COLEGIO CRISTO REY Ejercicios repaso Química 2º Bachillerato Cinética y Equilibrio químico

Transcripción

1 OLEGIO RISTO REY Ejercicios repaso Química º Bachillerato inética y Equilibrio químico 1 En un recipiente de,0 L se hallan, en equilibrio a cierta temperatura, 4,0 de dióxido de azufre, 4,0 de oxíeno y 0 de trióxido de azufre alcula, para esa misma temperatura, el valor de la constante del equilibrio: SO O SO3 8mol L Se introduce un mol de pentacloruro de fósforo en un recipiente de 10 L y, a cierta temperatura, se alcanza el equilibrio cuando sólo quedan 0,3 mol de pentacloruro de fósforo alcula, a la misma temperatura, la constante del equilibrio: l l 3 l 0,163mol L 3 En un matraz de L se han colocado 0,1 mol de N O 4 a cierta temperatura y se alcanza el equilibrio N O NO 4 Sabiendo que la constante a la temperatura de la experiencia vale 0,8 mol/l, calcula las concentraciones de las sustancias en el equilibrio Re sultado : N O 0,01mol L ; NO 0, mol L A cierta temperatura, la constante del equilibrio l l 3 l vale 0,00793 mol/l alcula el rado de disociación del pentacloruro de fósforo a la temperatura dada sabiendo que inicialmente el matraz de reacción de 1L contenía 3,13 de l Re sultado : 0,1 l l 3 l ara el equilibrio, la constante vale 1,0 atm a 0 º Sabiendo que en el equilibrio las presiones parciales del l y del l 3 son, respectivamente, 0,87 atm y 0,463 atm, calcula la presión parcial del cloro en el equilibrio a dicha temperatura l 1, 98atm

2 6 ara el equilibrio N O NO, a º, el valor de es 0,143 atm 4 Sabiendo que la presión inicial del tetraóxido de dinitróeno en un matraz de 1L es de 0,0 atm, calcula las presiones parciales de los dos ases y la presión total en el equilibrio N 0,0atm, 0,06atm, 0,078atm O 4 NO T 7 Se han introducido 0,1 moles de l en un recipiente de L y se alcanzó el l l 3 l equilibrio a 0 º Si = 1,8 atm, calcula el valor de a la misma temperatura y el rado de disociación del l Re sultado : 0,04; 0,9 8 El amoniaco se disocia un 30% a la temperatura de 43 y a la presión de 00 atm Halla los valores de las constantes y para el equilibrio de disociación NH N 3H 3 68,3 atm ; 0,mol L Sbl3 aq H O l SbOl s Hl aq 9 onsidere el siuiente equilibrio: Sabiendo que es endotérmico en el sentido en que está escrita la reacción, y teniendo en cuenta que no está ajustada: a Razone cómo afecta a la cantidad de SbOl un aumento en la cantidad de Hl b Razone cómo afecta a la cantidad de SbOl un aumento en la cantidad de Sbl 3 c Escriba la expresión de c para esta reacción d Razone cómo afecta un aumento de temperatura al valor de c 10 En un reactor de L se introducen 0, mol de HI y se calientan hasta 70, estableciéndose el equilibrio: HI H I, con c = 0,0 La reacción directa es exotérmica a alcule las concentraciones de todos los ases en el equilibrio b alcule las presiones parciales de todos los ases en el equilibrio y el valor de p a 70 c ómo se modificaría el equilibrio al disminuir la temperatura? Y si se duplicara el volumen del reactor? 0,0; HI 3,10 mol L ; H I HI eq 1,84atm, H I eq 0,6atm eq 4,410 3 mol L ;

3 11 En un recipiente cerrado de 10 L, que se encuentra a 30, se introducen 0, mol de N O 4 Este as se descompone parcialmente seún la reacción N O 4 NO temperatura, cuya constante de equilibrio p es 0, a dicha a alcule el valor de la constante de equilibrio c b Determine las fracciones molares de los componentes de la mezcla en el equilibrio c alcule la presión total en el recipiente cuando se ha alcanzado el equilibrio X T N O 4 0,67; X 1,atm 0,01 NO 0,33 1 Indique si son verdaderas o falsas las siuientes afirmaciones, justificando su respuesta: a Una reacción espontánea nunca puede ser endotérmica b uando aumenta la temperatura en un equilibrio exotérmico, la constante de velocidad de la reacción directa disminuye c En una reacción entre ases del tipo A B, los valores de c y p son iuales d En una reacción entre ases del tipo A B D, un aumento en la presión del recipiente a temperatura constante no modifica la cantidad de reactivos y productos presentes en el equilibrio 13 La síntesis del amoniaco se produce por reacción entre el nitróeno y el hidróeno, seún la siuiente ecuación química: N + 3H NH 3 Se introducen 1,0 mol de nitróeno y 3,0 mol de hidróeno en un reactor cerrado de 1,3 L uando se calienta la mezcla aseosa a 8, se observa que la presión en el equilibrio es de 80,0 atm alcule, a 8: a El porcentaje de nitróeno que ha reaccionado una vez que se ha alcanzado el equilibrio b La constante de equilibrio en concentraciones c 80% 100

4 14 La única forma de determinar la ecuación de velocidad de una reacción es efectuando experimentos para medir el efecto que produce la variación de concentración de los reactivos sobre la velocidad A continuación, se muestra una reacción y los resultados obtenidos, a una temperatura determinada, cuando se estudia su cinética mediante el método de las velocidades iniciales: a alcule el orden de reacción respecto de cada reactivo y el orden total Determine la constante de velocidad de la reacción b A partir de la teoría de las colisiones, explique dos formas de aumentar la velocidad de esta reacción química orden H k 0,384mol L s 1; orden NO ; orden total 3 1 onocer la velocidad de una reacción química y determinar de qué depende es muy útil cuando se diseña el proceso de fabricación de una nueva sustancia Los inenieros químicos tienen que buscar, en cada caso, cómo mejorar el rendimiento de una reacción, pero también cómo acelerarla En un reactor, a volumen constante y a la temperatura de 60, se ha realizado un estudio de la cinética de la siuiente reacción: A + B Los datos experimentales obtenidos demuestran que la reacción es de primer orden respecto de A y de orden cero respecto de B a Escriba la ecuación de velocidad de la reacción alcule la constante de velocidad de esta reacción a 60 si, para una concentración inicial del reactivo A de 1,6 10 mol L 1 y del reactivo B de 4,4 10 mol L 1, la velocidad inicial de la reacción es 4, mol L 1 s 1 La velocidad de la reacción se mantendrá, disminuirá o aumentará cuando hayan transcurrido unos minutos después del inicio de la reacción? Justifique su respuesta b Qué es un catalizador? Explique cómo actúa un catalizador en una reacción química a partir del modelo del estado de transición v k k 0,06s A

5 16 Muchos ésteres tienen un aroma característico y, por esta razón, se utilizan frecuentemente como aromatizantes artificiales y aditivos alimentarios Uno de estos ésteres es el butanoato de etilo, llamado habitualmente butirato de etilo, que tiene un aroma parecido al de la piña tropical uede obtenerse por reacción entre el ácido butanoico y el etanol, de acuerdo con la siuiente ecuación química: H 3 H H OOH + H 3 H OH H 3 H H OOH H 3 + H O La constante de equilibrio, c, de esta reacción tiene un valor de 4,0 Un recipiente contiene una mezcla formada por 0,40 mol de ácido butanoico, 0,40 mol de etanol, 0,0 mol de butanoato de etilo y 0,0 mol de aua a Justifique, a partir de los cálculos necesarios, por qué esta mezcla no está en equilibrio uáles serán las cantidades en moles de cada compuesto cuando la mezcla alcance el equilibrio? b Quiere mejorarse el rendimiento de la reacción de obtención del éster y se nos propone aplicar aluna de las tres estrateias siuientes: aumentar la presión, añadir una sustancia hiroscópica o añadir más cantidad de alcohol Explique razonadamente si con cada una de las estrateias se conseuirá o no el objetivo que se persiue Nota: Las sustancias hiroscópicas son sustancias que absorben aua, tanto en forma de vapor como en forma líquida, del ambiente que las rodea Q 1,6 n ácido n e tan ol 0,3mol n ester n aua 0,6mol No 17 El metanol es el alcohol de cadena más corta que puede formularse En la industria química, la síntesis del metanol se produce por hidroenación del monóxido de carbono, seún la siuiente reacción en fase aseosa: O + H H 3 OH A 673, los ases de la reacción se encuentran en equilibrio y tienen las siuientes presiones parciales: 0,7 atm para el monóxido de carbono y 0,0 atm para el metanol Se sabe que la presión total es de 1,00 atm a alcule la constante de equilibrio en presiones p y la constante de equilibrio en concentraciones c a 673 b Se desea aumentar la producción de metanol Se conseuirá tal cosa añadiendo un catalizador a la mezcla aseosa en equilibrio? Y si se incrementa la presión total? Justifique sus respuestas 8031,637

6 18 La reacción ajustada del ozono con el monóxido de nitróeno es la siuiente: O 3 + NO NO + O, ΔH = 198,7 kj Se han realizado diferentes experimentos con el fin de determinar la velocidad inicial de reacción a diferentes concentraciones y se han obtenido los siuientes resultados: Experimento [O 3 ] mol L 1 [NO] mol L 1 Velocidad mol L 1 s ,00 0,0 4,0 0,01 0,010 1,6 3 0,01 0,030 37,8 4 0,010 0,00 4,0 a alcule el orden de reacción respecto del NO y respecto del O 3 b Determine el orden total y la constante de velocidad de la reacción ómo varía la enería de activación cuando se añade un catalizador al reactor y qué influencia tiene esto sobre la velocidad de reacción? orden NO 1; orden O k 84000mol L s 3 1; orden total 19 El dióxido de nitróeno es un as contaminante de las zonas urbanas que se forma como subproducto en los procesos de combustión a elevadas temperaturas En un reactor cerrado de,0 L de capacidad se calienta una muestra de dióxido de nitróeno hasta una temperatura constante de 37 y se produce la siuiente reacción: NO NO + O uando se llea al equilibrio, se analiza la mezcla aseosa y se encuentra que contiene 3,4 de NO, 0,60 de NO y 0,3 de O a alcule la constante de equilibrio en concentraciones, c, y la constante de equilibrio en presiones, p, de la reacción anterior a 37 b onseuiría producirse más monóxido de nitróeno si se añade un catalizador a la mezcla aseosa en equilibrio? Y si se aumenta el volumen del recipiente? Explique razonadamente las respuestas 6, ,40 4