COMPENDIO PROBLEMAS EQUILIBRIO QUÄMICO

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1 rof. VÄCOR M. VIORIA Bahillerato - Uiversidad COMENDIO ROBLEMAS EQUILIBRIO QUÄMICO QUI El amoiao estä disoiado e u 60% a la resiå de 6 atm. y a la temeratura de 57Ç. Determia la resiå arial de ada omoete de la mezla y el valor de a esa temeratura. ReaiÅ: NH (g) N (g) + H (g) SoluiÅ = 0,6 or ada moles que se disoia se forma / moles de N y / moles de H : iiio : equilibrio : NH g N g H g 0 1 / / 0 moles totales: = (1-) + / + / = (1+) NH NH ,6 1 0,6 6 1,5 atm. N N / 1 0,6/ 1 0,6 6 1,15 atm. H H / 1 0,6 / 1 0,6 6,75 atm. N H NH 1,15,75 1,5 19, atm QUI La resiå arial del diåido de arboo e la atmåsfera es de, atm. A 5ÇC la ostate del equilibrio de desomosiiå del arboato Älio e Åido de alio y diåido de arboo es de 1,610 - atm. ÉSe desomoe las roas formadas or iedra aliza a temeratura ambiete?

2 SoluiÅ rof. VÄCOR M. VIORIA Bahillerato - Uiversidad La reaiå es la siguiete: CaCO (s) CaO (s) + CO (g) ara omrobar haia que lado se euetra deslazada la reaiå a temeratura ambiete, omararemos la resiå arial del CO o la ostate del equilibrio de desomosiiå. Si la resiå arial es mayor que la ostate el equilibrio estarç deslazado haia la izquierda y, or tato, las roas o se desomodrç a temeratura ambiete y vieversa. Q 4 CO, ,6 10 La tedeia es favoreer la arboataiå del Åido Çlio. or lo tato, la roa aliza o se desomoe a temeratura ambiete. QUI E u reiiete de 0 litros de aaidad se alieta ua mezla de 1 mol de hidrågeo y 1 mol de iodo hasta 448ÇC estableiñdose a diha temeratura u equilibrio etre los dos elemetos y el ioduro de hidrågeo formados. Sabiedo que el valor de la ostate de equilibrio es etoes 50, determöese: a) El Ümero de moles de iodo que queda si reaioar e el equilibrio. b) Si se itrodue 1 mol adiioal de hidrågeo e el sistema ÉquÑ atidad de iodo origial quedarä todavöa si reaioar e el uevo equilibrio? SoluiÅ a) El equilibrio que tedrç lugar serç: I (g) + H (g) HI Iiio 1 1 _ Equilibrio 1 1 (e el equil. quedarç 1- moles de I ) HI I H = 1,9 ; = 0, eq

3 rof. VÄCOR M. VIORIA Bahillerato - Uiversidad Al resolver esta euaiå,, resulta teer dos valores osibles 1 = 1,9 y = 0,78, ero 1 se uede desreiar ya que o se uede disoiar ua atidad mayor que la que iiialmete oemos e la reaiå. Luego los moles de I que os queda si reaioar serç: 1 0,78 = 0, moles de I b) I (g) + H (g) HI Iiio 0, 0, + 1 1,56 Equilibrio 0, 1, 1,56 + El equilibrio alazado e el aartado (a) se ovierte e la situaiå iiial ara la adiiå de u mol de H. Aliado el riiio de Le Chatelier, el equilibrio se deslaza haia la izquierda ara omesar diha adiiå. eq HI I H 1,56 0, 1, 50 e dode: 1 = 1,546 (absurdo) = 0,154 Luego los moles de I si reaioar serç: 0, 0,154 = 0,066 moles de I QUI Ua mezla gaseosa ostituida iiialmete or 7 moles de hidrågeo y 5 moles de iodo e estado gaseoso se alieta a 400ÇC, o lo que se forma 9 moles de HI. Calule: a) La ostate de equilibrio. b) Esriba la reaiå reversible, seáalado Åmo se modifiarä el equilibrio al aumetar la temeratura y la resiå. DAOS: H reaiå = - 10,5 J.

4 rof. VÄCOR M. VIORIA Bahillerato - Uiversidad SoluiÅ H (g) + I (g) HI (g) Iiio 7 5 _ Equilibrio a) Como el hidrågeo y el iodo reaioa mol a mol, formado dos moles de HI, si se forma 9 moles de HI quiere deir que habrç desaareido 9 moles de H y de I, o lo que es lo mismo 4,5 moles de ada uo de ellos. 9 moles HI H I,5 v 9 v 0,5 v 81,5 0,5 64,8 b) H (g) + I (g) HI (g) H = - 10,5 J. SegÑ el riiio de Le Chatelier, u iremeto de la temeratura favoreerç el deslazamieto haia la izquierda del equilibrio, ues e este setido la reaiå es edotörmia. La resiå o ifluye, ya que el Ñmero de moles gaseosos de los reativos y los rodutos es el mismo. QUI Al aletar etaloruro de atimoio se disoia e triloruro de atimoio y loro. A 18ÇC y resiå de ua atmåsfera se disoia e u 9,%. Calular: a) Las y ara la disoiaiå de diho omuesto a esta temeratura. b) La resiå a la ual se disoiarä e u 60%.

5 rof. VÄCOR M. VIORIA Bahillerato - Uiversidad SoluiÅ a) El equilibrio que tedrç lugar serç de la forma: SbCl 5 SbCl + Cl Equilibrio 1 0,9 0,9 0,9 SbCl Cl SbCl 5 SbCl SbCl 5 Cl (reuerda que arial = total Ü fraiå molar) á moles SbCl á moles Cl SbCl Cl á moles totales á moles totales 0,9 1 0,9 0,9 0,9 0,6 SbCl 1 5 SbCl Cl 1 ( 0,6) 0,548 Luego os queda que: 0,6 0,6 1 0,548 9, 10 atm. Sabiedo que R y que -1 1 odemos sustituirlos valores. = R 9, 10 0,08 455,5 10 mol/litro b) La se matiee ostate e igual a moles: SbCl SbCl Cl 5 ero ambia el Ñmero de á moles de Cl = á moles de SCl = 0,6 (60%) á moles de SbCl 5 = 1 0,6 = 0,4 á total de moles de la mezla = 0,6 + 0,6 + 0,4 = 1,6 moles

6 rof. VÄCOR M. VIORIA Bahillerato - Uiversidad Cl SbCl 0,75 0,75 0,50 9, 10 atm. de dode = 0,1657 atm. Observa que la disoiaiä de la resiä (de 1 atmäsfera a 0,1657 QUI E u reiiete vaöo se itrodue biarboato sådio sålido. Se ierra y se alieta a 10ÇC. Cuado se alaza el equilibrio la resiå es de 170 mmhg. Hallar y ara el roeso: NaHCO (s) Na CO (s) + CO (g) + H O (g) SoluiÅ NaHCO (s) Na CO (s) + CO (g) + H O (g) Iiio _ Equilibrio (1 - ) = CO Ü H O CO = H O 170 CO + H O =,6 atm 760,6 CO = 1,1 HO = (1,1) = 1,7 atm.

7 rof. VÄCOR M. VIORIA Bahillerato - Uiversidad = Ü (R Ü ) - = 1,7 (0,089) = 0,001 QUI ara la reaiå e fase gaseosa etre el triloruro de fåsforo y loro ara dar etaloruro de fåsforo, la ostate de equilibrio,, vale 49 a 0ÇC. Calular: a) Las fraioes molares de los gases e el equilibrio si se itrodue 0,5 moles de triloruro de fåsforo y 0,5 moles de loro e u reiiete vaöo de 5 litros, y se alieta a 0ÇC. b) El valor de la ostate. SoluiÅ a) Llamado a los moles de etaloruro de fåsforo que hay e el equilibrio, obteemos: Equilibrio de sàtesis: Cl (g) + Cl (g) Cl 5 (g) Moles iiiales: 0,5 0,5 0 Moles e equilibrio: 0,5 0,5 = [Cl5 [Cl [Cl 49 = /5 0,5 0, ,5 = 0 SoluiÅ osible = 0, mol. Calulamos ahora las fraioes molares: Moles totales: (0,5 ) + (0,5 ) + = 1 = 1 0, = 0,68 moles. Ná moles de ada gas e equilibrio: Cl Cl Cl 5 0,5 0, 0,18 moles. 0, moles. Cl 0,18 0, 0,65 Cl 0,47 5 0,68 0,68 Cl

8 rof. VÄCOR M. VIORIA Bahillerato - Uiversidad b) R uesto que = , , QUI E u reiiete vaöo se itrodue moles de CH4 y 1 mol de HS. Se ierra el reiiete y se alieta a 77oC, estableiñdose el siguiete equilibrio etre gases: CH H S CS 4 4 (g) (g) (g) H(g) E este equilibrio la resiå arial del H es 0 atm. Y la resiå total es de 0 85 atm. a) Calule el Ümero de moles de ada omoete e el equilibrio y el volume del reiiete. b) Halle y ara el equilibrio: 1 CH4 (g) HS (g) 1 CS (g) H (g) SoluiÅ a) Hay que restar eseial ateiä a los oefiiete estequiomåtrios. b) Los oefiietes estequiomåtrios o idia la atidad real que hay, sio la rooriä e la que reaioa. ) Cuado el iremeto de moles es ero, las dos ostates oiide y so adimesioales I Eq CH 4 (g) H S 1 1 (g) CS 0 (g) 4 H 0 4 (g) 4 0'5 0'0 m t 1 4 H 4 y H H H H 0' 0'85 0'5

9 rof. VÄCOR M. VIORIA Bahillerato - Uiversidad CH CS m 4 0'0 1'80 0'0 0'0 '40 H H S 1 0'0 0'60 4 0'0 0'80 V R '40 0' '85 8 l b) ara el Çlulo de las ostates: ara alular las ostates reordamos reviamete: ' 4 CS H CH H S 4 CS 1 H CH 1 H S 4 ' evidetemete 4 4 V 4 V V V ' 1 V 1 8 0' 1 0' 5 8 0'08 1' '8 0'6 m /l 6 R 1' ' '9 10 atm. ' 1' '09 10 m l CH 4 (g) HS (g) CS(g) 4H(g)

10 rof. VÄCOR M. VIORIA Bahillerato - Uiversidad QUI Cuado el Åido merñrio (sålido) se alieta e u reiiete errado e el que se ha heho el vaào, se disoia reversiblemete e merurio y oàgeo hasta alazar ua resiå total que e el equilibrio vale a 80áC 141 mmhg. CalÑlese a) las resioes ariales de ada omoete e el equilibrio. b) las oetraioes de los mismos e moles/l ) el valor de ara la desomosiiå ajustada a u mol de Åido merñrio. DAO: uto de ebulliiå del merurio 57áC. SoluiÅ ara resolver este ejeriio hay que teer e ueta que: Se trata de u equilibrio heterogåeo. e e ueta que el Äido merério o va a iterveir e las eresioes de las ostates. or lo tato o es eesario ooer la atidad iiial. Co ooer lo que ha reaioado es sufiiete. I R Eq HgOs â? Hgg ero me imorta u bledo, orque los moles que queda de u sålido oiteresa e u equilibrioheterogöeo. SÅloimortalo que reaioa. 1 O (g) a) mmhg 760 0'14 atm Hg O mmhg 760 0'06 atm b) O O R ' '18 10 mol/l

11 rof. VÄCOR M. VIORIA Bahillerato - Uiversidad Hg 1'18 10 '7 10 mol/l. 1 ) '4 mmhg Hg O 0'14 0'06 0'01 atm QUI A 00oC y a 1 5 atm. de resiå, el etaloruro de fåsforo estä disoiado e u 80 % segü el equilibrio: Cl5 (g) Cl (g) + Cl a)écuäto vale y a diha resiå y temeratura? b)si el volume del reiiete es de u litro halle la desidad de la mezla gaseosa a esa resiå y esa temeratura. )ÉCÅmo ifluiröa e el equilibrio.1) ua dismiuiå de la resiå?.) aáadir u gas ierte omo el eå?.) la reseia de u atalizador SoluiÅ ReaiÄ de disoiaiä e el equilibrio serç: Cl 5 (g) Cl(g) Cl(g) I Eq 1 Es u error freuete esar que las 1 5 atm. orresode a la resiä iiial. Es la resiä e el equilibrio. Coviee trabajar o resioes ariales ara que se simlifique el Émero de moles iiiales que desooemos. (se simlifia al trabajar o fraioes molares) a) Cl CL5 CL CL Cl5 Cl CL Cl5 Cl 0'444 0'111 1'5 '664 atm. Cl '8 1'8 0'111 Cl Cl 1 1 0'8 1'8 0'444

12 rof. VÄCOR M. VIORIA Bahillerato - Uiversidad 1 R '664 0' '057 mol/ l b) ara alular la desidad sälo os falta la masa total, que alulamos a artir de los moles, or tato: CÇlulo de moles totales: 1 0'0 1'8 0'018 V R 1'5 1 0'0 moles 0'08 57 Cl Cl Cl5 0'018 0'8 0'0144 1'0 g. 10 0'0144 1'47 0' ' g. 08'5 0'751 g. masa total 1'0 1'47 0'751 '4 g. D m V '4 g /l. ) ara resoder a los tres aartados, os fijamos e el riiio de LeChÖtelier que die: Cuado e u sistema e equilibrio se rodue ua modifiaiå de alguas variables que lo determia (oetraiå,, ), el equilibrio se deslaza e el setido e que tiede a ooerse o miimizar diha variaiå. or tato: 1) Ua dismiuiä de la resiä harç que el equilibrio tieda a aumetarla dirigiådose haia däde hay u mayor Émero de moles, es deir, a la dereha. ) Al aüadir u gas ierte aumeta la resiä, or lo que el equilibrio reaioarç dismiuyådola yedo haia dode meos Émero de moles gaseosos hay, es deir, a la izquierda. ) El atalizador o ifluye.

13 rof. VÄCOR M. VIORIA Bahillerato - Uiversidad QUI E u reiiete vaöo se itrodue hidrogeoarboato de sodio sålido y se alieta a 10ÇC. Cuado se alaza el equilibrio la resiå es de 170 mmhg. Halle y ara el roeso NaHCO(s) NaCO (s) + CO(g) + HO(g) Si al aumetar la temeratura se frea la desomosiiå de hidrogeoarboato, razoe si la reaiå serä edotñrmia o eotñrmia e el setido dado. SoluiÅ Se trata de u equilibrio heterogåeo. No debe reouar el o teer los moles iiiales, sio los que reaioa. SÄlo alguos rodutos so gaseosos, que so los que va a iterveir e el equilibrio. Reuerde que el iremeto de temeratura favoree siemre el setido edotårmio (or el riiio de Le ChÖtelier) El riiio de LeChÄtelier die que uado e u sistema e equilibrio se rodue ua modifiaiä de alguas variables que lo determia (oetraiä,, ), el equilibrio se deslaza e el setido e que V R I Eq NaHCO(g) NaCO(s) CO(g) HO(g ) ' '07 0'05 m l 0'05 1'5 10 m l R 1'5 10 0'089 1' '51 1'7 atm Al aumetar la temeratura se favoree el setido edotårmio. Si se frea la desomosiiä de NaHCO sigifia que se favoree si formaiä, es deir, ese es el setido edotårmio. Esto sigifia que e el de la desomosiiä serç eotårmio, que es el dado. H 0.

14 rof. VÄCOR M. VIORIA Bahillerato - Uiversidad QUI A 150ÇC, el loruro de sulfurilo se disoia e u 0% e diåido de azufre y loro. Calular y ara el equilibrio ooiedo que iiialmete e u reiiete vaöo de 5 litros de aaidad se itrodue moles de SOCl(g) y que e el equilibrio la resiå total es de 5 atm. Calule el valor de ara el equilibrio a la misma temeratura. Masas atåmias: S = ; O = 16 ; Cl = 5 5 SoluiÅ Esribir el equilibrio artiedo de moles iiiales. rabajar e fuiä de a (os lo da) Hallar rimero y a artir de ella ara o liarse o resioes ariales. V = 5 l ; = 0 ; t = 5 ; á = 150àC I Eq SO Cl(g) SO (g) Cl(g) ' 0'5 0'5 1' 0'194 V R '5 '5 0' '5 moles. SO Cl '5 '5 0' 194 0' SO Cl 1 '5 1 0' '5 9'97 10 m /l 1 R 9' ' '4 atm. Y ahora el oretaje e eso de la mezla gaseosa.

15 rof. VÄCOR M. VIORIA Bahillerato - Uiversidad moles de SO moles de Cl moles de SO Cl 0'058 4'1 g. gramos totales 6'18 g. 0'194 0' 0'058 '7 g ' ' 64 m 15 0'158 18' g. '7 100 SO 6'18 Cl 15'77% SO Cl 70'1% 14'% ' 0'4 0'1156 atm QUI SegÑ el roeso de Elligham a 1100oC se uede obteer hierro (Fe) e los altos horos a artir de la reaiå: FeO(s) Fe(s) + CO (g) H > 0 A travös de 5 toeladas (eeso) de FeO(s) se hae asar gas aire, 0 % de CO y 80 % de N, (omosiiå e moles); ooiedo que a diha temeratura vale 0 400, âuçtos g. De Fe se obtedrç al asar 1000 moles de mezla gaseosa? Elique si el aumeto de resiå y el aumeto de temeratura beefiiarç el roeso de obteiå de hierro mediate este roedimieto. Masas atåmias: Fe = ; C = ; O = 16) SoluiÅ Date ueta de que se trata de u equilibrio heterogåeo. Oido ferroso e eeso sigifia que hay de sobra, y que el reativo limitate va a ser el moäido de arboo, es deir, va a reaioar todo el que haya. Si se lee o ateiä el teto, te darçs ueta de que se idia omo dato la atidad de moles iiiales de CO : âel 0 % de 1000 moles de gas aire!. Reuerda que e la eresioes de las ostates o iterviee las sustaias sälidas, ues su oetraiä es su desidad que es ostate (ya iluida e el valor de y )

16 rof. VÄCOR M. VIORIA Bahillerato - Uiversidad I Eq. FeO (s) CO (g) Fe (s) CO (g) Gas aire :80% N ; 0% CO 0'4 ã 1100á 0' atm. t CO CO CO CO m t 00 0' '4 80 1' '85 57'14 moles 191' g de Fe ' g Fe. DisusiÄ..Le ChÖtelier: Si la reaiä es edotårmia e el setido de obteiä de hierro, al aumetar la temeratura se favoreerç este setido, ya que segé el riiio de Le ChÖtelier el equilibrio tiede a reaioar otrarrestado al agete ertubador, or lo tato tratarç de otrarrestar el aumeto de temeratura osumiedo alor e el setido edotårmio (dereha) Si se aumeta la resiä, segé el riiio de Le ChÖtelier el equilibrio tederç a otrarrestar este efeto or lo que evoluioarç e el setido e el que haya meor Émero de moles gaseosos. Como hay el mismo e ambos lados, el equilibrio o se ve afetado.