IES POLITÉCNICO SORIA - (Dep. de Física y Química)

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1 IES POLITÉCNICO SORIA - (De. de Físca y Químca) EQUILIBRIO QUÍMICO EJERCICIOS E u matraz de 1 ltro se troduce,7 moles de PCl 5 y se caleta a 5ºC. E el equlbro se aalza la mezcla ecotrado,4 moles de Cl. Calcular c y ara la reaccó: PCl 5 (g) PCl 3 (g) + Cl (g) Sol: c,5;,144. E u recete de 1 ltros se troduce,61 moles de CO y,39 moles de H y se caleta a 15ºC, llegádose al equlbro: CO (g) + H (g) CO(g) + H O(g) ecotrádose,35 moles de CO e el equlbro. Calcula los moles de los otros gases e el equlbro así como c y a esta temeratura. Sol: H,13 mol; COH O,6 mol; c1,486; 1, Alcazado el equlbro ateror se añade, moles de H mateedo costate la temeratura. Calcular los moles de las sustacas e el uevo equlbro. Justfcar las uevas catdades e equlbro co el rco de Le- Chateler. Sol: CO H,75; COH O, A 185ºC y 1 atm el etacloruro de atmoo gaseoso se dsoca e u 3% ara descomoerse e trcloruro de atmoo y cloro molecular, ambos gaseosos. Calcula e valor de y c. Sol: 9,9 1 - ; c, A 4ºC y 1 atm. el amoaco esta dsocado e u 9%. Calcular c y ara la reaccó de formacó del amoaco a dcha temeratura. (Nota: la reaccó de formacó es: 1/N (g) + 3/H (g) NH 3 (g). Como os da los datos de dsocacó, se uede trabajar calculado las de la reaccó de dsocacó co los coefcetes eteros meores de dsocacó: NH 3 (g) N (g) + 3H (g). Y al fal, las de la rmera so la raíz cuadrada de las versas de la seguda) Sol: formacó,18; c formacó, Para la dsocacó del PCl 5 (g) e PCl 3 (g) y Cl (g),,4 a 5 y 33,5 a 7. a). Razoar s dcha reaccó es exotérmca o edotérmca. b). Calcula el H de la reaccó de dsocacó (Ecuacó de Va t Hoff) Sol: a) edotérmca; b) H 39,34 kj 7. Aalzar e la reaccó a 15ºC: 4HCl(g) + O H O(g) + Cl (g) H -115 kj cómo afecta los sguetes cambos al redmeto e la obtecó de Cl : a).aumetar la tª. b).aumetar la P total, dsmuyedo el volume. c).aumetar la [O ]. d).elmar vaor de agua. e).añadr u catalzador. Sol: a) Desl. haca reactvos; b) Desl. haca roductos; c) Desl. haca roductos; d) Desl. haca roductos; e) No se deslaza el equlbro, solo se llega ates a él. 1. PAU CyL J4 equlbro, volume ara certas catdades N O 4 dada c La reaccó N O 4 (g) NO (g), trascurre a 15 C co ua c 3,. a) Cuál debe ser el volume del recete e el que se realza la reaccó ara que esté e equlbro 1 mol de N O 4 (g) co moles de NO (g)? b) Resoder, razoadamete, s la sguete rooscó es certa o falsa: "U cambo de resó e ua reaccó e equlbro modfca semre las cocetracoes de los comoetes".. PAU CyL J3 equlbro amoíaco, versa y como afecta varacó de V Para la reaccó: N (g) +3 H (g) NH 3 (g) ; P 4,3x1-3 a 3 C. a) Cuál es el valor de ara la reaccó versa? b) Qué asaría a las resoes e el equlbro de N, H y NH 3, s añadmos u catalzador? c) Qué asaría a la, s aumetamos el volume? 3. PAU CyL S dado α y moles de SO y O calcular 1

2 IES POLITÉCNICO SORIA - (De. de Físca y Químca) Ua mezcla que cotee 1 moles de dóxdo de azufre y 9 moles de oxígeo se oe e cotacto co u catalzador roducédose la reaccó: SO (g) + O (g) SO 3 (g). El 9% del dóxdo de azufre se trasforma e tróxdo de azufre a 575 C. Calcule la costate de equlbro,, de la reaccó s la resó total es de 1 atm. 4. PAU CyL J1Le Châteler e la formacó de H O Dado el sguete sstema e equlbro, que osee ua varacó de etalía egatva: H (g) + O (g) H O (g). Descrba el efecto que roducrá al: a) Efrar. b) Añadr vaor de agua. c) Comrmr. d) Aumetar la resó de hdrógeo. 5. PAU CyL S3 equlbro, dado α y dado G calcular y c El COCl gaseoso se dsoca a 1 segú la reaccó: COCl (g) CO (g) + Cl (g) a) Calcule cuado la resó de equlbro es 1 atm y el orcetaje de dsocacó es del 49, %. b) S la eergía lbre estádar (a 5 C y 1 atm) del equlbro de dsocacó es Gº + 73,1 kj, calcule las costates c y ara el equlbro ateror a 5 C. 6. PAU CyL S1 Descomoscó del etao y α dada la resó total A 67ºC la ara la descomoscó del etao e eteo e hdrógeo es,51. Calcular la fraccó de etao descomuesto (trasformado) e reseca de u catalzador, sabedo que la resó total e el equlbro es de,75 atmósferas. 7. PAU CyL J Equlbro N y O y cotamacó are La costate de equlbro c, ara la reaccó: N (g) + O (g) NO (g) es 8,8x 1-4 a.. S moles de N (g) y 1 mol de O (g) se troduce e u recete de, ltros y se caleta a. : a) Calcule los moles de cada ua de las eseces e el equlbro. b) S la costate de equlbro c, ara la reaccó N (g) + O (g) NO (g) es de 1-3 a 5 C. Exlque la mortaca del valor de esta costate desde el uto de vsta del NO(g) como cotamate e el are. SOLUCIONES PROBLEMAS PAU EQUILIBRIO QUÍMICO 1. PAU CyL J4 equlbro, volume ara certas catdades N O 4 dada c N O 4 (g) NO (g) Alcado la exresó de la costate de equlbro y deomado V, al volume del recete, se tee: [NO ] V 4 ; 3, V 1,5 L [N O ] 1 4 V V c b) La rooscó es falsa. E u equlbro e el que o haya varacó e el úmero de moles (o de moléculas), or ejemlo, H (g) + I (g) HI(g), las varacoes de resó o afecta al equlbro. Por tato, las cocetracoes de las dsttas eseces e el equlbro o se modfcará. S la varacó de la resó se debe a la troduccó de u gas erte y s que se modfque el volume, el equlbro o se modfca y tamoco las cocetracoes de los comoetes.

3 IES POLITÉCNICO SORIA - (De. de Físca y Químca) Además, la resó solo fluye decsvamete e las reaccoes e las que tervee gases; s los artcates del equlbro está e fases codesadas, sóldos y líqudos, las varacoes de resó se uede desrecar.. PAU CyL J3 equlbro amoíaco, versa y como afecta varacó de V a) La de la reaccó versa es la versa de la de la reaccó drecta ' 1 1 3,6 3 4,3 1 b) U catalzador o afecta al equlbro, su efecto es acortar el temo que se tarda e alcazar el equlbro. c) La costate deede exclusvamete de la temeratura y or tato ua varacó del volume o afecta a su valor. 3. PAU CyL S dado α y moles de SO y O calcular Los datos cales so moles, la arte que reaccoa de u reactvo (se calculará moles e equlbro), resó total y temeratura e el equlbro (este dato sobra ara calcular ). Se uede calcular los moles de todas las sustacas e el equlbro, co esto y la P total, las arcales, y co estas Para reaccó y e el equlbro se costruye la tabla sguete teedo e cuata que or cada mol de SO que reaccoa lo hace la mtad de O. SO (g) + O (g) SO 3 (g). moles cales 1 9 moles e el equlbro 1 X 9 X X,9 1,9 1,9 1 moles e el equlbro moles e el equlbro 1 85,5 9 x,9 1 x,9 1 Los moles totales resetes e el equlbro so: T 1 mol SO + 85,5 mol O + 9 mol SO 3 95,5 mol de gas Como la resó total es 1 atm, y las resoes arcales de cada comoete se calcula co la relacó: x T T, se tee: T 1mol SO 95,5mol ; 85,5mol 95,5mol ; 9mol O SO 3 95,5mol Alcado la ley de Accó de Masas: ( SO ) ( ) 9 95,5 1 95,5 SO O 3 85,5 95,5 9,47 4. PAU CyL J1Le Châteler e la formacó de H O El rco de Le Châteler dce que al erturbar u sstema e equlbro desde su exteror, éste evolucoa de forma que se ooe a dcha erturbacó. H (g) + O (g) H O (g) H egatvo (exotérmca) a) Al efrar, el sstema se ooe favorecedo la reaccó exotérmca, es decr, el sstema se deslaza haca la derecha y aumeta la cocetracó de agua roducda. b) S se aumeta la cocetracó de vaor el agua el sstema de deslaza haca la zquerda, haca la descomoscó de la msma. c) Al aumetar la resó del sstema, el equlbro se deslaza haca volúmees meores (dsmuyedo la resó), es decr haca la derecha aumetado la formacó de agua. 3

4 IES POLITÉCNICO SORIA - (De. de Físca y Químca) d) S se aumeta la resó del hdrógeo, aumeta su cocetracó y el sstema se deslaza haca la derecha haca la formacó de agua. 5. PAU CyL S3 equlbro, dado α y dado G calcular y c a. Suogamos que se troduce e el recete moles de fosgeo (COCl ) y se costruye la sguete tabla de valores ara el equlbo. COCl (g) CO (g) + Cl (g) moles cales (mol) moles e el equlbro (mol) x x x α α α (1 α α Los moles totales e el equlbro so: (1 + α + α (1 + Las resoes arcales de cada comoete e el equlbro so: (1 1,49 COCl χ COCl, 34atm 1+,49 α,49 CO Cl χ CO, 33atm 1+,49 α X x α Alcado la ley de Accó de masas, resulta que: CO Cl,33,33,3,34 COCl b) Para calcular la costate de equlbro a otra temeratura (5ºC), se usa la exresó que relacoa la costate co la eergía lbre de Gbbs ( Gº) e el equlbro: Gº - R T L 73,1 1 3 J/mol - 8,31 J mol L Se areca que,3 a 1, y 1, a 5ºC (98). Al bajar la temeratura dsmuye, esto mlca que la reaccó es edotérmca. Desejado: 1, Para coocer c, se alca la relacó etre ambas costates de equlbro, sedo la dfereca etre los moles gaseosos de roductos y reactvos. c (R T) ; 1, c [,8 atm L/(mol ) 98 ] 1 Desejado: c 6, PAU CyL S1 Descomoscó del etao y α dada la resó total Para la reaccó que tee lugar se costruye la sguete tabla de valores, sedo α el grado de dsocacó del etao y suoedo que se troduce moles de etao CH 3 - CH 3 (g) CH CH (g) + H (g) cal (mol) equlbro (mol) (1 α α Los moles totales e el equlbro so: (1 + α + α (1+ Como la resó total es,75 atm, y las resoes arcales de cada comoete,, se calcula co la relacó: χ T T, se tee: T (1 α ) mol (1 α ) e ta o,75atm, 75atm mol (1+ 4

5 IES POLITÉCNICO SORIA - (De. de Físca y Químca) α mol α eteo H,75atm, 75atm mol (1+ α,75 1 H eteo Alcado la ley de Accó de masas: +α, 51 1 α e ta o,75 1+α α,51 α Oerado: ; (1+ (1 α ),75 1 α, 68 ; α +,68 α,68 Desejado: α,5 5, % 7. PAU CyL J Equlbro N y O y cotamacó are a) Para el equlbro se costruye la sguete tabla, teedo e cuata la estequometría. N (g) + O (g) NO (g) cal (mol) 1 equlbro (mol) x 1 - x x Alcado la exresó de la costate de equlbro, se tee: x [NO] L c ; 8,8 1 [N ] [O ] x 1 x L L Oerado: x,1 mol 4 Los moles de las eseces e equlbro so: N,1 1,979 mol O 1,1,979 mol NO,1,4 mol 4 x ( x) (1 x) b) El NO (óxdo ítrco) es uo de los resosables de la lluva ácda. Se oxda a NO, ara, osterormete, co el vaor de agua que exste e la atmósfera, trasformarse e ácdo ítrco, el cual cae adherdo e las gotas de lluva. El óxdo ítrco se forma e los motores de los automóvles, los cuales trabaja a muy alta temeratura, y el equlbro de formacó es u roceso edotérmco (dato que o da el roblema, ero que se deduce de los valores de, a 5 C y C), las altas temeraturas exstetes e los cldros del automóvl favorecerá la formacó de NO (rco de Le Cháteler). Para evtar la formacó de este elgroso cotamate, los automóvles lleva u dsostvo e el tubo de escae que, etre otros rocesos, rovoca la ráda descomoscó catalítca del NO e sus elemetos, O y N, gases que ya uede exulsarse s gú roblema a la atmósfera. 5