Tema nº 6 Equilibrio químico! 1

Transcripción

1 Tema nº 6 Equiibrio químio! E tetróxido de dinitrógeno se transforma, de manera reversibe, en dióxido nitrógeno, roeso que odemos reresentar mediante a euaión: N O 4 (g) NO (g) aa) ) Determina a Hº y a Sº ara esta reaión, sabiendo que K vae 0,7 a 30 ºC y 0,70 a 50 C. bb) ) Vaora e interés de aumentar a temeratura ara mejorar a efiaia de esta transformaión. T 30 ºC K. K 0,7 T 50 ºC K. K 0,70. aa) ) Utiizamos a euaión de Van t Hoff : K Hº 0,7 Hº Hº n n,458 ( 0,00004) Hº 5765 K R T T J. 0,70 8, ,3 Hº Hº 5765 nk Sº nk Sº n0,7 Sº Sº 75,55 R T R T 8,3 303 bb) ) Como Hº > 0, e roeso será endotérmio haia a dereha y si omuniamos aor a un sistema (eevamos su temeratura) e sistema se desaza haia a dereha atando ese aor ara oonerse a a erturbaión de equiibrio ( rinio de Le Chateier). PAU Esribe a exresión de a onstante de equiibrio ara os siguientes roesos: aa) ) N O 4 (g) N0 (g) bb) ) HI (g) H (g) + I (g) ) ) N (g)+3h (g) NH 3 (g) dd) ) / CH 4 (g) + H S (g) / CS (g) + H (g) ee) ) NO (g) + / O (g) N O 3 (g) f) POC 3 (g) PC 3 (g) + / O (g) gg) ) 3 O (g) 0 3 (g) hh) ) N O (g) + 4 H (g) NH 3 (g) + H O (g) ; i) Br (g) Br (g) [ NO aa) ) [ H K e. bb) ) [ I [ NH K e [ NO4 [ HI. ) ) 3 K e [ N [ H 3. [ / / CS [ dd) ) H [ N K e. ee) ) O3 [ PC K / e. f) f) 3 [ O K / e. [ HS [ CH4 [ NO [ O [ POC3 [ O gg) ) 3 [ NH [ K e [ O 3. hh) ) 3 HO [ Br K e [ NO [ H 4. i) i) K e. [ Br J K

2 Tema nº 6 Equiibrio químio! 3 Caua K e ara e roeso NO(g) + O (g) N0 (g), si en un reiiente de 5 L a 37 C se haan en equiibrio 0,075 ma de N0, 0,0 ma de O y 0,0 ma de NO. V 5. T 37 ºC K. Moes de NO en e equiibrio 0,075. Moes de O en e equiibrio 0,0. Moes de NO en e equiibrio 0,0. K e n [ NO V n V NO 0, ,5 [ NO [ O n n n 0,0 0,0 mo n V NO NO O V NO O 4 PAU Considera este roeso: HI (g) H (g) + I (g) en e ua K 55 a 500 K. Caua K y Kx a esa temeratura y a a resión de, atm. K K (RT) n 55 (0,08 500) Son iguaes ues n 0. Kx K - n 55, -(-) 55. También es a misma ues no hay variaión en e número de moes. 5 PAU Considera este roeso: N (g) + 3H (g) NH 3 (g) uya K,7 a 380 C. Caua K y Kx a esa temeratura y a a resión de 400 atm. K K (RT) n,7 (0,08 380) -4 0,00 atm -. Kx K - n 0, (-4) 9,8 (atm) C, a K ara e roeso CO (g) + O (g) COC (g) es igua a 4, 0 -. Determina K y Kx a esa temeratura si a resión tota de sistema es,5 atm. K K (RT) n K K (RT) - n (0,08 700) -(-),96 /mo. Kx K - n 4 0 -,5 -(-) 0,06 atm.

3 Tema nº 6 Equiibrio químio! 3 7 Considera e siguiente roeso: /CH 4 (g) + H S (g) / CS (g) + H (g) Si K vae 0,9 a 960 C, aua su vaor y determina sus unidades en estos asos: aa) ) Cuando e roeso está ajustado de manera que se obtenga mo de H. bb) ) Cuando e roeso está ajustado de modo que todos sus oefiientes estequiométrios sean números enteros. ) ) Cuando e roeso es e inverso de rouesto. /CH 4 (g) + H S (g) / CS (g) + H (g) Para e roeso origina K [ CS / [ H 0,9 [ CH / [ H S 4 mo aa) ) /4CH 4 (g) + ½ H S (g) /4 CS (g) + H (g) 4 [ CS / [ H 4 [ CH / [ H S [ CS / [ H [ CH / [ H S / mo K 0,9 0,436 omo e nuevo equiibrio Ka / 4 4 equivae a anterior mutiiado or ½, a nueva onstante queda eevada a ese vaor. bb) ) Para que os oefiientes sean enteros hay mutiiar e equiibrio iniia or dos: CH 4 (g) + H S (g) CS (g) + 4H (g) Luego a nueva onstante queda eevada a uadrado: Kb 4 [ CS [ H [ CH [ H S 4 [ CS / [ H [ CH / [ H S 4 (K) 0,9 mo 0,036 ) ) / CS (g) + H (g) /CH 4 (g) + H S (g) [ CH4 / [ HS [ CS / / [ H [ CS [ H [ CH / [ H S K K 0,9 4 5,63 mo 8 PAU En un reiiente de 0,5 L se introdue mo de H O, mo de CO, mo de H y mo de CO. Se aientan hasta 600 C, temeratura a a ua se ueden transformar según e roeso CO(g) + H O(g) CO (g) + H (g), uya K, a esa temeratura, es,5. Determina en qué sentido evouionará e sistema. Haamos e oiente de reaión y omaramos on e vaor de a onstante:

4 Tema nº 6 Equiibrio químio! 4 [ CO [ H [ CO [ H O ( / V )( / V) ( / V )( / V) CO(g) + H O(g) CO (g) + H (g) Q 4 >,5 K ara aanzar a onstante de equiibrio e sistema se desaza haia a izquierda ara disminuir as onentraiones de os rodutos y aumentar as de os reativos y que disminuya e oiente de reaión hasta iguaarse on K. 9 PAU A temeraturas eevadas, e áido bromhídrio se desomone según a reaión HBr (g) / H (g) + / Br (g). En un reiiente de 0 L se introduen. 0 - mo de HBr y. 0-3 mo de ada una de as otras dos sustanias, y se aienta e onjunto hasta 450 C. Determina si e sistema estará en equiibrio y, en aso ontrario, en qué sentido va a evouionar. Dato: a K de a reaión, a 450, es 6, HBr (g) / H (g) + / Br (g) Primero haamos K a artir de K: K K (RT) - n 6,5 0-5 (0,08 450) -(-) 6, Igua a K ues no hay variaión en e número de moes. Q Haamos e oiente de reaión y omaramos on K: [ H / [ Br [ HBr / ( n / V) / ( n / V) H ( n / V) HBr Br / nh n Br nhbr 3 ( 0 ) ,05 > 6,5 0 K 0 0 uego e sistema no está en equiibrio y se desazará haia a izquierda ara disminuir Q hasta K ara onseguir e equiibrio. 0 PAU En un reiiente de L se introduen, mo de CO y,6 mo de H y se aientan a 800 C. Una vez aanzado e equiibrio de a reaión: CO (g) + H (g) CO (g) + H O (g) se anaiza a meza y se enuentra que hay 0,9 mo de CO. Caua: aa) ) La onentraión de ada eseie en e estado de equiibrio. bb) ) La onstante de equiibrio a esa temeratura. Preisa si se trata de K o K. aa) ) CO (g) H (g)! CO(g) H O(g) Moes iniiaes,,6 - - Moes que reaionan x x - - Moes que se forman - - x x Moes en e equiibrio, - x,6 - x x x Como en e equiibrio hay 0,9 moes de CO, x 0,9, uego en e equiibrio hay: [CO (, x)/v (, 0,9)/ 0,6 moes/. [H (,6 x)/v (,6 0,9)/ 0,35 moes/. [CO x/v 0,9/ 0,45 moes/. [H O x/v 0,9/ 0,45 moes/.

5 Tema nº 6 Equiibrio químio! 5 bb) ) [ CO [ HO [ CO [ H 0,45 0,45 K 0,964, omo n 0, K K. 0,6 0,35 PAU En estado gaseoso, e I y e O reaionan según a euaión: I (g) + C (g) IC (g) En un reiiente de 5 L se introduen 0,5 mo de IC y se estabeen as ondiiones de reaión. Caua a onentraión de ada eseie en e equiibrio si K es 9. V 5. Moes iniiaes de IC 0,5. K 9. I (g) C (g) IC(g) Moes iniiaes - - 0,5 Moes que reaionan - - x Moes que se forman x x - Moes en e equiibrio x x 0,5 - x 0,5 x [ IC V (0,5 x) 0,5 x + 4x K 9 9 5x + x 0,5 0, uya [ I [ C x x x x V V souión ositiva es x 0, moes, uego as onentraiones en e equiibrio son: [IC moes de IC/V (0,5 x)/ V (0,5 0,)/ 5 0,3/5 0,06 mo/. [I [CI x / V 0,/5 0,0 moes/. PAU A 000 C, e NO se desomone según e roeso: NO (g) N (g) + O (g) Si en un reiiente de L se introduen 0, mo de NO a esa temeratura: aa) ) Cuá será a omosiión de sistema uando se aane e equiibrio, si K,. 0 3? bb) ) Cuá es e grado de disoiaión de NO? V. K, 0 3 n 0 0, moes de NO.

6 Tema nº 6 Equiibrio químio! 6 NO (g)! N (g) O (g) Moes iniiaes n Moes que reaionan n 0 α - - Moes que se forman - n 0 α n 0 α Moes en e equiibrio n 0 - n 0 α n 0 α n 0 α n0α [ N [ O V aa) ) K, [ α α 3 α α + NO n0( ) ( α) 4α + 4α, α V uyas souiones son α 0,496 o α 0,5077, a segunda no es váida ues se onsumiría más NO de o que hay iniiamente, uego [N [O n 0 α/v 0, 0,496 / 0,0496 moes/. [NO n 0 ( - α)/v 0, ( 0,496)/ 0,00348 moes/. bb) ) Lo hemos haado antes α 0,496 (49,6 %). 3 PAU A 00 C, e SbC 5 se desomone según e roeso: SbC 5 (g) SbC 3 (g) + C (g) uya K, En un reiiente de L se introduen, a esa temeratura, 0, mo de SbC 3, 0, mo de C y mo de SbC 5. Determina: aa) ) Si e sistema está en equiibrio y, si no o está, e sentido en que va a evouionar. bb) ) La omosiión de sistema en equiibrio. aa) ) Haamos e oiente de reaión y o omaramos on a onstante de equiibrio: [ [ 0, SbC3 C Q 0,0 < 0,0 K uego e sistema no está en equiibrio, evouiona haia e [ SbC5 equiibrio desazándose haia a dereha, aumentando os rodutos y disminuyendo e reativo. bb) ) SbC 5 (g)! SbC 3 (g) C (g) Moes iniiaes 0, 0, Moes que reaionan x - - Moes que se forman - x x Moes en e equiibrio - x 0, + x 0, + x 0, + x 0, + x [ SbC3 [ C (0, + x) K 0,0 x + 0,x 0,0 0 uya souión ositiva [ SbC5 x x es x 0,04495 moes, uego as onentraiones en e equiibrio son: [SbC 3 [C (0,+x)/V (0, +0,044995) / 0,44995 moes/.

7 Tema nº 6 Equiibrio químio! 7 [SbC 5 ( -x)/v ( 0,044995)/ 0,955 moes/. 4 PAU Esribe a K ara os siguientes roesos: aa) ) C(s) + /O (g) CO (g) bb) ) Ag CrO 4 (s) Ag + (aq) + CrO - 4 (aq) ) ) FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO (g) dd) ) HgO (s) Hg (g) + O (g) ee) ) H (g) + / O (g) H O () f) PbC (s) Pb + (aq) + C - (aq) gg) ) CuBr (s) Cu(s) + Br (g) aa) ) bb) ) ) [ CO / [ K. O K + Ag CrO 4. ) [ [ [ CO [ CO K. dd) ) K [Hg [O. ee) ) K [ [ / H O f) f) K [Pb + [C -. gg) ) K [Br. 5 PAU A 04 C, a K ara e sistema 4 CuO (s) Cu O (s) + O (g) vae 0,49 atm. En un reiiente de L en e que se ha heho e vaío, se introduen mo de CuO (s). Caua: aa) ) La onentraión de gas oxígeno uando se aane e equiibrio. bb) ) Los gramos de CuO que quedan en e estado de equiibrio. aa) ) Como e únio omonente gas en e equiibrio es e oxígeno: O 0,49 atm. De otro ado si onsideramos e oxigeno on omortamiento de gas idea: [ O RT [ O O RT 0,49 0,08 04 O mo 0,0058

8 Tema nº 6 Equiibrio químio! 8 bb) ) 4CuO(s)! Cu O(s) O (g) Moes iniiaes - - Moes que reaionan 4x - - Moes que se forman - x x Moes en e equiibrio - 4x x x Haamos os moes de oxígeno que hay en e equiibrio a artir de a onentraión haada en e aartado anterior: mo Moes de oxígeno x [ O V 0,0058 0, 06 moes Luego os moes de CuO que quedan en e equiibrio son: 4x 4 0,06,9536 moes que se orresonde on una masa de: g m CuO,9536 moes (63,5 + 6) 55,3g de CuO. mo 6 Como hemos visto en a UNIDAD 4, e hidrógeno es un ombustibe más efiaz que e metano y, or eso, son interesantes as reaiones químias que transforman e gas natura en hidrógeno. E roeso tiene ugar en dos etaas y se onoe a K de ada una de eas a 000 K: CH 4 (g) + O (g) CO (g) + 4 H (g) K 9, CO (g) + H O (g) CO (g) + H (g) K,37 Esribe a reaión goba de transformaión de metano en hidrógeno y determina su K a esta temeratura. CH 4 (g) + O (g) CO (g) + 4 H (g) K 9, [CO (g) + H O (g) CO (g) + H (g) K,37 Mutiiamos a segunda or dos ara iguaar e oefiiente estequiométrio de CO CH 4 (g) + O (g) CO (g) + 4 H (g) K 9, CO (g) + H O (g) CO (g) + H (g) K,37 CH 4 (g) + O (g) + H O (g) CO (g) + 6H (g) K K 6 [ CO [ H [ CH [ O [ H O 4 4 [ CO [ H [ CO [ H [ CH [ O [ CO [ H O 4 K ( K ) 8 9,34 0 (,37) 3 9 mo,753 0

9 Tema nº 6 Equiibrio químio! 9 7 PAU En ada uno de estos roesos se trata de evitar a formaión o a desomosiión de una determinada sustania. Con os datos que se dan, señaa si, ara ograro, se debe aumentar a resión de sistema, e voumen de reiiente o a temeratura: Aiamos e riniio de Le Chateier: Para evitar Proeso H(kJ) P V T Oxidaión de Fe 4Fe(s) +3O (g) Fe O 3 (s) - 65 " Combustión de C C(s) + O (g) CO (g) -393,5 $ $ Disoiaión de HC H (g) + C (g) HC(g) -84,6 $ $ " Disoiaión de HI H (g) + (g) H(g) +5,8 $ $ Desomosiión de CaCO 3 CaCO 3 (s) CaO(s) + CO (g) +79,3 " 4Fe(s) +3O (g) Fe O 3 (s) % Si P, aumenta a onentraión de gas oxígeno y e sistema se oone a diho aumento disminuyendo a onentraión de oxígeno ara o ua ha de desazarse haia a dereha favoreiendo a oxidaión de hierro. % Si V, e efeto es ontrario a anterior, a onentraión disminuye y e sistema se oone desazándose haia a izquierda que hay mayor número de moes de a eseie gaseosa, evitando a oxidaión de Hierro. % Si T, a ser una reaión exotérmia, e sistema se oone a itado aumento onsumiendo aor ara bajar a temeratura y desazándose haia a izquierda, evitando a oxidaión de Hierro. C(s) + O (g) CO (g) % Como os moes de as eseies gaseosas no varían, as variaiones de P y V no afetan a equiibrio. % Si T, a ser una reaión exotérmia, e sistema se oone a itado aumento onsumiendo aor ara bajar a temeratura y desazándose haia a izquierda, evitando a ombustión de CO. H (g) + C (g) HC(g) % Como os moes de as eseies gaseosas no varían, as variaiones de P y V no afetan a equiibrio. % Si T, a ser una reaión exotérmia, e sistema se oone a itado aumento onsumiendo aor ara bajar a temeratura y desazándose haia a izquierda, favoreiendo a disoiaión de HC. H (g) + (g) H(g) % Como os moes de as eseies gaseosas no varían, as variaiones de P y V no afetan a equiibrio. % Si T, a ser una reaión endotérmia, e sistema se oone a itado aumento onsumiendo aor ara bajar a temeratura y desazándose haia a dereha, evitando a disoiaión de HI. CaCO 3 (s) CaO(s) + CO (g) % Si P, aumenta a onentraión de gas CO y e sistema se oone a diho aumento disminuyendo a onentraión, ara o ua ha de desazarse haia a izquierda evitando a desomosiión de arbonato áio. % Si V, e efeto es ontrario a anterior, a onentraión disminuye y e sistema se oone desazándose haia a dereha que hay mayor número de moes de a eseie gaseosa, favoreiendo a desomosiión de arbonato áio.

10 Tema nº 6 Equiibrio químio! 0 % Si T, a ser una reaión endotérmia, e sistema se oone a itado aumento onsumiendo aor ara bajar a temeratura y desazándose haia a dereha, evitando a desomosiión de arbonato áio. 8 PAU Determina si se odrán disover 500 mg de Ca(OH) en L de agua. Dato: Ks 5,0 '0-6 Ca(OH) (s) Ca(OH) (disueto) " Ca + (aq) + OH - (aq) s s s 6 Ks [Ca + [OH - s (s) 4s 3 Ks 5,0 0 mo s 3 3 0, m /M mo g Ca(OH) m Ca(OH) M V 0, ,797g V mo ueden disoverse os 500 mg. Como [ [ 797 mg 9 PAU Determina si se odrán disover 500 mg de CaCO3 en L de agua. Dato: Ks 3, CaCO 3 (s) CaCO 3 (disueto) " Ca + (aq) + CO - 3 (aq) s s s Ks [Ca + [ CO - 3 s s s 9 5 mo s Ks 3,4 0 5,83 0 m /M 5 mo g 3 CaCO3 m CaCO3 M V 5, ,83 0 g 5.83 V mo no ueden disoverse os 500 mg. Como [ [ mg, uego sí, uego 0 PAU Utiizando e dato de Ks que uedes ver en a taba 6.3, aua a soubiidad de romato de ata y exrésaa en g/00 ml. Ag CrO 4 (s) Ag CrO 4 (disueto) # Ag + (aq) + CrO 4 - (aq) s s s Ks [Ag + [ CrO - 4 (s) s 4s 3 Ks, 0 mo & s , Soubiidad 6,5 0-5 mo 33 g mo g 0, m g 0, m

11 Tema nº 6 Equiibrio químio! PAU La soubiidad en agua de fuoruro de aio, a 5 C, es de,6 mg/00 ml. Caua a Ks de a sustania a esa temeratura y omáraa on e dato que se muestra en a taba 6.3. CaF (s) CaF (disueto) " Ca + (aq) + F - (aq) s s s s [CaF mg,6 00m g mo 4 mo,6 0,05 0 y ahora auamos e oiente de reaión: 78 g Q [Ca + [F - 4s 3 4 (, ) 3 3, que es rátiamente igua a teório Ks 3,5 0 - PAU Exia si se uede estabeer una reaión direta entre a soubiidad de una sustania y su Ks es deir, si uanto mayor sea a Ks de una sustania, mayor será también su soubiidad. Sea una sustania sóida de a forma: A m B n (s) A m B n (disueto) " m A n+ (aq) + n B m- (aq) s ms ns Ks (ms) m (ns) n m m n n s m+n Ks s m+ n m m n n de os oefiientes estequiométrios (m y n). uego a soubiidad, s, deende no sóo de Ks sino 3 PAU Teniendo en uenta os datos de a taba 6.3, determina a antidad (en g) de BaF y de BaSO 4 que debemos disover en agua ara obtener sendas disouiones saturadas. Cuánto vae a onentraión de ion bario en ada una de eas? Ks (BaF ), Ks (BaSO 4 ), 0-0. ) BaF (s) BaF (disueto) " Ba + (aq) + F - (aq) s s s 6 Ks [Ba + [F - s (s) 4s 3 Ks,8 0 mo s 3 3 0, m /M g g Como s [ BaF s [ BaF 75,3,343 odemos disover de BaF V mo )

12 Tema nº 6 Equiibrio químio! Ks [Ba + [ SO 4 - s s s Luego [ BaSO BaSO 4 (s) BaSO 4 (disueto) " Ba + (aq) + SO 4 - (aq) s s s s Ks 0 5, 0,05 0 mo g g s 4 33,3 0,0045 odemos disover de BaSO 4 mo + mo En e fuoruro bário [ Ba s 0,00766 Las onentraiones de ión bario: + 5 mo En e sufato bário [ Ba s, PAU Suongamos que a egisaión medioambienta estabee que e ímite ara a onentraión de omo en os vertidos de aguas residuaes industriaes ha de ser inferior a 7,5 mg/l. Determina si se odría verter una disouión saturada de yoduro de omo(ii). Loaiza os datos que reises en a taba. PbI (s) PbI (disueto) " Pb + (aq) + I - (aq) Ks 9,8 0-9 s s s 9 Ks 9,8 0 mo Ks [Pb + [I - s (s) 4s 3 s 3 3 3, m /M g 000mg mg mg Como s [ PbI s [ PbI 46 6 > 7,5 uego no debe reaizarse e V mo g vertido. 5 PAU Si a soubiidad de AgC en agua, a S C, es de 9, mg/00 ml, uánto vadrá su soubiidad en una disouión de CaC 0,8 M a esa misma temeratura? E equiibrio de soubiidad de oruro de ata es : AgC (s) AgC (disueto) # Ag + (aq) + C - (aq) s 9,mg/m s s Ks Pasamos a soubiidad a onentraión Moar: s mg 9, 00m mg 0,9 m g 0,9 g 0,9 mo 43,5 3,34 0 g mo que nos sirve ara haar e roduto de soubiidad de oruro de ata: Ks [Ag + [C - s s s 3 mo,34 0 6,79 0

13 Tema nº 6 Equiibrio químio! 3 Si añadimos CaC que está totamente disoiado, estamos añadiendo a misma onentraión de iones Coruro, que or efeto ión omún, desazará e equiibrio de soubiidad haia a izquierda disminuyendo esta: s s s AgC (s) AgC (disueto) # Ag + (aq) + C - (aq) CaC # Ca + + C - 0,8 M 0,8 M 0,8 M Ks uego ahora: Ks [Ag + [C - s (0,8 + s) s + 0,8 s,79 0-6, euaión de segundo grado que resueta nos da una soubiidad s,4 0-6 mo/, que es e mismo vaor que obtenemos si desreiamos s frente a 0,8 ya que si ya a soubiidad era muy equeña más equeña será aún a añadir e ión omún, es deir s 0,8,79 0-6, s, /0,8,4 0-6 mo/. 6 PAU La Ks de Ca(OH) es Determina: aa) ) Su soubiidad en agua ura. bb) ) Su soubiidad en una disouión de NaOH 0,5 M. ) ) Su soubiidad en una disouión de CaC 0,5 M. dd) ) Cuá de as dos sustanias es más efetiva ara reduir a soubiidad de Ca(OH). aa) ) Ca(OH) (s) Ca(OH) (disueto) # Ca + + OH - (s) s s s Ks [Ca + [OH - s (s) 4s 3 6 Ks 5 0 s 3 3, bb) ) Si añadimos NaOH que se disoia ometamente, estamos añadiendo un ión omún OH - que desaza e equiibrio de disouión haia a izquierda disoviéndose menos hidróxido áio: Ca(OH) (s) Ca(OH) (disueto) # Ca + + OH - (s) s s s NaOH # Na + + OH - 0,5 M 0,5M 0,5M Ahora se ume Ks [Ca + [OH - s (s + 0,5) 4s 3 + s + 0,5s ; uya souión rea es s, moar que no es muy diferente de a que obtenemos en a souión aroximada a resutas de desreiar s frente a 0,5: s 0, ; s /0,5 0-5 M. ) ) En este aso e ión omún añadido no es e anión hidroxio sino e atión aio, en a misma onentraión): Ca(OH) (s) Ca(OH) (disueto) # Ca + + OH - (s) s s s CaC # Ca + + C - 0,5 M 0,5M M mo

14 Tema nº 6 Equiibrio químio! 4 Ks [Ca + [OH - (s + 0,5) s s 3 + 0,5s 5 0-6, uya souión ositiva es s 3,5 0-3 mo/, que no difiere areiabemente de a souión aroximada, obtenida a desreiar s frente a 0,5: 6 0,5s mo ; s 3,6 0 0,5 dd) ) Es más efetiva e hidróxido sódio (NaOH) que redue a soubiidad a s 0-5 M frente a oruro áio que a redue a s 3,5 0-3 M. 7 PAU Sabiendo que a Ks de PbI, a 5 C, es 9,8. 0-9, aua qué antidad de KI habrá que añadir a 500 ml de una disouión 0, M de Pb(NO 3 ) ara que aareza reiitado. Se suone que e voumen de a meza no varía a adiionar e KI. La reaión que ourre a mezar as sustanias es: KI (aq) + Pb(NO 3 ) (aq) # KNO 3 (aq) + PbI (s) $ 0, y e equiibrio de soubiidad de reiita de Yoduro de omo: Cuyo roduto de soubiidad ume: PbI (s) PbI (disueto) # Pb + (aq) + I - (aq) Ks [Pb + [I - [ I Ks 9,8 0 9 mo 4 3,3 0 + [ Pb 0, Como e KI se disoia ometamente [KI [ I - 3,3 0-4 mo/, uego a masa de Yoduro otásio que hemos de añadir es: m KI 3,3 0 4 moes de KI 66 g 500 m 000 m mo de KI 0,06 g de KI 8 PAU Se formará romato de ata sóido si se disueven, g de AgNO 3 en 5 ml de K CrO M? Usa os datos que reises de a taba de rodutos de soubiidad. La reaión entre e nitrato de ata y e romato otásio es: AgNO 3 (aq) + K CrO 4 (aq) # KNO 3 (aq) + Ag CrO 4 % Moes de nitrato de ata añadidos: 3 3 mo 5,7 0 g de AgNO3,7 0 g de AgNO3,5 0 moes de AgNO 3 80 g de AgNO 3

15 Tema nº 6 Equiibrio químio! 5 omo e AgNO 3 se disoia totamente os moes de Ag + moes de AgNO 3, Ahora haamos os moes de anión romato añadidos: Moes de K CrO 4 M V mo/ 0, moes de K CrO 4 que, omo se disoia según a euaión K CrO 4 # K + + CrO 4 -, os moes de CrO 4 - son Ya odemos haar as onentraiones de os iones que forman e reitado en a disouión: moes de Ag,5 0 moes de Ag [ Ag 0,00 Voumen 0,05 moes 6 moes de CrO 6 0 moes de CrO [ CrO ,0004 Voumen 0,05 E equiibrio de soubiidad de Ag CrO 4 es: moes Ag CrO 4 (s) Ag CrO 4 (disueto) # Ag + (aq) + CrO 4 - (aq) Cuyo oiente de reaión es Q [Ag + [ CrO 4 - (0-3 ) >, 0 - Ks, uego sí reiita e Ag CrO 4. 9 PAU En un vaso se disueven 5 g de CaC en 50 ml de agua destiada. En otro vaso se disueven 5 g de Na CO 3 en 50 ml de agua destiada. Una vez rearadas as dos disouiones, se mezan. Esribe e roeso que tiene ugar. Teniendo en uenta os datos de a taba 6.3, determina si se formará o no reiitado y, en aso afirmativo, uá será su fórmua. Las reaiones de disoiaión de oruro áio y e arbonato sódio son: CaC # Ca + + C - Na CO 3 # CO Na & & CaCO 3 + NaC Luego e roeso que tiene ugar es: CaC (aq) + Na CO 3 (aq) # NaC (aq) + CaCO 3 & Para saber si reiita e arbonato áio, haamos as onentraiones de atión aio y e anión arbonato ara ver si su roduto suera e roduto de soubiidad de arbonato áio y reiita. Haemos rimero os moes de ada sustania iónia: mo de CaC 5 g de CaC 5 g de CaC 0,045 moes de CaC, que, según su euaión de g de CaC disoiaión roduirá 0,045 moes de Ca +.

16 Tema nº 6 Equiibrio químio! 6 mo de NaCO3 5 g de Na CO 3 5 g de Na CO 3 0,047 moes de NaCO3, que, según su 06 g de NaCO3 euaión de disoiaión roduirá 0,047 moes de CO - 3. Y ahora as onentraiones: [ moes de Ca ,045 moes de Ca Ca 0,45 Voumen 3 ( ) 0 moes moes de CO 0,047 moes de CO [ CO ,47 3 Voumen ( ) 0 Como e equiibrio de soubiidad de arbonato áio es: moes CaCO 3 (s) CaCO 3 (disueto) # Ca + (aq) + CO 3 - (aq) Coiente de reaión Q [Ca + [CO 3-0,45 0,47 0,4 > 3,4 0-9 Ks, uego sí reiita e CaCO PAU Una disouión ontiene una meza de iones Ag + y Pb + que se quiere searar. Con os datos de a taba de rodutos de soubiidad, india si es más adeuado añadir a a meza HC, HBr o H S. Ks Ks AgC PbC 0,8 0 Ks 5,7 0 Ks AgBr PbBr 3 5,4 0 Ks 6 6,6 0 Ks Ag S PbS 6,0 0 3, La mayor diferenia entre rodutos de soubiidad se entre e Ag S y e PbS uego usaríamos e H S ara a reiitaión fraionada de Ag + rimero y de Pb + desués. 3 PAU Una disouión ontiene una meza de iones C - y Br - que se quiere searar. Utiizando os datos que se reogen en a taba de rodutos de soubiidad, india si es más adeuado añadir a a meza AgNO 3 o Pb(NO 3 ). 0 5 KsAgC,8 0 KsPbC,7 0 3 omo a mayor diferenia se da ara e atión ata 6 KsAgBr 5,4 0 KsPbBr 6,6 0 usaríamos e nitrato de ata ara una reiitaión fraionada de os aniones oro y bromo.

17 Tema nº 6 Equiibrio químio! 7 CUESTIONES Y PROBLEMAS Cuestiones generaes Comenta esta afirmaión: «Cuando aanza e equiibrio un sistema en e que se está roduiendo un roeso químio, se detiene a reaión». Un equiibrio es un roeso dinámio, os reativos forman rodutos y os rodutos reaionan inversamente ara formar reativos ontinuamente, ero de forma que se uma a onstante de equiibrio en ada instante, es deir desde e unto de vista mirosóio as artíuas ontinúan reaionando ero desde e unto de vista marosóio as onentraiones se mantienen. Justifia si a onstante de equiibrio de un roeso es una onstante universa ara e mismo. Si or universa entendemos que se umirá en uaquier arte de universo, sí es una onstante universa siemre que as ondiiones exteriores sean as mismas. 3 PAU Qué reaión hay entre a onstante de equiibrio de un roeso y a onstante de equiibrio de roeso inverso? Sea un equiibrio genério: aa + bb C + dd La onstante de equiibrio de roeso direto sería: y a de roeso inverso: K e d [ C [ D [ A a [ B b a b [ A [ B d [ C [ D [ C [ D a [ A [ B Ke d uego son inversas. Ke b 4 PAU Para un roeso genério de tio a A + b B C, determina a reaión que existe entre K, K Y Kx (suonemos que todas as sustanias se enuentran en estado gaseoso). a A + b B C

18 Tema nº 6 Equiibrio químio! 8 K [ C a [ A [ B b K C a b A B ([ C RT) a ([ A RT) ([ B RT) b [ C a a [ A (RT) [ B (RT) b b (RT) [ C a [ A [ B (RT) b a b (RT) (RT) a b n K(RT) K(RT). Suoniendo que A, B y C tienen omortamiento de gas idea y se uede n aiar a euaión V nrt RT [RT. V K C a b A B ( χc P ) ( χ a P ) ( χ P ) A B b χ a A χ C a P b B P χ P b χ χ C a b A χb P a P P b 5 PAU Existe agún roeso ara e que K sea igua a K? K x P a b n Como K K(RT) K K siemre que n (nº de moes de os rodutos nº de moes de os reativos) 0, es deir en todas aqueas reaiones en e no haya variaión en e número de moes de as sustanias gaseosas según a estequiometría de a reaión. 6 PAU Puede afirmarse que un roeso esontáneo tiene una onstante de equiibrio mayor que? Como G o - RT nk, además un roeso esontáneo es aque en e ua G o < 0 y omo e 0 : K o G RT K e que será mayor que uno uando G o < RT. 7 PAU Justifia si a onstante de equiibrio de un roeso exotérmio aumenta o disminuye a eevarse a temeratura. Si e roeso es exotérmio H < 0 y si T > T utiizando a euaión de Van t Hoff tenemos: H H K R e R T T K H R T T T K T n si T > T K x P n < uego 0 T T < T T y omo también H < 0, e roduto λ > 0 y si λ > 0 e λ > (siemre mayor que ), uego : K K K λ e K K > K λ e ya que e λ >.

19 Tema nº 6 Equiibrio químio! 9 8 Para e roeso PC 5 (g) PC 3 (g) + C (g), es osibe que e grado de disoiaión de PC 5 sea,3? antidad de sustania que reaiona E grado de disoiaión α y omo a antidad de antidad de sustania inia sustania que reaiona no uede ser mayor que a que hay iniiamente (omo máximo igua y e oiente sería uno), e grado de disoiaión no uede ser mayor que a unidad ( varía entre 0, si no hay reaión, y, si se onsume toda a sustania iniia y a reaión es tota). No es osibe que e grado de disoiaión sea,3 ya que es mayor que uno. 9 De auerdo on e riniio de Le Chateier, onstesta: aa) ) Siemre que varía a resión de un sistema que está en equiibrio, este evouiona haia un nuevo equiibrio? bb) ) Siemre que varía a antidad de aguna sustania resente en un sistema que está en equiibrio, este sistema evouiona haia un nuevo equiibrio? ) ) Siemre que varía a temeratura de un sistema que está en equiibrio, este sistema evouiona haia un nuevo equiibrio? aa) ) No, ya que si e número de moes de a sustanias gaseosas en e equiibrio es onstante ( n 0) a variaión de a resión no infuye en e equiibrio y este ermanee en e mismo unto ( ero no ovides que es dinámio). bb) ) También deende, en este aso de si a sustania uya onentraión es gaseosa o no, si o es, e equiibrio evouiona haia un nuevo unto en e que se uma a onstante de equiibrio. ) ) Según hemos visto en e ejeriio nº 7 a variaión de a temeratura modifia a onstante de este y ha de evouionar ara ajustarse a a itada variaión según e riniio de Le Chateier. 0 En un equiibrio de soubiidad, infuye a antidad de sustania sóida resente en a antidad de sustania que está disueta? La soubiidad de una sustania, a una ierta temeratura y en un disovente dado, sóo deende de su roduto de soubiidad a esa temeratura, e que haya más o menos sustania sóida (siemre que haya) no infuye en a antidad de esa sustania que se disueve, uando se egue a a saturaión no se disoverá más haya a antidad que haya de sustania sóida. Es a soubiidad de NaC en agua destiada a misma que en una disouión de KC? Es a misma que en una disouión de KOH? Como e oruro otásio se disoia omemente según KC ' K + + C si disovemos oruro sódio en una disouión de oruro otásio, a existir un ión omún ( e anión oruro C ) a soubiidad será menor que una de agua destiada ues e equiibrio de soubiidad NaC Na + + C se desaza haia a izquierda.

20 Tema nº 6 Equiibrio químio! 0 Los iones que rooriona una disouión de hidróxido otásio son KOH ' K + + OH si disovemos oruro sódio en esta disouión si disoverá a misma antidad que en agua destiada ues ni e anión oruro ni e atión sodio reaionan on e K + ni on e OH ues son eetroitos fuertes: K + + C KC y Na + + OH NaOH CUESTIONES Y PROBLEMAS Constante de equiibrio y magnitudes termodinámias En una fase de roedimiento de obtenión de áido sufúrio se oxida e dióxido de azufre según a reaión: S0 (g) + O (g) S0 3 (g) Como este roeso es muy ento a 5 C, se trata de aumentar su veoidad eevando a temeratura. Si, ara e roeso que hemos esrito, G º 5ºC -4,6 kj Y G º 700ºC -, kj, determina su K a ada una de estas temeraturas y justifia a onvenienia de trabajar a una u otra temeratura. Usamos a euaión G º º G5ºC K e RT RTn(K ) 5ºC T G K e RT 700ºC T º 700ºC e , e 0 8, , , PAU Si ara e roeso S0 (g) + O (g) S0 3 (g) a Ke, a 5 C, es , determina su vaor a 700 C, si a Hº, también a 5 C, es de -97,8 kj. T 5 ºC K ; K T 700 ºC K ; K. Aiamos a ey de Van t Hoff : K n K H R T K T K e H R 4 T K 7 0 K 5,893 H R T T 8, e e T

21 Tema nº 6 Equiibrio químio! Constante de equiibrio en roesos homogéneos 4 PAU A determinada temeratura, a K ara e roeso NO(g) + H (g) N (g) + H O (g) vae 6,5. 0. Haa, a esa temeratura, e vaor de a K ara estos roesos: aa) ) NO(g)+H (g) /N (g)+h O(g) bb) ) 3 NO (g) + 3H (g) 3/N (g) + 3H O (g) ) ) N (g)+ H O(g) NO(g)+ H (g) Dado e equiibrio : NO(g) + H (g) N (g) + H O (g) N HO K 6,5 0 atm NO H aa) ) NO(g)+ H (g) /N (g) + H O(g) K a / N NO H H O N NO HO H K / ( K) / 6,5 0 5,49 atm bb) ) 3 NO (g) + 3H (g) 3/N (g) + 3H O (g) K b 3 3 / 3 N N HO HO 3 K 3 3 NO H NO H 3 3 / ( K) 3 / (6,5 0 ) 657,8 atm ) ) N (g)+ H O(g) NO(g)+ H (g) K C NO N H H O N NO H H O K 6,5 0, atm 5 PAU En un reiiente de L se han ooado tres sustanias, A, By C, en uatro situaiones distintas a a misma temeratura. Las antidades de A, B Y C son as que se indian en a taba. Sabiendo que as sustanias reaionan de forma que A + / B C y que, a esa temeratura, K,5, india en qué asos e sistema estará en equiibrio. Si no o está, redie en qué sentido evouionará ara aanzaro. A(mo) B(mo) C(mo) Haamos e oiente de reaión Q y omaramos on a onstante de equiibrio (K):

22 Tema nº 6 Equiibrio químio! 3 [ C Q,5,5 K E sistema se haya en equiibrio. / / [ A [ B 6 [ C 3 9 Q,5 > K, 5 e sistema, que no está en equiibrio, / / [ A [ B evouiona haia a izquierda ara disminuir e oiente de reaión hasta egar a equiibrio. [ C Q3 <,5 K e sistema, que no está en equiibrio, evouiona haia / / [ A [ B a dereha ara aumentar e oiente de reaión hasta egar a equiibrio. 8 [ C 4 6 ) Q4 5,3 > K, 5 e sistema, que no está en equiibrio, / / [ A [ B evouiona haia a izquierda ara disminuir e oiente de reaión hasta egar a equiibrio.