3. Explica por qué se utiliza tanto la producción en régimen continuo en una planta química industrial.

Transcripción

1 A-DF Manual química Split se Demo. podía urchase hacer en from el laboratorio se reproducía to remove igual the o watermark mejor en la planta industrial. Mientras que en el laboratorio es fácil aplicar las leyes físicas o químicas que afectan a un proceso, cuando las mismas se quieren utilizar con grandes sistemas surgen graves dificultades de escala, pues dichas leyes quedan enmascaradas por diversos problemas, como los ocasionados por la resistencia al flujo de grandes volúmenes de fluidos o los de transferencia de calor en el sistema, por ello hay una gran diferencia entre el trabajo del químico en el laboratorio y el de ingeniero químico en la planta industrial.. Explica por qué se utiliza tanto la producción en régimen continuo en una planta química industrial. En una planta industrial que opere en régimen continuo fragmenta sus procesos a través de distintas operaciones: filtración, la reacción, la destilación, etc, hace que aumente notablemente la productividad de la fabricación por dos razones principales: a) Al cabo de un tiempo se llega a un equilibrio en las condiciones del proceso. Se alcanza el estado estacionario o de régimen permanente, lo que produce un mejor control sobre un flujo grande de los fluidos del proceso. b) ermite combinar la reacción y la separación de productos con un manejo óptimo de las instalaciones y reduce las necesidades de equipo y de personal para operarlo, lo que se traduce en la disponibilidad de unas instalaciones menos voluminosas para producir una misma cantidad de producto que en una planta química que opere en régimen discontinuo. Test de evaluación 1. Rellena los huecos en la siguiente frase: Un equilibrio es aquel en el que la velocidad del proceso y su son. a respuesta correcta es: Un equilibrio dinámico es aquel en el que la velocidad del proceso directo y su inverso son iguales.. Marca como V (verdadera) o F (falsa) cada afirmación sobre: a solubilidad de CO (g) en agua no está influida por: a) resión. b) Temperatura. c) Velocidad con que pasa el flujo del gas. d) a reacción química del gas con el agua. a solubilidad de CO (g) en agua no está influida por: a) resión: falsa. Sí que influye la presión en la solubilidad del CO (g) en agua. b) Temperatura: falsa. Sí que influye la temperatura en la solubilidad del CO (g) en agua. c) Velocidad con que pasa el flujo del gas es la correcta, pues no influye en la solubilidad del CO gaseoso. d) a reacción química del gas con el agua: falsa, pues sí que influye en la solubilidad

2 . Qué cambio no afecta a la descomposición térmica del CaCO : a) El aumento de la temperatura. b) a disminución de la presión. c) a variación de la concentración de CO. d) Un aumento en la cantidad inicial de CaCO. a) El aumento de la temperatura sí que afecta a la descomposición térmica del CaCO. b) a disminución de la presión sí que afecta a la descomposición térmica del CaCO. c) a variación de la concentración de CO sí que afecta a la descomposición térmica del CaCO. d) Un aumento en la cantidad inicial de CaCO no afecta a la descomposición térmica del CaCO. 4. Un recipiente de tiene 0,6 de la sustancia gaseosa A. Una vez alcanzado el equilibrio hay 0, de A. El valor numérico de la constante C de la reacción: A (g) W B (g) + C (g) es: a) 0,16. b) 0,. c) 1,8. d) 0,64. a concentración inicial de A es: 0, 6 0, / Reacción química A (g) W B (g) + C (g) Relación estequiométrica 1 1 Concentraciones iniciales (en /) 0, 0 0 Concentraciones en el equilibrio (en /) 0, x x x Como 0, x 0, 0,1 / x 0, / [B [C ( 0, ) / 0, / entonces: c 0, [A 0, 1/ uego la respuesta correcta es la: b). 5. Un matraz tiene agua líquida y vapor a 100 ºC y 1 atm en equilibrio. Si se mantiene constante la temperatura y aumenta la presión: a) Crece el vapor. b) Aumenta el líquido. c) No se desplaza el equilibrio. d) Solidifica el vapor. a) Crece el vapor es falso. b) Aumenta el líquido es la respuesta correcta. c) No se desplaza el equilibrio es falso. d) Solidifica el vapor es falso. 6 14

3 6. Rellena los huecos en la definición: Cociente de es la expresión que resulta de aplicar la ley de de masas a una reacción que alcanza el equilibrio. a respuesta correcta es: Cociente de reacción es la expresión que resulta de aplicar la ley de acción de masas a una reacción reversible que no alcanza el equilibrio. 7. as unidades de la constante de equilibrio C de la reacción: I (g) + H (g) W HI (g) son: a) -1. b) No tiene unidades. c) -1. d). c [HI [I [ H ( / ), luego sus unidades son: sin unidades / / uego la respuesta correcta es la: b). 8. Marca como V (verdadera) o F (falsa) cada respuesta a lo que ocurre cuando se añade un catalizador en una reacción en equilibrio: a) Disminuye la energía de activación de la reacción directa. b) Disminuye la energía de activación de la reacción inversa. c) Conduce a más cantidad de productos. d) No afecta a las concentraciones del sistema. a) Disminuye la energía de activación de la reacción directa es falsa, pues afecta tanto a la energía de activación de la reacción directa como a la reacción inversa. b) Disminuye la energía de activación de la reacción inversa es falsa, pues afecta tanto a la energía de activación de la reacción directa como a la reacción inversa. c) Conduce a más cantidad de productos es falsa d) No afecta a las concentraciones del sistema es verdadera. 9. Dados los equilibrios gaseosos: SO + ½ O WSO con 1 y SO W SO + O con. Qué relación es verdadera?: a) 1. b) (1/ 1 ). c) 1. d) 1/ 1. SO + ½ O WSO con [SO [SO [ O 1 1/ SO W SO + O con [SOI [SO [ O Como: 1 [SO [SO [ O 1, se puede observar que se cumple que: 1 uego: 1 ( ). or tanto la respuesta correcta es: la b)

4 10. En la reacción gaseosa: N + H W NH ( H < 0), el equilibrio se desplaza hacia la derecha por: a) Aumento de la presión. b) a adición de un catalizador. c) Aumento de la temperatura. d) a adición de NH. a) Aumento de la presión es correcta. b) a adición de un catalizador es falsa. c) Aumento de la temperatura es falsa. d) a adición de NH es falsa. Actividades finales: 1. Dadas las siguientes ecuaciones químicas: H (g) + O (g) W H O (g); H (g) + ½ O (g) W H O (g); H O (g) W H (g) + O (g), si las correspondientes constantes de equilibrio, C, son, respectivamente, 1, y, cuál es la relación entre 1 y?, y entre y? [ H O [ H O [ H [ O 1 ; ; 1/ [ H [ O [ H [ O [ H O De acuerdo a estas expresiones resulta que: 1 Asimismo se cumple: 1 1, luego también: 1 1. En la reacción directa N + H NH, el N reacciona a una velocidad de 0, -1 min -1. a) Cuál es la velocidad a la que está despareciendo el H y cuál es la velocidad a las que se está formado el NH? Se podrá con estos datos proponer valores adecuados para α y β en la expresión: v k [N α [H β, o se necesitaría alguna otra información? b) A 500 la constante de equilibrio de dicha reacción es 0,9 -. Si en un recipiente de hay 1 de N, de H y 1 de NH, está el sistema en equilibrio? 1 1 a) Con la estequiometría de la ecuación química: v N v H v NH uego: v H v N 0, -1 min -1 0,9-1 min -1 v NH v N 0, -1 min -1 0,6-1 min -1 Como: v k [N α [H β, no se puede hallar α y β con los datos suministrados. Hace falta conocer las velocidades de reacción para determinadas concentraciones de los reactivos y comparando datos de dos experiencias cuando la concentración de un reactivo es constante se puede hallar el orden de reacción respecto al segundo reactivo. Repitiendo la comparación cuando la concentración del segundo reactivo permanece constante, se puede hallar el orden de reacción respecto al primero

5 1 ( ) [ NH b) Q 0,148 1 [ N [ H ( ) ( ) Como Q es menor que 0,9 -, el sistema no está en equilibrio y se desplaza hacia la derecha.. ara la ecuación química sin ajustar: NH (g) + O (g) W N O 4 (g) + H O (g), halla la constante de equilibrio C, sabiendo que al inicio de la reacción [N O 4 [H O 0,9-1 y en el equilibrio [H O 0, 6-1. El ajuste de la ecuación química es inmediato, de forma que es: NH (g) + 7/ O (g) W N O 4 (g) + H O (g) De esta forma: Ecuación de la reacción NH + 7/ O W N O 4 + H O Concentraciones iniciales (/) 0 0 0,9 0,9 Concentraciones en el equilibrio (/) x 7/ x 0,9 - x 0,9 x Como: 0,9 x 0,6-1 0,9 0,6 x 0,1 c [N [NH O 4 [H O [O 7 / ( 0,8 ) ( 0, ) ( 0,6 ( 0,5 ) 7 / ) 170, / / 4. A 000 EC, en la reacción: H O (g) W H (g) + O (g, la presión parcial del agua en el equilibrio es 0,976 atm y la presión total de la mezcla en el equilibrio es 1 atm. Calcula: a) a presión de vapor inicial del agua. b) os valores de las constantes y C. a) Reacción química H O (g) W H (g) + O (g) Relación estequiométrica 1 resiones iniciales (en atm) p resiones el equilibrio (en atm) p 0 p p p p 0 p 0,976 atm or tanto: 0,976 atm + p + p 1 atm p 0,008 atm Igualmente: p 0 0,008 atm 0,976 atm p 0 0,99 atm 9 145

6 ( p H ) p O ( p) p 4 (0,08 atm) 6 b),15 10 atm ( p H O) (0,976 atm) (0,976 atm) n C ( R T, como: n 1, entonces: ), atm 1 8 atm C (0,08 7 ) C 1, El compuesto químico gaseoso NOBr se descompone de acuerdo con la reacción: NOBr (g) W NO (g) + ½ Br (g). A la temperatura de 50, la constante de equilibrio es 0,15 atm 1/. Si las presiones parciales de dichas sustancias a la citada temperatura dada y en un instante dado son 0,5 atm de NOBr, 0,4 atm de NO y 0, atm de Br, qué ocurre en la transformación. b) Calcula la constante de equilibrio C. a) 1/ ) 1/ p NO ( p Br 0,4 atm (0, atm) 1/ Q 0,58 atm > 0,15 atm p NOBr 0,5 atm 1/ El sistema no está en equilibrio, al ser Q >, desplazándose el mismo hacia la izquierda, consumiéndose NO y Br. b) n C ( R T, como: n 1 + ½ - 1 ½, entonces: ) 0,15 atm 1/ atm 1/ 1/ C (0,08 50 ) C 0,08 / 6. En un recipiente de 10 se introducen de A y 1 de B. Se calienta a 00 EC y se establece el siguiente equilibrio: A (g) + B (g) W C (g). Cuando se alcanza el equilibrio, la cantidad en de B es igual a la de C. Calcula la cantidad de cada sustancia en el equilibrio, C y y la presión parcial de la sustancia B en el equilibrio. Reacción química A (g) + B (g) W C (g) Relación estequiométrica 1 Cantidades iniciales (en ) 1 0 Cantidades en el equilibrio (en ) - x 1 x x Como en el equilibrio: 1 x x x 0, uego hay: A: 0, 1,8 ; B 1 0, 0,4 ; C 0, 0, 4 0,4 ( ) [ C 10 C 18,9 [ A [ B 1,8 0,4 ( ) ( )

7 n C ( R T, como: n (1 + ) -, entonces: ) atm 18,9 (0,08 57 ) 0,06 atm ara hallar B se aplica la ecuación de los gases ideales, de forma que: B 10 0,4 0,08 atm 57 B 1,88 atm 7. A 5 EC, el valor de para el equilibrio: CO (g) W C (s) + CO (g) es,046 atm -1. Halla: a) El valor de C. b) as concentraciones en el equilibrio si se mezclan de CO y de CO en un recipiente de 1. a) n C ( R T, como n , entonces: ),046 atm atm C (0,08 98 ) C 50 b) Es un equilibrio heterogéneo, luego: Reacción química CO (g) W C (s) + CO (g) Relación estequiométrica 1 Cantidades iniciales (en ) Cantidades en el equilibrio (en ) - x + x Inicialmente: [ CO 1 Q C 0, [ CO ( ) 1 Como Q C es menor que C el equilibrio se desplaza hacia la derecha hasta que Q C sea igual a C. or tanto: 50 [ CO [ CO ( + x 1 x ) 1 Al operar se obtiene la siguiente ecuación de segundo grado: 00 x 601 x , cuyas soluciones son: x 1 1,6 y x 1,7 a solución x 1 1,6 es absurda porque: - 1,6 es un número negativo, luego la solución es: x 1,7. or tanto:

8 1,7 [ CO 0, 6 y 1 + 1,7 [ CO, A 1000 EC, 1,65 atm para la reacción: CO (g) + C (s) W CO (g). Si en el equilibrio la presión total es 5 atm, calcula el % de dióxido de carbono que ha reaccionado. Es un equilibrio heterogéneo, luego: Reacción química CO (g) + C (s) W CO (g) Relación estequiométrica 1 resiones iniciales (en atm) p 0 0 resiones en el equilibrio (en atm) p 0 - p p p 0 p + p 5 atm p 0 5 atm - p p CO en el equilibrio es: 5 atm - p p 5 atm p ( p CO) ( p) 1, 65 atm 4 p +,0 p 8,5 0 p CO 5 atm p cuyas soluciones son: p 1-1,91 atm (absurda) y p 1,08 atm. or tanto: uego en el equilibrio: p CO 5 atm - 1,08 atm,84 atm p CO p 1,08 atm,16 atm Y la presión inicial del CO es: p 0 5 atm 1,08 atm,9 atm Ahora, teniendo en cuenta que: p i V n i R T p i [i R T, resulta que las concentraciones correspondientes a dichas presiones son: En el equilibrio:,16 atm [CO 0,08,84 atm [CO 0,08 atm atm 17 [CO 0, [CO 0,07-1 Y la concentración inicial del CO es:,9 atm [CO 0 0,08 atm 17 [CO 0 0,076-1 uego de CO ha reaccionado: 0, ,07-1 0, ,0104 or tanto: α 100 7,56 % 0,

9 9. A 800 EC, la C de la reacción: HI (g) W H (g) + I (g) es 0,016. Calcula, en el equilibrio: a) a concentración de HI, cuando las concentraciones de H e I son iguales y la presión del sistema 1 atm. b) as concentraciones de todas las sustancias cuando la presión del sistema es atm. a) Como: n C ( R T, y: n - 0, entonces: C 0,016 ) Reacción química HI (g) W H (g) + I (g) Relación estequiométrica 1 1 resiones iniciales (en atm) p 0 0 resiones en el equilibrio (en atm) p 0 - p p p Resulta que: p 0 p + p + p 1 atm p 0 1 atm p H p I p p uego: 0, 016 p 0,101 atm ( p HI) (1 atm p) or tanto: p H p I 0,101 atm y p HI 1 atm - 0,101 atm 0,798 atm Ahora, teniendo en cuenta que: p i V n i R T p i [i R T, resulta que las concentraciones correspondientes a dichas presiones son: En el equilibrio: 0,101 atm [H 0,08 [I 1, ,798 atm [HI 0,08 atm atm 107 [H 1, [HI 9, b) Ahora: p 0 p + p + p atm p 0 atm p H p I ( p HI) p p ( atm p) 0,016 p 0,0 atm or tanto: p H p I 0,0 atm y p HI atm - 0,0 atm 1,596 atm En el equilibrio: 0,0 atm [H 0,08 atm 107 [H, [I, ,596 atm [HI 0,08 atm 107 [HI 0,

10 10. En un matraz de 1 de capacidad se colocan 6 g de Cl 5 (s). Se cierra el matraz y se calienta a 50 EC. El Cl 5 pasa al estado de vapor y se disocia en parte en Cl y Cl. a presión total en el equilibrio es,078 atm. Calcula el grado de disociación del Cl 5 y la constante de equilibrio a dicha temperatura. a masa ar del Cl 5 es 08,5 g -1 a cantidad inicial de Cl 5 es: m 6 g n0 0, M 08,5 g Reacción química Cl 5 (g) W Cl (g) + Cl (g) Relación estequiométrica Cantidades iniciales (en ) 0, Cantidades en el equilibrio (en ) 0,088 (1 α) 0,088 α 0,088 α En el equilibrio, la cantidad total en es: n T 0,088 (1 - α) + 0,088 α + 0,088 α 0,088 (1 + α) Ahora:,078 atm 1 0,088 (1 + α) 0,08 atm 5 α 0,68 Recordando la ley de Dalton: p i p x i, entonces: p Cl pcl p Cl 5 0,088 α 0,088 α p p 0,088 (1 + α ) 0,088 (1 + α ) 0,088 (1 α ) p 0,088 (1 + α ) α p 1 α uego: α (0,68) p,078 atm 1, 8 atm 1 α 1 (0,68) 11. En un recipiente cerrado de 400 m hay,0 g de I y 1,80 g de Br. Se eleva la temperatura hasta 150 EC y se alcanza el equilibrio: I (g) + Br (g) W IBr (g) y la constante de equilibrio C es 80. Calcula: a) as concentraciones ares y la presión total en el equilibrio. b) El valor de. a) a masa ar del I es 5,8 g -1 y la del Br 159,8 g -1. or tanto:,0 g 5,8 g I 0 0, 00 y [ m M V ,80 g 159,8 g 0, 00 [ Br 0 m M V

11 Reacción química I (g) + Br (g) W IBr (g) Relación estequiométrica 1 1 Concentraciones iniciales ( -1 ) 0,00 0,00 0 Concentraciones en el equilibrio ( -1 ) 0,00 x 0,00 - x x C [ IBr [ I [ Br ( x) (0,00 x)) (0,0 80 x) a resolución de dicha ecuación proporciona una ecuación de segundo grado, de la que una solución es negativa (absurda) y la otra es: x 17, or tanto: [I [Br 0, , , [IBr 17, , ara hallar la presión total en el equilibrio resulta que: m,0 g m 1,80 g n0 I 8 10 y n 0 Br M 5,8 g M 159,8 g or lo que en el equilibrio la cantidad en total es: n T x x + x 0,016 Y ahora: p 0,4 0,016 ) 0,08 atm 4 p 1,4 atm b) n C ( R T, como: n - 0, entonces: p C 80 ) 1. A una determinada temperatura, el producto de solubilidad del Ag O 4 en agua es, a) Cuál es su solubilidad en g -1? b) Qué cantidad de Ag O 4 (s) se disolverá en una disolución de AgNO de concentración 0, ar? a) Ecuación de la reacción para el fosfato de plata Ag O 4 (s) W Ag + (aq) + Concentraciones en el equilibrio (/) s s O 4 - (aq) ps [Ag + [O 4 - ( s) A s, luego: s 4 ps 7 4, / 4 1, Como la masa ar del Ag O 4 es 419 g -1, entonces:

12 s 1, g -1 7, g -1 b) Como el AgNO está totalmente disociado: AgNO (aq) Ag + (aq) + NO - (aq), resulta que [Ag + [AgNO 0, -1. or lo que ahora se cumple que: Ecuación de la reacción para el fosfato de plata Ag O 4 (s) W Ag + (aq) + Concentraciones en el equilibrio (/) s + 0, s O 4 - (aq) ps [Ag + [O 4 - ( s + 0,) A s, pero: ( s + 0,) -1 0, -1, luego: ps (0, -1 ) 8 4 4, A s s,5 10 (0, ) Y también: s, g -1 1, g -1, luego la solubilidad disminuye mucho debido al efecto del ión común Ag El producto de solubilidad del cromato de plata es 1, Halla la concentración mínima necesaria para que empiece a precipitar cromato de plata en una disolución de cromato de potasio de concentración 0, Como el CrO 4 está totalmente disociado: CrO 4 (aq) + (aq) + CrO 4 - (aq) or lo que resulta que [CrO 4 - [ CrO 4 0, Entonces: Ecuación de la reacción para el cromato de plata Ag CrO 4 (s) W Ag + (aq) + CrO 4 - (aq) Concentraciones en el equilibrio (/) s s + 0,05 ps [Ag + [CrO 4 - ( s) A (s + 0,05) (4 s 0,05), por tanto: s 4 0,05 / - 1 1,9 10 / 4 0,05 / ps - 6,01 10 uego: [Ag+ s, , Cuál es la solubilidad del CaF en agua pura a 5 EC, si el producto de solubilidad de dicha sal es, ? b) Qué masa, en g, de CaCl debe añadirse a 100 m de una disolución 0, de NaF para que empiece a precipitar CaF? 16 15

13 a) Ecuación de la reacción para el fluoruro de calcio CaF (s) W Ca + (aq) + F - (aq) Concentraciones en el equilibrio (/) s s ps [Ca + [F - s ( s), por tanto: - 11,9 10 / s, ps - 4 b) Como el NaF está totalmente disociado: NaF (aq) Na + (aq) + F - (aq), resulta que [F - [NaF 0, ara que empiece a precipitar CaF debe cumplirse que: Ecuación de la reacción para el fluoruro de calcio CaF (s) W Ca + (aq) + F - (aq) Concentraciones en el equilibrio (/) S s + 0,0050 ps [Ca + [F - s ( s + 0,0050) s (0,005), por tanto: s 1 +,9 10 [ Ca (0,0050) 1, Como el CaCl está totalmente disociado: CaCl (aq) Ca + (aq) + Cl - (aq), resulta que tiene que ocurrir que: [Ca + [CaCl 1, g a masa ar del CaCl es 111, luego a 100 m se debe añadir: 1, m g 111 0,100 m 1, g de CaCl 15. ara una determinada reacción química 1 se sabe que G 1 E 0, para la reacción química resulta G E < 0 y para la reacción química que G E > 0. Si 1, y son, respectivamente, las correspondientes constantes de equilibrio termodinámicas de las citadas reacciones químicas. a) Qué se puede afirmar respecto de los valores numéricos de 1, y? b) Ordena de mayor a menor 1, y. a) GE - R T ln eq y aplicándola a los tres casos: G 1 E - R T ln 1 0 ln y en el equilibrio no hay desplazamiento 17 15

14 ni hacia los reactivos ni hacia los productos de reacción. o G G E - R T ln < 0 ln > 0 > 1, la reacción directa es espontánea R T y en el equilibrio predominan los productos de reacción. o G G E - R T ln > 0 ln < 0 < 1, la reacción inversa es la R T espontánea y en el equilibrio predominan los reactivos. b) > 1 >. 16. A la temperatura de 5 EC, calcule la constante de equilibrio termodinámica de la reacción: Mg(OH) (s) + H + (aq) W Mg + (aq) + H O (l), a partir de las siguientes energías libres de Gibbs estándar: G 0 kj f [H O (l) - 7,1 ; G 0 f [Mg + kj (aq) - 454,8 ; G 0 kj f [Mg(OH) (s) - 8,5 ; G 0 f [H + kj (aq) 0 G 0 Σ ν pro G f 0 (productos) Σ ν rea G f 0 (reactivos), por lo teniendo en cuenta que: Mg(OH) (s) + H + (aq) W Mg + (aq) + H O (l), resulta: G 0 kj (- 7,1-95,5 kj kj ) + 1 (- 454,8 kj ) - [1 (- 8,5 kj ) + 0 En el equilibrio, se cumple: G 0 - RT ln eq, y puesto que: G 0-95,5 kj, y teniendo en cuenta la estequiometría de la reacción también es - 95,5 kj/, pues los cálculos se han realizado por de Mg(OH) descompuesto. eq e G 95,5 10 J - R T ,14 J 98 e En la formación del NOCl (g) según la reacción: NO (g) + Cl (g) W NOCl (g), la constante de equilibrio termodinámica es eq 10, sabiendo que dicha reacción tiene los siguientes datos termodinámicos: HE - 77,1 kj -1 y SE - 1, J -1-1, halla la temperatura a la que se verifica dicha reacción de equilibrio. G 0 HE - T SE - RT ln eq T o S o H R ln eq 77,1 10 J uego: T 41 J 1, J 8,14 ln En la reacción: SO (g) + O (g) W SO (g) la constante de equilibrio termodinámica a 800 es 9,1 10, halla la temperatura de reacción en la que su constante de equilibrio termodinámica es 10 6, admitiendo que en dicho intervalo de temperaturas HE - 1, J

15 Se verifica la siguiente ecuación: ln eq eq 1 - H o 1 1 ( ), luego: R T T 1 9,1 10 ln ,8 10 J ( ) T ,14 J 800 T El yoduro de hidrógeno se descompone según: HI (g) W H (g) + I (g). Dentro de un recipiente cerrado hay en equilibrio 0,8 de I (g), 0,08 de H (g) y 1,4 de HI (g). Se añaden 0,0 de H (g) y se establece de nuevo el equilibrio. Calcula la cantidad, en, de cada gas en el equilibrio que se establece después de dicha adición. 0,08 0,8 [ H [ I HI (g) W H (g) + I (g) y V V C 0, 0 [ HI 1,4 ( ) V Ahora, el equilibrio se desplaza a la izquierda, luego: Reacción química HI (g) W H (g) + I (g) Relación estequiométrica 1 1 Cantidades iniciales (en ) 1,4 0,08 + 0,0 0,8 Cantidades en el equilibrio (en ) 1,4 + x 0,8 - x 0,8 - x 0,8 x 0,8 x 0,0 V V x 0,16 1,4 + x ( ) V or tanto: n H n I 0,8 0,16 0, n HI 1,4 + 0,16 1,56 0. El NO y el SO reaccionan según: NO (g) + SO (g) W NO (g) + SO (g). Una vez alcanzado el equilibrio, la composición de la mezcla contenida en un recipiente de 1 de capacidad es: 0,6 de SO, 0,4 de NO, 0,1 de NO y 0,8 de SO. Calcula: a) El valor de. b) a cantidad, en, de NO que habría que añadir al recipiente, en las mismas condiciones, para que la cantidad de NO fuera 0,. a) Como: C n ( R T ), y: n - 0, entonces: C

16 C [ NO [ SO [ NO [ SO 0,4 0, ,1 0,8 1 1 or tanto: C b) Ahora al añadir x / de NO, el equilibrio se desplaza a la izquierda, luego: Ecuación de la reacción NO (g) + SO (g) W NO (g) + SO (g) Concentraciones iniciales (/) 0,1 0,8 0,4 + x 0,6 Concentraciones en el equilibrio (/) 0,1 + y 0,8 + y 0,4 + x - y 0,6 y Como: [NO en el equilibrio es 0, / 0,1 + y y 0, / uego: (0,4 + x 0,) (0,6 0,) [ NO [ SO 1 1 x,05 /, luego la [ NO [ SO 0, (0,8 + 0,) 1 1 cantidad que hay que añadir de NO al recipiente es, Basándose en el principio de e Châtelier, explica cuál de las dos reacciones siguientes se produce con mayor facilidad en un recipiente abierto: a) H + (aq) + CaCO (s) W Ca + (aq) + CO (g) + H O (l) y b) H + (aq) + CaSiO (s) W Ca + (aq) + SiO (s) + H O (l). a a) se desplaza hacia la derecha con mayor facilidad, puesto que se elimina el CO g) del sistema.. El hidrógeno, bromo y bromuro de hidrógeno, todos ellos en estado gaseoso, se encuentran en un matriz de 1 y a una temperatura dada, y en equilibrio correspondiente a la reacción: H (g) + Br (g) W HBr (g); H - 68 kj. Indica como afectarían los siguientes cambios a la situación de equilibrio: a) Un aumento de temperatura. b) El aumento de la presión parcial de HBr. c) El aumento del volumen del recipiente. a) H (g) + Br (g) W HBr (g); H - 68 kj es una reacción química reversible exotérmica hacia la derecha. Al aumentar la temperatura se favorece la endotérmica, por tanto el equilibrio se desplaza hacia la izquierda. b) Al aumentar la presión parcial de un componente es como aumentar su concentración, en este caso de [HBr, luego el equilibrio se desplaza hacia la izquierda. c) os cambios de volumen no afectan al equilibrio, pues en la ecuación química 0 156

17 desde el punto de vista estequiométrico la variación de los coeficientes estequiométricos es cero.. En un recipiente a volumen constante ocurre la reacción: SO (g) + ½ O (g) W SO (g); H - 49,1 kj -1 y está en equilibrio. a) Explica tres formas de aumentar la cantidad de SO. b) Calcula el valor de a 900 para la reacción anterior escrita en la forma en la que estequoiométricamente se obtienen de SO, sabiendo que en este caso C es 1-1. [ SO a) C 1/ [ SO [ O y son las siguientes: 1. a reacción directa es exotérmica y si se disminuye la temperatura se favorece la reacción directa o de formación de SO.. Estequiométricamente la cantidad en de productos, SO, es menor que la de reactivos, por lo que interesa reducir el volumen de reacción para favorecer la reacción directa.. Aumentar la concentración de cualquiera de los reactivos, por lo que el equilibrio se desplazará hacia la derecha. b) En este caso la ecuación química se escribe en la forma: SO (g) + O (g) W SO (g); H (- 49,1 kj -1 ) - 98, kj n C ( R T siendo: ) [ SO C [ SO [ O n - ( + 1) -1, luego: atm 1 (0, ) 0,176 atm 4. En un recipiente de 0 a 5 C se hallan en equilibrio 0,5 de NO y,14 de N O 4 según: NO (g) WN O 4 (g). Calcula: y C a esa temperatura. b) a concentración de NO cuando se restablezca el equilibrio si se introduce en el recipiente de N O 4. c) Qué ocurre con el valor de C si se introduce en el recipiente de 0 de capacidad a temperatura constante del gas helio. a) Reacción química NO (g) W N O 4 (g) Relación estequiométrica 1 Cantidades en el equilibro inicial () 0,5,14 Concentraciones en el equilibrio inicial (en 0,50 /) 0,

18 ,14 [ N O4 C 0 171, [ NO 0,50 ( ) 0 Como: n C ( R T, y n , entonces: ) atm 1 171, (0,08 98 ) 7,00 atm b) Al añadir de N O 4 el equilibrio se desplaza hacia la izquierda y entonces: Reacción química NO (g) W N O 4 (g) Relación estequiométrica 1 Cantidades iniciales (/) 0,5,14 + Cantidades en el nuevo equilibrio () 0,5 + x 4,14 x 4,14 x [ N O4 C 0 171, x 0,095, por ser la única [ NO 0,50 + x ( ) 0 solución que tiene sentido físico. or tanto: n de NO 0,5 + 0,095 0,69 y [NO 0,69 0 0,045 n N O4 [ N O4 n N O c) V 4 C V [ NO n NO ( n NO ) ( ) V El helio es un gas inerte y como la adición transcurre a V cte, el equilibrio no se altera y tampoco varía la relación ar entre el N O 4 y el NO. 158