Cuestiones. Problemas EQUILIBRIO QUÍMICO

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1 Cuestiones y Problemas EQUILIBRIO QUÍMICO AUTOR: TOMÁS MATA GARCÍA

2 PROBLEMAS 1. En un reipiente de 4 litros, a una ierta temperatura, se introduen las antidades de HCl, O y Cl indiadas en la tabla, estableiéndose el siguiente equilibrio: 4 HCl(g) + O (g) H O(g) + Cl (g) Calule: Los datos neesarios para ompletar la tabla. b) El valor de a esa temperatura. moles de HCl que han reaionado: 0,16 0,06 = 0,1 moles 1molO moles de O que han reaionado: 0,1molesHCl = 0, 05molesO 4molesHCl moles de O en el equilibrio: 0,08 moles 0,05 moles = 0,055 moles molh O moles de H O formados: 0,1molesHCl = 0, 05molesH O 4molesHCl molcl moles de Cl formados: 0,1molesHCl = 0, 05molesCl 4molesHCl Por lo tanto la tabla quedaría así: HCl O H O Cl Moles iniiales 0,16 0,08 0 0,0 Moles en el equilibrio 0,06 0,055 0,05 0,07 b) 0,05 0,07 [ HO ] [ Cl] 4 4 = = = [ HCl] [ O ] 0,06 0,

3 . A 53 las onentraiones de PCl 5, PCl 3 y Cl en equilibrio para la reaión: PCl 5 (g) PCl 3 (g) + Cl (g) son 0,809 M, 0,190 M y 0,190 M, respetivamente. Calule a esa temperatura: Las presiones pariales de las tres espeies en el equilibrio. b) La onstante p de la reaión. Dato: R=0,08 atm L -1 mol -1 P PCl5 =[PCl 5 ]RT = 0,809 moles L -1 x 0,08 atm L -1 mol -1 x 53 = 34,7 atm P PCl3 =[PCl 3 ]RT = 0,190 moles L -1 x 0,08 atm L -1 mol -1 x 53 = 8,15 atm P Cl =[Cl ]RT = 0,190 moles L -1 x 0,08 atm L -1 mol -1 x 53 = 8,15 atm P P 8,15atm 8,15atm = = = 1, 91 34,7atm PCl3 Cl b) p PPCl 5

4 3. En un reipiente de 1 L y a una temperatura de 800 C, se alanza el siguiente equilibrio: CH 4 (g) + H O(g) CO(g) + 3H (g) Calule: Los datos que faltan en la tabla. CH 4 H O CO H Moles Iniiales,0 0,5 0,73 Variaión en el nº de moles al alanzar el equilibrio -0,4 Nº de moles en el equilibrio 0,4 b) La onstante de equilibrio p. Dato: R = 0,08 atm L -1.mol -1 3molesH moles formados de H = 0, 4molesCO = 1, molesh 1molCO moles de H en el equilibrio = 0,73 + 1, = 1,93 moles de H CH 4 H O CO H Moles Iniiales,0 0,5-0,73 Variaión en el nº de moles al alanzar el equilibrio -0,4-0,4 0,4 1, Nº de moles en el equilibrio 1,6 0,1 0,4 1,93 b) 0, 4moles 1,93moles 3 [ CO] [ H ] 1Lit 1Lit = = = 18 [ CH4] [ HO] 1, 6moles 0,1moles 1Lit 1Lit n = (3+1) (1 +1)= 3 p =. (R.T) n = 18. (O, ) = 1,4.10 5

5 4. En un matraz de un litro de apaidad se introduen 0,387 moles de nitrógeno y 0,64 moles de hidrógeno, se alienta a 800 y se establee el equilibrio: N (g) + 3 H (g) NH 3 (g) Enontrándose que se han formado 0,06 moles de amoniao. Calule: La omposiión de la mezla gaseosa en equilibrio. b) y p a la itada temperatura. Datos: R = 0,08 atm L -1 mol -1 1molN 0,06molesNH3 = 0,03molesN; molesnh3 3molH 0,06molesNH3 = 0,09molesH molesnh 3 N H NH 3 Moles Iniiales 0,387 0,64 - Moles que reaionan 0,03 0,09 - Moles formados - - 0,06 Moles en el equilibrio 0,387-0,03 = 0,357 0,64-0,09= 0,55 0,06 [ ] en el equilibrio 0,357/1 = 0,357 0,55/1 = 0,55 0,06/1=0,06 b) [ NH3] [ N ] [ H ] ( 0,06) ( ) = = = 0, ,357 0,55 n = (3 +1)= - p =. (R.T) n = 0,06. (O,08.800) - = 1,

6 5. En un reipiente de 5 litros se introduen 1,84 moles de nitrógeno y 1,0 moles de oxígeno. Se alienta el reipiente hasta 000 ºC estableiéndose el equilibrio: N (g) + O (g) NO(g) En estas ondiiones reaiona el 3% del nitrógeno existente. Calule: El valor de a diha temperatura. b) La presión total en el reipiente, una vez alanzado el equilibrio. Dato: R = 0,08 atm L -1.mol -1 N O NO Moles Iniiales 1,84 1,0 - Moles que reaionan 1,84x3/100 = 0,055 0,055 - Moles formados - - x0,055=0,11 Moles en el equilibrio 1,84 0,055 = 1,785 1,0 0,055 = 0,965 0,11 [ ] en el equilibrio 1,785/5 = 0,357 0,965/5 = 0,193 0,11/5 = 0,0 b) [ NO] [ N ] [ O ] ( 0,0) = 0,007 = 0,357 0,193 = Nº total de moles en el equilibrio: 1, , ,11 =,86 moles. P t 1 1 nt R T,86moles 0, 08 atm L mol ( )º = = = 106,6atm V 5Litros

7 6. En un reipiente de 10 litros de apaidad se introduen moles del ompuesto A y 1 mol del ompuesto B. Se alienta a 300 O C y se establee el siguiente equilibrio: A(g) + 3 B(g) C(g) Cuando se alanza el equilibrio, el número de moles de B es igual al de C. Calule: El número de moles de ada omponente en el equilibrio. b) El valor de las onstantes y p a esa temperatura. Dato: R = 0,08 atm L -1.mol -1 A B C Moles Iniiales 1 - Moles que reaionan x 3x - Moles formados - - x Moles en el equilibrio - x 1 3x x [ ] en el equilibrio ( x)/10 (1 3x)/10 x/10 En el equilibrio: moles de B = moles de C 1-3x = x 5x = 1 x=1/5 = 0, moles A B C Moles Iniiales 1 - Moles que reaionan 0, 3.0, = 0,6 - Moles formados , = 0,4 Moles en el equilibrio 0,= 1,8 1 0,6 = 0,4. 0, = 0,4 [ ] en el equilibrio 1,8/10 = 0,18 0,4/10 = 0,04 0,4/10= 0,04 Moles en el equilibrio: A = 1,8 moles ; B = 0,4 moles ; C = 0,4 moles b) [ C] [ A] [ B] ( 0,04) = = = 138, ,18 (0, 04) n = (3+ 1) = = R T = = p n ( ) 138,9 (0, ) 0, 063

8 7. Se introdue una mezla de 0,5 moles de H Y 0,5 moles de I en un reipiente de 1 litro y se alienta a la temperatura de 430 º C. Calule: Las onentraiones de H, I y HI en el equilibrio, sabiendo que, a esa temperatura, la onstante de equilibrio es 54,3 para la reaión: H (g) + I (g) HI(g) b) El valor de la onstante p a la misma temperatura. Dato: R = 0,08 atm L -1.mol -1 H I HI Moles Iniiales 0,5 0,5 - Moles que reaionan x x - Moles formados - - x Moles en el equilibrio 0,5 - x 0,5 - x x [ ] en el equilibrio (0,5 x)/1 (0,5 x)/1 x/1 [ HI ] [ ] [ ] ( x) = = = 54,3 H I (0,5 x) (0,5 x) 4x = 54,3 => 4x = 54,3 (0,5 x) => (0,5 x) 4x = 54,3 (0, 5 + x x) = 13, ,3x 54,3x 50,3x 54,3x+ 13,575 = 0 x1 = 0,39moles x = 0,69moles De las dos soluiones obtenidas se elimina el valor 0,69 moles ya que partimos de 0,5 moles y no pueden reaionar 0,69 moles. Conentraiones en el equilibrio: [H ] = [I ] = (0,5-0,39)/1 = 0,11 moles/l ; [HI] = x/1 = 0,39. = 0,78 moles/l b) Como en la reaión n = ( ) = 0 y p =. (R.T) n = = 54,3

9 8. En una vasija que tiene una apaidad de 3 litros se hae el vaío y se introduen 0,5 gramos de H y 30 gramos de I. Se eleva la temperatura a 500ºC, estableiéndose el siguiente equilibrio: I (g) + H (g) HI(g) para el que vale 50. Calule: Moles de HI que se han formado. b) Moles de I presentes en el equilibrio. Masas atómias: H=1; I=17. 1molH moles iniiales de H = 0,5gramosH = 0, 5molesH gramosh 1molI moles iniiales de I = 30gramosI = 0,118molesI 54gramosI H I HI Moles Iniiales 0,5 0,118 - Moles que reaionan X x - Moles formados - - x Moles en el equilibrio 0,5 - x 0,118 - x x [ ] en el equilibrio (0,5 x)/3 (0,118 x)/3 x/3 x [ HI ] 3 = = = 50 [ H] [ I] 0, 5 x 0,118 x 3 3 Las soluiones de la euaión de º grado son x 1 = 0,9 y x = 0,11. La primera soluión no tiene sentido, pues no pueden reaionar más moles de los que hay iniialmente. Por tanto moles de HI formados = x =.0,11 = 0, moles b) Moles de I en el equilibrio = 0,118 x = 0,118 0,11 = moles de I

10 9. En un reipiente de 10 L se haen reaionar, a 450 º C, 0,75 moles de H y 0,75 moles de I, según la euaión: H (g) + I (g) HI(g) Sabiendo que a esa temperatura = 50, alule en el equilibrio: El número de moles de H, I y de HI. b) La presión total en el reipiente y el valor de p. Dato: R = 0,08 atm L -1.mol -1 H I HI Moles Iniiales 0,75 0,75 - Moles que reaionan X X - Moles formados - - x Moles en el equilibrio 0,75 - x 0,75 - x x [ ] en el equilibrio (0,75 x)/10 (0,75 x)/10 x/10 x [ HI ] 10 = = = 50 [ H] [ I] 0,75 x 0,75 x Las soluiones de la euaión de º grado son x 1 = 1,05 y x = 0,58. La primera soluión no tiene sentido, pues no pueden reaionar más moles de los que hay iniialmente. Por tanto moles de HI en el equilibrio = x =.0,58 = 1,16 moles; moles de H y de I en el equilibrio = 0,75 x = 0,75 0,58 = 0,17 moles. b) nº total de moles en el equilibrio = 0,75 x + 0,75 x + x = 1,5 moles P t 1 1 nt R T 1,5moles 0, 08 atm L mol ( )º = = = 8,9atm V 10Litros Como en la reaión n = ( ) = 0 y p =. (R.T) n = = 50

11 10. En un reipiente de 1L, a 000, se introduen 6,1 x 10-3 moles de CO y una ierta antidad de H, produiéndose la reaión: H (g) + CO (g) H O(g) + CO(g) Si uando se alanza el equilibrio, la presión total es de 6 atm, alule: Los moles iniiales de H. b) Los moles en el equilibrio de todas las espeies químias presentes. Datos: R = 0,08 atm L -1 mol -1 ; = 4,4 H CO H O CO Moles Iniiales n 6,1 x Moles que reaionan x x - - Moles formados - - x x Moles en el equilibrio n - x 6,1 x x x x Nº total de moles en el equilibrio = n x + 6,1 x 10-3 x + x + x = n + 6,1 x 10-3 P t ( ) n n + 6,1 10 moles 0,08 atm L mol (000)º t R T = = 6atm= => V 1Litro n = 0,03 moles de H b) xmoles xmoles [ CO] [ HO] 1Lit 1Lit = = = 4, 4 3 [ CO] [ H] (6,1 10 xmoles ) (0,03 xmoles ) 1Lit 1Lit Resolviendo la euaión : 3,4 x 0,1588 x + 8, = 0; el únio valor válido de x es: 5, moles. H CO H O CO Moles en el equilibrio 0,03 - x 6,1 x x x x Moles en el equilibrio 0,04 0,0003 5, ,8.10-3

12 11. En un matraz de un litro, a 440 O C, se introduen 0,03 moles de yoduro de hidrógeno y se ierra, estableiéndose el equilibrio: HI(g) I (g) + H (g) En estas ondiiones la fraión molar del HI en la mezla es 0,80. Calule: Las onentraiones de ada gas y b) La presión parial de ada gas y p Datos: Masas atómias: H = l; I = 17. HI H I Moles Iniiales 0, Moles que reaionan x - - Moles formados - x/ x/ Moles en el equilibrio 0,03 x x/ x/ [ ] en el equilibrio (0,03 x)/1 (x/)/1 (x/)/1 Nº total de moles en el equilibrio = 0,03 x + x/ + x/ = 0,03 nmoleshi º 0,03 - x X HI = 0,80 = = x= 0, 006moles nº totalmoles 0,03 HI H I [ ] en el equilibrio(mol/l) (0,03 x)/1 (x/)/1 (x/)/1 [ ] en el equilibrio(mol/l) 0,03-0,006=0,04 0,006/=0,003 0,006/=0,003 b) [ H] [ I] [ HI ] ( 0,003)( 0,003) ( 0,04) = = = 0, 0156 P HI 1 1 nhi R T 0, 04moles 0, 08 atm L mol ( )º = = = 1, 4atm V 1Litro 1 1 nh R T 0, 003moles 0, 08 atm L mol ( )º PH = P 0,18 I = = = atm V 1Litro Como en la reaión n = (1 + 1 ) = 0 y p =. (R.T) n = = 0,0156

13 1. Se añade un número igual de moles de CO y H O a un reipiente errado de 5 Litros que se enuentra a 37 º C, estableiéndose el siguiente equilibrio: CO (g) + H O CO (g) + H (g) Una vez alanzado éste, se enuentra que la onentraión de CO es 4,6 M y el valor de es 30. Cuáles son las onentraiones de CO, H y H O en el equilibrio? b) Calule la presión total del sistema en el equilibrio. Dato: R = 0,08 atm L -1.mol -1 H O CO CO H Moles Iniiales n n - - Moles que reaionan x x - - Moles formados - - x x Moles en el equilibrio n - x n -x x x [ ] en el equilibrio (n x)/5 (n x)/5 x/5 x/5 x CO = = 4, 6 moles / L x = 3moles 5 [ ] 3moles 3moles [ CO] [ H] 5Lit 5Lit = = = 30 [ CO] [ HO] ( n 3) moles ( n 3) moles 5Lit 5Lit 3 3 = 30 = 30 n= 4,3moles ( n 3) n 3 H O CO CO H [ ] en el equilibrio(mol/l) (n x)/5 (n x)/5 x/5 x/5 [ ] en el equilibrio(mol/l) (4,3-3)/5 (4,3-3)/5 3/5 3/5 [ ] en el equilibrio(mol/l) 0,6 0,6 4,6 4,6 b) Nº total de moles en el equilibrio: n x + n x + x + x = n =. 4,3= 48,6 moles P t 1 1 nt R T 48, 6moles 0, 08 atm L mol ( )º = = = 478, atm V 5Litros

14 13. Para la reaión: PCl 5 (g) PCl 3 (g) + Cl (g) El valor de a 360 ºC es 0,58. En un reipiente de 5 litros se introduen moles de Cl, 1,5 moles PCl 3 y 0,15 moles de PCl 5. Calule las onentraiones de todas las espeies en equilibrio. b) Calule las presiones pariales de ada una de las espeies en equilibrio. Dato: R = 0,08 atm L -1.mol -1 Como el Coiente de Reaión vale 0,8 y es mayor que, la reaión no está en equilibrio y se desplazará haia la izquierda. 1, 5moles moles [ PCl3] [ Cl ] Q = = 5Litros 5Litros = 0,8 [ PCl5 ] 0,15moles 5Litros PCl 5 PCl 3 Cl Moles Iniiales 0,15 1,5 Moles que reaionan - x x Moles formados x - - Moles en el equilibrio 0,15 + x 1,5 - x - x [ ] en el equilibrio (0,15 + x)/5 (1,5 x)/5 ( x)/5 [ 3] [ ] [ PCl ] 5 ( 1,5 - x) moles ( - x) moles PCl Cl = = 5Litros 5Litros = 0,58 x moles ( 0,15 + ) 5Litros Resolviendo la euaión: x -18 x + 0,85 = 0 se obtiene un valor de x válido igual a 0,046 moles. 3 [ PCl ] = = 7,8 10 M [ PCl ] 5 (0,15+ 0,046) moles 5Litros [ Cl ] (1,5 0, 046) moles = = 0,058M 5Litros 3 ( 0, 046) moles = = 0,078M 5Litros

15 b) n PCl5 = 0,15 + x = 0,15 + 0,046 = 0,196 moles P PCl5 npcl5 R T 0,196 0,08 ( ) = = = 0, 41atm V 5 n PCl3 = - x = - 0,046 = 1,954 moles P PCl3 npcl3 R T 1,954 0, 08 ( ) = = = 4,1atm V 5 n Cl = 1,5 - x = 1,5-0,046 = 1,454 moles P Cl ncl R T 1, 454 0, 08 ( ) = = = 3atm V 5

16 14. A 100 º C el valor de la onstante es 1, para el equilibrio: Br (g) Br(g) Si la onentraión iniial de bromo moleular es 1 M, alule: El tanto por iento de Br que se enuentra disoiado. b) La onentraión de bromo atómio en el equilibrio. Br Br Moles Iniiales 1 - Moles que reaionan α - Moles formados - α Moles en el equilibrio 1-α α Para n moles n(1-α ) nα [ ] en el equilibrio n(1-α )/V nα /V [ Br ] iniial = n/v = 1 M =>[ Br ] equilibrio = n(1-α )/V = 1-α ; [ Br] equilibrio =nα /V = α [ Br] [ Br ] ( α ) 3 = = 1, = 1 α Resolviendo la euaión: 4α + 1, α -1, = 0 ; se obtiene un valor de α = 0,016 => α = 1,6% b) [ Br] equilibrio = α =. 0,016 = 0,03 Molar

17 15. En un reipiente de 5 litros se introduen 0,8 moles de N O 4 a 50 ºC. A esa temperatura el N O 4 se disoia según: N O 4 (g) NO (g) Al llegar al equilibrio, la presión total es de atm. Calule: El grado de disoiaión del N O 4 a esa temperatura. b) El valor de p a 50 O C. Dato: R = 0,08 atm L -1.mol -1 N O 4 NO Moles Iniiales 1 - Moles que reaionan α - Moles formados - α Moles en el equilibrio 1 -α α Para n moles n(1-α ) nα [ ] en el equilibrio n(1-α )/5 nα /5 Nº total de moles en el equilibrio: n(1-α ) + nα = n(1+α ) = 0,8(1+α ) P total ntotal R T 0, 8(1 + α) R T = = = atm => α = 0,35 V 5 b) nα [ NO ] 5 4nα 4 0,8 0,35 = = = = = 0,04 [ NO 4] n(1 α) 5(1 α) 5(1 0,35) 5 Como en la reaión n = 1 = 1 p =. (R.T) n = 0,04.(0,08.33) 1 = 1,11

18 16. Para el equilibrio: I (g) + H (g) HI(g) la onstante de equilibrio es 54'8 a 45 O C. Calule: Las onentraiones de todas las espeies en el equilibrio si se alientan, a la itada temperatura, 0,60 moles de HI y 0,10 moles de H en un reipiente de un litro de apaidad. b) El porentaje de disoiaión del HI. Como iniialmente no hay I la reaión se produirá haia la izquierda. I H HI Moles Iniiales 0 0,1 0,6 Moles que reaionan - - x Moles formados x/ x/ - Moles en el equilibrio x/ O,1 + x/ 0,6 - x [ ] en el equilibrio x/ 0,1 + x/ 0,6 - x [ HI ] [ I ] [ H ] (0,6 x) = 54,8 = = = 54,8 x x 0,1+ Resolviendo la euaión: 1,7 x + 3,94 x 0,36 = 0 se obtiene omo valor válido de x = 0,074 moles. 0,6 x [ HI] = = 0, 6 0, 074 = 0,56M 1 x 0,1+ 0,074 [ H ] = = 0,1+ = 0,137M 1 x 0,074 [ I ] = = = 0, 037M 1 b) Cálulo de α => 0,074moles 1molHI = 0,13 => α = 1,3% 0,6moles

19 17. En un reipiente de litros que se enuentra a 5 O C, se introduen 0,5 gramos de N O 4 en estado gaseoso y se produe la reaión : N O 4 (g) NO (g) Calule: La presión parial ejerida por el N O 4 en el equilibrio. b) El grado de disoiaión del mismo. Datos: p = 0,114. Masas atómias: N = 14; O = 16. 1molNO4 b) Moles iniiales: 0,5gramosN O = 0, 0054molesN O 9gramosN O N O 4 NO Moles Iniiales 1 - Moles que reaionan α - Moles formados - α Moles en el equilibrio 1-α α Para n moles 0,0054(1-α ) 0,0054α [ ] en el equilibrio 0,0054(1-α )/ 0,0054α / [ ] en el equilibrio 0,007(1-α ) 0,0054α p 0,114 = = = 0, 0047 n ( R T) ( 0, 08 98) 1 n = 1 = 1 [ NO ] [ NO] 4 ( α ) 5 0, 0054,9 10 α = = = = 0, , 007(1 α) 0, 007(1 α) Resolviendo la euaión:,9 x + 1,69 x 1,69 = 0 se obtiene omo valor de α = 0,48 nº moles de N O 4 = 0,0054(1-α )= 0,0054(1-0,48) = 0,008 moles P NO 4 n R T 0, 008 0, V NO4 = = = 0,034atm

20 18. A la temperatura de 400 ºC y 710 mm de merurio de presión, el amoniao se enuentra disoiado en un 40% según la euaión: NH 3 (g) N (g) + 3 H (g) Calule: La presión parial de ada uno de los gases que onstituyen la mezla en equilibrio. b) El valor de las onstantes p y a esa temperatura. Datos: R = 0,08 atm L -1 mol -1 Presión = 0,934 atm ; T = = 673º ; α =0,4 NH 3 N H Moles Iniiales Moles que reaionan α - - Moles formados - α / 3/α Moles en el equilibrio 1 -α α / 3/α Para n moles n(1 -α ) n.α / n.3/α Nº total de moles en el equilibrio: n(1 -α ) + n.α / + n.3/α = (n-nα +nα +3nα )/=(n+nα )/ = n(1 +α )= 1,4.n n(1 α) 1 0, 4 PNH = P 0,934 0,934 0, 4 3 total XNH = atm = = atm 3 n(1 + α) 1+ 0, 4 n. α / 0,4/ PN = P 0,934 0,934 0,13 total XN = atm = = atm n(1 + α) 1+ 0, 4 3 0, 4 n.3/ α P 0,934 0,934 H = P 0, 4 total XH = atm = = atm n(1 + α) 1+ 0, 4 P ( P ) 0,13 0, 4 = = = 0, N H b) p ( PNH ) 0,4 3 n = (1+ 3) = ; p 0,05 = = = 1, 7 10 n ( R T) ( 0, ) 5

21 19. Al alentar PCl 5 (g) a 50 ºC, en un reator de 1 litro de apaidad, se desompone según: PCl 5 (g) PCl 3 (g) + Cl (g) Si una vez alanzado el equilibrio, el grado de disoiaión es 0,8 y la presión total es 1 atm, alule: El número de moles de PCl 5 iniiales. b) La onstante p a esa temperatura. -1 Dato: R = 0,08 atm L -1 mol PCl 5 PCl 3 Cl Moles Iniiales Moles que reaionan α - - Moles formados - α α Moles en el equilibrio 1 -α α α Para n moles n(1 -α ) n.α n.α Nº total de moles en el equilibrio: n(1-α ) + nα = n(1+α ) = 1,8n ntotal R T 1,8n 0, 08 ( ) Ptotal = 1atm= = = 1=> n= 0,013moles V 1 b) 0,8 1 n α P = P X = atm = 1 atm. = 0,44atm= P n(1 + α) 1,8 n(1 α) 0, PPCl = P ,11 5 total XPCl = atm = atm = atm 5 n(1 + α) 1,8 Cl total Cl PCl3 p PPCl. P 0, 44 0, 44 3 Cl = = = 1, 76 P 0,11 PCl5

22 0. El loruro de amonio se desompone según la reaión: NH 4 Cl(s) NH 3 (g) + HCl(g) En un reipiente de 5 litros, en el que previamente se ha heho el vaío, se introduen,5 g de loruro de amonio y se alientan a 300ºC hasta que se alanza el equilibrio. El valor de p a diha temperatura es 1, Calule: La presión total de la mezla en equilibrio. b) La masa de loruro de amonio sólido que queda en el reipiente. Datos: R = 0,08 atm.l. -1 mol -1. Masas atómias: H = 1; N = 14; Cl = 35,5 NH 4 Cl(s) NH 3 (g) HCl(g) Moles Iniiales n - - Moles que reaionan x - - Moles formados - x x Moles en el equilibrio n - x x x P NH3 = P HCl ( ) 3 3 p NH3 HCl NH3 NH3 = P P = 1, 10 = P => P = 1, 10 = 0, 035atm P = P + P = 0, ,035 = 0,70atm total NH3 HCl b) x R T x 0, 08 ( ) PNH = = = 0, 035 => x= 0, 0037moles 3 V 5 53,5gramosNH Cl 0, 0037molesNH Cl = 0,198gramosNH Cl gramosnh Cl 4 equil molesNH 4Cl =,5 0,198 =,3gramos

23 1. Para la reaión: CO (g) + C(s) CO(g) p = 10, a la temperatura de 815 ºC. Calule, en el equilibrio: Las presiones pariales de CO y CO a esa temperatura, uando la presión total en el reator es de atm. b) El número de moles de CO y de CO, si el volumen del reator es de 3 litros. -1 Dato: R = 0 08 atm L -1 mol p ( P ) CO total CO CO CO = = 10 P P = P + P = Resolviendo el sistema de euaiones se obtiene: P CO = 1,7 atm y P CO = 0,3 atm b) P n P n CO CO CO nco R T nco 0, 08 ( ) = 1, 7atm= = => V 3 1, 7 3 = = 0,058molesCO 0, nco R T n 0, 08 (815 73) CO + = 0,3atm= = => V 3 0,3 3 = = 0,01molesCO 0, CO

24 . A 360ºC se determina la omposiión de una mezla gaseosa que se enuentra en equilibrio en el interior de un matraz de litros de apaidad, enontrándose 0,10 moles de H ; 0,1 moles de I y 0,08 moles de HI. Calule: y p para la reaion: I (g) + H (g) HI(g) ) La antidad de hidrógeno que se ha de introduir en el matraz para dupliar el número de moles de HI, manteniéndose onstante la temperatura. Datos: R = 0,08 atm L -1 mol -1 0,08 [ HI ] = = = 0,53 [ H] [ I] 0,1 0,1 I H HI Moles Iniiales 0,1 + n 0,1 0,08 Moles que reaionan x x - Moles formados - - x Moles en el equilibrio 0,1 + n - x 0,1 - x 0,08 + x b) Al añadir H, según Le Chatelier el equilibrio se desplaza haia la dereha: I H HI Moles en el equilibrio 0,1 + n - x 0,1 - x 0,08 + x Moles en el equilibrio 0,06 + n 0,08 0,16 Al dupliarse el nº de moles de HI : 0,08 + x = 0,08 => x = 0,04 moles 0,16 [ HI ] = = 0,53 = => n= 0,54molesH [ H] [ I] 0,06 + n 0,08

25 3.- El CO reaiona on el H S a altas temperaturas, según la reaión: CO (g) + H S(g) COS(g) + H O(g) Se oloan 4,4 gramos de CO en un reipiente de,5 Litros, a 337ºC y una antidad sufiiente de H S para que la presión total, una vez alanzado el equilibrio, sea de 10 atm. En la mezla en equilibrio existen 0,01 moles de agua. Calule: El número de moles de ada una de las espeies en el estado de equilibrio. b)el valor de las onstantes y p a 337ºC. Datos: Masas atómias: C=1; O=16; R=0,08 atm.l. -1.mol -1 1molCO 4, 4gramosCO 44gramosCO = 0,1molesCO CO H S COS H O Moles Iniiales 0,1 n - - Moles que reaionan x x - - Moles formados - - 0,01 0,01 Moles en el equilibrio 0,1 0,01=0,09 n-0,01 0,01 0,01 [ ] en el equilibrio 0,09/,5 (n-0,01)/,5 0,01/,5 0,01/,5 Nº total de moles en el equilibrio: 0,09 + n - 0,01 + 0,01 + 0,01 = 0,1 + n nt R T (0,1 + n) 0, 08 ( ) Pt = = 10 = = n= 0, 4molesde H S V,5 Moles en el equilibrio : CO = 0,09 moles ; H S = n 0,01 = 0,4 0,01 = 0,39 moles H O = 0,01 moles ; COS = 0,01 moles b) 0,01 0,01 [ COS] [ H O],5,5 = = =,85 10 [ CO] [ HS] 0, 09 0,39,5,5 3 Como n = (1 + 1 ) ( ) = 0 p =.(RT) n =, (RT) 0 =,

26 4.- En un reipiente de Litros en el que previamente se ha heho el vaío, se introduen moles de CuO(s) y se alienta hasta 104ºC estableiéndose el siguiente equilibrio: 4 CuO(s) Cu O(s) + O (g). Sabiendo que el valor de la onstante p para el equilibrio a esa temperatura es de 0,49, alule: La onentraión molar de oxígeno en el equilibrio. b) Los gramos de CuO que quedan en el estado de equilibrio. Datos: Masas atómias: Cu=63,5; O=16 ; R=0,08atm L -1 mol -1 CuO(s) Cu O(s) O (g) Moles Iniiales - - Moles que reaionan x - - Moles formados - x/ x/4 Moles en el equilibrio - x x/ x/4 [ ] en el equilibrio ( x )/ (x/)/ = x/4 8x/4)/ =x/8 Como p = P O P O = 0,49 atm P O = [ O ] R T = 0,49 atm 0, 49atm 0, 49atm [O ]= 4,61 10 mol L 1 1 R T = = 0, 08 atm L mol ( ) = 3 1 b) Como en el equilibrio: [O ] = x/8 x = 8 [O ] = 8 4, =0,0369 moles moles de CuO en el equilibrio : x = 0,0369 = 1,963 moles de CuO 79,5gramosCuO 1,963molesCuO = 156, 06gramosCuO 1molCuO

27 5.- En un reipiente de 1 Litro se introdue 0,013 moles de PCl 5 y se alienta el sistema hasta 50ºC estableiéndose el siguiente equilibrio: PCl 5 (g) PCl 3 (g) + Cl (g) En el equilibrio se observa que la presión total del sitema es de 1 atm, alule: El grado de disoiaión del PCl 5 en las ondiiones indiadas. b) El valor de las onstantes y p a la temperatura indiada. PCl 5 (g) PCl 3 (g) Cl (g) Moles Iniiales Moles que reaionan α - - Moles formados - α α Moles en el equilibrio 1 - α α α Para n moles 0,013(1- α) 0,013α 0,013α [ ] en el equilibrio 0,013(1-0,79)/1 (0,013 0,79)/1 (0,013 0,79)/1 [ ] en el equilibrio 0,0073 0,0103 0,0103 Nº total de moles en el equilibrio : 0,013(1- α) + 0,013α + 0,013α = 0,013(1+α) nt R T 0, 013(1 + α ) 0, 08 ( ) Pt = = = 1atm V α = = 1,79 α = 1,79 1= 0,79 0,013 0,08 53 b) [ PCl3] [ Cl] [ PCl ] 0,0103 0,0103 = = = 0,039 0, Como n = (1 + 1 ) 1 = 1 p =.(RT) n = 0,039 ( ) 1 = 1,67

28 6.- A 30ºC y 1 atm de presión el N O 4 está disoiado en un 0% en NO, según el equilibrio siguiente: N O 4 (g) NO (g) Calule: El valor de las onstantes y p. b) El porentaje de disoiaión a 30ºC y una presión de 0,1 atm. Dato: R=0,08atm L -1 mol -1 N O 4 NO Moles Iniiales 1 - Moles que reaionan α - Moles formados - α Moles en el equilibrio 1 -α α Para n moles n(1-α ) nα Nº total de moles en el equilibrio : n(1- α) + nα = n - nα + nα = n(1+α) n(1- α) (1- α) PN O = P 4 total XNO = P 4 total = Ptotal n(1+ α) (1+ α) nα α PNO = P total XNO = P total = Ptotal n(1+ α) (1+ α) La expresión de la onstante p en funión de α y la Presión total es: En nuestro aso: ( PNO ) n = 1 =1 α p = = P total = = PNO 1 α 1 0, ,0 1 0,17 p 0,17 = = = 6,8 10 n 1 ( RT ) (0,08 303) 3 b) ( PNO ) 4α 4α p = = P 0,1 0,17 total = = => PNO 1 α 1 α 4 0, 4α 1 α = 0,17 => 0, 4α = 0,17(1 α ) = 0,17 0,17α 0,17 α + α = => α = => α = = 0,57 0,4 0,17 0,17 0,57 0,17 0,55 α = 55%

29 7.- Al alentarse, el SO 3 (g) se desompone según el proeso siguiente: SO 3 (g) SO (g) + O (g) Si se alientan 1,6 gramos de SO 3 en un reipiente de Litros, a 800ºC, se alanza el equilibrio a 1,5 atm. En esas ondiiones, alule: El grado de disoiaión del SO 3. b) El valor de las onstantes y p. Dato: R=0,08atm L -1 mol -1 1molSO3 1, 6gramosSO = 0, 0molesSO 80gramosSO Nº total de moles en el equilibrio : 0,0(1- α) + 0,0α + 0,01α = 0,0 + 0,01α b) SO 3 (g) SO (g) O (g) Moles Iniiales Moles que reaionan α - - Moles formados - α α/ Moles en el equilibrio 1 - α α α/ Para n moles 0,0(1- α) 0,0α 0,0(α/)=0,01α [ ] en el equilibrio 0,0(1- α)/ 0,0α/ 0,01α/ [ ] en el equilibrio 0,00 0,008 0,004 nt R T (0,0 + 0,01 α ) 0,08 ( ) Pt = = = 1, 5atm V 1,5 0,0 + 0,01α = = 0,08 0,01α = 0,08 0,0 = 0,008 => 0, ,008 α = = 0,8 0,01 [ SO] [ O] [ SO ] 3 0,008 0,004 = = = 0,064 0,00 Como n = ( + 1 ) = 1 p =.(RT) n = 0,064 ( ) 1 = 5,63

30 8.- En un reipiente de Litros se introduen,1 moles de CO y 1,6 moles de H y se alienta a 1800ºC, estableiéndose el equilibrio siguiente: CO (g) + H (g) CO(g) + H O(g) Se analiza la mezla y se enuentra que hay 0,9 moles de CO. Calule: La onentraión de ada espeie en el equilibrio. b) La onstante de equilibrio a esa temperatura, preisando si se trata de o p. Moles de CO que han reaionado:,1 0,9 = 1, moles CO H CO H O Moles Iniiales,1 1,6 - - Moles en el equilibrio 0,9 1,6 1, =0,4 1, 1, [ ] en el equilibrio 0,9/=0,45 0,4/=0, 1,/=0,6 1,/=0,6 b) Como n = = 0 y p =.(RT) n => p = p [ CO] [ HO] [ CO ] [ H ] 0,6 0,6 = = = = 4 0, 45 0,

31 9.- El SbCl 5 se desompone según el proeso: SbCl 5 (g) SbCl 3 (g) + Cl (g) A 00ºC, el valor de la onstante es, En un reipiente de 1 L se introduen, a esa temperatura, 0,1 moles de SbCl 3, 0,1 moles de Cl y 1 mol de SbCl 5. En esas ondiiones, alule: El oiente de reaión Q y determine si el sistema está o no en equilibrio y, si no lo está, el sentido de su evoluión. b) La omposiión del sistema en el equilibrio. [ SbCl3] [ Cl] [ SbCl ] (0,1/1) (0,1/1) Q = = = 0,01 1/1 5 Como el valor de Q no es igual al valor de el sistema no está en equilibrio. Al ser Q menor que el equilibrio se desplazará haia la dereha. b) SbCl 5 (g) SbCl 3 (g) Cl (g) Moles Iniiales 1 0,1 0,1 Moles que reaionan x - - Moles formados - x x Moles en el equilibrio 1 - x 0,1 + x 0,1 + x [ ] en el equilibrio (1 - x)/1 (0,1 + x)/1 (0,1 + x)/1 [ ] [ ] [ SbCl ] SbCl Cl (0,1 + x) (0,1 + x) 3 = = = => 5 1 x x x x x x x x x, 10 (0,1 + ) =, 10 (1 );0,01+ 0, + =, 10, 10 => + 0, 0,01 = 0 => = 0, 6 Por lo tanto en el equilibrio habrá: 1-x = 1 0,6 = 0,74 moles de SbCl 5 b) 0,1 + x = 0,1 + 0,6 = 0,36 moles de SbCl 3 ) 0,1 + x = 0,1 + 0,6 = 0,36 moles de Cl

32 30.- El fosgeno es un gas venenoso que se desompone según la reaión: COCl (g) CO(g) + Cl (g) A la temperatura de 900ºC el valor de la onstante para el proeso anterior es 0,083. Si en un reipiente de Litros se introduen, a la temperatura antes indiada, 0,4 moles de COCl, alule: Las onentraiones de ada una de las espeies en el equilibrio. b) Cuál es el grado de disoiaión del fosgeno? b) COCl (g) CO(g) Cl (g) Moles Iniiales Moles que reaionan α - - Moles formados - α α Moles en el equilibrio 1 - α α α Para n moles 0,4(1- α) 0,4α 0,4α [ ] en el equilibrio 0,4(1- α)/ 0,4α/ 0,4α/ [ ] en el equilibrio 0,(1- α) 0,α 0,α [ CO] [ Cl ] [ COCl ] (0, α) (0, α) 0, α = = = = 0,083 => 0, (1 α) 1 α 0,083(1 α) 0, α 0, α 0,083α 0,083 0 = => + = => α = 0, 47 En el equilibrio: [ COCl ] [ CO] [ Cl ] = 0, (1 α) = 0, (1 0, 47) = 0,106M = 0, α = 0, 0, 47 = 0,094M = 0, α = 0, 0, 47 = 0,094M

33 31.- Para la reaión CO(g) + H O(g) CO (g) + H (g), el valor de la onstante de equilibrio es 1,845 a una ierta temperatura. Si en un reipiente de litros se oloan simultáneamente 0,5 moles de CO y la misma antidad de H O y se permite que se alane el equilibrio. Cuáles serán las onentraiones de todas las espeies presentes en el equilibrio? b) Qué hubiese suedido si se introduen simultáneamente 0,5 moles de CO, 0,5 moles de H O, 0,5 moles de CO y 0,5 moles de H, a la misma temperatura en un reipiente de litros? CO H O CO H Moles Iniiales 0,5 0,5 - - Moles en el equilibrio 0,5 - x 0,5 - x x x [ ] en el equilibrio (0,5 x)/ (0,5 x)/ x/ x/ x x [ CO] [ H] x = = = = 1,845 => [ CO] [ HO] 0,5 x 0,5 x (05 x) x = 1,845 (0,5 x) = 1,845 (0, 5 x+ x ) = 0, 46 1,845x+ 1,845x => 0,845x 1,845x+ 0, 46 = 0 => x1 = 0, 9; x = 1,89 El únio valor válido de esta euaión es x= 0,9. Por lo tanto en el equilibrio tendremos: 0,5 x 0,5 0, 9 [ CO] = = = 0,105M 0,5 x 0,5 0, 9 [ H O] = = = 0,105M x 0, 9 [ CO ] = = = 0,145M x 0, 9 [ H ] = = = 0,145M b) Calulemos en primer lugar el oiente de reaión: 0.5 0,5 [ CO] [ H ] Q = = = 1 <. Por lo tanto el sistema no está en equilibrio [ CO ] [ H O ] 0,5 0,5 y se desplazará haia la dereha.

34 3.- La obtenión de loro mediante el proeso Deaon tiene lugar según la siguiente reaión: 4 HCl(g) + O (g) Cl (g) + H O(g) A la temperatura de 390ºC si se mezlan 0,08 moles de HCl y 0, 1 moles de O, se forman a la presión total de 1 atm, 0,033 moles de Cl. Calular: El valor de p. b) El volumen del reipiente que ontiene la mezla. Dato: R=0,08atm L -1 mol -1 HCl(g) O (g) Cl (g) H O(g) Moles Iniiales 0,08 0,1 - - Moles que reaionan 4x x - - Moles formados - - x x Moles en el equilibrio 0,08-4x 0,1 - x x x Como en el equilibrio el nº de moles de Cl es 0,033 = x => x =0,033/ =0,0166 moles. Por lo tanto en el equilibrio tendremos: HCl(g) O (g) Cl (g) H O(g) Moles en el equilibrio 0,08-4x 0,1 - x x x Moles en el equilibrio 0,0136 0,0834 0,033 0,033 Nº total de moles en el equilibrio: 0, , , ,033= =0,1634 moles. 0, 033moles PCl = P 1 0, 03 total XCl = atm = atm 0,1634moles 0, 033moles PH 1 0,03 O = Ptotal XHO = atm = atm 0,1634moles 0, 0136moles PHCl = Ptotal XHCl = 1atm = 0, 083atm 0,1634moles 0, 0834moles PO = P 1 total XO = atm 0,51atm 0,1634moles = b) V total p ( PCl ) ( P ) HO ( PHCl ) ( PO ) 0, 03 0,03 = = = 69, , 083 0, ntotal R T 0,1634moles 0, 08 atm L mol ( ) = = = 8,883Litros P 1atm

35 CUESTIONES 1. En un matraz vaío se introduen igual número de moles de H, y N que reaionan según la euaión: N (g) + 3 H (g) NH 3 (g) Justifique si, una vez alanzado el equilibrio, las siguientes afirmaiones son verdaderas o falsas: Hay doble número de moles de amoniao de los que había iniialmente de N. b) La presión parial de nitrógeno será mayor que la presión parial de hidrógeno. ) La presión total será igual a la presión de amoniao elevada al uadrado. Falsa. Cada mol de nitrógeno que reaione lo hae on tres moles de hidrógeno para originar dos moles de amoniao. Los moles de amoniao en el equilibrio son el doble de los moles de nitrógeno que han reaionado y no el doble de la antidad iniial. b) Verdadera. Iniialmente, hay los mismos moles de H y de N,pero, omo la antidad de H que reaiona es tres vees mayor que la de N, en el equilibrio habrá más moles de N que de H y su presión parial será mayor. ) Falsa. La presión total será la suma de las presiones pariales de los tres omponentes del sistema.. A partir de la omposiión de mezlas gaseosas de I y H a diferentes temperaturas se han obtenido los siguientes valores de p para la reaión: H (g) + I (g) HI (g) Calule a 400ºC b) Justifique por que esta reaión es exotérmia ) Variará p si se altera la onentraión de H? Razone la respuesta.

36 La tabla de datos india que a 400ºC p es igual a 57,7, Como en la reaión no hay aumento en los moles totales ( n =- 1-1=0), oinide on p : = p (R.T) - n = p (R.T) 0 = p = 57,7 b) A medida que aumenta la temperatura, disminuye p y se favoree, por tanto, la formaión de reativos. Según el prinipio de Le Chatelier, si el proeso direto se ve desfavoreido por un aumento de temperatura, la reaión es exotérmia. ) No. p depende sólo de la temperatura. Las onentraiones de las distintas espeies en el equilibrio variarán pero no p. 3. A la temperatura de 650, la deshidrogenaión del -propanol para produir propanona, según la reaión: CH 3 - CHOH CH 3 (g) CH 3 - CO CH 3 (g) + H (g) es una reaión endotérmia. Indique, razonadamente, si la onstante de equilibrio de esta reaión: Aumenta al elevar la temperatura. b) Aumenta uando se utiliza un atalizador. ) Aumenta al elevar la presión total, manteniendo onstante la temperatura. Si. Al elevar la temperatura se favoree la reaión endotérmia. El equilibrio se desplaza haia la dereha, es deir, uando se alane el nuevo estado de equilibrio, se habrán formado más moles de los produtos a expensas de los reativos, on lo que la onstante de equilibrio aumenta. b) No. El uso del atalizador modifia la veloidad de la reaión, pero no modifia ni las onentraiones de las espeies químias en el equilibrio ni la onstante de equilibrio que depende sólo de la temperatura. ) No. Al elevar la presión, el equilibrio se desplaza haia la izquierda, ya que se produen menos moles, lo que se opone al aumento de la presión, pero la onstante de equilibrio no varían porque sólo depende de la temperatura.

37 4. Para la reaión: SnO (s) + H (g) H O (g) + Sn (s) El valor de p a la temperatura de 900 es 1,5 y a 1100 es 10. Conteste razonadamente, si para onseguir un mayor onsumo de SnO deberán emplearse: Temperaturas elevadas. b) Altas presiones. ) Un atalizador. Si. Al aumentar la temperatura, aumenta la onstate de equilibrio, por lo que se favoree el proeso direto y, por tanto, el onsumo de SnO. b) No. Durante el proeso no se produe una variaión de los moles en estado gaseoso ( n=0), por lo que la variaión de la presión no afeta a la omposiión del equilibrio. ) No. Un atalizador hae que el equilibrio se alane antes, pero no modifia la omposiión del equilibrio. 5. Suponga el siguiente sistema en equilibrio: UO (s) + 4 HF(g) UF 4 (g) + H O(g) Explique haia donde se desplaza el equilibrio uando: Se adiiona UO (s) al sistema. b) Se elimina HF(g) ) Se aumenta la apaidad del reipiente de reaión. La reaión sigue en equilibrio, ya que el UO, se enuentra en estado sólido y su antidad no afeta al equilibrio. b) Si se elimina HF, disminuye su onentraión. Por tanto el equilibrio se desplazará haia la izquierda para ompensar la disminuión de la onentraión de HF. ) Al aumentar la apaidad del reipiente, disminuye la presión y el equilibrio se desplazará haia la izquierda, donde hay mayor número de moles para ompensar la disminuión de presión.

38 6. Se establee el siguiente equilibrio: C(s) + O (g) CO (g) H O = - 1 kj Razone si la onentraión de O aumenta, disminuye o permanee invariable: Al añadir C(s) b) Al aumentar el volumen del reipiente. ) Al elevar la temperatura. Permanee invariable porque el C(s) está en estado sólido y, mientras que no se retire totalmente del sistema, su antidad no afeta a la omposiión en el equilibrio. b) Disminuye. Si aumenta el volumen del sistema disminuye la presión. El sistema evoluiona para alanzar un nuevo estado de equilibrio ontrarrestando diha disminuión, es deir, desplazándose haia la dereha, porque así aumentan los moles de las espeies gaseosas. ) Aumenta. Al elevar la temperatura, el equilibrio se desplaza en el sentido en que la reaión es endotérmia(haia la izquierd, on lo que aumenta la onentraión de O.