vdirecta b) El orden de la reacción es la suma del orden de reacción de todos los reactivos, de manera, que en este caso seria 2+1 = 3.

Transcripción

1 TEMA 5. EQUILIBRIO QUÍMICO CINÉTICA QUÍMICA E3B.S010 Se sabe que, e ciertas codicioes, la reacció N + ½ O N O es de rimer orde resecto al oxígeo y de segudo orde resecto al itrógeo. E esas codicioes: a) Escriba la ecuació de velocidad. b) Idique cuál es el orde total de la reacció. c) Qué uidades tiee la costate de velocidad? a) La velocidad de reacció directa uede escribirse como roorcioal a la cocetració de cada reactivo elevado a u exoete que se llama orde de reacció del reactivo (que o tiee orqué coicidir co su coeficiete estequiométrico), or tato: k [N ] [O ] vdirecta b) El orde de la reacció es la suma del orde de reacció de todos los reactivos, de maera, que e este caso seria c) La velocidad de la reacció se defie como la variació de la cocetració de ua esecie co resecto al tiemo, dividida or su coeficiete estequiométrico y recedida de sigo meos si se trata de velocidad de reactivos, obviamete tiee dimesioes de: moles/l. seg, y como las cocetracioes tiee dimesioes de: moles/l, resulta que sustituyedo las uidades e la ecuació de la velocidad os quedaría que: moles L seg moles k L moles L de dode: L moles k seg EB.S008 A ua hiotética reacció química, A + B C, le corresode la siguiete ecuació de velocidad: v k [A] [B]. Idique: a) El orde de la reacció resecto de A. b) El orde total de la reacció. c) Las uidades de la costate de la velocidad. a) El orde de reacció resecto del reactivo A es 1, ya que es el exoete al que está elevada su cocetració e la ecuació de la velocidad. b) Es la suma del orde resecto de cada reactivo: 1+1. c) moles L seg moles moles k L L de dode: L k moles seg

2 EA.S007 La reacció: A + B C + D es de rimer orde co resecto a cada uo de los reactivos. a) Escriba la ecuació de velocidad. b) Idique el orde total de reacció. c) Idique las uidades de la costate de velocidad. a) v k [A] 1 [B] 1 b) 1+1 c) L/moles. seg E3B.S006 Idique, razoadamete, si las siguietes afirmacioes so verdaderas o falsas: a) Para ua reacció exotérmica, la eergía de activació de la reacció directa es meor que la eergía de activació de la reacció iversa. b) La velocidad de la reacció o deede de la temeratura. c) La acció de u catalizador o ifluye e la velocidad de reacció. a) Verdad. La eergía del comlejo activado es la que es, ero como e ua reacció exotérmica la etalía de los reactivos es mayor que la etalía de los roductos, la eergía ecesaria ara formar el comlejo activado es meor si se forma a artir de reactivos que si se forma a artir de los roductos. Co la ayuda del diagrama etálico uede comrederse mejor: b) Falso. Precisamete la temeratura es uo de los factores que más ifluye e la velocidad de ua reacció. De la temeratura deede la velocidad de las moléculas y el úmero de choques, or lo que u aumeto de temeratura aumeta la velocidad de reacció, a la vez que aumeta el orcetaje de moléculas co la eergía de activació ecesaria ara formar el comlejo activado. c) Falso. Los catalizadores iterviee alterado el mecaismo de la reacció y haciedo que se cree u comlejo activado de meor eergía de activació (o de mayor eergía e el caso de los veeos) co lo que la reacció trascurre más ráidamete. Otra cosa es que el catalizador se recuera al fial del roceso y es como si globalmete o hubiera iterveido

3 EQUILIBRIO QUÍMICO. CUESTIONES E1A.S010 A 5ºC y 1 atmósfera, se establece el equilibrio: N (g) + O (g) NO(g) H 180,kJ Razoe sobre la veracidad o falsedad de las siguietes afirmacioes: a) La costate de equilibrio se dulica si se dulica la resió. b) La reacció se deslaza hacia la izquierda si se aumeta la temeratura. c) Si se aumeta la cocetració de NO la costate de equilibrio aumeta. a) Falso. La costate de equilibrio sólo deede de la temeratura. U cambio de resió, de acuerdo co el riciio de Le Chatelier, hace que el equilibrio se deslace hacia dode meos moles de gases haya. Precisamete orque o varía la costate de equilibrio, la reacció se deslaza hacia dode meos volume ocua y or eso va a doe meos moles de gases hay. Kc NO [ NO] V NO [ N ] [ O ] N O N O E este caso, al haber el mismo úmero de moles de gases e los reactivos y roductos la resió o afectaría al equilibrio al o deeder del volume. V b) Verdad. La reacció es exotérmica orque su variació de etalía es egativa. De acuerdo co el riciio de Le Chatelier, u aumeto de temeratura debe deslazar la reacció e el setido e que se cosuma calor, o sea, hacia la izquierda. A la misma coclusió llegamos si razoamos a artir de la exresió que relacioa la costate de equilibrio co la temeratura: V K e H + cos ta te RT Como H es (reacc. exotérmica) al aumetar T dismiuye K, es decir la reacció se deslaza hacia la izquierda. (Para que dismiuya K NO / N H debe dismiuir el umerador y aumetar el deomiador y eso solo se cosigue deslazado el equilibrio hacia la izquierda) c) Falso. La costate de equilibrio sólo deede de la temeratura. Kc [ NO] [ N ][ O ] Precisamete orque la costate de equilibrio o varía, al aumetar la cocetració de moóxido de itrógeo (umerador) es ecesario que aumete tambié la del deomiador, es decir, la cocetració de los reactivos y or eso el equilibrio va hacia la izquierda.

4 E5A.S010 E u reciiete cerrado se establece el siguiete equilibrio: HgO(s) Hg(l) + O (g) H>0 a) Escriba las exresioes de las costates Kc y K. b) Cómo afecta al equilibrio u aumeto de la resió arcial de oxígeo? c) Qué le ocurrirá al equilibrio cuado se aumete la temeratura? a) Se trata de u equilibrio heterogéeo. Al ser rácticamete costates las cocetracioes de las sustacias uras e estado sólido y líquido, iguales a su desidad, se icluye e la costate de tal maera que ésta solamete deede de la cocetració de oxígeo o de su resió arcial, que e este caso al ser el úico gas coicide co la resió total. or tato la exresió de las costates es: Kc [O ] K O b) El riciio de Le Chatelier dice que si e u sistema e equilibrio se modifica uo de los factores, el sistema evolucioa de la forma que ermita restablecer el equilibrio, or tato el aumeto de la resió arcial de oxígeo hace que evolucioe hacia la izquierda ara dismiuir la cocetració de oxígeo y comesar la alteració roducida. E esta reacció cocreta, dode el úico gas es el oxígeo, y or tato su resió arcial es igual a la total, aumetar la resió arcial de oxígeo sería equivalete a decir si se aumeta la resió total, y or tato irá hacia la izquierda, dode o hay gases, ara de esa forma dismiuir el volume cotrarrestado así el aumeto de resió. E el caso de que e la reacció hubiese otros gases además del oxígeo, aumetar la resió arcial de oxígeo o haría que la resió total variase, ya que la de los otros cases se haría más equeña de tal maera que la suma de las resioes arciales de todos los gases siguiera siedo igual a la total. E ese caso el aumeto de resió arcial sería equivalete a decir que se ha aumetado la cocetració de oxígeo, ya que [O ] RT O c) La reacció es edotérmica orque su variació de etalía es ositiva. De acuerdo co el riciio de Le Chatelier, u aumeto de temeratura debe deslazar la reacció e el setido e que se cosuma calor, o sea, hacia la derecha. (Te e cueta que al ser edotérmica a todos los efectos es como si el calor fuese uo de los reactivos) E4A.S008 Al caletar cloruro de amoio e u reciiete cerrado se establece el siguiete equilibrio: NH 4 Cl(s) HCl(g) + NH 3 (g) Justifique cómo afectará a la osició del equilibrio: a) Ua dismiució de la resió total. b) La extracció de amoiaco del reciiete. c) La adició de NH 4 Cl sólido. a) Ua dismiució de la resió total, de cuerdo co Le Chatelier, deslaza el equilibrio hacia la derecha orque es dode más moles de gases hay y or tato el volume mayor.

5 Más detalladamete uedes razoarlo teiedo e cueta que, la costate del equilibrio es: V V HCl NH3 Kc [HCl] [NH3] HCl NH3 de acuerdo co la ley de Boyle Mariotte al dismiuir la resió estamos aumetado el volume V orque so iversamete roorcioales. Para que la costate siga mateiedo su valor es reciso que al aumetar V aumete tambié el umerador, o lo que es igual que la reacció vaya hacia la derecha ara formar más HCl y NH 3, que es lo mismo que se obtiee alicado el riciio de Le Chatelier. b) El equilibrio se deslaza hacia la derecha. Razóalo. c) El equilibrio o se altera: El cloruro amóico está e estado sólido y al añadir más catidad o estamos variado su cocetració, orque se matiee costate e igual a su desidad, or tato o afecta i a la costate i al equilibrio. E5A.S008 Escriba las exresioes de las costates Kc y K y establezca la relació etre ambas ara los siguietes equilibrios: a) CO(g) + Cl (g) COCl (g) b) HgO(s) Hg(l) + O (g) V a) Kc [ COCl ] [ CO][ Cl ] K CO COCl Cl K [ COCl ] [ CO] RT[ Cl ] CO COCl Cl RT Kc (RT) RT 1 b) Kc [O ] K O K [O ]RT O KcRT E4A.S007 Cosidere el siguiete sistema e equilibrio: SO 3 (g) SO (g) +1/ O (g) Justifique la veracidad o falsedad de las siguietes afirmacioes: a) Al aumetar la cocetració de oxígeo el equilibrio o se deslaza, orque o uede variar la costate de equilibrio. b) U aumeto de la resió total rovoca el deslazamieto del equilibrio hacia la izquierda. c) Al aumetar la temeratura el equilibrio o se modifica. a) Falso. Precisamete orque la costate de equilibrio o varía (a meos que cambiemos la temeratura) al aumetar la cocetració de oxígeo el sistema debe deslazarse hacia dode dismiuya ese aumeto de O y eso se cosigue aumetado la cocetració de SO 3 ara que K siga teiedo el mismo valor.

6 b) Verdad. El aumeto de resió hace que dismiuya el volume y el equilibrio, de acuerdo co Le Chatelier, evolucioa hacia la izquierda que es dode meos moles de gases hay. c) Falso. Al aumetar la temeratura el equilibrio evolucioa e el setido que absorba calor ara cotrarrestarlo. Co los datos del ejercicio o uede saberse si la reacció es edotérmica o si es exotérmica. Si fuese edotérmica (como es realmete), al absorber calor, u aumeto de la temeratura deslazaría el equilibrio hacia la derecha, favoreciedo la reacció. E6A.S007 Para el sistema: SO (s) + H (g) H O(g) + S(s), el valor de la costate K es 1 5 a 900ºK y 10 a 1100ºK. Razoe si ara coseguir ua mayor roducció de estaño deberá: a) Aumetar la temeratura. b) Aumetar la resió. c) Añadir u catalizador. a) Sí. Al aumetar la temeratura aumeta K, lo que quiere decir que se favorece la reacció. (Te e cueta que u aumeto de K suoe que aumeta el umerador que so las resioes arciales de los roductos.) Por cierto que, como el aumeto de Tª favorece la reacció quiere decir que absorbe calor y que or tato es edotérmica. b) Idiferete. Como hay el mismo úmero de moles de sustacias gaseosas e ambos lados u cambio de resió o afecta al equilibrio. c) Los catalizadores hace que aumete la velocidad de reacció y se llegue ates al equilibrio, ero o altera el equilibrio. Al tratarse de u roceso idustrial dode el tiemo es imortate debe utilizarse u catalizador adecuado. E1A.S006 Dado el equilibrio: N (g) + 3 H (g) NH 3 (g) Hº 9 kj Justifique la ifluecia sobre el mismo de: a) U aumeto de la resió total. b) Ua dismiució de la cocetració de N. c) Ua dismiució de la temeratura. a) Hacia la derecha. b) Hacia la izquierda. c) Hacia la derecha. E5A.S006 E u reciiete cerrado se establece el equilibrio: C(s) + O (g) CO(g) Hº 1 kj Razoe cómo varía la cocetració de oxígeo: a) Al añadir C(s). b) Al aumetar el volume del reciiete. c) Al elevar la temeratura. a) No afecta. El carboo es sólido b) Aumeta [O ]. Aumetar el volume del reciiete es equivalete a dismiuir la resió. c) Aumeta [O ]. La reacció es exotérmica orque Hº<0.

7 E6A.S006 Cosidérese el siguiete sistema e equilibrio: CO (g) + C(s) CO(g) a) Escriba las exresioes de las costates Kc y K. b) Establezca la relació etre ambas costates de equilibrio. a) b) Kc [ CO] [ CO ] K Kc (RT) K Kc (RT) 1 CO CO (dedúcela) E6A.S005 E la siguiete tabla se reseta los valores de la costate de equilibrio y la temeratura, ara la sítesis del amoiaco: N (g) + 3H (g) NH 3 (g) Temeratura (ºC) Kc 6, ,65 1, , , Justifique si las siguietes afirmacioes so verdaderas o falsas: a) La reacció directa es edotérmica. b) U aumeto de la resió favorece la obteció de amoiaco. a) Falso. Al aumetar la temeratura dismiuye Kc, lo que quiere decir que dismiuye el umerador y aumeta el deomiador, o lo que es igual que dismiuye [NH 3 ] y aumeta la cocetració de reactivos. Puesto que el aumeto de temeratura hace que el equilibrio se deslace a la izquierda quiere decir que e la reacció se desrede calor, es decir, que es exotérmica. b) Verdad. Razóalo.

8 EQUILIBRIO QUÍMICO. PROBLEMAS EA.S010 E u reciiete de 1 L de caacidad, e el que reviamete se ha hecho el vacío, se itroduce 0 37 moles de metaol. Se cierra el reciiete, y a 0 ºC y se establece el siguiete equilibrio: CH 3 OH(g) H (g) + CO(g) Sabiedo que la resió total e el equilibrio es 9 4 atmósferas, calcule: a) El valor de las costates K y Kc, a esa temeratura. b) El grado de disociació e las codicioes del equilibrio. Datos: R 0,08 atm. L K 1 mol 1. a) CH 3 OH(g) H (g) + CO(g) moles iiciales 0, moles e el eq. 0,37 x x x totalmoles 0,37+x cocetrac. eq. 0,37 x 1 x 1 x 1 Como sabemos la resió total, odemos alicar la ecuació de los gases erfectos al total de moles: Ptot V totrt 9,4 1 (0,37 + x) 0,08 93 x 0,01 moles Kc [ H ] [ CO] [ CH OH] 3 (x) x 0,37 x 0,0 0,01 1,1 10 0,37 0,01 5 K Kc (RT) 1, (0,08 93) 3 1 6, b) El grado de disociació (α),es la fracció de 1 mol e que se disocia u comuesto. Como de 0,37 moles iiciales se ha disociado 0,01 moles, estableciedo ua simle roorció: 0,37 molesch 1molCH 3 3 OH OH se ha disociado 0,01moles α α 0,07 o bie,7% E3B.S010 E u reciiete de 1 L, a 0 ºC, se itroduce 51 g de NH 4 HS. Trascurrido u tiemo las cocetracioes so 0 13 M ara cada gas. Sabiedo que a esa temeratura el valor de Kc es 0 ara el equilibrio: NH 4 HS(s) H S(g) + NH 3 (g) a) Demuestre que el sistema o se ecuetra e equilibrio y calcule la cocetració de cada esecie ua vez alcazado el mismo. b) Calcule la catidad e gramos de NH 4 HS que queda ua vez alcazado el equilibrio. Masas atómicas: N 14; H 1; S 3. a) E rimer lugar vamos a calcular los moles iiciales de sulfuro ácido de amoio. Como sabemos ºmoles NH4HS gr/pm 51/51 1mol.

9 NH 4 HS(s) H S(g) + NH 3 (g) moles iiciales moles e u mometo 1 x x x 0,13M La costate del equilibrio, teiedo e cueta, que el NH 4 HS es u sólido es: K [H S][NH 3 ] 0, Como e el mometo e que las cocetracioes de las esecies es 0,13M resulta que [H S][NH 3 ] 0,13. 0,13 0,0169 0,. Al o ser igual a la costate de equilibrio quiere decir que au o se ha alcazado el equilibrio. Además, al ser u valor mucho más equeño que la costate quiere decir que au debe aumetar más las cocetracioes de [H S] y [NH 3 ] y que la reacció debe seguir evolucioado hacia la derecha. E equilibrio tedremos: NH 4 HS(s) H S(g) + NH 3 (g) moles iiciales moles equilibrio 1 x x x cocetr. equilibrio (1 x)/1 x/1 x/1 or tato: K [H S][NH 3 ] x.x 0, x 0,45 moles/l [NH 4 HS] 0,55 moles/l [H S] [NH 3 ] 0,45 moles/l b) Puesto que e el equilibrio hay 0,55 moles de NH 4 HS, el úmero de gramos a que equivale es gr moles*pm 0, ,05 gr de NH 4 HS E5B.S010 E u matraz de 0 L, a 5 ºC, se ecuetra e equilibrio 14 moles de N O 4 y 0 50 moles de NO segú: N O 4 (g) NO (g) a) Calcule el valor de las costates Kc y K a esa temeratura. b) Cuál es la cocetració de NO cuado se restablece el equilibrio desués de itroducir dos moles adicioales de N O 4, a la misma temeratura? Dato: R 0 08 atm L K 1 mol 1. a) N O 4 (g) NO (g) moles equilibrio,14 0,50 cocetr. equilibrio,14/0 0,50/0 [NO ] (0,50/ 0) Kc 5,84 10 [N O ],14/ K Kc (RT) 5, (0,08 98) 1 0,143

10 b) Si añadimos moles más de N O 4, ahora tedremos 4,14 moles iiciales y de acuerdo co Le Chatelier el equilibrio evolucioará hacia la derecha hasta restablecerse: N O 4 (g) NO (g) moles iiciales 4,14 0,50 moles equilibrio 4,14 x 0,50 + x cocetr. equilibrio (4,14 x)/0 (0,50+x)/0 Kc [NO ] [N O ] 3 5,84 10 x 0,09 moles 4 ((0,50 + x) / 0) (4,14 x) / 0 y etoces [NO ] (0,50+x)/0 0,034 moles/l E1A.S008 Para el roceso Haber: N (g) + 3 H (g) NH 3 (g) el valor de K es 1, a 500ºC. E ua mezcla e equilibrio de los tres gases, a esa temeratura, la resió arcial de H es 0,98atmy la de N es 0,43atm. Calcule: a) La resió total e el equilibrio. b) El valor de la costate Kc Dato: R 0,08 atm.l.k 1.mol 1. a) como K NH 0,00atm 3 NH3 NH3 5 1, N H 0,43 0,98 la resió total será la suma de las resioes arciales ejercidas or cada gas, así que: P 3 H NH + N + 0,00 + 0,43 + 0,98 1,36atm b) K 4 5 Kc (RT) Kc (0,08 773) 1,45 10 Kc 0,058 EB.S008 E u reciiete de 00 ml de caacidad, e el que reviamete se ha hecho el vacío, se itroduce 0 40 g de N O 4. Se cierra el reciiete, se calieta a 45 ºC y se establece el siguiete equilibrio: N O 4 (g) NO (g) Sabiedo que a esa temeratura el N O 4 se ha disociado e u 41 6 %, calcule: a) El valor de la costate Kc. b) El valor de la costate K. Datos: R 0 08 atm L K 1 mol 1. Masas atómicas: N 14; O 16. a) N O 4 (g) NO (g) moles iiciales o 0 moles e el eq. o o α o α cocetrac. eq. ( o o α)/v o α/v

11 [NO ] ( oα / V) ( 0,4 0,416 / 0,) Kc [N O ] ( α) / V (0,4 0,4 0,416) / 0, 4 o 1 b) K Kc (RT),37 (0,08 318) 61, 8 o,37 E4B.S008 El óxido de mercurio (II) coteido e u reciiete cerrado se descomoe a 380ºC segú: HgO(s) Hg(g) + O (g) Sabiedo que a esa temeratura el valor de K es 0 186, calcule: a) Las resioes arciales de O y de Hg e el equilibrio. b) La resió total e el equilibrio y el valor de Kc a esa temeratura. 1 Dato: R 0 08 atm L K 1 mol a) HgO(s) Hg(g) + O (g) moles iiciales 0 0 moles equilibrio x x x total +x cocetr. equilibrio ( x)/v x/v x/v Teiedo e cueta que de la Ley de Dalto de sobre las resioes arciales se deduce que la resió arcial de u gas es igual a la resió total or su fracció molar: i i P P x Hg + x ; x x P O + como el úmero de moles de mercurio es doble que el de oxígeo, es evidete que la tambié la resio arcial de mercurio será doble que la de oxígeo. Si llamamos z a la resió arcial de oxígeo tedremos (el HgO o ifluye orque es u sólido): K (z) z 0,186 z 0,36 atm Hg O or tato: O 0,36 atm; 0,7atm Hg b) La resió total es la suma de las resioes arciales, or tato P tot 1,08 atm K Kc (RT) Kc (0,08 653) 3 0 0,186 Kc 1, E5B.S008 E u matraz de 7 5 litros, e el que se ha racticado reviamete el vacío, se itroduce 0 50 moles de H y 0 50 moles de I y se calieta a 448 ºC, estableciédose el siguiete equilibrio: H (g) + I (g) HI(g) Sabiedo que el valor de Kc es 50, calcule: a) La costate K a esa temeratura. b) La resió total y el úmero de moles de cada sustacia resete e el equilibrio. a) K Kc (RT) como e este caso 0 resulta que Kc K 50

12 b) H (g) + I (g) HI(g) moles iiciales 0,5 0,5 0 moles equilibrio 0,5 x 0,5 x x total 1 cocetr. equilibrio (0,5 x)/7,5 (0,5 x)/7,5 x/7,5 [HI] (x / 7,5) Kc 50 x 0,39 moles [H ] [I ] (0,5 x) / 7,5 (0,5 x) / 7,5 de dode teemos que e el equilibrio el úmero de moles de cada esecie es: moles H moles I 0,5 x 0,11 moles HI x 0,78 Como sabemos el úmero total de moles odemos calcular la resió total alicado la ecuació de los gases erfectos al total de moles: Ptot V totrt P tot 7,5 1 0,08 71 P tot 7,88 atm E6B.S008 Dado el equilibrio: HI(g) H (g) + I (g) Si la cocetració iicial de HI es 0 1 M y cuado se alcaza el equilibrio, a 50ºC, la cocetració de H es 0 01 M, calcule: a) La cocetració de I y de HI e el equilibrio. b) El valor de las costates Kc y K a esa temeratura. a) HI(g) H (g) + I (g) cocetr iicial 0,1 0 0 cocetr equilibrio 0,1 x x 0,01M x e el equilibrio [H ] [I ] 0,01M; [HI] 0,1 x 0,08M b) [H ] [I ] 0,01 0,01 Kc 1,56 10 [HI] 0,08 K Kc (RT) 1,56 10 (0,08 793) 1,56 10 EB.S007 E u reciiete de 10 litros de caacidad se itroduce moles del comuesto A y 1 mol del comuesto B. Se calieta a 300 ºC y se establece el siguiete equilibrio: A(g) + 3B(g) C(g) Cuado se alcaza el equilibrio, el úmero de moles de B es igual al de C. Calcule: a) El úmero de moles de cada comoete de la mezcla. b) El valor de las costates Kc y K a esa temeratura. Dato: R 0 08 atm L K 1 mol 1.

13 a) A(g) + 3 B(g) C(g) moles iiciales 1 0 moles equilibrio x 1 3x x cocetr. equilibrio ( x)/10 (1 3x)/10 x/10 e el equilibrio los moles de B es igual al de C, es decir: 1 3x x x 0, moles moles A x 1,8 moles; moles B 1 3x 0,4 moles; moles C x 0,4 moles b) Kc [C] (0,4 /10) 138, 9 3 [A] [B] (1,8/10) (0,4 /10) 3 K Kc (RT) 138,9 (0,08 573) 4 6,9 10 E3A.S007 A 670 K, u reciiete de u litro cotiee ua mezcla gaseosa e equilibrio de molesde hidrógeo, moles de yodo y 0 04 moles de yoduro de hidrógeo, segú: H (g) + I (g) HI(g) E estas codicioes, calcule: a) El valor de Kc y K. b) La resió total e el reciiete y las resioes arciales de los gases de la mezcla. Dato: R 0 08 atm L K 1 mol 1. a) Kc K 64 b) tot 1,648; I H; 0,165 atm; HI 1,3 atm E4B.S007 U reciiete de u litro de caacidad, a 35 ºC, cotiee ua mezcla gaseosa e equilibrio de 1 51 g de NO y 5 38 g de N O 4, segú: NO (g) N O 4 (g) Calcule: a) Los valores de las costates Kc y K a esa temeratura. b) Las resioes arciales de cada gas y la resió total e el equilibrio. Datos: R 0 08 atm L K 1 mol 1 Masas atómicas: N 14; O 16. a) Primero calculamos los moles de cada esecie: moles NO 1,51/46 0,07 moles NO moles NO4 5,38/9 0,0585 moles N O 4 NO (g) N O 4 (g) moles e el eq. 0,07 0,0585 cocetrac. eq. 0,07/1 0,0585/1 total 0,0857 [N O4 ] 0,0585/1 Kc [NO ] (0,07 /1) 79,07 K Kc ( RT ) 79,07 (0, ) 1 3,13

14 b) Alicado la ecuació de los gases a la totalidad de moles e el equilibrio: Ptot V totrt P tot 1 0,0857 0, P tot,1644 atm y alicado la ley de Dalto, las resioes arciales de cada gas so: i 0,07 0,0585 i P NO,1644 0,6870atm ;,1644 1,4774atm 0,0857 N O 4 0,0857 Igualmete odíamos calcular la resió arcial de cada gas teiedo e cueta que cada gas ocua la totalidad del volume del reciiete como si estuviera solo, así: P NO V RT NO PNO 1 0,07 0, P NO 0,6870 atm N O V N RT N 1 0,0585 0, P NO4 1,4774 atm P 4 O 4 P O4 N 1,4774 O4 Como comrobació odemos calcular K 3, 13 0,6870 E5A.S007 Cosidere el siguiete sistema e equilibrio: MX 5 (g) MX 3 (g) + X (g) A 00 ºC la costate de equilibrio Kc vale 0 0. E u mometo dado las cocetracioes de las sustacias resetes so: [MX 5 ] 0 04 M, [MX 3 ] 0 40 M y [X ] 0 0 M. a) Razoe si, e esas codicioes, el sistema está e equilibrio. E el caso e que o estuviera e equilibrio cómo evolucioaría ara alcazarlo? b) Discuta cómo afectaría u cambio de resió al sistema e equilibrio. [MX3] [X ] a) Kc 0, 0 [MX ] 5 La reacció está e equilibrio si las cocetracioes so tales que satisface a la costate de equilibrio. E este caso: [MX3] [X [MX ] 5 NO ] 0,40 0,0 0,04 Puesto que o es igual al valor de la costate el sistema o está e equilibrio. Además, como es u úmero mayor que la costate quiere decir que el umerador debe dismiuir y aumetar el deomiador hasta igualar el valor de la costate de equilibrio, o lo que es lo mismo, el sistema debe evolucioar hacia la izquierda. b) El sistema se afecta or los cambios de resió orque tiee distito úmero de moles gaseosos a ambos lados de la ecuació. De acuerdo co el riciio de Le Chatelier u aumeto de la resió se cotrarrestaría haciedo que el sistema evolucioe hacia la izquierda, dode meos gases hay y dode el volume ocuado es meor.

15 E5B.S007 Al caletar etacloruro de fósforo a 50 ºC, e u reactor de 1 litro de caacidad, se descomoe segú: PCl 5 (g) PCl 3 (g) +Cl (g) Si ua vez alcazado el equilibrio, el grado de disociació es 0 8 y la resió total de ua atmósfera, calcule: a) El úmero de moles de PCl 5 iiciales. b) La costate K a esa temeratura. Dato: R 0 08 atm L K 1 mol 1. a) PCl 5 (g) PCl 3 (g) + Cl (g) moles iiciales o 0 0 moles equilibrio o o α o α o α total o (1+α) 1,8 o cocetr. equilibrio ( o o α)/v o α/v o α/v Teiedo e cueta el úmero total de moles e el equilibrio es total o (1+α) 1,8 o Alicado la ecuació de los gases a la totalidad de moles e el equilibrio: Ptot V totrt 1 1 1,8 o 0,08 53 o 0,013 moles oα oα Ptot Ptot PCl Cl o (1 + α) o (1 + α) α P 3 tot b) K 1, 78 o (1 α) PCl (1 + α)(1 α) 5 Ptot (1 + α) o Tambié se uede calcular Kc uesto que es muy fácil obteer las cocetracioes de cada esecie e el equilibrio: [PCl 3 ] [Cl ]0,0104M; [PCl 5 ]0,006M; Ua vez que se obtiee el valor de Kc, se calcula el valor de K mediate la relació que existe etre ambas costates. E6B.S007 Se establece el siguiete equilibrio: C(s) + CO (g) CO(g) A 600 ºC y atmósferas, la fase gaseosa cotiee 5 moles de dióxido de carboo or cada 100 moles de moóxido de carboo, calcule: a) Las fraccioes molares y las resioes arciales de los gases e el equilibrio. b) Los valores de Kc y K a esa temeratura. Dato: R 0 08 atm L K 1 mol 1. molesco 5 moles CO 100 a) x CO 0, 048 ; x 0, 95 CO moles 105 moles 105 tot x P 0,048 0,096atm ; x P 0,95 1,904atm CO CO tot tot CO CO tot CO 1,904 b) K 37, 76 ; 0,096 CO K Kc (RT) Kc (0,08 873) 1 37,76 Kc 0, 53

16 PRODUCTO DE SOLUBILIDAD E3A.S010 Los roductos de solubilidad del cloruro de lata y del fosfato de lata e agua so, resectivamete, y Razoe: a) Qué sal será más soluble e agua? b) Cómo se modificará la solubilidad de ambas sales, si se añade a cada ua de ellas itrato de lata? a) A rimera vista arece que el fosfato de lata es mas isoluble orque tiee u roducto de solubilidad más equeño, ero como o se disocia de la misma forma lo mejor es calcular la solubilidad de cada ua de las sales: AgCl Ag + + Cl Cocetrac. iic Sólido 0 0 Cocetrac. eq. Sólido s s K + 11 [ Ag ][ Cl ] s s 1,6 10 de dode la solubilidad del AgCl es s 4, moles/l. Ag 3 PO 4 3 Ag PO 4 Cocetrac. iic Sólido 0 0 Cocetrac. eq. Sólido 3s s K [ Ag ] [ PO ] (3s) s 1, de dode la solubilidad del Ag 3 PO 4 es s 1, moles/l. Como vemos es mayor que la solubilidad del cloruro de lata, así que el Ag 3 PO 4 es más soluble. b) Si añadimos AgNO 3, que es ua sal muy soluble, es decir u electrolito fuerte, se disociará comletamete aortado u io comú. Para que el roducto de solubilidad de ambas sales se matega, tato la [Cl ] como la [PO 4 3 ] debe dismiuir. Por ejemlo, suogamos que añadimos AgNO 3, de maera que la cocetració sea 0,1M. Como se disocia comletamete dará lugar a ua [Ag + ] [NO 3 ] 0,1M, y etoces desreciado la cocetració de lata debida a la disolució de las sales orque es isigificate frete a la aortada or el itrato de lata: K K [ Ag ][ Cl ] [ 0,1][ Cl ] 1,6 10 [ Cl ] 1,8 10 moles/ L [ Ag ] [ PO ] [ 0,1] [ PO ] 1,8 10 [ PO ] 1,8 10 moles/ L 4 4 fíjate que, como ya adelatamos, dismiuye la solubilidad de ambas sales, ero además e este caso ahora la sal más soluble es el cloruro de lata. 4

17 E1B.S010 A 5 ºC la solubilidad del PbI e agua ura es 0 7 g/l. Calcule: a) El roducto de solubilidad. b) La solubilidad del PbI a esa temeratura e ua disolució 0 1 M de KI. Masas atómicas: I 17; Pb 07. a) Lo rimero que debemos hacer es oer la solubilidad e moles/l PbI Pb + + I Cocetrac. iic Sólido 0 0 Cocetrac. eq. Sólido s s Ks + [ Pb ][ I ] ates de sustituir debemos oer la solubilidad e moles/litro. Como Pm PbI es 461, y sabemos que M g/l / Pm 0,7 / 461 1, moles/l. Sustituyedo: + [ Pb ][ I ] s (s) Ks 1, (. 1, ) 1, b) Al añadir KI se disociará comletamete, orque es u electrolito fuerte, dado lugar a [K + ] [I ] 0,1M y aortado yoduro como io comú. Desreciamos la cocetració de yoduro debida a la disolució del reciitado frete a la catidad aortada or el KI, así que la cocetració [I ] 0,1M Como el roducto de solubilidad debe mateerse costate (a meos que varíe la temeratura) debe dismiuir la cocetració del io lomo. Ks [ Pb ][ I ] [ Pb ] [ 0,1] 1,40 10 [ Pb ] + 1, moles/ L Como uede verse e la estequiometría aterior, la cocetració de io lomo coicide co 6 el valor de la solubilidad del PbI, así que s 1,40 10 moles/ L

18 E4A.S010 A 5 ºC el roducto de solubilidad e agua del AgOH es Para esa temeratura, calcule: a) La solubilidad del comuesto e g/l. b) La solubilidad del hidróxido de lata e ua disolució de H 13. Masas atómicas: Ag 108; O 16; H 1. a) AgOH Ag + + OH Cocetrac. iic Sólido 0 0 Cocetrac. eq. Sólido s s K + 8 [ Ag ][ OH ] s s 10 de dode la solubilidad del AgOH es s 1, moles/l. Para asar la cocetració a g/l, como sabemos, o hay más que multilicar or el Pm del AgOH que es 15 g/mol, así s 1, moles/l*15 g/mol 0,0175 g/l b) Como veremos más adelate, ua disolució de H13 es ua disolució que cotiee ua cocetració de ioes hidroxilo [OH ]0,1M. Desreciamos la cocetració OH debida a la disolució del hidróxido frete a la catidad aortada or la disolució de H13, así que la cocetració [OH ] 0,1M El io OH al ser u io comú hará que la solubilidad del hidróxido dismiuya ara que se siga mateiedo el valor del roducto de solubilidad, así que: Ks [ Ag ][ OH ] [ Ag ] [ 0,1] 10 [ Ag ] 10 moles/ L Como uede verse e la estequiometría aterior, la cocetració de io lata coicide co el 7 valor de la solubilidad del AgOH, así que s 10 moles/ L a) Calcular la solubilidad del PbF e agua. b) Hallar la solubilidad del PbF e ua disolució 0, M de itrato de lomo(ii). Datos: Ks(PbF ) a) PbF Pb + + F Cocetrac. iic Sólido 0 0 Cocetrac. eq. Sólido s s Ks + [ Pb ][ F ] 8 [ ][ ] 3 Ks s s 4 10 s,15 10 M b) el Pb(NO 3 ) es muy soluble y se disolverá y se disociará e su totalidad, de maera que al fial solo quedará los ioes: Pb(NO 3 ) Pb + + NO 3 Cocetrac. iic 0,M 0 0 Cocetrac. eq. 0 0, *0,

19 odemos suoer que rácticamete la totos los ioes Pb+ roviee del la disociació del Pb(NO 3 ) y desreciaremos los que roviee de la disociació del PbF orque es muy isoluble, es decir que [Pb + ] 0,+s 0,M. Como la Ks sigue siedo igual, ya que siolo deede de la temeratura debe cumlirse que: 4 Ks 0, s 4 10 s, 10 M [ ][ ] 8 E4A.S011 A cierta temeratura el roducto de solubilidad e agua del AgI es Para esa temeratura, calcule la solubilidad molar del comuesto e: a) Ua disolució 0 1 M de AgNO 3 b) Ua disolució de ácido yodhídrico de H. E agua tedríamos: AgI Ag + + I Cocetrac. iic Sólido 0 0 Cocetrac. eq. Sólido s s a) Como el itrato de lata es ua sal muy soluble se disociará comletamete y [Ag + ][NO 3 ]0,1M. Por tato aorta ió lata como ió comú. Etoces, de acuerdo a Le Chatelier el equilibrio se deslazará hacia la izquierda y oderos suoer (si mucho error) que toda la cocetració de lata roviee del AgNO 3 E ua disolució 0,1M de AgNO 3 AgI Ag + + I Cocetrac. eq. Sólido s+0,1 s Ks [Ag + ][NO 3 ] (s+0,1)*s ~ 0,1*s s moles/l b) Si el H [H + ]10 M. Como el ácido yodhídrico es fuerte estará totalmete disociado, quiere decir que [H + ][I ]10 M. Por tato lo que hace es aortar I como ió comú. De maera similar al aartado aterior odremos suoer que rácticamete todos los ioes yoduro los aorta el ácido. Ahora tedremos que: Ks [Ag + ][NO 3 ] (s)*(s+10 ) ~ s* s moles/l E6B.S011 A 5 ºC el roducto de solubilidad del carboato de lata e agua ura es Calcule: a) La solubilidad molar del Ag CO 3 a 5 ºC. b) Los gramos de Ag CO 3 que odemos llegar a disolver e medio litro de agua a esa temeratura. Masas atómicas: Ag 108; C 1; O 16. a) Ag CO 3 Ag + + CO 3 Cocetrac. iic Sólido 0 0 Cocetrac. eq. Sólido s s + 1 [ Ag ] [ CO ] (s) s 8,1 10 Ks s 1, moles/l 3 b) Teiedo e cueta que e 1 litro de agua uede disolverse 1, moles, e medio litro, obviamete, habrá disueltos al mitad de moles, que e gramos so: gr AgCO3 moles*pm (1, /)*76 0,017 g Ag CO 3