 H 6 (l) son, respectivamente, -393,7 kj/mol y kj/mol y el valor de la entalpía estándar de formación para el agua líquida es -285,9 kj/mol. a) Calcula la entalpía de formación del C 6 H 6 (l). b) Cuántos kj se desprenderán o absorberán en la combustión de 0,5 kg de C 6 H 6 (l)? 11. A temperatura ambiente, los calores de combustión del carbono sólido (C) y el calor de formación del etanol líquido (C 2 H 6 O) son, respectivamente, -394 kj/mol y -278 kj/mol; y el de formación del agua líquida (H 2 O) es -286 kj/mol. Calcula: a) Cuál será el valor de la entalpía de combustión del etanol líquido aplicando la ley de Hess?. b) Calcula la energía que se desprende en la combustión de 1 kg de etanol Datos: A r ( C ) = 12; A r ( O ) = 16; A r (H ) = Dada la reacción: 2 Ag 2 O (s) 4 Ag (s) + O 2 (g) a) Determina el valor de Hº para la misma. b) Calcula el calor transferido cuando se produce la descomposición de 3,25 g de Ag 2 O en condiciones normales. Razona si se desprende o se absorbe calor durante este proceso. c) Cuál es el signo que tiene Sº en esta reacción? Datos: Masas atómicas relativas: Ag = 107,8; O = 16,0; H f º[Ag 2 O (s)] = -30,6 kj/mol 13. En el proceso de descomposición térmica del carbonato de calcio se forma óxido de calcio y dióxido de carbono. Sabiendo que el horno en el que ocurre el proceso tiene un rendimiento del 65%, contesta a los siguientes apartados: a) Formula la reacción y calcula su variación de entalpía. b) Calcula el consumo de combustible (carbón mineral), en toneladas, que se requiere para obtener 500 kg de óxido de calcio. Datos: H f º(CaCO 3 ) = -1206,9 kj/mol H f º (CaO) = -635,1 kj/mol H f º (CO 2 ) = -391,1 kj/mol; 1 kg de carbón mineral desprende 8339 kj; Masas atómicas relativas: Ca = 40; O = Mediante la fotosíntesis se transforman dióxido de carbono y agua en hidratos de carbono, como la glucosa, obteniéndose la energía necesaria de la luz del sol. A partir de los siguientes datos tomados a 25 ºC y 1atm: 2

3 CO 2 (g) H 2 O (l) C 6 H 12 O 6 (s) O 2 (g) H f º (kj mol -1 ) -393,5-285,5-1273,5 0 Sº (J mol -1 K -1 ) 213,6 69,9 212,1 205 Para la reacción: CO 2 (g) + H 2 O (l) C 6 H 12 O 6 (s) + O 2 (g), responde a las siguientes cuestiones: a) Calcula la energía solar mínima para formar 9 g de glucosa. b) Se trata de un proceso espontáneo a 298 K? Razona y justifica tu respuesta. Datos: Masas atómicas relativas: H = 1; C = 12; O = Calcula el valor de Hº para la reacción: 3 CH 4 C 3 H H 2 Sabiendo que las energías de enlace C-H, C-C e H-H son 99,83 y 104 kcal mol -1, respectivamente. 16. En el siglo pasado, mineros y espeleólogos utilizaron las llamadas lámparas de carburos. En ellas se obtenía acetileno mediante la reacción entre carburo de calcio y agua: CaC 2 (s) + H 2 O (l) C 2 H 2 8g) + Ca (OH) 2 (s); H = -270 kj/mol. A continuación, se quemaba el acetileno, que producía una llama muy luminosa. Calcula el valor de: a) La entalpía de formación del acetileno. b) La entalpía de combustión del acetileno. Datos: Ca(OH) 2 H 2 O CaC 2 CO 2 H f º (kj mol -1 ) Dadas las reacciones: Na (s) + 1/2 Cl 2 (g) Na (g) + Cl (g) H = 230 kj Na (g) + Cl (g) Na + (g) + Cl - (g) H = 147 kj Na (s) + 1/2 Cl 2 (g) NaCl (s) H = -411 kj a) Calcula la variación de entalpía para la reacción: Na + (g) + Cl - (g) NaCl (s) b) Calcula la cantidad de energía intercambiada en forma de calor cuando se forman 100 g de NaCl (s) según la reacción del apartado a). c) Calcula la entalpía de formación del NaCl y exprésala en kj/mol y en J7g. Datos: Masas atómicas relativas: Na = 23; Cl = 35,5. 18 En una reacción de combustión en fase gaseosa se consume todo el etano (equilibrio totalmente desplazado hacia los productos: a) Escribe y ajusta la reacción de combustión. b) Escribe la expresión para el cálculo de la entalpía de reacción H r º a partir de las entalpías de formación H f º. c) Escribe la expresión para el cálculo de la entropía de reacción S r º a partir de las entropías (Sº). d) Justifica el signo de las magnitudes H r º y G r º. 19. La entalpía para la reacción de obtención de benceno líquido a partir de etino gaseoso: 3 C 2 H 2 C 6 H 6 es -631 kj mol -1. En todo el proceso, la temperatura es de 25 ºC y la presión de 15 atm. Calcula: a) Volumen de etino necesario para obtener 0,25 L de benceno líquido. b) Densidad del etino en dichas condiciones. Datos: R = 0,082 atm L mol -1 K -1 ; d (benceno) = 0,874 g cm -3 ; masas atómicas relativas: H = 1, C = La entalpía de combustión del butano es H c = kj mol -1 si todo el proceso tiene lugar en fase gaseosa: a) Calcula la energía media del enlace O-H. B) Determina el número de bombonas de butano ( 6 kg de butano/ bombona) que hacen falta parta calentar una piscina de 50 m 3 de 14 a 27 ºC. Datos: R = 0,082 atm L mol -1 K -1 ; d (agua) = 1 kg L -1 ; masas atómicas relativas: H = 1, C = 12 y O = 16; c e (calor específico del agua) = 4,18 kj K -1 kg -1 ; energías medias de enlace (kj mol -1 ): E(C-C) = 346; E (C=O) = 730; E (O=O) = 487; E(C-H) =

4 21. La variación de entalpía de la reacción: Ag 2 O (s) 2 Ag (s) + 1/2 O 2 (g); H = 30,60 kj Sabiendo que la variación de entropía de esta reacción viene dada por Sº = 66,04 J K -1, y suponiendo que Sº y Hº permanecen constantes con la temperatura, calcula: a) La variación de energía libre de Gibbs a 25 ºC, indicando si la reacción será o no espontánea. b) La temperatura a partir de la cual la reacción es espontánea. 22. La descomposición del tetraóxido de dinitrógeno, N 2 O 4 2 NO 2 ocurre espontáneamente a temperaturas altas. Los datos termodinámicos, a 298 K, se incluyen en la tabla adjunta. Determina para dicha reacción: a) Sº y Hº a 298 K. b) Variación de energía interna a 298 K. c) Si la reacción es espontánea a 298 K en condiciones estándar. d) La temperatura a partir de la cual el proceso es espontáneo (considera que Sº y Hº son independientes de la temperatura). Dato: R = 8,31 J K -1 mol -1 Compuesto H f º ( kj mol -1 ) Sº (J K -1 mol -1 ) N 2 O 4 9,2 304 NO 2 33, Determina la energía libre de Gibbs a 25 ºC para la reacción de combustión de 1 mol de monóxido de carbono, e indica si es o no un proceso espontáneo. Datos: H f º [CO 2 (g)] = -393,5 kj mol -1 H f º [CO (g)] = -110,5 kj mol -1 Sº [CO 2 (g)] = 213,6 J K -1 mol -1 Sº [CO (g)] = 197,9 J K -1 mol -1 Sº [CO 2 (g)] = 205,0 J K -1 mol La nitroglicerina, C 3 H 5 (NO 3 ) 3 se descompone según la reacción: 4 C 3 H 5 (NO 3 ) 3 (l) 12 CO 2 (g) + 10 H 2 O (g) + O 2 (g) + 6 N 2 (g); Hº = kj a 25 ºC a) Calcule la entalpía de formación estándar de la nitroglicerina. b) Qué energía se desprende cuando se descomponen 100 g de nitroglicerina? Datos: H f º [CO 2 (g)] = -393,5 kj mol -1 ; H f º [H 2 O (g)] = -241,8 kj mol -1. Masas atómicas relativas: C = 12; H = 1; O = 16; N = Dadas las siguientes ecuaciones termoquímicas: C (s) + O 2 (g) CO 2 (g) H 1 º = -393 kj 2 C (s) + O 2 (g) 2 CO (g) H 2 º = -218 kj Qué cantidad de energía se produce en la combustión completa de 56 g de CO (g)? 26. Razonar en qué condiciones serán espontáneos los procesos cuyas variaciones de entalpía y de entropía son las siguientes: a) H > 0; S > 0. b) H > 0; S < 0. c) H < 0; S > 0. d) H < 0; S < Sabiendo que en la combustión completa de un gramo de carbono (s), de un gramo de hidrógeno (g) y de un gramo de metano (g), en condiciones estándar, se desprenden 32,8 kj, 142,9 kj y 55,6 kj, respectivamente, calcular la entalpía estándar de formación de un gramo de butano. Datos: Masas atómicas relativas: H = 1; C = El CaCO 3 (s) se descompone a 850 ºC para dar CaO (s) y CO 2 (g). a) Calcular el cambio de entalpía en kj cuando en la reacción se producen 48,02 g de CO 2. b) Es termodinámicamente espontánea esta reacción? Haga un razonamiento cualitativo. Datos: entalpías de formación por mol a 850 ºC: CaCO 3 (s) = -1206,9 kj; CaO (s) = -635,6 kj; CO 2 (g) = - 393,5 kj. 4

5 COLEGIO VIRGEN DEATOCHA DOMINICOS MADRID AV. CIUDAD DE BARCELONA, MADRID Telf FAX RELACIÓN 5: CINÉTICAQUÍMICA. 1. La ecuación de velocidad: v = k [A] 2 [B], corresponde a la reacción química: A + B C. a) Indica si la constante k es independiente de la temperatura. b) Razona si la reacción es de primer orden con respecto de A y de primer orden con respecto de B, pero de segundo orden para el conjunto de la reacción. 2. Se han obtenido los siguientes datos para la reacción 2 A + B C a una determinada temperatura: Experiencia [A] inicial (mol L -1 ) [B] inicial (mol L -1 ) Velocidad Inicial (mol L -1 s -1 ) 1 0,2 0,2 5, ,4 0,2 10, ,4 0,4 21, Determina el orden de reacción respecto de A y B, la ecuación de velocidad y la constante de velocidad (incluyendo las unidades). 3. Sea la reacción endotérmica: A + B C a) Dibuja un diagrama energético para la evolución de esta reacción y señala, en el diagrama, la energía de activación y la variación de entalpía para esta reacción y para la reacción inversa. b) Dibuja un diagrama energético para la evolución de la misma reacción en presencia de un catalizador, y señala, en el diagrama, las magnitudes que varían con respecto al diagrama anterior. 4. En la reacción: N H 2 2 NH 3, el nitrógeno reacciona a una velocidad de 0,5 M/min: a) Indica la expresión de la velocidad de reacción y determina cuál es la velocidad de formación de NH 3 y la de desaparición de H 2. b) Sabiendo que, en un recipiente de 2 L a 500 K, tenemos 2 mol de N 2, 3 mol de H 2 y 2 mol de NH 3, y que la constante de equilibrio para esta reacción es de 0,9, podrías indicar si el sistema está en equilibrio y, si no lo está, cuál es el sentido de la reacción en ese momento? 5. Se ha comprobado experimentalmente que la reacción: 2 A + B C es de primer orden respecto al reactivo A y de primer orden respecto al reactivo B. a) Escriba la ecuación de velocidad. b) Cuál es el orden total de la reacción? c) Qué factores pueden modificar la velocidad de la reacción? 6. La velocidad de una reacción A + B C se duplica cuando también lo hace la concentración del reactivo A, mientras que se cuadruplica cuando la concentración del otro reactivo B se hace el doble. a) Cuál es la ecuación cinética de velocidad de dicha reacción. b) Indicar una razón por la cual la temperatura aumenta la velocidad de esta reacción. 7. a) Establecer las unidades de la constante específica de velocidad de una reacción de orden cero, cuando las concentraciones se expresan en mol L -1 y el tiempo en segundos. b) Concepto de molecularidad y orden de reacción. c) Explicar y justificar si la proposición siguiente es cierta Al aumentar la temperatura aumenta la constante de velocidad de la reacción. 5

6 8. a) Defina velocidad de reacción. Cuáles son las unidades de la velocidad de reacción? De qué factores depende? b) Justifique la influencia de la temperatura sobre la velocidad de reacción? 9. En la reacción gerneral: aa + bb cc + dd, que es exotérmica, explicar cómo afecta a la velocidad de reacción: a) La presencia de un catalizador. b) Un aumento de la temperatura. c) La energía del complejo activado. 10. Defina: velocidad, orden y molecularidad de una reacción química. Explique sus posibles diferencias para el caso: 2 NO 2 (g) + F 2 (g) 2 NO 2 F (g) donde v = k [NO 2 ] [F 2 ] y justifique cómo se lograría aumentar más la rapidez de la reacción, bien duplicando la cantidad inicial de dióxido de nitrógeno, o bien duplicando la cantidad inicial de flúor. 11. Explicar por qué: a) Las sustancias se queman más rápidamente en O 2 puro que en aire. b) La unión entre el H 2 y el O 2 para formar agua es completamente inobservable a temperatura ambiente, mientras que a 700 ºC se verifica con carácter explosivo. c) Un trozo de madera arde más despacio que cuando la madera se encuentra en forma de virutas. 12. En la reacción 2 NO + 2 H 2 N H 2 O a 1100 K se obtuvieron estos datos: [NO] inicial (mol/l) [H 2 ] inicial(mol/l) Velocidad inicial(mol L -1 s -1 ) 0,005 0, , ,010 3, Calcule los órdenes parciales, el orden total de la reacción y su constante de velocidad. 6

7 COLEGIO VIRGEN DEATOCHA DOMINICOS MADRID AV. CIUDAD DE BARCELONA, MADRID Telf FAX RELACIÓN 6: EQUILIBRIO QUÍMICO. 1. El NO 2 y el SO 2 reaccionan según la ecuación: NO 2 (g) + SO 2 (g) NO (g) + SO 3 (g) Una vez alcanzado el equilibrio, la composición de la mezcla contenida en un recipiente de 1 litro de capacidad es: 0,6 mol de SO 3, 0,4 mol de NO, 0,1 mol de NO 2 y 0,8 mol de SO 2. Calcula: a) El valor de Kp en esas condiciones de equilibrio. b) La cantidad en moles de NO que habría que añadir al recipiente, en las mismas condiciones, para que la cantidad de NO 2 fuera 0,3 mol. 2. Para el equilibrio: PCl 5 (g) Cl 2 (g) + PCl 3 (g), la constante K p vale 1,05, a 250 ºC. Sabiendo que el volumen del recipiente son 2,0 litros y que en el equilibrio los moles de PCl 5 y de PCl 3 son 0,042 y 0,023, respectivamente, calcula la presión parcial de cloro en el equilibrio. Dato: R = 0,082 atm L K -1 mol En un recipiente de 20 L a 25 ºC se hallan en equilibrio 2,14 mol de N 2 O 4 y 0,50 mol de NO 2 : N 2 O 4 NO 2 a) Calcula Kp y Kc a esa temperatura. b) Calcula la concentración de NO 2 cuando se restablezca el equilibrio si se introducen en el recipiente, a temperatura constante, otros dos moles de N 2 O 4. c) Indica qué ocurre con el valor de Kc si se introducen en el recipiente, a temperatura constante, dos moles de helio, y justifica, por tanto, hacia dónde se desplazará el sistema. Datos: R = 0,082 atm L mol -1 K En un recipiente cerrado y vacío de 10 litros se introducen 1,12 g de monóxido de carbono y 2,84 g de cloro. Se eleva la temperatura a 525 ºC y, cuando se alcanza el equilibrio: CO (g) + Cl 2 (g) COCl 2 (g) La presión total es de 328 mmhg. Calcula: a) La constante Kc para este equilibrio a 525 ºC. b) La constante Kp para este equilibrio a 525 ºC. c) Los gramos de cloro en el equilibrio. Datos: Masas atómicas relativas: C = 12; O = 16; Cl = 35,5. R = 0,082 atm L mol -1 K Sea el proceso en equilibrio: C (s) + H 2 O (g) CO (g) + H 2 (g) H = 131,2 kj/mol S = 134,1 J/mol K Contesta razonadamente: a) Cómo modifica el equilibrio el aumento de la presión b) Cómo modifica el equilibrio el aumento de temperatura. c) A qué temperaturas será espontáneo el proceso de formación de hidrógeno 6. Para el equilibrio a 55 ºC: A (g) 2 B (g), la constante Kp vale 0,66 atm. Calcula: a) El valor de la constante Kc a esta temperatura. b) El grado de disociación de A para el equilibrio a 55 ºC y una presión total de 0,5 atmósferas. Datos: R = 0,082 atm L mol -1 K Para la reacción de esterificación que tiene lugar entre el ácido propanoico y el etanol para dar propanoato de etilo y agua: a) Escribe la ecuación de la reacción. b) Si la constante de equilibrio de la reacción es Kc = 16,0, halla las concentraciones de equilibrio cuando la reacción se inicia con un mol de cada reactivo en un recipiente de 1 litro de capacidad. 7

8 8. En un recipiente de 5 L se introducen 1 mol de SO 2 y 1 mol de O 2 y se calienta a 727 ºC, estableciéndose el siguiente equilibrio: 2 SO 2 (g) + O 2 (g) 2 SO 3 (g) En este equilibrio se encuentran 0,15 moles de SO 2. Calcula: a) La cantidad en gramos de trióxido de azufre formado. b) El valor de Kc. 9. El COCl 2 gaseoso se disocia a una temperatura de 1000 K, según la siguiente reacción: COCl 2 (g) CO (g) + Cl 2 (g) Cuando la presión de equilibrio es de 1 atm, el porcentaje de disociación del COCl 2 49,2 %. Calcula: a) El valor de Kp. b) El porcentaje de disociación del COCl 2 cuando la presión de equilibrio es de 5 atm a 1000 K. 10. Se pone en un vaso con agua cierta cantidad de una sal poco soluble de fórmula general AB 3, que no se disuelve completamente. El producto de solubilidad de la sal es Ks. a) Deduce la expresión que relaciona la concentración de A 3+ con el producto de solubilidad de la sal. b) A continuación, se introduce en el vaso una cantidad de una sal soluble CBB2. Qué variación produce en la solubilidad de la sal AB 3? 11. Razona el efecto que provocará en la síntesis del amoniaco: N 2 (g) + 3 H 2 (g) 2 NH 3 (g); H = -92,4 kj a) Un aumento de presión en el reactor. b) Emplear un exceso de nitrógeno. c) Un aumento de la temperatura. d) El uso de un catalizador. 12. El amoniaco se obtiene industrialmente a partir de nitrógeno e hidrógeno. Se introducen en un recipiente 1,0 mol de N 2 y 3,2 mol de H 2 y se calienta hasta una determinada temperatura, observándose que al alcanzarse el equilibrio existe un total de 3,8 mol entre reactivos y producto. a) Calcula el número de mo,les de cada gas en el equilibrio. b) Si el recipiente es de 10 litros, calcula el valor de Kc a esa temperatura. 13. En uno de los procesos industriales de obtención de gas cloro se llega al siguiente equilibrio: 4 HCl (g) + O 2 2 Cl 2 (g) + 2H 2 O (g) H< 0 Explica si favorecería o no la obtención de cloro: a) Un aumento de la presión. b) La eliminación del agua. c) Un aumento de la temperatura. d) La utilización de un indicador. 14. Justifica si las siguientes afirmaciones son ciertas o falsas: a) Un valor negativo de una constante de equilibrio significa que la reacción inversa es espontánea. b) Para una reacción exotérmica, se produce un desplazamiento hacia la formación de productos al aumentar la temperatura. c) Para una reacción a temperatura constante con igual número de moles gaseosos de reactivos y productos, no se modifica desplazamiento del equilibrio si se modifica la presión. d) Para una reacción a temperatura constante donde únicamente son gases los productos, el valor de la constante de equilibrio disminuye cuando disminuye el volumen del recipiente. 15. Para la reacción: Sb 2 O 5 (g) Sb 2 O 3 (g) + O 2 (g), se cumple que ΔH > 0. Explique qué le sucede al equilibrio si: a) Disminuye la presión a temperatura constante. b) Se añade Sb 2 O 3 a volumen y temperatura constantes. Explique que le sucede a la constante de equilibrio si: c) Se añade un catalizador a presión y temperatura constantes. d) Aumenta la temperatura. 16. A 400 ºC el hidrógenocarbonato de sodio, NaHCO 3, se descompone parcialmente según el siguiente equilibrio: 8

9 2 NaHCO 3 (s) Na 2 CO 3 (s) + CO 2 (g) + H 2 O (g) Se introduce una cierta cantidad de NaHCO 3 en un recipiente cerrado de 2 L en el que previamente se ha hecho el vacio; 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 atm. a) Calcula el valor de Kc y Kp. b) Calcula la cantidad (en gramos) de NaHCO 3 (s) que se habrá descompuesto. c) Si inicialmente hay 1,0 g de NaHCO 3 (s), calcula la cantidad que se habrá descompuestotras alcanzarse el equilibrio. Datos: Masas atómicas: H = 1; C = 12; O = 16; Na = En un recipiente de 10,0 litros se introduce una mezcla de 4,0 mol de nitrógeno y 12,0 mol de hidrógeno. Se eleva la temperatura hasta 1000 K estableciéndose el equilibrio: N 2 (g) + 3 H 2 (g) 2 NH 3 (g) En este instante se observa que hay 0,8 mol de amoníaco. a) Calcula el valor de Kc. b) Calcula el valor de Kp y la presión total. 18. A una determinada temperatura, en estado gaseoso, el cloro reacciona con tricloruro de fósforo para formar pentacloruro de fósforo: Cl 2 (g) + PCl 3 (g) PCl 5 (g) En un recipiente de 2 litros, una mezcla de las tres especies en equilibrio contiene, 132 g de PCl 3; 56,8 g de Cl 2 y 10,4 g de PCl 5. a) Calcula la constante de equilibrio, Kc, a esta temperatura. b) Explica si con estos datos se podría calcular la Kp. de este equilibrio. c) Calcula la nueva composición en equilibrio si el volumen se reduce a la mitad. Datos: Masas atómicas: Cl = 35,5; P = 31, En un recipiente de 0,4 L se introduce 1 mol de N 2 y 3 mol de H 2 a la temperatura de 780 K. Cuando se establece el equilibrio para la reacción: N H 2 2NH 3, se tiene una mezcla con un 28 % en mol de NH 3. Determina: a) El número de moles de cada componente en el equilibrio. b) La presión final del sistema. c) El valor de la constante de equilibrio Kp. Dato: R = 0,082 atm L mol -1 K El producto de solubilidad del bromuro de plata a 25 ºC es de 4, Calcula: a) Los gramos de AgBr que habrá disueltos en 500 ml de disolución saturada de AgBr a esa temperatura. b) Los gramos de abr que se disolverán en 1 L de una disolución acuosa que contiene 0,5 g de NaBr. Datos: Masas atómicas relativas: H = 1; S = 32; O = 16; Zn = Para la siguiente reacción en equilibrio: 4 HCl (g) + O 2 (g) 2 H 2 O (g) + 2 Cl 2 (g); ΔH < 0 Justifica razonadamente cuál será el efecto sobre la concentración de HCl en el equilibrio en los siguientes casos: a) Aumentar la concentración de O 2. b) Disminuir la concentración de H 2 O. c) Aumentar el volumen. d) Reducir la temperatura. e) Añadir un gas inerte como He. f) Introducir un catalizador. 22. En un matraz de 5 litros se introduce una mezcla de 0,92 mol de N 2 y 0,51 mol de O 2. Se calienta hasta 2200 K, estableciéndose el equilibrio N 2 (g) + O 2 (g) 2 NO (g). Teniendo en cuenta que en estas condiciones reacciona el 1,09 % del nitrógeno inicial (con el oxígeno correspondiente), calcula: a) La concentración de todos los compuestos en el equilibrio a 2200 K. b) El valor de las constantes Kc y Kp a esa temperatura. 23. Para el proceso: I 2 (g) 2 I (g) la constante de equilibrio a 1000 K vale Kc = 3, Si se inyecta 1,00 mol de I 2 en un recipiente de 2,00 litros que ya contenía 5, mol de I, calcula las concentraciones de I 2 e I en el equilibrio a esa temperatura. 9

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