Página 1

Transcripción

1 TEMA 5. CINÉTICA QUÍMICA Y EQUILIBRIO QUÍMICO 6.2) A una hipotética reacción química A + B C le corresponde la siguiente ecuación de velocidad: v = k [A] [B]. Indique: a) El orden de la reacción respecto de A. b) El orden total de la reacción. c) Las unidades de la constante de velocidad. 6.3) La reacción A + 2B 2C + D es de primer orden con respecto a cada uno de los reactivos. a) Escriba la ecuación de velocidad. b) Indique el orden total de la reacción. c) Indique las unidades de la constante de velocidad. 6.4) Indique, razonadamente, si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas: a) Para una reacción exotérmica, la energía de activación de la reacción directa es menor que la energía de activación de la reacción inversa. b) La velocidad de la reacción no depende de la temperatura. c) La acción de un catalizador no influye en la velocidad de reacción. 6.7) La figura muestra dos caminos posibles para una cierta reacción. Uno de ellos corresponde a la reacción en presencia de un catalizador. a) Cuál es el valor de la energía de activación de la reacción catalizada? b) Cuál es el valor de la entalpía de la reacción? c) Qué efecto producirá un aumento de la temperatura en la velocidad de la reacción? Página 1

2 6.9) Responda a las siguientes cuestiones: a) Dibuje el diagrama entálpico de la reacción CH 2=CH 2 + H 2 CH 3CH 3, sabiendo que la reacción directa es exotérmica y muy lenta, a presión atmosférica y temperatura ambiente. b) Cómo se modifica el diagrama entálpico de la reacción por efecto de un catalizador positivo? c) Justifique si la reacción inversa sería endotérmica o exotérmica. 6.11) Dada la reacción: CO (g) + NO 2 (g) CO 2(g) + NO (g) a) Dibuje el diagrama de entalpía teniendo en cuenta que las energías de la activación para la reacción directa e inversa son 134 KJ y 360 KJ, respectivamente. b) Indique si la reacción directa es exotérmica o endotérmica. Justifique la respuesta. 6.12) La energía de activación correspondiente a la reacción: A + B C + D es de 28,5 KJ, mientras que para la reacción inversa el valor de dicha energía es de 40,3 KJ. a) qué reacción es más rápida, la directa o la inversa. b) La reacción directa, es exotérmica o endotérmica? c) Dibuje un diagrama entálpico de ambos procesos. 6.13) La figura muestra dos caminos posibles para cierta reacción química. Uno de ellos corresponde a la reacción en presencia de un catalizador positivo. Conteste, razonadamente, a las siguientes cuestiones: a) Cuál de los dos caminos corresponde a la reacción catalizada? b) Cuál es, aproximadamente, la energía de activación de la reacción no catalizada? c) cuál es la variación de la entalpía de la reacción catalizada? Página 2

3 7.1) Dados los equilibrios: 3 F 2 (g) + Cl 2 (g) 2ClF 3 (g) H 2 (g) + Cl 2 (g) 2 HCl (g) 2 NOCl (g) 2NO (g) + Cl 2 (g) a) Indica cuál de ellos no será afectado por un cambio de volumen a temperatura constante. b) Cómo afectará a cada equilibrio un aumento en el número de moles de cloro? c) Cómo influirá en los equilibrios un aumento de presión en los mismos? 7.3) Considérese el siguiente sistema en equilibrio: SO 3 (g) SO 2 (g) + ½ O 2 (g) H > 0 Indique si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas. Justifique su respuesta. a) Al aumentar la concentración de oxígeno, el equilibrio no se desplaza, porque no puede variar la constante de equilibrio. b) Al aumentar la presión total el equilibrio se desplaza hacia la izquierda. c) Al aumentar la temperatura el equilibrio no se modifica. 7.5) Para el siguiente equilibrio: PCl 5 (g) PCl 3 (g) + Cl 2 (g) H > 0 Indique, razonadamente, el sentido en el que se desplaza el equilibrio cuando: a) Se agrega cloro gaseoso a la mezcla en equilibrio. b) Se aumenta la temperatura. c) Se aumenta la presión del sistema. 7.6) Considérese el siguiente sistema en equilibrio: MX 5 (g) MX 3 (g) + X 2 (g) A 200 C la constante de equilibrio K c vale 0,022. En un momento dado las concentraciones de las sustancias presentes son: [MX 5]= 0,04 M; [MX 3]=0,4 M y [X 2]= 0,20 M. a) Indique si, en esas condiciones, el sistema está en equilibrio. En el caso de que no estuviese en equilibrio, cómo evolucionaría para alcanzarlo? b) Discuta cómo afectaría un cambio de presión en el equilibrio. Página 3

4 7.7) Para el siguiente sistema: SnO 2 (s) + 2 H 2 (g) 2 H 2O (g) + Sn (s), el valor de la constante K p es 1,5 a 900K y 10 a 1000K. Indique, justificadamente, si para conseguir una mayor producción de estaño deberá: a) Aumentar la temperatura. b) Aumentar la presión. c) Añadir un catalizador. 7.8) Escriba las expresiones de las constantes K c y K p y establezca la relación entre ambas para los siguientes equilibrios: a) CO (g) + Cl 2 (g) COCl 2 (g). b) 2 HgO (s) 2 Hg (l) + O 2 (g). 7.12) Para la reacción: CO 2 (g) + C (s) 2CO (g) K p=10, a la temperatura de 815 C. Calcule, en el equilibrio: a) Las presiones parciales de CO 2 y CO a esa temperatura, cuando la presión total en el reactor es de 2 atm. b) Los moles de CO 2 y CO, si el volumen del reactor es de 3 L. 7.13) A 25 C el valor de la constante K p es 0,144 para la reacción en equilibrio: N 2O 4 (g) 2NO 2 (g) En un recipiente de un litro de capacidad se introducen 0,05 moles de N 2O 4 a 25 C. Calcule, una vez alcanzado el equilibrio: a) El grado de disociación de N 2O 4. b) Las presiones parciales de N 2O 4 y NO ) El cloruro de amonio se descompone según la reacción: NH 4Cl (s) NH 3 (g) + HCl (g) En un recipiente de 5 litros en el que previamente se ha hecho el vacío, se introducen 2,5 g de cloruro de amonio y se calienta a 300 C hasta que se alcanza el equilibrio. El valor de K p a dicha temperatura es 1, Calcule: a) La presión total de la mezcla en el equilibrio. b) La masa de cloruro de amonio sólido que queda en el recipiente. Datos: Masas atómicas N=14; H=1; Cl=35,5. Página 4

5 7.17) En un recipiente de 10 L a 800K, se introducen 1 mol de CO 2 (g) y 1 mol de H 2O (g). Cuando se alcanza el equilibrio representado por la ecuación: CO (g) + H 2O (g) CO 2 (g) + H 2 (g) El recipiente contiene 0,655 moles de CO 2 y 0,655 moles de H 2. Calcule: a) Las concentraciones de los cuatro gases en el equilibrio. b) El valor de las constantes K c y K p para dicha reacción a 800K. 7.19) El NO 2 y el SO 2 reaccionan según la ecuación: NO 2 (g) + SO 2 (g) NO (g) + SO 3 (g) Una vez alcanzado el equilibrio, la composición de la mezcla contenida en un recipiente de 1 litro de capacidad es: 0,6 moles de SO 3, 0,4 moles de NO, 0,1 moles de NO 2 y 0,8 moles de SO 2. Calcule: a) El valor de K p en esas condiciones de equilibrio. b) La cantidad en moles de NO que habría que añadir al recipiente, en las mismas condiciones, para que la cantidad de NO 2 fuera de 0,3 moles. 7.21) Se establece el siguiente equilibrio: C (s) + CO 2 (g) 2CO (g) A 600 C y 2 atm, la fase gaseosa contiene 5 moles de dióxido de carbono por cada 100 moles de monóxido de carbono. Calcule: a) Las fracciones molares y las presiones parciales de los gases en el equilibrio. b) Los valores de K c y K p a esa temperatura. 7.23) En un matraz de 7,5 litros, en el que se ha practicado el vacío, se introducen 0,5 moles de H 2 y 0,5 moles de I 2, y se calienta a 448 C, y se establece el siguiente equilibrio: H 2 (g) + I 2 (g) 2HI (g) Sabiendo que el valor de K c es 50, calcule: a) La constante K p a esa temperatura. b) La presión total y el número de moles de cada sustancia presente en el equilibrio. 7.24) El óxido de mercurio (II) contenido en un recipiente cerrado se descompone a 380 C según: 2 HgO (s) O 2 (g) + 2Hg (g) Sabiendo que a esa temperatura el valor de K p es 0,186, calcule: a) Las presiones parciales de O 2 y de Hg en el equilibrio. b) La presión total en el equilibrio y el valor de K c a esa temperatura. Página 5

6 7.27) En un matraz en el que se ha practicado previamente el vacío, se introduce cierta cantidad de NaHCO 3 y se calienta a 100 C. Sabiendo que la presión en el equilibrio es de 0,962 atm, calcule: a) La constante K p para la descomposición del NaHCO 3, a esa temperatura, según: 2 NaHCO 3 (s) Na 2CO 3 (s) + H 2O (g) + CO 2 (g) b) La cantidad de NaHCO 3 descompuesto si el matraz tiene una capacidad de 2 litros. Datos: Masas: Na=23, C=12, O=16, H= ) En un recipiente de 1 litro de capacidad, en el que previamente se ha hecho el vacío, se introducen 6 g de PCl 5. Se calienta a 250 C y se establece el siguiente equilibrio: PCl 5 (g) PCl 3 (g) + Cl 2 (g) a) Si la presión total en el equilibrio es de 2 atm, calcule el grado de disociación del PCl 5. b) El valor de la constante K p a esa temperatura. Datos: Masas: P=31, Cl=35, ) En un recipiente de 4 litros, a una cierta temperatura, se introducen cantidades de HCl, O 2 y Cl 2 indicadas en la tabla, y se establece el siguiente equilibrio: 4 HCl (g) + O 2 (g) 2 H 2O (g) + 2Cl 2 (g) Calcule: HCl O 2 H 2O Cl 2 Moles iniciales 0,16 0,08 0,02 Moles en equilibrio 0,06 a) Los datos necesarios para completar la tabla. b) El valor de K c a esa temperatura. 7.31) Para el Proceso Haber : N 2 (g) + 3 H 2 (g) 2NH 3 (g) El valor de K p es 1, a 500 C. En una mezcla en equilibrio de los tres gases, a esa temperatura, la presión parcial de H 2 es 0,928 atm y la de N 2 es 0,432 atm. Calcule: a) La presión total en el equilibrio. b) El valor de la constante K c. Página 6

7 7.32) En un recipiente se introduce una cierta cantidad de SbCl 5 y se calienta a 182 C hasta que se alcanza la presión de una atmósfera y se establece el equilibrio: SbCl 5 (g) SbCl 3 (g) + Cl 2 (g) Sabiendo que en las condiciones anteriores el SbCl 5 se disocia en un 29,2%, calcule: a) Las constantes de equilibrio K c y K p. b) La presión total necesaria para que, a esa temperatura, el SbCl 5 se disocie un 60%. 8.2) Para los compuestos poco solubles: CuBr, Ba(IO 3) 2 y Fe(OH) 3, escriba: a) La ecuación del equilibrio de solubilidad en agua. b) La expresión del producto de solubilidad. c) El valor de la solubilidad en función del producto de solubilidad. 8.4) Indique, justificadamente, cómo se modificará la solubilidad del carbonato de calcio (sólido blanco insoluble, CaCO 3), si a una disolución saturada de esta sal se le adiciona: a) Carbonato de sodio (Na 2CO 3). b) CaCO 3. c) Cloruro de calcio. 8.5) Cómo se espera que afecte la presencia de cada uno de los siguientes solutos a la solubilidad molar del Mg(OH) 2 en agua? a) MgCl 2. b) KOH. c) HCl. 8.9) Responda a las siguientes cuestiones: a) Calcule la solubilidad molar a 25 C del Ag 2CO 3 (sólido insoluble), sabiendo que, a esa temperatura, 100 ml de una disolución saturada del mismo, produce por evaporación un residuo de 3,55 mg. b) Calcule el producto de solubilidad de dicha sal. (Datos: Masas atómicas: C=12, O=16, Ag=108). 8.10) La solubilidad del SrCrO 4 en agua es 1,22 g/l a 25 C. Calcule: a) Las concentraciones en mol/l de Sr 2+ y CrO 4 2- en una disolución saturada de dicha sal. b) El valor del producto de solubilidad de esta sal. (Dato: Masas atómicas: Cr=52, O=16, Sr=87,6). Página 7

8 8.12) Se ha de preparar 1 L de disolución saturada de CaCO3 (sólido cristalino blanco insoluble) a una temperatura determinada. Calcule: a) La solubilidad de la sal. b) La cantidad mínima de carbonato de calcio necesaria para preparar la disolución saturada. (Datos: K s CaCO 3= 4, Masas atómicas: C=12; O=16, Ca=40). 8.14) Indique si se forma precipitado si se mezclan. Justifíquelo: a) 25 ml de NaI 1, M y 35 ml de AgNO 3 7, M. b) 25 ml de NaCl 1, M y 35 ml de AgNO 3 7, M. (Datos: Kps AgI= 8, Kps AgCl= 1, ). 8.15) Se mezclan 10mL de disolución 10-3 M de Ca 2+ con 10 ml de disolución M de Na 2CO 3. a) Indique si se forma o no precipitado. Justifíquelo. b) En caso de que se forme, calcule la cantidad de sólido formado (CaCO 3) (Dato: K ps CaCO 3= ). 8.17) Se mezclan 50mL de una disolución que contiene 0,331 g de nitrato de plomo (II) con 50 ml de otra disolución que contiene 0,332 g de yoduro de potasio, y mantenemos la temperatura a 25 C. Calcula: a) Si se forma precipitado de yoduro de plomo (II), y an caso afirmativo qué cantidad. b) Las concentraciones de los iones yoduro de plomo (II) en la disolución resultante. (Datos: K ps PbI 2= 10-8, Masas atómicas: Pb= 207; N=14; O=16; K=39; I=127). 8.18) Se mezclan 200mL de disolución 0,01 M de Ba(NO 3) 2 con 100mL de disolución 0,1 M de NaIO 3. a) Indique si se forma o no precipitado. Justifíquelo. b) Determine la solubilidad del BaIO 3 en la disolución que resulta de la mezcla. (Dato: K ps BaIO 3= 1, ). 8.19) Las constante del producto de solubilidad del Cd(OH) 2 a 25 C es 1, Calcule su solubilidad en g/l: a) En agua pura. b) En disolución 0,1 M de NaOH. (Datos: Masas atómicas: Cd= 112,4; O=16; H=1). Página 8

9 8.22) La solubilidad del hidróxido de magnesio en agua es de 9,6 mg/l a 25 C. Calcule: a) El producto de solubilidad de este hidróxido insoluble a esta temperatura. b) La solubilidad a 25 C, en una disolución 0,1 M de Mg(NO 3) 2. (Datos: Masas atómicas: Mg= 24,3; O=16; H=1). 8.23) Una disolución es 0,001 M en Sr 2+ y 2 M en Ca 2+. Si los productos de solubilidad del SrSO 4 y CaSO 4 valen 10-7 y 10-5 respectivamente: a) Qué catión precipitará antes al añadir lentamente Na 2SO 4? b) Qué concentración quedará del primer ion en precipitar cuando empiece a precipitar el segundo? 8.26) El producto de solubilidad del hidróxido de magnesio es 1, Calcule: a) El ph de la disolución saturada. b) La solubilidad de una disolución de hidróxido de sodio de ph=12. Dato: K w= ) Para una disolución de hidróxido de calcio, calcule: a) El ph de la disolución saturada. b) Los gramos de hidróxido de calcio que se disolverán en 100 ml de una disolución cuyo ph=11,5. (Datos: K ps Ca(OH) 2= 7, Masas atómicas: C=12; O=16; Ca=40; H=1). 8.29) Conociendo que el producto de solubilidad del Fe(OH) 3 a la temperatura 25 C es de , calcule: a) La solubilidad en agua pura de dicho compuesto a esa temperatura. b) La concentración del catión Fe 3+ que debe tener una disolución para que comience a precipitar a ph= ) Indique si debería formarse un precipitado en una disolución con las siguientes concentraciones, justifique la respuesta: a) [Mg 2+ ]= 0,01 M y [NH 3]= 0,1 M. b) [Cr 3+ ]= 0,038 M y ph=3,2. (Datos: K ps Mg(OH) 2= 1, , K ps Cr(OH) 3= 6, , K b NH 3= 1, ). Página 9