j Actividades A-PDF Manual Split Demo. Purchase from to remove the watermark Aplicando la fórmula de K c :

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1 5 A-PDF Manual Slit Demo. Purchase from to remove the watermark 56 EQUILIBRIO QUÍMICO j Actividades 1. Evalúa el rendimiento de los siguientes equilibrios escribiendo las constantes: a) O (g) O (g) K c,5 1 1 T C b) Cl (g) Cl (g) + Cl (g) K c 1, 1 8 T 5 C c) CO (g) + H O (g) H (g) + CO (g) K c 5,1 T 8 C a) O (g) O (g) K c,5 1 1 T o C La exresión de la constante es: [ O] K C 5, 1 1 [ O ] Por ser tan alto el valor de la constante, deducimos que en el equilibrio la concentración de O es mucho mayor que la de O, or lo que el rendimiento de la reacción es muy alto. b) Cl (g) Cl (g) + Cl (g) K c 1, 1-8 T 5 o C [ Cl ] - La exresión de la constante es: K C 1, 1 [ Cl ] Por ser tan bajo el valor de la constante, deducimos que en el equilibrio la concentración de Cl es mucho mayor que la de Cl monoatómico, or lo que el rendimiento de la reacción es muy bajo. c) CO (g) + H O (g) H (g) + CO (g) K c 5,1 T 8 o C [CO ] [H ] La exresión de la constante es: K c 5,1 [CO] [H O] Por ser un valor de la constante intermedio, deducimos que en el equilibrio las concentraciones de CO, H, CO y H O deben ser similares, or lo que el rendimiento de la reacción es medio, ligeramente or encima del 5 %, ya que la constante es mayor que uno.. Se coloca una mezcla de,5 moles de H y,5 moles de I en un reciiente de acero inoxidable de 1, litros de caacidad a C. Calcula las concentraciones de H, I y HI en el equilibrio. La constante de equilibrio ara la reacción H + I HI es de 5, a esa temeratura. Ya que sabemos la cantidad de moles de los reactivos y el volumen del reciiente, odemos rellenar la tabla de concentraciones de reactivos y roducto a lo largo de la reacción. H (g) + I (g) HI (g) Inicial (mol L -1 ),5,5 Formado (mol L -1 ) x Gastado (mol L -1 ) x x En el equilibrio (mol L -1 ),5 - x,5 - x x 8 Alicando la fórmula de K c : [ HI] Kc [ H ][ I ] ( x ) (,5 - x ) 5, x 5, 7,7,5 - x x,9 Por tanto, las concentraciones en el equilibrio son ara el HI de,9,786 mol L -1 y ara el H y el I,5 -,9,17 mol L -1.. Cuál será la constante de equilibrio ara la siguiente reacción? HI (g) H (g) + I (g), a 5 C Con los datos que nos dan, solo odemos contestar con la exresión de la constante de equilibrio, que es: K c [ H ][ I ] [ HI]. Conocidas las constantes de equilibrio a una determinada temeratura, de las reacciones: a) C (s) + CO (g) CO (g) K (a) 1, 1 1 b) COCl (g) CO (g) + Cl (g) K (b) 1,66 1 Calcula a la misma temeratura la K ara la reacción: C (s) + CO (g) + Cl (g) COCl (g) La exresión de la constante de equilibrio de resiones ara la reacción que nos dan es: K COCl Si multilicamos el numerador y el denominador or P CO y recolocamos nos queda: COCl CO COCl CO COCl CO K CO Cl CO CO CO Cl Cl CO Cl CO CO 1 K 1 (1) 1, 1 K (1) K K ( 166, 1 ) () () 8, 1 En todo momento hemos ido buscando obtener las ecuaciones de las constantes K (1) y K (). El valor viene dado orque la reacción química edida es la combinación de la reacción rimera con la inversa de la reacción segunda, con el doble de valor de los coeficientes estequiométricos. 5. Calcula el valor de K suoniendo que a 5 C el valor de K c ara la reacción de descomosición del tetraóxido de dinitrógeno N O (g) NO (g) vale 6. Para hallar K alicamos la fórmula que relaciona K y K c, sabiendo que el incremento de moles estequiométricos gaseosos es K K c (R T) n K 6 (,8 5) 1,6 1 No onemos 57 orque el valor de la constante solo tiene una cifra significativa. 9

2 EQUILIBRIO QUÍMICO En un reactor de,5 litros se introducen 7 gramos de SO. Cuando se alcanza el equilibrio: SO (g) SO (g) + 1 O (g), y a ºC, se observa que la resión total del reciiente es de 18 atmósferas. Calcula K c y K ara el equilibrio anterior a ºC. Primero calculamos la concentración inicial de SO, que es: m 7 g -1 Mm 8 gmol -1 c,6 mol L V,5 L y con ella la resión inicial: n V nrt V RT crt -,6 mol L,8 atm L 1 7 K 1, atm mol K Alicando el equilibrio con resiones: SO (g) SO (g) + 1/ O (g) Inicial (atm) 1 Gastado (atm) Formado (atm) 1/ En el equilibrio (atm) 1-1/ La resión total en el equilibrio es: / 1 + 1/ 18 atm. De donde se deduce que 8 atm. Por tanto, la exresión de K (sin unidades, ya que así lo recomiendan la mayoría de las Universidades) queda: 1/ 1/ SO O 8 atm ( atm) K,7 6atm SO Para hallar K c alicamos la fórmula que relaciona K y K c, sabiendo que el incremento de moles estequiométricos gaseosos es 1,5-1,5. K c K (R T) - n K c,7 (,8 7) -,5, 7. La K ara la reacción de descomosición del N O (g) en NO (g) vale, a 8 K. Calcula la resión a la cual el N O (g) se halla disociado en un 5 %. Alicando el equilibrio con resiones y teniendo en cuenta que está disociado un 5 %: N O (g) NO (g) Inicial (atm) Formado (atm) Gastado (atm),5 En el equilibrio (atm) -,75,5 La resión total en el equilibrio es:,75 +,5 1,5 eq. K NO 5, ( ) NO 75,,,5,,96 atm A una resión inicial de,96 atm, y una resión final de 1, atm, se cumle que el N O se encuentra disociado en un 5 %. Es imortante darse cuenta de que, como la resión y la concentración están en roorción directa, la tabla de equilibrio se uede reresentar tanto con concentraciones como con resiones. 8. El yoduro de hidrógeno se descomone a C de acuerdo con la ecuación: HI (g) H (g) + I (g), siendo el valor de K c,156. Una muestra de,6 moles de HI se introducen en un matraz de 1 L, y arte del HI se descomone hasta que el sistema alcanza el equilibrio. Calcula: a) La concentración de cada esecie en el equilibrio. b) La K y la resión total en el equilibrio. Ya que sabemos la cantidad de moles del reactivo y el volumen del reciiente (,6 mol /1 L,6 mol L -1 ), odemos rellenar la tabla de concentraciones de reactivo y roductos a lo largo de la reacción. HI (g) H (g) + I (g) Inicial (mol L -1 ),6 Gastado (mol L -1 ) x Formado (mol L -1 ) x x En el equilibrio (mol L -1 ),6 - x x x a) Alicando la fórmula de K c : [ H][ I] ( x ) Kc [ HI] (,6 - x ) x,6 - x, 156,156, 1 x,58 Por tanto, las concentraciones en el equilibrio son ara el H y el I,58 mol L -1 y ara el HI de:,6 -,58,8 mol L -1. b) Para hallar K alicamos la fórmula que relaciona K y K c, sabiendo que el incremento de moles estequiométricos gaseosos es -. K K c (R T) n K,156 (,8 67),156 Siemre coinciden el valor de K y K c cuando no hay variación en el número de moles estequiométricos. La resión total se calcula alicando la Ecuación de los gases erfectos a la suma de las concentraciones de cada una de las sustancias. V nrt 1 L (,58 +,58 +,8) mol,8 atm L 67 K mol K De donde atm. 9. En un reciiente con volumen constante, se establece el equilibrio siguiente: Sb O 5 (g) Sb O (g) + O (g); ΔH >

3 58 5 EQUILIBRIO QUÍMICO Exlica razonadamente dos formas de aumentar la cantidad de Sb O y qué le sucede a la constante de equilibrio si se eleva la temeratura. La reacción se deslaza hacia la derecha or los siguientes motivos: Un aumento de la concentración de Sb O 5, una disminución de la concentración de Sb O o de O y un aumento de la temeratura (se favorece que se roduzca la reacción endotérmica ara eliminar el exceso de calor). En este caso la constante aumenta. El aumento o disminución de resión o volumen del reciiente no varía la situación, or ser idéntico el número de moles estequiométricos gaseosos en ambos lados de la reacción. 1. Al calentar el dióxido de nitrógeno se disocia, en fase gaseosa, en monóxido de nitrógeno y oxígeno. a) Formula la reacción que tiene lugar. b) Escribe la K ara esta reacción. c) Exlica el efecto que roducirá una disminución de la resión total sobre el equilibrio. d) Exlica cómo se verá afectada la constante de equilibrio al disminuir la temeratura, sabiendo que la reacción es endotérmica. a) NO (g) NO (g) + O (g) b) K NO O NO c) Como hay una menor resión, el equilibrio se deslaza hacia donde hay más moles estequiométricos gaseosos, ara comensar ese efecto. Como ese lado del equilibrio es el de los roductos, la reacción se deslaza hacia la derecha. d) Como hay una menor temeratura, el equilibrio se deslaza hacia donde se roduzca desrendimiento de calor ara comensar ese efecto. Si la reacción directa es endotérmica, la inversa es exotérmica y será la que se roduzca en mayor medida, or lo que las concentraciones del reactivo aumentarán al mismo tiemo que disminuyen las de los roductos, or lo que la constante será menor. Hay que remarcar que la constante de equilibrio no es constante al variar la temeratura. 11. En el equilibrio: NOBr (g) NO (g) + Br (g) Razona cómo variará el número de moles de Br en el reciiente si: a) Se añade NOBr. b) Se aumenta el volumen del reciiente. c) Se añade NO. d) Se one un catalizador. a) Para comensar cualquier efecto, un equilibrio se deslaza en sentido contrario al efecto inductor, or lo que el añadir NOBr al equilibrio conlleva que este tiende a hacerlo desaarecer, lo que sucede cuando la reacción se deslaza hacia la derecha. b) Al aumentar el volumen del reciiente, disminuyen las concentraciones de todos los reactivos y roductos, ero lo harán en mayor medida los que tienen mayores coeficientes estequiométricos. En nuestro caso, eso asa con los roductos, or lo que el equilibrio tiende a comensar ese efecto deslazando el equilibrio hacia la derecha. Debemos untualizar que los equilibrios no «se deslazan», sino que van variando los valores de las concentraciones resentes ara que el roducto de ellas en la exresión del cociente de reacción, y or tanto de la constante de equilibrio cuando este se restablece, se mantenga constante. c) Es el efecto contrario al del aartado a) y, or tanto, el deslazamiento es hacia la izquierda. d) Los catalizadores no varían el valor de la constante de equilibrio, sino solo la raidez con el que este se alcanza, or lo que no deslaza la reacción en ningún sentido. 1. Dada la siguiente reacción de equilibrio, razona si las afirmaciones son verdaderas o falsas: SO (g) + O (g) SO (g) a) Un aumento de la resión conduce a una mayor formación de SO. b) Una vez alcanzado el equilibrio, dejan de reaccionar las moléculas de SO y O. c) El valor de K es suerior al de K c a temeratura ambiente. d) La exresión de la constante de equilibrio en función de las resiones arciales es: K SO SO a) Como hay una mayor resión, el equilibrio se deslaza hacia donde hay menos moles estequiométricos gaseosos ara comensar ese efecto. Como ese lado del equilibrio es el de los roductos, la reacción se deslaza hacia la derecha. Verdadero. b) Falso. Los equilibrios siemre son dinámicos, reaccionando todos los comuestos continuamente. Lo que sucede es que las velocidades de la reacción directa e inversa son iguales. c) Alicando la fórmula que relaciona K y K c, sabiendo que el incremento de moles estequiométricos gaseosos es - -1: K K c (R T) n (,8 7) -1,5 < 1 Como multilicamos K c or un número menor que 1, el resultado debe ser menor, or lo que K es menor, a temeratura ambiente, que K c. (Lo hemos hecho ara una temeratura de C, or lo que a temeratura ambiente -suerior a Ctambién será menor, incluso en mayor cuantía.) Falso. d) Falso. Es justo la contraria, uesto que las resiones de los roductos han de ir en el numerador y las de los reactivos en el denominador. SO K O SO O 1. Escribe la exresión del roducto de solubilidad, K s, de las siguientes sales: PbI ; Ca (PO ) ; Al(OH) ; Ag S. K s [Pb + ] [I - ] ; K s [Ca + ] [PO - ] ; K s [Al + ] [OH - ] ; K s [Ag + ] [S - ]

4 EQUILIBRIO QUÍMICO Cuál será la relación de s con K s en una sal del tio A B, or ejemlo el fosfato de calcio Ca (PO ) [tetraoxofosfato (V) de calcio]? Alicando la situación de equilibrio, teniendo en cuenta que los sólidos no aarecen en la exresión de la constante de equilibrio, or lo que no hemos de tenerlos en cuenta: A B (s) A + (ac) + B - (ac) Inicial (mol L -1 ) Gastado (mol L -1 ) Formado (mol L -1 ) s s En el equilibrio (mol L -1 ) s s K s [A + ] [B - ] ( s) ( s) 7 s s 18 s Escribe la relación que existirá entre la solubilidad y el roducto de solubilidad en los siguientes comuestos: hidróxido de aluminio, carbonato de cinc y sulfuro de lata. Alicando las situaciones de equilibrio, como siemre sin sustancias sólidas: Al(OH) (s) Al + (ac) + OH - (ac) Inicial (mol L -1 ) Gastado (mol L -1 ) Formado (mol L -1 ) s s En el equilibrio (mol L -1 ) s s K s [Al + ] [OH - ] s ( s) 7 s. ZnCO (s) Zn + (ac) + CO - (ac) Inicial (mol L -1 ) Gastado (mol L -1 ) Formado (mol L -1 ) s s En el equilibrio (mol L -1 ) s s K s [Zn + ] [CO - ] s s s Ag S (s) Ag + (ac) + S - (ac) Inicial (mol L -1 ) Gastado (mol L -1 ) Formado (mol L -1 ) s s En el equilibrio (mol L -1 ) s s K s [Ag + ] [S - ] ( s) s s j Cuestiones y roblemas 1. Dado el equilibrio: NH (g) 1 N (g) + H (g); DH 9, kj Justifica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones: a) Al aumentar la temeratura se favorece la formación de NH. b) Un aumento de la resión favorece la formación de H. c) Esta reacción será esontánea a cualquier temeratura. d) Si disminuimos la cantidad de N, el equilibrio se deslaza hacia la derecha. a) La reacción de izquierda a derecha tiene entalía ositiva, es endotérmica, luego si se aumenta la temeratura el equilibrio se deslazará en el sentido que absorba calor, es decir, hacia la derecha, y, or tanto, se generará más H y más N. Afirmación falsa. b) Un aumento de la resión hace que el equilibrio se deslace hacia la izquierda, que es donde menor número de moles hay, con el fin de que V cte, luego la afirmación es falsa. c) La exresión de la energía libre es: ΔG ΔH - TΔS H > ara que ΔG < se debe verificar que [ΔH] < [TΔS] Luego no es cierto que ara cualquier temeratura la reacción sea esontánea. Falsa. d) Si se reduce la concentración de N (g), el equilibrio tenderá a deslazarse ara obtener más N, es decir, hacia la derecha. Afirmación verdadera.. Tenemos el siguiente equilibrio: H O (g) + CO (g) CO (g) + H (g) Y sabemos que el valor de K c a 9 C es,, mientras que a 1 C el valor de K c es,. Resonde de forma razonada a las siguientes cuestiones: a) Cuál es la temeratura más adecuada ara favorecer la roducción de CO? b) Cómo afectaría a la reacción un aumento de la resión? c) Si se elimina H a medida que se va formando, hacia dónde se deslaza el equilibrio? d) Dado que al aumentar la temeratura la reacción se deslaza hacia la formación de CO, la reacción será exotérmica o endotérmica? a) Según los datos, se indica que a 9 ºC K c,, y al aumentar la temeratura a 1 ºC el valor de K c,, es decir, también ha aumentado. Si tenemos en cuenta la exresión de la constante de equilibrio: K c [ CO ][ H ] [ CO][ HO] Al aumentar el valor de K c nos indicaría que el numerador ha aumentado con resecto al denominador; dicho de otra manera, la reacción se ha deslazado hacia la derecha, hacia los roductos, o lo que es lo mismo, se roduce más CO. Por tanto, odemos decir que la temeratura más adecuada es la de 1 ºC. b) Un aumento de la resión deslaza el equilibrio hacia donde hay menor número de moles gaseosos. En nuestro caso, el número de moles gaseosos de roductos es igual al número de moles gaseosos de reactivos, en consecuencia, un aumento de la resión no afectaría al equilibrio. c) Si eliminamos H a medida que se va formando, de acuerdo con Le Chatelier, el equilibrio se deslazaría en el sentido de comensar el H que eliminamos, roduciendo más hidrógeno. Por tanto, el equilibrio se deslazaría hacia la derecha.

5 6 5 EQUILIBRIO QUÍMICO d) Como K c (1 ºC) > K c (9 ºC), esto nos indica que al aumentar la temeratura la reacción se deslaza hacia la derecha, es decir, al aumentar la temeratura los reactivos reaccionan y se transforman en los roductos, or lo que odemos decir que la reacción directa será endotérmica.. Sea el sistema en equilibrio: C (s) + 1 O (g) CO (g); DH -155 kj Indica razonadamente cómo modifica el equilibrio: a) Aumentar la temeratura. b) Disminuir la resión. c) Disminuir la cantidad de carbono. d) Añadir un catalizador. a) Un aumento de la temeratura hace que el sistema tienda a absorber energía deslazándose en el sentido en que la reacción sea endotérmica, que en nuestro caso es de derecha a izquierda. b) Una disminución de resión hace que el sistema evolucione hacia donde menor sea el n.º de moles ara que V cte. En nuestro caso, se deslazará hacia la derecha. c) Si se adiciona más C, el equilibrio no se altera, ues se trata de una esecie sólida. d) La adición del catalizador no altera el equilibrio, solo modificará la velocidad.. Sea el equilibrio: C (s) + CO (g) CO (g); DH 119,8 kj Contesta razonadamente cómo modifica el equilibrio: a) Disminuir la cantidad de carbono. b) Aumentar la cantidad de dióxido de carbono. c) Disminuir la temeratura. d) Aumentar la resión. a) El C es sólido y no influye en el equilibrio. b) Si se aumenta la cantidad de reactivo, el equilibrio tiende a consumir dicho reactivo, luego se deslazará hacia la formación de roductos, es decir, hacia la derecha. c) Si se disminuye la temeratura, el sistema tenderá a ceder calor ara comensar dicho efecto y se deslazará hacia el sentido en que la reacción sea exotérmica, es decir, hacia la izquierda. d) El equilibrio se deslazará hacia donde menor sea el n.º de moles ara que V sea constante. Es decir, hacia la izquierda. 5. El gas de síntesis (mezcla de CO e H ) es un roducto industrial de múltiles alicaciones que se obtiene a artir de la siguiente reacción: CH (g) + H O (g) CO (g) + H (g); DH > Resonde de forma razonada si son verdaderas o falsas las siguientes cuestiones: a) Se favorece la roducción de hidrógeno (H ) al aumentar la temeratura. b) Un aumento de la resión deslaza el equilibrio hacia la izquierda. c) Si disminuimos la concentración de monóxido de carbono (CO) el equilibrio se deslazará hacia la izquierda. d) La reacción es esontánea a cualquier temeratura. a) Se trata de una reacción endotérmica, es decir, hay que suministrar calor a los reactivos ara que la reacción tenga lugar. En consecuencia, al aumentar la temeratura la reacción se deslazaría en el sentido de consumir ese exceso de calor, es decir, se deslazaría hacia la derecha. Por tanto, la cuestión lanteada es verdadera. b) El efecto de la resión sobre la reacción viene determinado or el número de moles de las esecies gaseosas resentes en el equilibrio. En nuestro caso, el número de moles gaseosos reactivos es de moles, mientras que el número de moles gaseosos de roductos es de moles. Un aumento de la resión deslazaría el equilibrio hacia donde hay menor número de moles gaseosos es decir, hacia la izquierda. Por tanto, la afirmación es verdadera. c) Una disminución de la concentración de CO haría que el equilibrio se deslazase en el sentido de comensar esa disminución, es decir, roduciendo más CO. Por tanto, el equilibrio se deslazaría hacia la derecha. Si lo lanteamos a artir de la constante de equilibrio tendríamos que: K c [ H ] [ CO ] [ CH ][ HO] Como el valor de K c es constante, ya que solo deende de la temeratura, si disminuimos la concentración de CO, ara que el cociente no varíe, entonces debería disminuir la concentración de metano o de agua, lo cual nos indicaría que el equilibrio se deslazaría hacia la derecha. Por tanto, la afirmación es falsa. d) La esontaneidad de una reacción viene dada or la energía libre de Gibbs, G H - T S. Decimos que una reacción es esontánea cuando G <. Como sabemos que la reacción es endotérmica H >, y teniendo en cuenta la reacción anterior, se uede deducir que la entroía aumenta, S >. Por tanto, en la exresión de la energía libre de Gibbs tenemos la resta de dos factores ositivos; en consecuencia, ara que la reacción sea esontánea, el valor del término T S debe ser mayor que el valor del término entálico, es decir, cuanto mayor sea la temeratura mayor osibilidad habrá de que la reacción sea esontánea. Luego la afirmación es falsa. 6. Dado el equilibrio: NO (g) NO (g) + O (g), resonde de forma razonada a las siguientes cuestiones: a) Cómo le afectaría un aumento de la resión? b) Si se elimina O a medida que se va formando, hacia dónde se deslaza el equilibrio? c) Dado que al aumentar la temeratura el equilibrio se deslaza hacia la formación de NO, la reacción será exotérmica o endotérmica? d) Afectaría la adición de un catalizador al valor de la constante de este equilibrio?

6 EQUILIBRIO QUÍMICO 5 61 a) Mediante un aumento de la resión. Un aumento de la resión deslaza el equilibrio hacia donde hay menor número de moles gaseosos; como hay menor número de moles gaseosos en los reactivos, el equilibrio se deslazará hacia la izquierda. b) Si vamos eliminando el O a medida que se va formando, el equilibrio tenderá a deslazarse en el sentido de comensar el roducto que vamos sacando, es decir, el equilibrio se deslaza hacia la derecha consumiendo NO. c) Si una vez alcanzado el equilibrio se aumenta la temeratura, el sistema se oone a ese aumento de energía calorífica deslazándose en el sentido que absorba calor, es decir, el sentido que marca la reacción endotérmica; se trata de una reacción endotérmica. d) Los catalizadores son sustancias que actúan modificando la velocidad de una reacción aumentándola (catálisis ositiva) o disminuyéndola (catálisis negativa), siendo su concentración al final del roceso rácticamente igual que la inicial, es decir, no modifican la constante de equilibrio. 7. La descomosición del hidrogenocarbonato sódico tiene lugar según el equilibrio: NaHCO (s) Na CO (s) + CO (g) + H O (g); DH 19 kj Contesta razonadamente si favorecen la descomosición los siguientes factores: a) El aumento de la temeratura. b) El aumento de la resión. c) La adición de más hidrogenocarbonato sódico. d) La retirada de dióxido de carbono y vaor de agua. a) Un aumento de la temeratura hace que el sistema tienda a absorber esa energía, deslazándose en el sentido en que la reacción sea endotérmica, es decir de izquierda a derecha, favoreciendo la descomosición. b) Un aumento de la resión hace que el equilibrio, se deslace en el sentido en que haya menor número de moles ara que V cte., luego se deslazará hacia la izquierda, en el sentido en que no favorece la descomosición. c) La adición de más reactivo no altera el equilibrio, ues la esecie es sólida. d) La retirada de roductos favorece la descomosición. 8. Teniendo en cuenta que la oxidación de la glucosa es un roceso exotérmico: C 6 H 1 O 6 (s) + 6 O (g) 6 CO (g) + 6 H O (g), DH < indica el deslazamiento del equilibrio si llevamos a cabo las siguientes modificaciones: a) Aumento de la concentración de CO. b) Disminución a la mitad de la concentración de glucosa. c) Aumento de la resión. d) Aumento de la temeratura. a) Si aumentamos la [CO ] el sistema tiende a contrarrestarla evolucionando hacia la izquierda. b) Si se reduce la concentración de la glucosa, el equilibrio tenderá a generar más reactivo y evolucionará hacia la izquierda. En cualquier caso, no tiene sentido hablar de la disminución de la glucosa, uesto que la concentración del sólido es constante. c) Un aumento de la resión hará que el equilibrio se deslace hacia donde menor sea el n.º de moles ara que V sea constante, es decir, el equilibrio evolucionará hacia la izquierda. d) Si aumentamos la temeratura, el sistema evolucionará en el sentido en que absorba esta energía, es decir, hacia donde la reacción sea endotérmica. En nuestro caso, hacia la izquierda. 9. Dado el equilibrio: A (g) A (g); DH 86 kj/mol, contesta razonadamente a las cuestiones siguientes: a) Es estable la molécula A? b) Cómo hay que variar la temeratura ara favorecer un deslazamiento del equilibrio hacia la derecha? c) Cómo influiría un aumento de resión en el valor de K? d) Cómo afectaría un aumento de resión en la disociación de A? a) La reacción de disociación de la molécula A es endotérmica, es decir, se ha de comunicar calor ara que ueda romer el enlace A A, or tanto la molécula es estable. b) Como la reacción es endotérmica hacia la derecha, necesita calor ara que ueda roducirse, or tanto, lo que se tiene que hacer es aumentar la temeratura. c) La K únicamente varía con la temeratura, y el aumento de la resión no afecta a la misma. d) Un aumento de la resión hará que el equilibrio se deslace hacia donde menor sea el n.º de moles gaseosos, en este caso hacia la izquierda y, or tanto, α disminuiría. 1. Para los siguientes equilibrios: 1.º N O 5 (g) NO (g) + O (g).º N (g) + H (g) NH (g).º H CO (aq) H + (aq) + HCO - (aq).º CaCO (s) CaO (s) + CO (g) a) Escribe las exresiones de K c y K. b) Razona qué sucederá en los equilibrios 1.º y.º si se aumenta la resión a temeratura constante. [ NO] [ O] a) Kc ; k [ NO] K c [ NH ] k [ N ][ H ] ; K c + - [ H ][ HCO ] [ HCO ] ; NO O O K no existe orque todas las esecies del equilibrio son disoluciones. K c [CO ]; K CO NH N N 5 O H

7 6 5 EQUILIBRIO QUÍMICO b) Al aumentar la resión, el equilibrio evolucionará hacia donde menor sea el n.º de moles gaseosos. 1. er equilibrio, evolucionará hacia la izquierda..º equilibrio, evolucionará hacia la derecha. 11. En un reciiente cerrado tiene lugar la reacción: 1 H (g) + 1 F (g) HF (g) con un DH -7,9 kj/mol; justifica qué le ocurrirá al equilibrio si se efectúan las modificaciones siguientes: a) Se añade un mol de F, ermaneciendo constantes la temeratura y el volumen del reciiente. b) Se disminuye el volumen del reciiente. c) Se introduce un mol de He sin variar la temeratura ni el volumen del reciiente. d) Se eleva la temeratura, manteniendo la resión constante. a) Al añadir F, el equilibrio se deslazará hacia la formación del HF ara consumir el reactivo. b) Si disminuye el volumen aumenta la resión y, como existe el mismo n.º de moles en ambos lados de la reacción, el equilibrio no se ve afectado. c) Al no variar la temeratura y ser Δn, la introducción de He no afectará al equilibrio. d) Como la reacción es exotérmica, un aumento de la temeratura deslazará el equilibrio hacia la izquierda, hacia la formación de reactivos. 1. Justifica si estas afirmaciones son ciertas o falsas: a) Un valor negativo de una constante de equilibrio significa que la reacción inversa es esontánea. b) Para una reacción exotérmica, se roduce un deslazamiento hacia la formación de roductos al aumentar la temeratura. c) A una reacción a temeratura constante con igual número de moles gaseosos de reactivos y roductos, no se roduce deslazamiento del equilibrio si se modifica la resión. d) Para una reacción a temeratura constante donde únicamente son gases los roductos, el valor de la constante de equilibrio disminuye cuando disminuimos el volumen del reciiente. a) Falso. La K e resulta del roducto de las resiones arciales de los roductos dividido or el roducto de las resiones arciales de los reactivos; or eso, una K e negativa no tiene sentido. b) Falso. Un aumento de la temeratura en una reacción exotérmica deslaza el equilibrio hacia la izquierda. c) Cierto. Ya que el roducto V siemre es constante si el Δn. El equilibrio en este caso es indeendiente de la resión. d) Falso. El valor de la K e solo deende de la temeratura. 1. La reacción de obtención de olietileno a artir de eteno: n CH CH (g) [-CH - CH -] n (s); DH <. a) Escribe la exresión de la K. b) Qué tio de reacción de olimerización se roduce? c) Cómo afecta un aumento de la temeratura a la obtención de olietileno? d) Cómo afecta un aumento de la resión total del sistema a la obtención de olietileno? a) K 1 n CH CH b) Es una reacción de adición., ya que el olímero forma una esecie sólida. c) Por ser una reacción exotérmica, el aumento de la temeratura disminuye la roducción del olímero. d) Únicamente los reactivos son gaseosos, or lo que un aumento de la resión favorece la reacción hacia la derecha, es decir, hacia la olimerización. 1. La reacción H O (l) H (g) + O (g) no es esontánea a 5 C. Justifica si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas. a) La variación de entroía es ositiva orque aumenta el número de moles gaseosos. b) Se cumle que K K c RT. c) Si se dulica la resión de H, a temeratura constante, el valor de K aumenta. d) La reacción es endotérmica a 5 C. a) Verdadero. Δn Aumenta el n.º de moléculas en estado gaseoso, or lo que aumenta el desorden, y or tanto la entroía. b) Falso. K K c (RT) Δn K c (RT), luego K RT Kc c) Falso. El valor de K solo deende de la temeratura, luego si T cte K cte d) Verdadero. ΔG >, luego ΔH - TΔS > ΔH > TΔS Como ΔS > y siemre T > imlica que H >, or lo que la reacción es endotérmica. También se uede justificar que es la reacción inversa de la combustión del H, y como todas las combustiones son exotérmicas, la inversa será endotérmica. 15. Para la reacción: N (g) + H (g) NH (g); K, 1 - a C. a) Cuál es el valor de K ara la reacción inversa? b) Qué asaría a las resiones en el equilibrio de N, H y NH si añadimos un catalizador? c) Qué asaría a la K, si aumentamos el volumen? a) K ( NH ) N H

8 EQUILIBRIO QUÍMICO 5 6 La reacción inversa será: NH (g) N (g) + H (g) K N H 1 1 ; K i (NH ) kd, 1 -, 56 b) Un catalizador solo modificaría el valor de la velocidad de reacción sin afectar al equilibrio. No asaría nada. c) Las constantes no varían orque solo deenden de la temeratura. 16. Para la siguiente reacción en equilibrio: HCl (g) + O (g) H O (g) + Cl (g); DH < Razona cuál es el efecto sobre la concentración del HCl en el equilibrio en los siguientes casos: a) Aumentar la concentración de O. b) Disminuir la concentración de H O. c) Aumentar el volumen. d) Reducir la temeratura. e) Añadir un gas inerte como He. f) Introducir un catalizador. Tenemos el siguiente equilibrio: HCl (g) + O (g) H O (g) + Cl (g); ΔH < El dato de entalía nos indica que se trata de una reacción exotérmica, es decir, en el transcurso de la reacción se roduce un desrendimiento de calor. Para valorar el efecto sobre la concentración de HCl en el equilibrio hemos de tener en cuenta el Princiio de Le Chatelier. Veamos cada una de las situaciones: a) Un aumento de la concentración de O. El O es un reactivo según la ecuación química, en consecuencia, un aumento de su concentración determinará que el equilibrio se deslace en el sentido de consumir el exceso de oxígeno reaccionando con el HCl y formándose más cantidad de roducto, es decir, el equilibrio tenderá a deslazarse hacia la derecha. b) Disminuir la concentración de H O. El H O es un roducto de reacción, or tanto, si disminuimos su concentración, el equilibrio se deslazará en el sentido de comensar esa érdida, es decir, la reacción se deslazará en el sentido de roducir más cantidad de agua deslazándose hacia la derecha. c) Aumento de volumen. Como las sustancias resentes en el equilibrio se encuentran en estado gaseoso, un aumento del volumen imlicará una disminución de la resión, y el equilibrio se deslazará hacia donde hay un mayor número de moles gaseosos. Si hay 5 ( + 1) moles gaseosos de reactivos y ( + ) moles gaseosos de roductos, el equilibrio se deslazará hacia la izquierda. d) Reducción de la temeratura. Como se trata de una reacción exotérmica, una disminución de la temeratura deslazará el equilibrio en el sentido de comensar ese enfriamiento roduciendo más cantidad de calor. Por tanto, el equilibrio se deslazará hacia la derecha. e) Añadir un gas inerte como He. Al añadir un gas inerte, como or ejemlo el helio, a una mezcla gaseosa en equilibrio químico, la osible alteración de este está asociada al control de las variables del sistema. Nos odemos encontrar las siguientes situaciones: 1. Que se añada una determinada cantidad de helio a temeratura y volumen constantes. En este caso, aumenta la resión ero el equilibrio no se altera, ya que al no variar el volumen las concentraciones no cambian, y como, or otra arte, tamoco cambia la temeratura, la constante de equilibrio ermanece invariable.. Que se añada el helio a temeratura y resión constantes. En este caso, el reactor utilizado es de émbolo, or lo que el volumen aumentará. Considerando el siguiente equilibrio: HCl (g) + O (g) H O (g) + Cl (g) [ HO ] [ Cl] ( moles HO ) ( molescl) K c V [HCL] [ O ] ( moles HCl) ( moles O) Al añadir n moles de helio, a resión y temeratura constantes, aumentará el volumen (V' > V), con lo que el cociente de reacción será: [ HO ] [ Cl] ( moles HO ) ( molescl) Q c V' > [HCL] [ O ] ( moles HCl) ( moles O) Para volver a la situación de equilibrio químico, lo que suone una disminución de Q c, la reacción deberá deslazarse en el sentido en que aumenten el número de moles de HCl y de O, es decir, a la izquierda. Por tanto, la concentración de HCl aumentará. f) Introducir un catalizador. La introducción de un catalizador en el sistema de reacción no afecta a las concentraciones, ya que solo afecta a las velocidades de reacción, or lo cual el equilibrio no se deslaza en ningún sentido, sino que el estado de equilibrio se alcanza más ráidamente. 17. La constante de equilibrio de la reacción que se indica, vale, a C y, a 5 C. PCl 5 (g) PCl (g) + Cl (g) a) Indica si el PCl 5 es más estable, es decir, si se descomone más o menos a temeratura baja. b) La reacción de descomosición del PCl 5 es endotérmica o exotérmica? c) Corresonderá mayor o menor energía de activación a la descomosición o a la formación de PCl 5? a) k c [ PCl ][ Cl ] [ PCl] Si se aumenta la temeratura, la K es mayor, lo que significa que el equilibrio se deslaza hacia la derecha. Por tanto, el PCl 5 es más estable a bajas temeraturas. b) Si al aumentar la T la reacción se deslaza hacia la derecha, quiere decir que en ese sentido la ecuación será endotérmica, ΔH >. K c

9 6 5 EQUILIBRIO QUÍMICO c) En el sentido en que hemos uesto la reacción, el roceso es endotérmico, or tanto, los roductos oseen mayor energía. La energía de activación E a será mayor que en la reacción de formación del PCl 5. PCl 5 (g) PCl (g) + Cl (g); ΔH > PCl (g) + Cl (g) PCl 5 (g); ΔH < La energía de activación E' a ara asar los reactivos, PCl y Cl, al comlejo activado será, or tanto, menor que ara asar del reactivo PCl 5 al comlejo activado E a. H χ NO χ NO n 19, 5 +, 19 NO, n totales n 5, 5 +, 19 NO, n totales ( NO ) ( χ ) NO equilibrio K χ NO NO equilibrio, 76 y, 7, de donde: (, 76 ), 7 También odíamos haberlo calculado a través de K c : [NO ],19 mol/1 L,19 mol L -1 ; [N O ],5 mol/1 L,5 mol L -1, 1 PCl + Cl E a [ NO] (, 19) K c, 7 K K c (R T) n [ NO], 5,7 (,8 8,) 1,9 PCl 5 c) Directamente con K : H E a PCl 5 ( NO ) K NO n RT NO V n NO V RT, 19, 8 8, 1, 5,8 8, 1 PCl + Cl, 58, 9 1, 9 Por tanto, la E a es mayor en el roceso de descomosición que en el roceso de formación. 18. Se introducen,6 moles de tetraóxido de dinitrógeno (N O ) en un reciiente de 1 litros a 8, K, estableciéndose el siguiente equilibrio: N O (g) NO (g) Si la resión en el equilibrio es de atm, calcula: a) El grado de disociación. b) El número de moles de cada sustancia en el equilibrio. c) El valor de K a esa temeratura. Datos: R,8 atm L/mol K a) N O (g) NO (g) Iniciales,6 Equilibrio,6 (1 - α),6 α 1 V n T R T; n T 7, moles, 8 8,,7,6 (1 - α) +,6 α, de donde: α,16 α 16 % b) moles de N O,6 (1 -,16),5 moles de NO,6,16, En un reciiente de 5 litros se introduce 1 mol de SO y 1 mol de O y se calienta a 1 C, estableciéndose el siguiente equilibrio: SO (g) + O (g) SO (g) Una vez alcanzado el equilibrio se encuentran,15 moles de SO. Se ide: a) Comosición de la mezcla en el equilibrio. b) El valor de K c y K. a) Para roceder al cálculo de la comosición de la mezcla en el equilibrio, hacemos el balance: SO (g) + O (g) SO (g) Moles iniciales: 1 1 Moles reaccionan: -x -x x Moles equilibrio: 1 - x 1 - x x Como sabemos que cuando se alcance el equilibrio el número de moles de SO es,15, odremos calcular el valor de x: 1 - x,15, de donde x 1 -,15,85, y or tanto: x,5. En consecuencia, la comosición de la mezcla en el equilibrio sería: Moles (SO ) 1 - x 1 -,85,15. Moles (O ) 1 - x 1 -,5,575. Moles (SO ) x,85.

10 EQUILIBRIO QUÍMICO 5 65 b) Una vez que conocemos la comosición del equilibrio odemos calcular el valor de K c. 85, [ SO ] 5 K c 79, [ SO] [ O] 15,, Para calcular el valor de K tenemos en cuenta la exresión de la relación entre las dos constantes: K K c (RT) n, donde n - -1 Sustituyendo valores, tendremos: K 79, (,8 1 7) -1,67. En un reciiente de 1,5 litros se introducen moles de entacloruro de fósforo (PCl 5 ). Cuando se alcanza el equilibrio a 9 K, el entacloruro de fósforo se ha disociado un 6 % según el siguiente equilibrio: PCl 5 (g) PCl (g) + Cl (g). Calcula: a) Las concentraciones de cada una de las esecies en equilibrio. b) K c y K. a) Para roceder al cálculo de la comosición de la mezcla en el equilibrio, hacemos el balance: PCl 5 (g) PCl (g) + Cl (g) Moles/L iniciales: c o Moles/L equilibrio: c (1 - α) c o α c o α Como odemos calcular la concentración de PCl 5, que será: n.º de moles/litro /1,5 M además, sabemos que α,6, en consecuencia, la comosición de la mezcla en el equilibrio en concentración sería: moles/l (PCl 5 ) c o (1 - α) (1 -,6),8 M moles/l (PCl ) Moles/L (Cl ) c o α,6 1, M b) Una vez que conocemos la comosición del equilibrio odemos calcular el valor de K c. K c [ PCl][ Cl] 1, 1, ; Kc 18, [ PCl ] 8, 5 Para calcular el valor de K tenemos en cuenta la exresión de la relación entre las dos constantes: K K c (RT) Δn, donde Δn Sustituyendo valores, tendremos: K 1,8 (,8 9) 1 57,56 1. En un reciiente cerrado vacío de litros se introduce una cantidad de carbonato de lata. Se eleva la temeratura a 11 C, y el carbonato de lata se descomone según el equilibrio: Ag CO (s) Ag O (s) + CO (g) Cuando se alcanza el equilibrio se han descomuesto 176,6 mg de carbonato de lata. Calcula: a) El valor de K y K c ara el equilibrio a 11 C. b) La resión total en el equilibrio. c) La masa de dióxido de carbono en el equilibrio. Datos: masas atómicas: C 1; O 16; Ag 18, R,8 atm L/K mol a) Ag CO (s) Ag O (s) + CO (g) Iniciales c Equilibrio c - x x x x moles de Ag CO (s) descomuestos 176, [CO ] x V - 69, 1 K c [CO ],19 1-6, , 1 M K K c (RT) Δn, (,8 8) 1,1 nco 69, 1 b) K i CO χ CO T χ CO nt 69, el n T se corresonde con los de la única esecie gaseosa que existe en el equilibrio, que es el CO. Por tanto: T K 1, 1, χco 1 K T i,1 c) m(g) CO n.º moles CO M CO 6,9 1 - mol g mol -1,81 g 8,1 mg. En un reciiente cerrado y vacío de 5 litros se introducen 5,8 g de yodo. Se eleva la temeratura a 9 C y se alcanza el equilibrio: I (g) I (g) El valor de K c ara este equilibrio es de 5, 1 -. Calcula: a) El valor de K ara el equilibrio a 9 C. b) El grado de disociación del yodo. c) La resión arcial del yodo sin disociar en el equilibrio. Datos: M (I) 17, R,8 atm L/ K mol. a) K K c (RT) Δn 5, 1 - (,8 1 17) b) I (g) I (g) Iniciales: c Equilibrio: c (1 - α) c α K c [ ] I ; 5, 1 - [ ] I ( cα) α c c ( 1 - α) ( 1 - α) La c se calcula a artir de los datos del roblema:

11 66 5 EQUILIBRIO QUÍMICO c) K nº moles M, 5, moles de I, - co 1 mol/l 5 Por tanto, sustituyendo: 5, 1-1 ( 1 - α) α,16; α 16, % ( ii) ( χi T ) I ( χ T ) i I I α - χi T ; n T M V χ n T [c (1 - α) + c α] 5 [ 1 - (1 +,16) + 1 -,16] 5 ni c (1 - α) V 1, ni c o αv 6,56 1 T, 1 - moles χi -, 716 K 5 1, atm χ, 8 I I χ I ; T,716,,17 atm. En un reciiente cerrado de,5 litros, en el que se ha hecho el vacío, se introducen, gramos de tetraóxido de dinitrógeno, y a la temeratura de 5 C se alcanza el equilibrio: N O (g) NO (g) El valor de K c ara este equilibrio a 5 C es,1. Calcula: a) El valor de K ara este equilibrio a 5 C. b) El grado de disociación del tetraóxido de dinitrógeno. c) La resión total en el equilibrio. Datos: masas atómicas: N 1; O 16. R,8 atm L/ mol K. Moles de N O,, 5 moles 9 [N O ], 5,5 M 5, N O (g) NO (g) Iniciales:,5 Equilibrio:,5 - x x a) K K c (RT) Δn,1 (,8 8) 1,5 [ NO] ( x ) b) Kc ; 1, x,1 M [N O] (,5 - x) [NO ] x, mol/l; [N O ],5 - x, mol/l c) n N O,,5, moles n NO,,5,1 moles; n T, +,1,,, 8 8 T 8, atm 5, χ χ I I 167, 1, 1 656, 1, , 716;, 8. En un reciiente cerrado y vacío de ml se introducen 1,8 g de bromo y, g de yodo. Se eleva la temeratura a 15 C y se alcanza el equilibrio: Br (g) + I (g) BrI (g) El valor de K c ara este equilibrio a 15 C es 8. Calcula: a) El valor de K ara este equilibrio a 15 C. b) La resión total en el equilibrio. c) Los gramos de yodo en el equilibrio. Datos: M (Br) 8; (I) 17, R,8 atm L/mol K. a) K K c (RT) Δn 8 (,8 ) 8 b) moles de Br [Br ] 1 -, M, moles de I [I ], M, Br (g) + I (g) BrI (g),, Equilibrio:, - x, - x x [ BrI] x Kc [ ][ ] ; ( ) 8 Br I (, - x ) x 1,7 1 - M n T [ (, -,17) + (,17)], moles;, 8, 8 T 69, atm, c) [I ], -, M; moles de I, 1-1, 1 - masa de I 1, 1-5,8 g 5. En un reciiente de litros se introducen, moles de N O. Una vez cerrado y calentado a C, el N O gaseoso se disocia arcialmente en NO según la reacción: N O (g) NO (g). En el equilibrio existen,1 moles de NO. a) Qué orcentaje de N O se ha disociado. (Exresar como orcentaje en moles.) b) Calcula la constante K c a la temeratura indicada. M(H) 1,; S,1; O 16,; Na,; Cl 5,5. a) N O (g) NO (g) Iniciales:, Equilibrio:,(1 - α), α Calculamos ahora el valor de α: [ NO] b) K c [NO],1, α; α, %,, (, 1 -, 8) - 51, 1

12 EQUILIBRIO QUÍMICO El yoduro de hidrógeno se descomone a C de acuerdo con la ecuación: HI (g) H (g) + I (g), siendo el valor de K c,156. Una muestra de,6 moles de HI se introduce en un matraz de 1 L y arte del HI se descomone hasta que el sistema alcanza el equilibrio. a) Cuál es la concentración de cada esecie en el equilibrio? b) Calcula K. c) Calcula la resión total en el equilibrio. Datos: R,8 atm L mol -1 K -1 a) HI (g) H (g) + I (g) Iniciales:,6 Equilibrio:,6 - x x x [ H][ I] Kc [HI] x,6 x ( 6, - x ) ;, 156 [HI],6 -,6,8 mol/l; [H ] [I ],6 mol/l b) K K c (RT) Δn ; Δn K K c,156 nhirt c) HI v 8,, x ( 6, - x ) 6, 9 atm n RT H 6,, 8 67 H I 1, atm v 1 T H + I + HI,11 atm También uede alicarse, sabiendo el nº T,6 +,8 6,, 8 67,6; T, 11 atm 1 7. A 5 C la K c ara el equilibrio: I (g) + H (g) HI (g), vale 5,8 a) Cómo afecta al equilibrio una disminución de la resión del sistema y una disminución de volumen? b) Calcula las concentraciones en el equilibrio si al reactor de litros de caacidad se le introducen 15 moles de iodo, moles de hidrógeno y 5 moles de ioduro de hidrógeno. a) Una disminución de la resión hará que el equilibrio se deslace en el sentido en que aumente el n.º de moles de gas con el objetivo de que se mantenga constante el roducto de V. Como no hay variación en el número de moles estequiométricos gaseosos, no afectará al equilibrio. Lo mismo se uede decir del volumen. b) I (g) + H (g) HI (g) Iniciales 15 5 Calculamos el cociente de reacción, Q: 5 Q, 8 Q < K c 15 Este dato nos indica que, ara que se alcance el equilibrio, la reacción debe deslazarse hacia la derecha; or tanto: I (g) + H (g) HI (g) Equilibrio 15 - x - x 5 + x De donde: Kc 5, 8 x 1, moles. [I ] (15-1,)/,698 M; [H ] ( - 1,)/,8 M; [HI] (5 + 1,)/ 1,5 M 5 + x, de donde 15 - x - x 8. Se introducen moles de COBr en un reciiente de L y se calienta hasta 7 C. El valor de la constante K c, a esa temeratura, ara el equilibrio: COBr (g) CO (g) + Br (g) es,9. Calcula en dichas condiciones: a) El número de moles de las tres sustancias en el equilibrio. b) La resión total del sistema. c) El valor de la constante K. Dato: R,8 atm L mol -1 K -1. a) COBr (g) CO (g) + Br (g) Iniciales Equilibrio - x x x [ CO][ Br ] Kc [ COBr ] ; 9, n COBr -,516 1,8 n CO n Br,516 x x - x 516, 8 6 b) T 5, 69 atm x,516 c) K K c (RT) Δn,9 (,8 6) 1,55 9. En un reciiente de 5 L se introducen dos moles de hidrógeno, un mol de nitrógeno y, moles de amoniaco. Cuando se alcanza el equilibrio a C, el número de moles de amoniaco se ha reducido a 1,8. Para la reacción, H (g) + + N (g) NH (g). Calcula: a) El número de moles de H y de N en el equilibrio.

13 68 5 EQUILIBRIO QUÍMICO b) Los valores de las constantes de equilibrio K c y K. Datos: R,8 atm L mol -1 K -1. a) H (g) + N (g) NH (g) Iniciales 1, Equilibrio + x 1 + x, - x n NH 1,8, - x; de donde x,7 n N 1 + x 1 +,7 1,7 n H + x +,1,1 b) K c 18, 5 1, 17, , 8 ; K K c (RT) Δn 17,8 (,8 67) - 5, Una muestra que contiene, moles de yoduro de hidrógeno (HI) se introduce en un matraz de 1, litro y se calienta hasta 68 C. A dicha temeratura, el yoduro de hidrógeno se disocia formando hidrógeno (H ) y yodo (I ). Sabiendo que la constante de equilibrio vale,8 1 -, se ide: a) Cuál es el orcentaje de disociación en estas condiciones? b) Cuál es la concentración de los comonentes del equilibrio? a) Se uede resolver este roblema de dos formas: utilizando x, o directamente a artir del grado de disociación α. Para roceder al cálculo del orcentaje de disociación, hacemos el balance: HI H + I N.º moles iniciales: N.º moles en el equilibrio: - x x x Para dicho equilibrio la exresión de K c será: K c [H ] [I ]/[HI] (x/v) (x/v) / [( - x)/v] Sustituyendo en dicha exresión los valores dados de K c, y V llegamos a la ecuación de segundo grado:,88 x +, x -,15 Resolviendo dicha ecuación tenemos que x,8. A artir del valor de x uede calcularse fácilmente el valor de α, uesto que si de los dos moles iniciales de HI se disocian x moles (,8,56 moles), or cada mol que se tuviera de HI se disociarían α moles: moles iniciales de HI 56, moles sedisocian 1mol de HI α moles En este caso x α y or tanto α,8 (8 %). El lanteamiento, utilizando directamente el grado de disociación α, sería: HI H + I N.º moles iniciales: N.º moles en el equilibrio: (1 - α) α/ α/ La exresión de K c sería ahora: K c [H ] [I ]/ [HI] (α/v) (α/v) / [(1 - α)/v ] Sustituyendo en dicha exresión los valores dados de K c y V llegamos a la ecuación de segundo grado:,88 α +, α -,15 Resolviendo dicha ecuación tenemos que α,8 (8%). b) Para determinar las concentraciones de los comonentes en el equilibrio simlemente sustituimos los valores: [HI] eq (1 - α)/v (1 -,8)/1 (1 -,8),7 1, M [H ] eq [I ] eq α/v,8/1,8 M 1. Para el equilibrio: N O (g) NO (g) a 5 C, el valor de K c es,. a) Calcula el valor de K a la misma temeratura. b) Cómo influye la resión en este equilibrio? c) El tetraóxido de dinitrógeno es una sustancia sin color, mientras que el dióxido tiene un color rojo muy eculiar. Si una mezcla de los dos gases se mete en un tubo de gases, y se introduce en un baño de agua y hielo, la mezcla queda incolora. Por el contrario, si se mete el tubo en un baño a 9 C, la mezcla toma color rojo. Justifica si el equilibrio indicado al comienzo es una reacción endotérmica o exotérmica. Datos: R 8,1 J/K mol,8 atm L/K mol. a) K K c (RT) Δn ; Δn K, (,8 98) 1,97 b) Un aumento de la resión deslaza el equilibrio hacia donde menor sea el n.º de moles. En este caso hacia la izquierda. Una disminución de resión deslazaría el equilibrio hacia la derecha. c) Si aumenta la temeratura el equilibrio toma el color rojo del NO : lo que ha sucedido es que el equilibrio se ha deslazado hacia la derecha, or tanto, la reacción debe ser exotérmica.. La constante de equilibrio K ara la reacción: N (g) + H (g) NH (g) a C es 1,67 1 -, exresando la resión atm. Un reciiente de, litros contiene, a 5 C,,1 moles de N,, moles de H,, moles de NH. Se calienta la mezcla gaseosa hasta C, en resencia de un catalizador. a) Exlica razonadamente si la mezcla está en equilibrio a C. Si no está en equilibrio, en qué sentido transcurrirá la reacción? b) Una vez alcanzado el equilibrio, justifica qué asará si: 1. Introducimos nitrógeno en el sistema.. Disminuimos la resión del sistema. Datos: R,8 atm L/K mol 8,1 J/K mol

14 EQUILIBRIO QUÍMICO 5 69 a) Para saber si la mezcla está en equilibrio calculamos el cociente de reacción, Q: N (g) + H (g) NH (g),1/,/,/, mol [ NH ] Q L 5 1 [ N][ H], 1 mol mol, L, L Como K c K (RT) - n K c 1, (,8 67),51 Al no coincidir este valor con el del cociente de reacción, concluimos que la mezcla no está en equilibrio, y, como Q > K c, odemos afirmar que hay un exceso de roductos (amoniaco), or lo que la reacción evolucionará deslazándose hacia la izquierda, descomoniéndose el exceso de amoniaco. [ NH ] Q [ N ][ H ], 1,, 11, 5 b) 1. Si se introduce N en el sistema en equilibrio, este se deslazará hacia la derecha.. Si disminuimos la resión del sistema en equilibrio, este se deslazará hacia donde mayor sea el n.º de moles, es decir, hacia la izquierda.. La constante de equilibrio K c ara la reacción: SO (g) + NO (g) SO (g) + NO (g) es igual a a una temeratura determinada. a) Justifica or qué no está en equilibrio, a la misma temeratura, una mezcla formada or, moles de SO,, moles de NO,,8 moles de SO y,8 moles de NO (en un reciiente de un litro). b) Determina la cantidad que habrá de cada esecie en el momento de alcanzar el equilibrio. c) Justifica hacia dónde se deslazará el equilibrio si se incrementa el volumen del reciiente a L. [ NO][ SO] a) Kc ; Q [ SO ][ NO ] 8, 8,,, Como el valor de Q > K c, la mezcla no está en equilibrio, y ara que se alcance este habrán de aumentar las concentraciones de los reactivos, deslazándose la reacción hacia la izquierda. b) SO (g) + NO (g) SO (g) + NO (g) Iniciales,,,8,8 Equilibrio, + x, + x,8 - x,8 - x Kc ( 8, - x ) (, + x ) De donde: [SO ] [NO ], mol/l; [SO ] [NO],76 mol/l x, c) La variación del volumen or un aumento de resión, en este caso no tiene consecuencias, orque: Δn.. A 7 K y atm de resión, el PCl 5 se disocia un 5 % según la siguiente reacción: a) Cuánto valdrán K c y K? PCl 5 (g) PCl (g) + Cl (g) b) Calcula las resiones arciales de cada gas en el equilibrio. c) Justifica cómo influiría en el grado de disociación un aumento de la resión. Dato: R,8 atm L K -1 mol -1. a) y b) PCl 5 (g) PCl (g) + Cl (g) Iniciales n Equilibrio n (1 - α) n α n α La resión arcial es: i χ i T ; α,5 El n.º de moles totales es: n (1 - α) + n α + n α n (1 + α) 1,5 n 5, n 5, n χpcl χcl, ; χ PCl 5 15, n 15, Cl PCl PCl 5,,66 atm n, PCl Cl 66,, 66 K 66, ; PCl 5 66, K c K (RT) -Δn,66 (,8 7) -1,17 c) Un aumento de la resión deslazaría el equilibrio hacia la izquierda, que es el sentido en que disminuye el n.º de moles ara que V cte. En este caso, el PCl 5 se disociará menos y el valor de α disminuirá resecto al valor inicial. 5. En un reciiente se mezclan 5 moles de metano y de monóxido de carbono, que ejercen sobre las aredes una resión total de atm. a) Calcula la resión arcial de cada gas. b) Calcula la temeratura si el volumen del reciiente es de 8 L. c) Si en el reciiente se introducen 11 g de monóxido de carbono, sin variar la temeratura, calcula la resión final de la mezcla y justifica cómo variará la resión arcial del metano. M (C) 1, O 16, H 1; R,8 atm L/(mol K) 8,1 J/(mol K) a) En el equilibrio se tiene un total de: moles de gases, or tanto las fracciones molares de los dos gases serán: χ CH 5/8; χ CO /8. Las resiones arciales de cada gas serán: CH (5/8) 1,875 atm CO (/8) 1,15 atm b) Utilizando la ecuación: V nrt 8 T 65, 85 K, 8 8