EQUILIBRIO QUÍMICO QCA 07

Transcripción

1 1.- Dado el equilibrio: N (g) + 3 H (g) NH 3 (g) Justifique la influenia sobre el mismo de: a) Un aumento de la resión total. b) Una disminuión de la onentraión de N. ) Una disminuión de la temeratura. Δ H = 9 kj.- El loruro de nitrosilo se forma según la reaión: NO (g) + Cl (g) NOCl (g) El valor de es a 98. Cuando se alanza el equilibrio a esa temeratura, en un matraz de 1 5 litros hay 4 15 moles de NOCl y 115 moles de Cl. Calule: a) La resión arial de NO en el equilibrio. b) La resión total del sistema en el equilibrio. Datos: R = 8 atm L -1 mol El hidrogenosulfuro de amonio, NH 4 SH se desomone a temeratura ambiente según: NH 4 SH (s) NH 3 (g) + H S (g) El valor de es 18, a 5 ºC. En un reiiente, en el que se ha heho el vaío, se introdue una muestra de NH 4 SH a esa temeratura, alule: a) La resión total en el equilibrio. b) El valor de a esa temeratura. Datos: R = 8 atm L -1 mol Indique, razonadamente, si las siguientes afirmaiones son verdaderas o falsas: a) ara una reaión exotérmia, la energía de ativaión de la reaión direta es menor que la energía de ativaión de la reaión inversa. b) La veloidad de la reaión no deende de la temeratura. ) La aión de un atalizador no influye en la veloidad de reaión. 5.- En un reiiente de 1 litro de aaidad, en el que reviamente se ha heho el vaío, se introduen 6 g de Cl 5. Se alienta a 5 ºC y se establee el siguiente equilibrio: Cl 5 (g) Cl 3 (g) + Cl (g) Si la resión total en el equilibrio es atmósferas, alule: a) El grado de disoiaión del Cl 5. b) El valor de la onstante a esa temeratura. Datos: R = 8 atm L -1 mol -1. Masas atómias: = 31; Cl = En un reiiente errado se establee el equilibrio: C (s) + O (g) CO (g) Δ Razone ómo varía la onentraión de oxígeno: a) Al añadir C (s). b) Al aumentar el volumen del reiiente. ) Al elevar la temeratura. H = 1 kj

2 7.- En un reiiente vaío se introdue ierta antidad de NaHCO 3 y a 1ºC se establee el siguiente equilibrio: NaHCO 3 (s) Na CO 3 (s) + H O (g) + CO (g) Si la resión en el equilibrio es 17 mm de Hg, alule: a) Las resiones ariales de CO y H O en el equilibrio. b) Los valores de las onstantes y a esa temeratura. Datos: R = 8 atm L -1 mol Considérese el siguiente sistema en equilibrio: CO (g) + C (s) CO (g) a) Esriba las exresiones de las onstantes y. b) Estableza la relaión entre ambas onstantes de equilibrio. 9.- En un matraz, en el que se ha ratiado reviamente el vaío, se introdue ierta antidad de NaHCO 3 y se alienta a 1 ºC. Sabiendo que la resión en el equilibrio es 96 atm, alule: a) La onstante ara la desomosiión del NaHCO 3, a esa temeratura, según: NaHCO 3 (s) Na CO 3 (s) + H O (g) + CO (g) b) La antidad de NaHCO 3 desomuesto si el matraz tiene una aaidad de litros. Datos: R = 8 atm L -1 mol -1. Masas atómias: Na = 3; C = 1; O = 16; H = 1.

3 1.- El químio franés Le Châtelier enunió en 1884 el siguiente riniio que ermite redeir de forma ualitativa el sentido en el que se verá deslazado un equilibrio uando se modifian las ondiiones de reaión: Cuando un sistema en equilibrio es erturbado desde el exterior modifiando sus ondiiones de onentraión, resión, volumen o temeratura, se deslazará en aquel sentido que tienda a ontrarrestar diha erturbaión. Aliamos este riniio al equilibrio del ejeriio N (g) + 3 H (g) NH 3 (g) Δ H = 9 kj a) Al aumentar la resión total, el equilibrio se deslaza haia donde la resión disminuya, es deir haia donde exista menor número de moles, en este aso haia la dereha. b) Si disminuimos desde el exterior la onentraión de N, el equilibrio se deslaza haia donde esta aumente, en este aso haia la izquierda. ) Una disminuión de temeratura se logra extrayendo alor del sistema, or lo tanto el equilibrio se deslaza haia donde roduza alor, omo la reaión es exotérmia se deslaza haia la dereha..- Si llamamos x al número de moles de NO en el equilibrio, la onentraión de ada eseie en el equilibrio será eq (mol/l) NO (g) + Cl (g) NOCl (g) x,115 4,15 1, 5 1, 5 1, 5 formulamos la onstante de equilibrio en funión de las onentraiones = [ NOCl] [ NO] [ Cl ] sustituyendo 4,6 1 4,15 1, 5,115 1, 5 1, 5 4 = x desejamos x =,73mol NO a) Calulamos la resión arial de NO en el equilibrio NO nnort = = 1,14 atm V b) Calulamos el número total de moles en el equilibrio n = n + n + n = 4,378mol T NO Cl NOCl

4 .- b) (ontinuaión) Calulamos la resión total en el equilibrio T nrt T = = 7,17 atm V 3.- Si llamamos x a la resión arial de NH 3 en el equilibrio, las resiones ariales de ada eseie en el equilibrio serán NH 4 SH (s) NH 3 (g) + H S (g) arial (atm) x x las resiones ariales de los dos rodutos son iguales orque su número de moles en el equilibrio también lo es. lantemos la = sustituyendo NH3 HS,18 = x x =,18 =,33atm a) Calulamos la resión total en el equilibrio = + =,66 atm T NH3 HS b) La exresión que relaiona ambas onstantes es omo n = 1, desejamos y sustituimos ( ) n = RT Δ = = 4,4 1 ( RT ) Δn a) Como se ve en el diagrama entálio de una reaión exotérmia, la energía de ativaión de la reaión direta E a es menor que la energía de ativaión de la reaión ' inversa, or lo tanto la afirmaión es verdadera. E a

5 4.- b) Esta afirmaión es falsa, de forma asi general, la veloidad de las reaiones químias aumenta muho on la temeratura. Fue Van t Hoff quien omrobó que la veloidad se duliaba, aroximadamente, uando la temeratura subía 1 ºC. ) Un atalizador es una sustania que se arateriza, entre otras osas, or aumentar muho la veloidad de la reaión que ataliza, sin onsumirse, inluso estando resente en muy equeña antidad. En onseuenia la afirmaión es falsa. 5.- Calulamos el número de moles iniiales de entaloruro de fósforo (Mm Cl 5 = 8,5 g/mol) n = m 6 g,9m Mm = 8,5 g mol = ol 1 Si llamamos x al número de moles de Cl 5 que se disoian, el número de moles de ada eseie en el equilibrio será Cl 5 (g) Cl 3 (g) + Cl (g) n eq,9 x x x el número total de moles en el equilibrio será n =,9 x+ x+ x=,9 + x T usamos la euaión general de los gases ideales V T = ntrt sustituyendo 1 1 ( ) atm 1L =, 9 + x mol, 8 atm L mol 478 x =, mol a) El grado de disoiaión es la fraión de mol de entaloruro de fósforo que se disoia α = x,mol,76 n =,9mol = b) Calulamos el número de moles de Cl 5 en el equilibrio ncl 5 = n x=, 9, =, 7 mol alulamos las resiones ariales de las tres eseies 1 1,, mol atm L mol Cl =,86 3 Cl = = atm 1L

6 5.- b) (ontinuaión) Cl3 1 1, 7, mol atm L mol = =, 7 atm 1L alulamos Cl,86 3 Cl = = =,74, 7 Cl5 6.- El químio franés Le Châtelier enunió en 1884 el siguiente riniio que ermite redeir de forma ualitativa el sentido en el que se verá deslazado un equilibrio uando se modifian las ondiiones de reaión: Cuando un sistema en equilibrio es erturbado desde el exterior modifiando sus ondiiones de onentraión, resión, volumen o temeratura, se deslazará en aquel sentido que tienda a ontrarrestar diha erturbaión. Aliamos este riniio al equilibrio del ejeriio C (s) + O (g) CO (g) Δ H = 1 kj a) En este ejeriio el equilibrio es heterogéneo, lo que signifia que el equilibrio se establee entre los omuestos gaseosos, or lo tanto añadir arbono sólido (que no artiia en el equilibrio) no es una erturbaión, on lo ual la onentraión de oxígeno no varía. b) Al aumentar el volumen del reiiente, disminuye la resión y el equilibrio se deslaza en el sentido en el que haya mayor número de moles (de gases), es deir a la dereha, on lo que disminuye la onentraión de oxígeno. ) Elevar la temeratura signifia omuniar alor al sistema y este se deslaza en el sentido en el que absorbe alor, omo la reaión es exotérmia, lo hará haia la izquierda aumentando la onentraión de oxígeno. 7.- Exresamos los datos del roblema en unidades oherentes 17mmHg T = 1º C + 73 = 393 T = =, 6 atm 1 76 mmhg atm Teniendo en uenta que se trata de un equilibrio heterogéneo (sólo artiian los gases) y llamamos x a la resión arial de H O (g) en el equilibrio, las resiones ariales de ada eseie en el equilibrio serán NaHCO 3 (s) Na CO 3 (s) + H O (g) + CO (g) arial (atm) x x las resiones ariales de los dos rodutos son iguales orque su número de moles en el equilibrio también lo es.

7 7.- a) La resión total es la suma de las resiones ariales = + T HO CO sustituyendo, 6 = x = = x= 1,13 atm HO CO b) Calulamos = = = HO CO 1,13 1, 77 ara alular tenemos en uenta que n = 1,77 = = = 1,3 1 Δn ( RT ) (,8 393) ara el siguiente equilibrio CO (g) + C (s) CO (g) a) Las exresiones de las onstantes y son las siguientes = [ CO] [ CO ] = CO CO b) La exresión que relaiona a ambas onstantes es ( ) n = RT Δ, ara este equilibrio heterogéneo (solo intervienen los gases) n = 1, sustituyendo obtenemos ( ) = RT 9.- Teniendo en uenta que se trata de un equilibrio heterogéneo (sólo artiian los gases) y llamamos x a la resión arial de H O (g) en el equilibrio, las resiones ariales de ada eseie en el equilibrio serán NaHCO 3 (s) Na CO 3 (s) + H O (g) + CO (g) arial (atm) x x las resiones ariales de los dos rodutos son iguales orque su número de moles en el equilibrio también lo es. a) La resión total es la suma de las resiones ariales = + T HO CO sustituyendo,96 = x = = x=, 481atm HO CO

8 9.- a) (ontinuaión) Calulamos = = = HO CO,481,3 b) Calulamos los moles de agua n V, 481atm L = = =,3mol R T, 8 atm L mol 373 HO HO 1 1 estableemos la roorión on la reaión ajustada ara alular los moles de NaHCO 3 onsumidos 1mol H O,3mol H O = x =,6 mol NaHCO mol NaHCO x 3 3 Calulamos los gramos onsumidos (Mm NaHCO 3 = 84 g/mol) 1 m = n Mm =,6 mol 84 g mol = 5,4 g