PROBLEMAS RESUELTOS SELECTIVIDAD ANDALUCÍA 2002 QUÍMICA TEMA 5: EQUILIBRIO QUÍMICO

Transcripción

1 ROBLEMAS RESUELOS SELECIVIDAD ANDALUCÍA 00 QUÍMICA EMA 5: EQUILIBRIO QUÍMICO Junio, Ejercicio 3, Oción A Junio, Ejercicio 6, Oción B Reserva 1, Ejercicio 3, Oción A Reserva 1, Ejercicio 5, Oción B Reserva, Ejercicio 3, Oción A Reserva, Ejercicio 5, Oción B Reserva 3, Ejercicio 3, Oción B Reserva 3, Ejercicio 6, Oción B Reserva 4, Ejercicio 6, Oción A Setiembre, Ejercicio 6, Oción A htt://emestradawordresscom

2 En un matraz vacío se introducen igual número de moles de H y N que reaccionan según la ecuación: N(g) + 3H (g) NH 3(g) Justifique si, una vez alcanzado el equilibrio, las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas: a) Hay doble número de moles de amoniaco de los que había inicialmente de N b) La resión arcial de nitrógeno será mayor que la resión arcial de hidrógeno c) La resión total será igual a la resión de amoniaco elevada al cuadrado QUÍMICA 00 JUNIO EJERCICIO 3 OCIÓN A a) Falso Habrá doble número de moles de amoníaco de los que han desaarecido de hidrógeno ero no de los que inicialmente había b) Verdadero or cada mol que se consume de nitrógeno, se consumen tres de hidrógeno Si inicialmente se introduce igual número de moles de ambos, cuando se llegue al equilibrio habrá más moles de nitrógeno que es del que menos se gasta, y, si hay más moles de nitrógeno, su resión arcial será mayor c) Falso La resión total será la suma de las resiones arciales de los tres gases en equilibrio: amoníaco, nitrógeno e hidrógeno

3 Al calentar Cl 5 (g) a 50 C, en un reactor de 1 litro de caacidad, se descomone según: Cl 5(g) Cl 3(g) + Cl (g) Si una vez alcanzado el equilibrio, el grado de disociación es 0 8 y la resión total es 1 atm, calcule: a) El número de moles de Cl 5 iniciales b) La constante K a esa temeratura 1 1 Dato: R = 0 08 atm L K mol QUÍMICA 00 JUNIO EJERCICIO 6 OCIÓN B a) Cl Cl + Cl 5 3 inicial n 0 0 equilibrio n (1 α) nα nα El número total de moles es: n = n (1 α ) + nα+ nα = n (1 +α ) Alicando la fórmula: V = n R, tenemos: V = n R 1 1 = n (1 + 0'8) 0'08 53 n = 0'013 b) K nα nα α = = = = 1'77 at n(1 α) 1 α 1 0'8 n(1 +α) n(1 +α ) n(1 +α) 0'8 1

4 El nitrógeno y el hidrógeno reaccionan según la siguiente ecuación química: N(g) + 3H (g) NH 3(g) Δ H < 0 Indique, razonadamente, qué ocurrirá cuando una vez alcanzado el equilibrio: a) Se añade N b) Se disminuye la temeratura c) Se aumenta el volumen del reactor, manteniendo constante la temeratura QUÍMICA 00 RESERVA 1 EJERCICIO 3 OCIÓN A El rinciio de Le Chatelier dice que si en un sistema en equilibrio se modifica alguno de los factores externos (temeratura, resión o concentración), el sistema evoluciona de forma que se deslaza en el sentido que tienda a contrarrestar dicha variación Atendiendo a él, se ueden razonar las tres cuestiones anteriores: a) Si se añade nitrógeno, ara consumir el que se adiciona, el sistema evoluciona deslazando el equilibrio hacia la derecha, hacia la formación de amoníaco b) Una disminución de la temeratura favorece el sentido exotérmico de la reacción, ya que el sistema tenderá a generar calor ara contrarrestar la bajada de temeratura Se deslaza or tanto hacia la derecha c) Un aumento de volumen del reactor rovoca una disminución de la resión en el interior del mismo y el sistema evoluciona aumentando dicha resión ara ello se deslazará hacia la izquierda orque or cada moles de gas que desaarecen de los roductos, aarecen cuatro de reactivos Aumenta el número de moles gaseosos y, or lo tanto, aumenta la resión

5 En un reciiente de 10 L se hacen reaccionar, a 450º C, 0 75 moles de H y 0 75 moles de I, según la ecuación: H(g) + I (g) HI(g) Sabiendo que a esa temeratura Kc = 50, calcule en el equilibrio: a) El número de moles de H, I y de HI b) La resión total en el reciiente y el valor de K 1 1 Dato: R = 0 08 atm L K mol QUÍMICA 00 RESERVA 1 EJERCICIO 5 OCIÓN B a) H + I HI inicial 0'75 0'75 0 equilibrio 0'75 x 0'75 x x x [ HI] 10 4x K c = = = = 50 x = 0'585 H 0'75 x 0'75 x 0'565 x 1'5 x I moles de H = moles de I = 0'75 0'585 = 0'165 moles de HI = 0'585 = 1'17 b) Como Δ n = 0 K c = K = 50, y el valor de la resión se uede calcular con el número total de moles (que será el mismo que inicialmente or ser Δ n = 0), con la ecuación de los gases ideales: 10 = 1'5 0'08 73 = 8'89 atm

6 Sea el sistema en equilibrio: CaCO 3(s) CaO(s) + CO (g) Indique, razonadamente, si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas: a) La resión total del reactor será igual a la resión arcial delco b) K es igual a la resión arcial del CO c) K y K c son iguales QUÍMICA 00 RESERVA EJERCICIO 3 OCIÓN A a) Verdadero orque el único gas existente en el reactor es el dióxido de carbono b) Verdadero or la misma razón c) Falso ara que así fuese, la variación del número de moles de sustancias gaseosas tendría que ser Δ cero, ero en este caso vale 1, or lo que ( ) n K = K R = K R c c

7 En un reciiente de 1 L y a una temeratura de 800 C, se alcanza el siguiente equilibrio: CH 4(g) + HO(g) CO(g) + 3H (g) Calcule: a) Los datos que faltan en la tabla: [CH 4 ] [H O] [CO] [H ] Moles iniciales Variación en el nº de moles al alcanzar el equilibrio 0 40 Nº de moles en el equilibrio 0 40 b) La constante de equilibrio K Dato: R = atm L K mol 1 QUÍMICA 00 RESERVA EJERCICIO 5 OCIÓN B a) Dado que de agua se consume lo mismo que de metano, la variación de moles de metano será la misma que la de agua ( 0,40) y también será esta la cantidad de moles que aarecen de monóxido y de hidrógeno, aunque de hidrógeno habrá más que de monóxido en el equilibrio, ya que había una cantidad inicial que habrá que sumársela a la que aarece Así, la tabla quedará: [CH 4 ] [H O] [CO] [H ] Moles iniciales Variación en el nº de moles al alcanzar el equilibrio Nº de moles en el equilibrio b) 3 Δn 0'40 1'93 K = K c (R) = (0' ) = 1'39 10 at 1'60 0'10 5

8 En la figura se muestra el diagrama de energía ara una hiotética reacción química Razone si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones: a) La reacción directa es exotérmica b) La energía de activación de la reacción directa es mayor que la energía de activación de la reacción inversa c) La energía de la reacción química es igual a la diferencia entre las energías de activación de la reacción inversa y directa ENERGÍA REACIVOS RODUCOS COORDENADA DE REACCIÓN QUÍMICA 00 RESERVA 3 EJERCICIO 3 OCIÓN B a) Verdadero: la entalía de los roductos es inferior a la de los reactivos y se desrenderá energía en la reacción b) Falso En la figura se uede areciar que E a1 (energía de activación de la reacción directa) es menor que E a(energía de activación de la reacción inversa) c) Falso La energía de la reacción química es igual a la diferencia entre las energías de activación de la reacción directa e inversa, Δ H = E a1 E a

9 Una muestra de 6 53 g de NH4HS se introduce en un reciiente de 4 L de caacidad, en el que reviamente se ha hecho el vacío, y se descomone a 7º C según la ecuación: NH4HS(s) NH 3(g) + HS(g) Una vez establecido el equilibrio la resión total en el interior del reciiente es 0 75 atm Calcule: a) Las constantes de equilibrio K c y K b) El orcentaje de hidrógenosulfuro de amonio que se ha descomuesto 1 1 Datos: R = 0 08 atm L K mol Masas atómicas: H = 1, N = 14; S = 3 QUÍMICA 00 RESERVA 3 EJERCICIO 6 OCIÓN B a) Se trata de un equilibrio heterogéneo en el que los únicos gases son los que aarecen en los roductos y como aarece la misma cantidad de cada uno, la resión arcial de cada uno de ellos será la mitad de la total 0'75 NH = 3 H S = = 0'375 K = = 0'375 0'375 = 0'14 at NH 3 H S 0'14 K = K (R) = = '31 10 (mol / L) (0'08 300) Δn 4 c b) Los moles que desaarecen de NH4HS son los mismo que aarecen de amoníaco o de sulfuro de hidrógeno: n 0' '375 = n = 0'061 moles NH 4HS = 3'11 g de NH 4HS 4 6'53 g muestra 3'11 g x = 47'6% 100 g x

10 A 5º C el valor de la constante K es ara la reacción en equilibrio: NO(g) 4 NO (g) En un reciiente de un litro de caacidad se introducen 0 05 moles de NO 4 a 5º C Calcule, una vez alcanzado el equilibrio: a) El grado de disociación del NO 4 b) Las resiones arciales de NO 4 y de NO 1 1 Dato: R = 0 08 atm L K mol QUÍMICA 00 RESERVA 4 EJERCICIO 6 OCIÓN A a) N O 4 NO inicial 0'05 0 equilibrio 0'05 (1 α) 0'05 α moles totales en el equilibrio: 0'05 (1 +α ) 0'05 α 0'05 (1 ) 4 K = = = = 0'114 NO +α α N O 0'05 (1 α) 1 α 4 0'05 (1 +α) n (1 +α) R 0'05 (1 +α) 0'08 98 = = = 1' (1 +α) V 1 Resolviendo el sistema formado or las dos ecuaciones, nos queda: 4α = 0'114 1 α α= 0'14 = 1' (1 +α) b) = 1' (1 +α ) = 1'4 at 0'05 α 0'05 0'14 NO = = 1'4 = 0'348 at 0'05 (1 +α) 0'05 (1 + 0'14) 0'05 (1 α) 0'05 0'858 N O = 4 = 1' 4 = 1'05 at 0'05 (1 +α) 0'05 (1 + 0'14)

11 ara la reacción: CO (g) + C(s) CO(g) K = 10, a la temeratura de 815º C Calcule, en el equilibrio: a) Las resiones arciales de CO y CO a esa temeratura, cuando la resión total en el reactor es de atm b) El número de moles de CO y de CO, si el volumen del reactor es de 3 litros 1 1 Dato: R = 0 08 atm L K mol QUÍMICA 00 SEIEMBRE EJERCICIO 6 OCIÓN A a) CO (g) + C(s) CO(g) inicial n 0 equilibrio n (1 α) n α moles totales en el equilibrio: n (1 +α ) CO +α α α CO n (1 α) 1 α 1 α n α n (1 ) 4 4 K = = = 10= α = 0'75 n (1 +α) n α α 0'75 CO = = = = 1'71at n (1 +α ) (1 +α) 1'75 n (1 α) (1 α) 0'5 CO = = = = 0'9 at n (1 +α ) (1 +α) 1'75 b) Alicamos la fórmula: V = n R moles de moles de V 0'9 3 CO n = = = 9'75 10 R 0' V 1'71 3 CO n = = = 0'058 R 0'