Equilibrios químicos 2ºBACH

Transcripción

1 1. Dada la reacción:, completa la siguiente tabla, teniendo en cuenta que en el equilibrio, el volumen es 25 litros y la presión total 8 atm. H 2 N 2 NH 3 Moles iniciales 2 1 3,2 Moles que reaccionan Moles que se forman Moles en equilibrio 1,8 Moles totales en el equilibrio Concentraciones molares en el eq. Fracciones molares en el eq. Presiones parciales en el eq. 2. La reacción en estado gaseoso entre el yodo y el hidrógeno da lugar a yoduro de hidrógeno. En el equilibrio, a 500ºC, las concentraciones de los componentes son: hidrógeno = 8, ; yodo = 2, ; yoduro de hidrógeno = 1, (expresadas en mol/litro). Se pide: a) Calcular el valor de la constante de equilibrio. b) Determinar las concentraciones de los componentes en el equilibrio cuando se parte de 2 moles de yoduro de hidrógeno, en un recinto de 3 litros de capacidad a la temperatura de 500ºC 3. Expresar el número de moles en equilibrio de cada especie y el número total de moles en función del grado de disociación,, y el número d moles iniciales n 0, para los siguientes equilibrios: a) A B b) A 2B c) 2A 3B d) aa bb + cc e) 2 NH 3 N 2 + 3H 2 4. Expresar K p para el proceso de disociación: N 2 O 4 (g) 2NO 2(g) En función del grado de disociación y la presión total P T a una temperatura T. 5. El pentacloruro de fósforo se descompone térmicamente en tricloruro de fósforo y cloro. Se colocó pentacloruro de fósforo en un recipiente y se calentó a 166ºC. Una vez establecido el equilibrio se encontró que la presión era de 1 atm y el grado de disociación 21,8 %. a) Escribir la correspondiente ecuación química b) Calcular cuántas moléculas de pentacloruro, cloro y tricloruro de fósforo habrá en el equilibrio, procedentes de cada 100 moléculas iniciales de pentacloruro de fósforo. c) Calcular las presiones parciales y las fracciones molares de cada una de las especies en el equilibrio. d) Calcular K p y K c e) Calcular G 0 a 166ºC IES ANTONIO CALVÍN 1

2 6. En un recipiente cerrado de 200ml en el que se ha hecho el vacio, se introducen 1,28 g de yoduro de hidrógeno. S calienta a 400ºC y se alcanza el equilibrio: 2 HI (g) I 2 (g) + H 2 (g) El valor de K p para este equilibrio a 400ºC es 0,017. Calcula: a) El valor de K c para este equilibripo a 400ºC b) La presión total en el equilibrio. c) La composición, en peso, de la mezcla gaseosa en el equilibrio. Datos: Masas atómicas: H = 1; I = 127. R = 0,082 atm l /K mol. 7. Se mezclan en un recipiente de 10 litros 2 moles de H 2 (g) y 2 moles de CO 2 (g). Al establecerse el equilibrio a 550ºC, se forman 0,540 moles de H 2 O (g) y 0,540 moles de CO (g). Calcule para el equilibrio: a) La presión total en el equilibrio. b) El valor de K p y K c. CO 2 (g) + H 2 (g) H 2 O (g) + CO (g) 8. La constante de equilibrio K p a 250ºC para la reacción de descomposición del pentacloruro de fósforo en tricloruro de fósforo y cloro es igual a 1,78. Si inicialmente tenemos 0,20 moles de pentacloruro y calentamos el sistema a 250ºC: a) Calcula los moles de pentacloruro de fósforo que habrá cuando se alcance el equilibrio si la presión total es de 2 atm. b) Explica que efecto tendría en el equilibrio la introducción de 2 moles de un gas inerte a volumen constante. c) Si introducimos 0,1 moles de cloro, cómo afectaría esto al equilibrio 9. A 473 K la constante de equilibrio K c para la reacción: es igual a 0,65. En un recipiente de 2 litros se introducen 3, moles de nitrógeno, 2, moles de hidrógeno y 8, moles de amoníaco. a) Indica si el sistema está en equilibrio. b) En caso negativo, predice en qué sentido se desplazará la reacción. Justifica la respuesta. 10. Se colocan 1,5 moles de pentacloruro de fósforo gas en un recipiente de 3 litros. Cuando se alcanza el equilibrio, a 390 K y 25,6 atm el pentacloruro se ha disociado en un 60% en tricloruro gas y cloro molecular gas. Calcula K p y K c 11. En la reacción de formación del amoníaco: H = - 46 kj/mol explica razonadamente en qué sentido se desplazará la reacción: a) Al aumentar la b) Al aumentar la presión c) Al disminuir la concentración de amoníaco. IES ANTONIO CALVÍN 2

3 12. Contesta razonadamente si son verdaderas o falsas las afirmaciones siguientes: a) Para una reacción endotérmica, la constante de equilibrio disminuye con la b) Para una reacción exotérmica, la constante de equilibrio aumenta con la c) En general, la constante de equilibrio no varía con la 13. En un depósito de 1 litro se introducen 0,003 moles de tetraóxido de dinitrógeno. Se termostatiza a 273 K. Pasado un cierto tiempo, se establece el equilibrio siguiente: N 2 O 4 (g) 2NO 2(g) Se sabe que en el equilibrio el recipiente soporta una presión de 0,1 atm. Calcula el número de moles de cada gas en el equilibrio y la K c 14. Una mezcla gaseosa constituida inicialmente por 0,3 moles de hidrógeno y 2,5 moles de yodo se calienta a 400ºC, con lo que al alcanzar el equilibrio se obtienen 4,5 moles de HI, siendo el volumen del recipiente de reacción de 10 litros. Calcula: a) El valor de las constantes de equilibrio K c y K p. b) La concentración de los compuestos si el volumen se reduce a la mitad manteniendo constante la temperatura de 400 ºC 15. En un recipiente cerrado de 100 litros se introducen 2 moles de hidrógeno y 4 moles de yodo y se calientan hasta 400ºC. Sabiendo que ha dicha temperatura, para el equilibrio : I 2 (g) + H 2 (g) 2 HI (g) K c = 55 a) Determina el número de moles de cada especie que habrá en el recipiente. b) Si la presión exterior es de 1 atm, y se abre el recipiente, entrará aire o saldrán gases? Explica la respuesta. 16. A la temperatura de 400ºC el NH 3(g) se encuentra disociado en un 40% en H 2(g) e N 2(g) cuando la presión total del sistema es de 710 mm de Hg. a) Determina la presión parcial de cada uno de los gases en el equilibrio. b) Sabiendo que el volumen del recipiente es de 486,6 litros, calcula el número de moles de cada especie en el equilibrio. c) El valor de K p a 400ºC para la reacción 2 NH 3(g) 3H 2(g) + N 2(g) 17. En un recipiente cerrado y vacio de 20 litros se introducen 480 g de pentacloruro de antimonio. Se eleva la temperatura a 180ºC y se establece el equilibrio: SbCl 5(g) SbCl 3 (g) + Cl 2(g) El valor de K p para este equilibrio a 180ºC es de 0,093. Calcula: a) El valor de K c para este equilibrio a 180ºC. b) El grado de disociación del pentacloruro de antimonio. c) Los gramos de tricloruro de antimonio en el equilibrio. 18. En un matraz de 2 litros se introducen 2 moles de nitrógeno y 6 moles de hidrógeno, calentándose la mezcla hasta 327ºC. A esta temperatura se establece el equilibrio: Si la reacción tiene lugar en un 60%, calcula: a) La concentración de cada especie en el equilibrio. IES ANTONIO CALVÍN 3

4 b) Las constantes K c y K p para ese equilibrio. c) Cómo afecta al equilibrio un aumento de la presión? Justifica la respuesta. 19. Dentro de un recipiente de 10 litros de capacidad se hacen reaccionar 0,50 moles de hidrógeno gas y o,50 moles de yodo gas. A 448ºC es K c = 50. calcular: a) El valor de K p a esta b) Los moles de yodo que quedan sin reaccionar cuando se ha alcanzado el equilibrio. c) Si partimos inicialmente de 0,25 moles de hidrógeno, o,25 moles de yodo y 4 moles de yoduro de hidrógeno, cuántos moles de yodo habrá ahora en el equilibrio? La temperatura es la misma, 448ºC 20. Cuando se mezclan volúmenes iguales de nitrógeno y oxígeno moleculares (a la misma presión y temperatura) a una cierta temperatura, se forma un 3% de volumen de monóxido de nitrógeno en equilibrio con los gases iniciales. Calcula: a) La fracción molar de cada componente. b) La constante de equilibrio. 21. La constante K p a 1000ºC para el equilibrio: FeO (s) + CO (g) Fe (s) + CO 2(g) Es igual a 0,403. A través de óxido de hierro (II) calentando a 1000ºC se hace pasar lentamente una mezcla gaseosa que contiene en volumen un 20% de CO y un 80% de N 2. Calcular : a) La composición de la mezcla gaseosa saliente b) El volumen de aquella mezcla en condiciones normales que se necesita para reducir 10,0 gramos de FeO 22. A 250ºC una masa de PCl 5 se descompone en PCl 3 y Cl 2, siendo la presión final de 2,5 atm. Si la constante K p = 1,80. Calcular: a) El grado de disociación; b) La presión a la cual el PCl 5 se disociará en un 40,0% 23. A partir de 150g de ácido acético se quieren obtener 166g de acetato de etilo. Calcular los gramos de alcohol etílico que tendremos que utilizar sabiendo que la constante de equilibrio de la reacción de esterificación es igual a 4, CH 3 COOH + CH 3 CH 2 OH CH 3 COO - CH 2 - CH 3 + H 2 O Sol: 153,85g 24. A 200ºC la constante de equilibrio para la disociación PCl 5(g) PCl 3 (g) + Cl 2(g) es K c = 0,00793 Calcula el grado e disociación,, del PCl 5 a dicha temperatura si: a) Se colocan inicialmente 3,125 g de PCl 5 en un matraz de un litro. b) El matraz se encontraba previamente lleno de Cl 2 a una presión de 1 atm. Sol: 50,9%; 22,2% 25. El pentacloruro de fósforo se disocia según la ecuación PCl 5(g) PCl 3 (g) + Cl 2(g) A 250ºC y 1 atm de presión. La densidad de PCl 5 sin disociar es igual a 2,695 g/l. Calcula el grado de disociación del pentacloruro de fósforo y la k p a dicha Sol: 0,80; 1, A 27ºc y 1 atm de presión el N 2 O 4 (g) está disociado en un 20% en NO 2(g). Calcula el valor de K p y el porcentaje de disociación a 27ºC y una presión total de 0,1 atm. IES ANTONIO CALVÍN 4

5 Sol:0,166; 0, Calcular la constante de equilibrio K p correspondiente a la reacción: SO 2 (g) + ½ O 2 (g) SO 3 (g) A la presión de 1 atm y 25ºC. Datos: G 0 (SO 2 ) = -300kJ/mol; G 0 (SO 3 ) = -370kJ/mol Sol: 1, Para la reacción SnO 2 (s) + 2H 2 (g) Sn (s) + 2H 2 O (g) a 750ºC la presión total del sistema vale 32,0 mm de Hg, siendo la presión parcial del agua 23,7 mm de Hg. Calcula la constante K p para dicha reacción. Sol: 8, Se introduce en un recipiente de 10,0l una mezcla de 4,00 moles de nitrógeno y 12 moles de hidrógeno, elevándose la temperatura hasta 1000 k y estableciéndose el equilibrio En estas condiciones se determina que las reacción se ha producido en un 11,5%. Calcular las concentraciones de las distintas especies en el equilibrio. Sol: NH 3 = 0,092; N 2 = 0,0354; H 2 = 1, La constante del equilibrio K c entre los gases: 2NO (g) + Cl 2(g) 2NOCl (g) vale a 350ºC 85,7. Si en un recipiente de 1,00 litro se introducen 1,00 moles de NOCl, 1,00 moles de NO y 0,5 moles de Cl 2 y se elva la temperatura hasta 350ºC, cuál será la concentración de cada una de las especies en el equilibrio? Sol: NO = 0,393, Cl 2 = 0,197, NOCl = 1, Para el equilibrio H 2(g) + CO 2(g) H 2 O (g) + CO (g) la constante K c = 4,40 a 2000k. Calcular las concentraciones en el equilibrio cuando se introducen simultáneamente en un reactor de 4,68 litros: a) 1 mol de hidrógeno, 1 mol de dióxido de carbono y 2 moles de agua a dicha b) Cuando se introducen en dicho reactor 1 mol de hidrógeno,1 mol de monóxido de carbono y 2 moles de agua. Sol: H 2 = CO 2 = 0,111, H 2 O = 0,531, CO = 0,103 H 2 = 0,266, CO 2 = 0,052, H 2 O = 0,480, CO = 0, La constante para el equilibrio 2H 2 O (g) 2 H 2(g + O 2(g) a 2000K vale 5, Si llenamos el reactor de 15,0 litros a 2000K con vapor de agua a 1,4 atm de presión, qué porcentaje de vapor de agua se descompondrá en H 2(g y O 2(g)? Sol: 0,50% IES ANTONIO CALVÍN 5