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12 EJERCICIOS Cociente de reacción 1. A 475º C La constante de equilibrio Kc para la reacción: N 2 (g) +3H 2 (g) 2NH 3 (g) es igual a 0,65. En un recipiente de 2 L se introducen 3.5 x10-2 moles de nitrógeno, 2.8 x10-2 moles hidrógeno y 8.3 x10-2 moles de amoniaco. A) Indica si el sistema está en equilibrio. b) En caso negativo, predecir en qué sentido se desplazará la reacción. Justifica tu respuesta. Constante de equilibrio (Kc, Kp, Kx 2. En un matraz cerrado de 5 L de capacidad y a la presión de 1 atmosfera, se calienta una muestra de dióxido de nitrógeno hasta la temperatura constante de 600,15 K, con lo que se disocia según la reacción: 2NO 2 (g) 2NO (g) + O 2 (g) Una vez alcanzado el equilibrio, se enfría el matraz (con lo que se paraliza la reacción y se analiza la mezcla encontrando que contiene 3,45 g de NO 2, 0,60 g de NO y 0,30 g de O 2. Calcular a) El valor de la constante Kc. b) Las presiones parciales de los tres gases en equilibrio. c) Kp y Kx. N= 14 O= 16 Sol: a) , b) P= , 0,1916, 0,0898, c) 6.6 x En un recipiente cerrado y vacio de 10 L se introducen 1,12 g de monóxido de carbono y 2,84 g de cloro. Se eleva la temperatura a 525 ºC y cuando se alcanza el equilibrio CO (g) + C l2 (g) COCl 2 (g) La presión total es de 328 mm de Hg. Calcular: a) Las constantes de equilibrio Kp y Kc a 525 ºC para este equilibrio. b) La composición en (%) en volumen de la mezcla gaseosa en el equilibrio. C=12 O=16 Cl=35.5 Sol: a) Kc=207, Kp=3,16 b) 39,4 39,4 y 21,21 4. Al calentar CO 2 se descompone en CO y O 2. A 480ºC y 760 Tor (mm de Hg) por cada 1.00 mol de CO 2 se obtienen 5.66 x10-11 moles de O 2 a) Calcula Kc para la descomposición de 1 mol de CO 2 a 480ºC Sol: 1.08 x El compuesto NH 2 CO 2 NH 4 (s), se descompone al calentarlo según la reacción: NH 2 CO 2 NH 4 (s) CO 2 (g) +2NH 3 (g) En un recipiente en el que previamente se ha hecho el vacio, se calienta una cierta cantidad de compuesto sólido y se observa que la presión total del gas en el equilibrio es atm a 400ºK. a) Calcular Kp y Kc para el equilibrio representado. b) Calcular la cantidad en moles del compuesto sólido que quedará sin descomponerse si se introduce un mol en un recipiente vacio de 1 litro y se calienta hasta 400 ºK. Sol: x 10-2, x10-6, Grado de disociación 6. A 425 ºC en una cámara de reacción de 1 Litro, (Kp) vale para el equilibrio: CH 3 OH (g) 2H 2 (g) + CO (g) 12

13 Si el grado de disociación es 0.48 en las condiciones dadas cuál es la concentración inicial de metanol? Sol: 6.25 x En un recipiente de 2 L se introducen moles de N 2 O 4. Una vez cerrado y calentado hasta 30ºC, el N 2 O 4 gaseoso se disocia parcialmente en NO 2, según la reacción: N 2 O 4 (g) 2NO 2 (g) En el equilibrio existen moles de NO 2. a) Qué porcentaje de N 2 O 4 se ha disociado (Expresar como % en moles) b) Calcula la constante Kc a la temperatura indicada. Sol: 0.3, A 185ºC y 1 atm, el pentacloruro de antimonio gaseoso se disocia en un 30 % para dar tricloruro de antimonio y cloro molecular, ambos gaseosos. Determinar el valor de la constante Kp, y a partir de este, el valor de Kc a 185ºC. Sol: , Principio de Le Chatelier 9. Indica el efecto sobre la posición de equilibrio de un aumento de I) El volumen II) La temperatura, III) de la presión, IV) Si añado monóxido de carbono, V) Si añado dióxido de carbono. CO 2 (g) CO (g) + ½ O2 (g) ΔH= 283 KJ 10. Indicar en qué sentido evolucionará el siguiente equilibrio químico si aumenta: I) El volumen II) La temperatura, III) de la presión, IV) la concentración de yoduro de hidrógeno. H 2 (g) +I 2 (g) 2HI (g) ΔH= Kcal/mol 11. Indicar en qué sentido evolucionará el siguiente equilibrio químico si aumenta: I) El volumen II) La temperatura, III) de la presión, IV) la concentración de yoduro de hidrógeno. H 2 (g) +I 2 (g) 2HI (s) ΔH= Kcal/mol Equilibrio heterogéneo 12. Calcular el producto de solubilidad del carbonato de plata si su solubilidad en agua es de g/l C=12 O=16 Ag= 105 Sol: x Calcular la solubilidad del hidróxido de magnesio si su producto de solubilidad vale 1.2 x Sol: 6.69 x La solubilidad del hidróxido de magnesio a 25 ºC vale 0.01 g/l Calcular: a) Su producto de solubilidad. b) La concentración máxima de anión hidróxido para que no precipite este hidróxido en una disolución 0.01 M de nitrato de magnesio. Mg=23 O=16 H=1 Sol: 2.16 x10-11, x

14 15. a) Deducir si se forma precipitado de sulfato de bario (BaSO 4 ) (producto de solubilidad igual a 1.1 x ) al mezclar 100 ml de sulfato de sodio (Na 2 SO 4 ) 7.5 x 10-4 M y 50 ml de cloruro de bario M b) Indicar cómo evolucionará el equilibrio anterior en cada uno de los siguientes supuestos: I) Si añado iones Ba 2+ en forma de Ba(NO 3 ) 2 II)Si añado SO 4 2- en forma de K 2 SO 4 III) Aumento el volumen añadiendo agua hasta 1 L IV) Añado NaCl 16. Sabiendo que el producto de solubilidad del yoduro de plomo (II) es 1 x 10-9, calcular los gramos de este compuesto que se disuelven en 200 ml de una disolución 0.01 M de yoduro de potasio. I=127 Pb=207 Sol: 9.22 x 10-4 EJERCICIOS PAU 1.- Qué es la energía de Activación (Ea)? Qué efecto produce sobre la Ea un catalizador positivo? Qué efecto causaría ese catalizador sobre la constante de equilibrio y sobre la energía de activación? Junio 93/ Define la ley de Le Chatelieur y explica razonadamente que efecto producirá: a) Un aumento de la temperatura. b) Un aumento de la presión total. c) Una disminución de la presión parcial del O 2 en el equilibrio: 4 HCl (g) + O 2 (g) 2 Cl 2 (g) + 2 H 2 O (g) -8,37 KJ Septiembre 93/ En un recipiente de 10 l se introducen 0,568 moles de N 2 O 4 (g) a 50 ºC. La presión en el equilibrio es 2 atm. Calcular: a) el grado de disociación expresado es %. b) Kp para el equilibrio: N 2 O 4 (g) 2 NO 2 (g) Junio 94/ Para la reacción, en fase gaseosa: 2 SO 2 (g) + O 2 (g) 2 SO 3 (g) ΔH= -194 KJ Qué efecto tendrá sobre la concentración de SO 3 (g) en el sistema? 1) la adición de O 2 (g) 2) un aumento de la temperatura. 3) una disminución de la presión. Septiembre94/ Considérese el equilibrio: H2 (g) + I 2 (g) 2 HI (g), cuya Kc vale 8,43 a 350 ºC. En un matraz de 5 l se hacen reaccionar a 350 ºC, 0,3 moles de H 2 y 0,2 moles de I 2. Calcular: 14

15 a) Kp b) La presión total en el matraz. Junio 95/ a) Tres reacciones tienen las siguientes energías de activación: 145, 210, y 48 KJ. Diga razonadamente cual será la reacción más rápida y cuál será la más lenta. b) Indique los factores que afectan a la velocidad de una reacción química. Septiembre 95/ Calcular los valores de Kp y Kc a 250 ºC en la reacción de formación de oxigeno, sabiendo que partimos de dos moles de I 2 y cuatro de H2, obteniéndose tres moles del yoduro de hidrógeno El volumen del recipiente de reacción es de 10 litros. Junio 96/ a) Comentar sucintamente los factores de que depende la velocidad de una reacción. Septiembre 96/ a) Explique la teoría del estado de transición. Junio 97/ A 473 ºK la constante de equilibrio para la reacción: N 2 (g) + 3 H 2 (g) 2 NH 3 (g) es igual a 0,65. En un recipiente de 2 l se introducen 3, moles de nitrógeno y 2, moles de hidrógeno y 8, moles de amoniaco. A) Indicar si la reacción esta en equilibrio. B) En caso negativo, predecir en qué sentido se desplazara la reacción. Justificar la respuesta. Junio 97/ Definir la energía de activación. Qué papel juega la energía de activación (Ea) en la cinética química? razonar cual de las tres reacciones siguientes es mas rápida. Reacción Ea (KJ) Junio 97/ Se colocan 1,5 moles de pentacloruro de fósforo (g) en un recipiente de 3 litros. Cuando se alcanza el equilibrio, a 390 ºC y 25,6 atm, el pentacloruro se ha disociado en un 60% en tricloruro de fósforo (g) y Cloro molecular (g). Calcular: a) Kc y b) Kp. Junio 97/ En un matraz cerrado de 5 l y a la presión de 1 atm, se calienta una muestra de dióxido de nitrógeno hasta la temperatura constante de 600,15 ºC, con lo que se disocia según la reacción: 2 NO 2(g) 2 NO (g) + O 2(g) Una vez alcanzado el equilibrio, se enfría el matraz (parando la reacción) y se analiza la mezcla encontrando que contiene 3,45 g de NO 2, 0,60 g de NO y 0,30 g de O 2.Calcular: A) El valor de la constante Kc. B) Las presiones parciales de los tres gases en el equilibrio. Septiembre 97/ En un recipiente de 10 litros se introducen 0,60 moles de tetraoxido de dinitrógeno a 348,2 ºK. La presión en el equilibrio es 2 atm. Calcular para el equilibrio: N 2 O 4 (g) 2 NO 2 (g) a) El numero de moles de cada sustancia en el equilibrio. 15

16 b) El valor de Kp a esa temperatura. Kp para el equilibrio. Junio 98/ Comentar, brevemente, cada uno de los factores que influyen en la velocidad de una reacción. Septiembre 98/ En un reactor de 2 litros se introduce una mezcla de N 2 (g) y H 2 (g). Se calienta la mezcla hasta alcanzar el equilibrio a 725 ºK. Analizados los gases presentes en el, se encuentra que hay 1,20 moles de H 2, 1,00 mol de N 2 y 0,40 moles de NH 3. Calcular para el equilibrio: N H 2 (g) 2 NH 3 (g) a) Las presiones parciales b) El valor de Kp a 725ºK Septiembre 98/ Se introducen 0,2 moles de Br 2 (g) en un recipiente de 0,5 litros a 600ºC siendo el grado de disociación en esas condiciones 0,8. Calcular para el equilibrio: Br 2 (g) 2 Br (g) A) El valor de Kp a 600ºC. B) El valor de Kc a 600ºC Septiembre 98/ Una mezcla gaseosa constituida por 7 moles de hidrógeno (H 2 ) y 5 moles de yodo (I 2 ) se introduce en un reactor de 25 litros de capacidad y se calienta a 400ºC. Alcanzando el equilibrio se observa que se han formado 9 moles de yoduro de hidrógeno gaseoso. a) Calcule el valor de la constante Kc. b) Razone como se modificara el equilibrio al aumentar la temperatura y la presión (cada uno de los factores por separado), si la reacción tiene ΔH= -10,5 KJ. Junio 99/ En un reactor vacío de 800 cm 3 de capacidad se introducen 50 g de bromo molecular gaseoso. Al elevar la temperatura hasta 500ºC, se produce la disociación parcial del bromo según: Br 2 (g) 2 Br (g) Alcanzado el equilibrio, la presión total en el interior del reactor es 37,2 atm. Calcule el valor de Kc para el equilibrio a 500ºC. Septiembre 99/ En un recipiente de 2 litros se introducen 0,020 moles de N 2 O 4 (g). Una vez cerrado y calentando a 30ºC, el N 2 O 4 (g) gaseoso se disocia parcialmente en NO 2 (g) según la reacción: N 2 O 4 (g) 2 NO 2 (g) En el equilibrio existen 0,012 moles de NO 2. a) Qué porcentaje de N 2 O 4 se ha disociado (expresar como % en moles)? b) Calcule la constante Kc a la temperatura indicada. Junio 00/ A 185ºC y 1 atm de presión, el pentacloruro de antimonio gaseoso se disocia en un 30% para dar tricloruro de antimonio y cloro molecular, ambos gaseosos. Determine el valor de la constante Kp y a partir de este el valor de Kc a 185ºC. Junio 00/ En un recipiente de 20 litros se introduce una mezcla de 1 mol nitrógeno y 3 moles de hidrógeno, y se calienta a 650 ºK. El equilibrio N 2(g) + 3 H 2 (g) 2 NH 3 (g) se alcanza cuando la presión llega a 10 atm. Calcular: a) El numero de moles de cada componente en el equilibrio. b) El valor de Kp a 650ºC. Septiembre

17 23.- En un matraz de un litro de capacidad se colocan 6 g de PCl 5 gaseoso. Se calienta a 250ºC, con lo que el PCl 5 se disocia parcialmente en Cl 2 y PCl 5, ambos gaseosos. La presión de equilibrio es 2,078 atm. Calcule: a) El grado de disociación del PCl 5. b) La constante de equilibrio Kp a 250ºC. Junio 02/ Explique brevemente que factores afectan a la velocidad con que trascurren las reacciones químicas, y como actúa cada uno de ellos. Junio 02/ a) Se han determinado las energías de activación (directas) para las dos reacciones: NO HCl NO + Cl 2 + H 2 O NO HBr NO + Br 2 + H 2 O Ea=98KJ. Ea=54KJ. Razone cual de las dos será más rápida a cierta temperatura. b) El metanol se fabrica industrialmente según la reacción: CO (g) + 2 H 2 (g) CH 3 OH (l) ΔH= -125 KJ En qué condiciones de temperatura y presión se favorecerá la reacción? Septiembre 02/ En un matraz de 0,5 l se introducen 0,1 mol de PCl 5 y se calienta a 250ºC. Una vez alcanzado el equilibrio, el grado de disociación del PCl 5(g) en PCl 3(g) y Cl 2 (g) es 0,48. Calcule: a) El numero de moles de cada componente en el equilibrio. b) El valor de Kc. Septiembre 02/ En un matraz de 2 l se introducen 0,2 moles de PCl 5 y se eleva la temperatura hasta 250ºC. Se establece el equilibrio: PCl 5 (g) PCl 3 (g) + Cl 2(g) Si el grado de disociación es 0,8, calcule: a) La presión en el interior del matraz b) El valor de Kc a 250ºC. Junio 03/ a) Defina energía de activación. b) Qué papel juega la energía de activación en la cinética química? Septiembre 03/ En un recipiente de 5 L se introducen 1 mol de SO 2 y 1 mol de O 2 y se calienta a 727ºC, estableciéndose el equilibrio: 2 SO 2 (g) + O 2 (g) 2 SO 3 (g) En este equilibrio se encuentran0,15 moles de SO 2. Calcular: a) La cantidad, en gramos de SO 3 formado. b) El valor de Kc. Junio 04/ Una muestra de 0,05 moles de PCl 5 (g) se introduce en un recipiente a 250ºC. Una vez establecido el equilibrio a esta temperatura, la presión en el recipiente es 2 atm. Hallar para el equilibrio. 17

18 PCl 5 (g) PCl 3 (g) + Cl 2(g) a 250ºC, Kp= 1,78 a) La fracción molar de Cl 2 en el equilibrio. b) El grado de disociación del PCl 5. Septiembre 04/ Se mantiene en equilibrio, en un matraz de 2,05 litros, una mezcla de los gases SO 2, SO 3, y O 2 a una temperatura a la que Kc= 35,5 para la reacción. 2 SO 2 (g) + O 2 (g) 2 SO 3 (g) a) si el número de moles de SO 2 y SO 3 en el matraz es el mismo, Cuántos moles de O 2 hay? b) si el numero de moles de SO 3 que hay en el matraz es el doble del numero de moles de SO 2 Cuántos moles de O 2 hay? Junio 06/ b) Qué se entiende por grado de disociación? Junio 06/ La constante Kp para la disociación del PCl 5 (g) en PCl 3 (g) y Cl 2 (g) a 527ºC, es 1,92. Si la presión total de equilibrio es de 50 atm, calcular: a) El grado de disociación del PCl 5 si se parte de 0,5 moles de esta sustancia gaseosa. b) La presión parcial del Cl 2. Junio 06/ Una muestra de 1g de Br 2 se introduce en un recipiente de 2 L y se calienta a 1727 ºC. Una vez establecido el equilibrio a esta temperatura, la presión en el recipiente es 1 atm. Hallar para el equilibrio. Br 2 (g) 2 Br (g) a) El grado de disociación del Br 2 en sus átomos. b) La Kc a 1727ºC. Septiembre 06/ Se introducen en un recipiente de 3L, en el que previamente se ha hecho el vacío, 0,04 moles de SO 3 a 900ºK. Una vez alcanzado el equilibrio, se encuentra que hay presentes 0,028 moles de SO 3. a) Calcule el valor de Kc para la reacción 2 SO 3(g) 2 SO 2(g) + O 2(g) a dicha temperatura. b) Calcule la presión parcial de O 2 en el equilibrio. Junio 07/ Para los siguientes equilibrios: 1º) 2 N 2 O 5(g) 4 NO 2(g) + O 2(g) 2º) N 2(g) + 3H 2(g) 2 NH 3(g) 3º) H 2 CO 3(ac) HCO 3 (ac) + H + (ac) a) Escriba la expresión de Kc, para los dos primeros y Kp, para todos ellos. b) Razone que sucederá en los equilibrios 1º y 2º si se aumenta la presión a Tª constante. Septiembre 07/ A 200ºC, el PCl 5 se encuentra disociado en un 50%, alcanzándose un presión de 2 atm en el siguiente equilibrio PCl 5 (g) PCl 3 (g) + Cl 2(g) Calcule: 18

19 a) La presión parcial de cada gas en el equilibrio. b) Las constantes Kc y Kp a esa temperatura. Septiembre 07/ Se desea determinar el valor de Kc para la reacción: 2AB (g) 2A (g) + B 2 (g). Para ello se introducen 2 moles de AB en un recipiente de 2 L de capacidad, encontrándose que, una vez alcanzado el equilibrio, el numero de moles de A existentes es 0,06. a) Determine la composición de la mezcla una vez alcanzado el equilibrio. b) Calcule el valor de Kc para dicho equilibrio. Junio 08/ En un matraz de 1,5 L, en el que se ha hecho el vacío, se introducen 0,08 moles de N 2 O 4 y se calienta a 35ºC. Parte del N 2 O 4 se disocia en NO 2 : según la reacción: N 2 O 4(g) 2 NO 2(g) Una vez alcanzado el equilibrio la presión total del matraz es de 2,27 atm. Calcula: a) El grado de disociación y la presión parcial del dióxido de nitrógeno en el equilibrio. b) El valor de Kc. Septiembre 08/ En un recipiente de 2 L que se encuentra a 25ºC, se introducen 0,5 g de N 2 O 4 en estado gaseoso y se establece el equilibrio. N 2 O 4(g) 2 NO 2(g) Kp=0,114 Calcule: a) La presión parcial ejercido por el N 2 O 4 en el equilibrio. b) El grado de disociación del mismo. Junio 09/10 (general) 41.- Una disolución saturada de Ca(OH) 2 contiene 0,165 g de soluto por cada 200 ml de disolución, Calcular: a) La constante del producto de solubilidad del hidróxido de calcio. b) El ph de la disolución. Junio 09/10 (especifica) 42.- En un recipiente de 1l, a 100K, se introducen 6, moles de CO 2 y una cierta cantidad de H 2, produciéndose la reacción. H 2 + CO H 2 O + CO ( Kc=4,4) Si cuando se alcanza el equilibrio la presión total es de 6 atm, calcule: a) los moles iniciales de H 2. b) Los moles en el equilibrio de todas las especies. Junio 09/10 (especifica) 43.- En un recipiente de 20 L se introducen 2 mol de N 2 y 4 mol de H 2. Se calienten a 336 ºC alcanzándose presión de equilibrio de 10 atm. Calcular: a) La composición del equilibrio: N H NH 3 ; expresada en fracciones molares de cada componente. b) Los valores de Kp y Kc. Septiembre 09/10 (general) 19

20 44.- Se introducen 0,1 mol de PCl 5 gaseoso en un reactor de un litro y se calienta a 250ºC disociándose en PCl 3 y Cl 2, una vez alcanzado el equilibrio se observa que se ha disociado el 84 % del PCl 5 del inicial: Calcula: a) El numero de moles de cada componente en el equilibrio. b) La presión en el interior del reactor. Septiembre 09/10 (especifica) 45.- a) Definir: Proceso reversible, entropía, función de Gibbs y proceso espontáneo b) Qué relación hay entre Kp y Kc? Cuando coinciden? Septiembre 09/10 (especifica) 46.- Dada la reacción: 2 CH 3 OH (l)+ 3 O 2 (g) CO 2 (g) + 4 H 2 O (l) H=-1552,4 KJ Indicar si el proceso es espontáneo en condiciones estándar (1 atm y 25 ºC). b) Suponga el sistema en equilibrio. Cómo afectaría un aumento de presión y un aumento de temperatura? Entropías estándar: CH 3 OH=126,8 KJ/ºK mol; O 2 = 205,0 KJ/ºK mol; CO 2 = 213,7 KJ/ºK mol; H 2 = 70 KJ/mol. Septiembre 09/10 (especifica) 46.- La constante del producto de solubilidad del PbSO 4 a 25ºC vale (1,8 10) -8. Calcular la solubilidad de la sal en: a) Agua. b) En una disolución de Pb(NO 3 ) 2 Septiembre 09/10 (especifica) 47.-Para el siguiente equilibrio PCl 5 PCl 3 + Cl 2 ΔH>0 Indica razonadamente el sentido en el que se desplazaría el equilibrio si: a) Se agrega cloro gaseoso a la mezcla en equilibrio. b) Se aumentara la temperatura. c) Se aumentara la presión del sistema. d) Se disminuyera el volumen. Junio 10/ Se agregan 20 ml de una disolución 0.01 M de AgNO 3 a 80 ml de otra disolución 0.05 M de K 2 CrO 4 se formará precipitado? Razona la respuesta. Kps (Ag 2 CrO 4 )= 3.9 x Junio 10/ A 110 ºC se mezclan en un matraz So2 y O2 con presiones parciales de 1 y 5 atm, respectivamente. Si cuando se alcanza el equilibrio la presión total es de 5.55 atm, calcular la Kp para la reacción 2SO 2 g) + O 2 2 SO 3 (g) Junio 10/ Cuando se calientan un mol de hidrógeno y un mol de yodo en un recipiente de 20 L hasta 450ºC, se forma ioduro de hidrogeno según la reacción: I 2 (g) +H 2 (g) 2HI Kc=50 a) Cuántos moles de yodo quedan sin reaccionar al establecerse el equilibrio? b) Cuál es la presión parcial de cada componente en el equilibrio? Septiembre 10/11 20

21 51.- La constante del producto de solubilidad del bromuro de plata AgBr, a 25ºC es 5.0 x Calcular: a) La solubilidad del AgBr en agua, expresada en g/l. b) La solubilidad en g/l, del AgBr en una disolución 0.1 M de AgNO 3. Septiembre 10/11 52.a) Indica, justificando la respuesta, qué condiciones debe cumplir un sistema para en equilibrio para que sus valores de Kc y Kp sean iguales. b) Indica en qué sentido (formación de productos o reaccionantes), evolucionará una reacción química cuando su cociente de reacción vale 3 sabiendo que su constante de equilibrio Kc, es igual a 4. Justifique la respuesta. Junio Para preparar 500 ml de disolución saturada de AgBrO 3 se usarán 900 mg de esta sal. Hallar la Kps del bromato de plata. Junio A 298 K, la solubilidad en agua del CaBr 2 es 2.0 x10-4 mol/l. a) Calcula su Kps a esa temperatura. b) Justifique cualitativamente, que efecto tendría en la solubilidad de esta sal, la adicion de 0.1 mol de KBr a un litro de disolución saturada de CaBr 2. Septiembre a) Qué entiendes por solubilidad de un compuesto? b) Deduzca una expresión que relacione la solubilidad y la constante del producto de solubilidad para una sal tipo A m B n Septiembre