EJERCICIOS DE EQUILIBRIO QUÍMICO.
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- Alfredo Méndez Valenzuela
- hace 7 años
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1 EJERCICIOS DE EQUILIBRIO QUÍMICO. 1º. A partir de 150 g de acético se desean obtener 166 g de acetato de etilo. Calcular los gramos de etanol que se necesitan sabiendo que la K c de la reacción de esterificación vale 4. SOL: 154 g. 2º. A cierta temperatura, la K c correspondiente al proceso siguiente vale 10 9 : H 2(g) + Br 2(g) 2 HBr(g) Un recipiente de 2 L contiene una mezcla en equilibrio de los 3 gases. Se encuentra que el recipiente contiene 10 4 moles de hidrógeno y 10 2 moles de bromo. Calcular el número de moles de bromuro de hidrógeno que hay en el recipiente. SOL: 31,62 moles. 3º. A 250ºC y 1 At de presión total, el 80% del PCl 5 está disociado en Cl 2 y PCl 3. Calcular: a. las presiones parciales en el equilibrio b. las constantes de equilibrio K p y K c para este proceso SOL: a. p Cl2 = p PCl3 = 0,444 At; p PCl5 = 0,111 At; b. K p = 1,78 At; K c = 0,041 mol/l 4º. A 60ºC y presión total de 1 At, el N 2 O 4 está disociado en un 62% según el proceso: N 2 O 4(g) 2 NO2(g) a. calcular las constantes de equilibrio K c y K p para este proceso b. calcular el grado de disociación del N 2 O 4 a la misma temperatura y presión total de 2 At c. Está de acuerdo este último resultado con el principio de Le Châtelier? SOL: a. K c = 0,091 mol/l; K p = 2,5 At; b. α = 0,49; c. Sí 5º. En un recipiente de 10 L se introducen 0,61 moles de CO 2 y 0,39 moles de H 2, y se calienta hasta 1250ºC. Una vez alcanzado el equilibrio en el proceso CO 2(g) + H 2(g) CO (g) + H 2 O (g) se analiza la mezcla gaseosa, encontrándose que hay 0,35 moles de CO 2. a. calcular la composición de la mezcla gaseosa que hay al alcanzarse el equilibrio b. el valor de la constante de equilibrio K c c. si una vez alcanzado el equilibrio se añade al recipiente 0,22 moles de H 2, manteniendo constante la temperatura, calcular la composición de la mezcla cuando se alcance nuevamente el equilibrio. SOL: a. CO 2 : 0,35 moles; H 2 : 0,13 moles; CO = H 2 O = 0,26 moles; b. K c = 1,48; c. CO = H 2 O = 0,335 moles; CO 2 = H 2 = 0,275 moles 6º. Sabiendo que la constante de equilibrio para la esterificación del acético con etanol vale 4, calcular los gramos de acetato de etilo que se obtendrían por reacción de 180 g de ácido y 138 g de etanol. Si, una vez alcanzado el equilibrio, se retirara un mol de agua, cuántos moles de éster habría al alcanzarse nuevamente el equilibrio? SOL: a. 176 g; b. 2,19 moles 7º. A100ºC y presión de 4,3 At, el N 2 O 4 está disociado en NO 2 en un 60%. A qué presión y a la misma temperatura estará disociado en un 80%? SOL: 1,36 At. 8º. A 420ºC la constante de equilibrio K c de la reacción: 2 HgO (s) 2Hg(l) + O 2(g) vale 1, mol 3.L 3. En un recipiente de 1 L se introduce óxido mercúrico sólido, en exceso, y se calienta a 420ºC. Calcular las concentraciones de Hg y O 2 cuando se alcanza el equilibrio.
2 SOL: O 2 = 2, mol/l; Hg = 5, mol/l 9º. En la descomposición térmica del carbonato cálcico, la presión parcial del CO 2 en el equilibrio a 800ºC vale 190 mmhg. Calcular los valores de K c y K p a dicha temperatura. SOL: K p = 0,25 At; K c = 2, mol/l 10º. La constante de equilibrio, a 100ºC, para la formación de acetato de etilo a partir de etanol y ácido acético es igual a 4. Calcular el número de moles de acetato de etilo que se forman al reaccionar 2 moles de alcohol con 5 moles de ácido. SOL: 1,76 moles 11º. En un recipiente vacío se introduce bicarbonato sódico sólido. Se cierra el recipiente y se calienta a 120ºC. Cuando se alcanza el equilibrio la presión es de mmhg. Calcular las constantes K p y K c para el proceso: 2 NaHCO 3(s) Na 2 CO 3(s) + CO 2(g) SOL: K p = 1,28 At; K c = 1, mol/l 12º. A 373K y bajo una presión de 7,8 At, el N 2 O 4 está disociado el 48% en NO 2. A qué presión, a la misma temperatura, estará disociado el 75%? SOL: 1,82 At. 13º. A 400ºC una mezcla gaseosa en equilibrio de hidrógeno, yodo y yoduro de hidrógeno contiene 0,0031, 0,0031 y 0,0239 moles/litro respectivamente. Calcular: a. el valor de K c b. la presión total de la mezcla c. el valor de K p SOL: a. 59,44; b. 1,66 At; c. 59,44 14º. Al calentar a 600ºC trióxido de azufre se obtiene una mezcla en equilibrio que contiene por litro 0,0106 moles de SO 3, 0,0032 moles de SO 2 y 0,0016 moles de oxígeno. Calcular las constantes K c y K p correspondientes al equilibrio de disociación, a esa temperatura. SOL: K c = 1, mol/l; K p = 0,0104 At 15º. Un matraz que contiene algo de bicarbonato de sodio sólido y en el que se ha hecho el vacío, se calienta a 100ºC. Calcular la constante de equilibrio para la descomposición del bicarbonato en carbonato sódico sólido, agua gaseosa y dióxido de carbono gaseoso, sabiendo que la presión de equilibrio es de 0,962 At SOL: K p = 0,231 At 2 ; K c = 2, mol 2 /L 2. 16º. El cloruro amónico sólido se disocia a 317ºC produciendo cloruro de hidrógeno y amoníaco gaseosos. La presión de disociación del cloruro amónico a esa temperatura es de 0,53 At. Cuál es la presión total en el equilibrio cuando, en un recipiente cerrado, se introduce cloruro amónico sólido en exceso y cloruro de hidrógeno a 0,66 At de presión? SOL: 0,846 At. 17º. Calcular las constantes K c y K p del equilibrio correspondiente a la disociación del bromo molecular en bromo atómico, sabiendo que al introducir 0,2 moles de bromo molecular gaseoso en un recipiente de 0,5 L a 600ºC el grado de disociación es del 0,8%. SOL: K c = 1, mol/l; K p = 7, At. 18º. A 200ºC y 2 At el PCl 5 se disocia en un 50% en PCl 3 y Cl 2. Calcular las presiones parciales, en el equilibrio, de cada gas y las constantes de equilibrio K c y K p.
3 SOL: p PCl3 = p Cl2 = p PCl5 = 0,666 At; K p = 0,666 At; K c = 0,017 mol/l 19º. En un matraz de 5L se introduce carbonato cálcico y se calienta a 1000K, estableciéndose el equilibrio siguiente: CaCO 3(s) CaO(s) + CO 2(g) Si el valor de K c a esa temperatura es de a. cuántos gramos de óxido de calcio se obtienen? b. qué cantidad de carbonato cálcico se habrá transformado? SOL:a. 11,2 g; b. 20 g 20º. Al calentar a 448ºC yodo con hidrógeno se obtiene una mezcla en equilibrio que es 0,88 M en hidrógeno, 0,02 M en yodo y 0,94 M en yoduro de hidrógeno, según la reacción: I 2(g) + H 2(g) 2 HI(g) a. calcular las concentraciones iniciales de yodo e hidrógeno b. el valor de la constante K p SOL: a. I 2 = 0,49 M; H 2 = 1,35 M; b. K p = 50,2 21º. Se introduce una mezcla de 0,5 moles de hidrógeno y 0,5 moles de yodo en un recipiente de 1 L y se calienta a 430ºC. Calcular: a. las concentraciones de yoduro de hidrógeno, hidrógeno y yodo si la constante vale 54,3 b. el valor de K p a la misma temperatura. SOL: a. H 2 = I 2 = 0,107 M; HI = 0,786 M; b. K p = 54,3 22º. En un recipiente de 3 L se introducen 0,6 moles de HI (g), 0,3 moles de H 2(g) y 0,3 moles de I 2(g) a 490ºC, estableciéndose el equilibrio, que tiene una K c de 0,022. a. Justificar que el sistema no está en equilibrio b. calcular los moles de las tres especies una vez alcanzado el equilibrio SOL: b. 0,926 moles HI; 0,137 moles I 2 ; 0,137 moles H 2 23º. A 400ºC y 10 At de presión el amoníaco está disociado en un 98% según la ecuación: 2 NH 3(g) N 2(g) + 3 H 2(g) Calcular para ete equilibrio los valores de K p y K c. SOL: K p = At 2 ; K c = 32,6 mol 2 /L 2 24º. Si un mol de etanol se mezcla con un mol de acético a temperatura ambiente, la mezcla en equilibrio contiene 2/3 moles de éster y otro tanto de agua. a. cuánto vale la constante K c? b. cuántos moles de éster hay en el equilibrio cuando se mezclan 1 mol de ácido y 3 moles de alcohol? SOL: a. K c = 4; b. 0,903 moles 25º. Para la reacción: SO 2 Cl 2(g) SO 2(g) + Cl 2(g) la constante K p vale 2,4 a 375K. A esa temperatura se introduce 0,05 moles de SO 2 en un recipiente cerrado de 1 L. Calcular, una vez alcanzado el equilibrio: a. las presiones parciales de cada uno de los gases presentes b. el grado de disociación. SOL: a. p SO2 = p Cl2 = 1,06 At; p SO2Cl2 = 0,476 At; b. α = 0,69. 26º. En un recipiente de 10 L se introducen 2 moles de A y uno de B, se calienta a 300ºC y se establece el equilibrio: A (g) + 3 B (g) 2 C (g) Sabiendo que cuando se alcanza el equilibrio el número de moles de B es igual al de C, calcular:
4 a. las concentraciones de A, B y C en el equilibrio b. los valores de K c y K p a esa temperatura. SOL:a. [A] = 0,18 M; [B] = [C] = 0,04 M; b. K c = 138,9; K p = 0,063 27º. En la reacción Br 2(g) 2 Br(g) la constante K c vale 1, a 1.200ºC. a. Si la concentración inicial de bromo molecular es 1 M, calcular la concentración de bromo atómico, en el equilibrio. b. Cuál es el grado de disociación del Br 2? SOL: a. [Br] = 0,032 M; b. α = 1,6 %. 28º. En un recipiente de 10 L que se encuentra a 448ºC se introduce 1 g de hidrógeno y 126,9 g de yodo, que reaccionan parcialmente produciendo yoduro de hidrógeno. A esa temperatura la constante de equilibrio K c vale 50. a. Qué presión total hay en el recipiente? b. Cuántos moles de yodo quedan sin reaccionar? c. Cuánto valen las presiones parciales de los 3 componentes? d. Cuánto vale la constante K p a la misma temperatura? SOL: a. 5,91 At; b. 0,11 moles; c. p I2 = p H2 = 0,65 At; p HI = 4,61 At; d. K p = º. A 400ºC y presión total de 10 At el amoníaco se encuentra disociado en un 90%según: 2 NH 3(g) N 2(g) + 3 H 2(g) Calcular los valores de K p y K c SOL: K p = 3.062,1 At 2 ; K c = 1,005 mol 2 /L 2. 30º. A 250ºC y presión total de 1 At el 80% del PCl 5 está disociado en PCl 3 y Cl 2. Calcular el grado de disociación del pentacloruro, a la misma temperatura, cuando la presión total es 1,5 At SOL: α = 0,74. 31º. Se sabe que para el proceso A (g) + B (g) 2 C (g) la constante de equilibrio K c vale 6. Calcular los moles de A, B y C que habrá, una vez alcanzado el equilibrio, si en un recipiente cerrado se mezclan 2 moles de A, 1 mol de B y 4 moles de C. SOL: A = 2,117 moles; B = 1,117 moles; C = 3,766 moles. 32º. En un recipiente de 1 L se introducen 2 moles de N 2 y 6 moles de H 2 a 400ºC, estableciéndose el equilibrio: N 2(g) + 3 H 2(g) 2 NH3(g) Si la presión del gas en el equilibrio es de 288,2 At, calcular el valor de la constante de equilibrio K c a esa temperatura.. SOL: K c = 2,067 L 2 /mol 2. 33º. Cuando el óxido mercúrico sólido se calienta en un recipiente cerrado en el que se ha hecho el vacío, se disocia en vapor de mercurio y oxígeno hasta alcanzar una presión total que, en el equilibrio y a 380ºC, vale 141 mmhg. Calcular: a. las presiones parciales del mercurio y el oxígeno, en el equilibrio b. las concentraciones de los mismos c. el valor de K p SOL: a. p Hg = 0,1236 At; p O2 = 0,0618 At; b. [Hg] = 2, mol/l; [O 2 ] = 1, mol/l; c. K p = 9, At 2.
5 34º. Cuando se introducen 0,7 moles de pentacloruro de fósforo, a 250ºC, en un recipiente de 2 L se alcanza el equilibrio cuando se han formado 0,2 moles de tricloruro de fósforo. Calcular las concentraciones de cada una de las especies en el equilibrio y hallar las constantes de equilibrio K c y K p a esa temperatura. SOL: a. [PCl 3 ] = [Cl 2 ] = 0,1 mol/l; [PCl 5 ] = 0,25 Mol/L; b. K c = 0,04 mol/l; K p = 1,715 At 35º. Si un mol de metanol se mezcla con un mol de ácido acético a 25ºC, la mezcla que se forma contiene 0,67 moles de éster y 0,67 moles de agua. Determinar el valor de K c y los moles de éster que se formarán al mezclar dos moles de metanol con 0,8 moles de acético, a la misma temperatura. SOL: K c = 4,12; b. 0,706 moles. 36º. En un recipiente de 0,25 L se introduce 3 moles de hidrógeno y 1 mol de nitrógeno a 400ºC, estableciéndose el equilibrio: N 2(g) + 3 H 2(g) 2 NH3(g) Si la presión del gas en el equilibrio es de 576,4 At, calcular el valor de K c a esa temperatura. SOL: K c = 0,516 L 2 /mol 2 37º. La constante de equilibrio K c para la reacción: N 2(g) + O 2(g) 2 NO(g) vale 8, a 2.200K. Si 1 mol de oxígeno y 2 moles de nitrógeno se introducen en un recipiente de 2 L y se calienta a 2.200K, cuántos moles de cada especie existirán en el equilibrio? SOL: NO = 0,0413 moles; O 2 = 0,9794 moles; N 2 = 1,9794 moles. 38º. Calentando a 1000ºC, en un recipiente cerrado, una mezcla de 3 moles de dióxido de carbono y un mol de hidrógeno, se alcanza el equilibrio cuando se han formado 0,8 moles de monóxido de carbono e igual cantidad de vapor de agua. Calcular la constante de equilibrio a esa temperatura. SOL: K c = K p = 1,45. 39º. A 450ºC, la constante K c del proceso: H 2(g) + I 2(g) 2 HI(g) es de 50,0. En qué proporción deben mezclarse los gases hidrógeno y yodo para que, a 450ºC, reaccione el 60% en volumen del hidrógeno presente? SOL: Vol H 2 /Vol I 2 = 3/2. 40º. Un recipiente de 306 cc de capacidad contiene a 35ºC una mezcla gaseosa en equilibrio de 0,384 g dedióxido de nitrógeno y 1,653 g de tetróxido de dinitrógeno. Calcular las constantes de equilibrio K c y K p para la reacción de disociación del tetróxido de dinitrógeno. SOL: K c = 0,0126 mol/l; K p = 0,318 At. 41º. El fosgeno (cloruro de carbonilo) se disocia a 1.000K según la reacción: COCl 2(g) CO (g) + Cl 2(g) Calcúlese el valor de K p cuando la presión de equilibrio es de 1,00 At y el porcentaje de disociación del fosgeno es del 49,2%. SOL: K p = 0,319 At. 42º. A 420ºC la constante de equilibrio K c de la reacción: Óxido de mercurio (II) (s) Mercurio(g) + Oxígeno (g)
6 vale 1, mol 3 /L 3. En un recipiente de 2 L se introduce el sólido, en exceso, y se calienta a 420ºC. Calcular las concentraciones de mercurio y oxígeno cuando se alcanza el equilibrio. SOL: [Hg] = 5, mol/l; [O 2 ] = 2, mol/l. 43º. En un matraz cerrado de 5 L de capacidad y a la presión de 1 At, se calienta una muestra de dióxido de nitrógeno hasta la temperatura de 327ºC, disociándose según la reacción: 2 NO 2(g) 2 NO(g) + O 2(g) Una vez alcanzado el equilibrio se enfría el matraz (con lo que la reacción se paraliza) y se analiza la mezcla, encontrándose que contiene 3,45 g de NO 2, 0,60 g de NO y 0,30 g de O 2. Calcular las constantes de equilibrio K p y K c de la reacción de disociación del NO 2 a esa temperatura. SOL: K c = 1, mol/l; K p = 6, At. 44º. En un recipiente de 250 ml se introducen 0,45 g de N 2 O 4 (g) y se calienta hasta 40ºC, disociándose en un 42%. Calcular: a. la constante K c b. Si se reduce el volumen del recipiente a la mitad sin variar la temperatura, cuál será la composición de la mezcla en el nuevo equilibrio? SOL: a. K c = 0,024 mol/l; b. NO 2 = 3, moles; N 2 O 4 = 3, moles. 45º. A 450ºC la constante de equilibrio K c para la reacción I 2 (g) + H 2 (g) 2 HI(g) vale 0,7. Si se introducen 10 g de hidrógeno y 63,5 g de yodo en un matraz de 2 L, calcular: a. la concentración de cada especie, en el equilibrio b. la presión total en el equilibrio y la constante K p. SOL: [HI] = 0,2 mol/l; [I 2 ] = 0,025 mol/l; [H 2 ] = 2,4 mol/l; b. P = 155,6 At; K p = 0,7. 46º. Una muestra de 6,53 g de NH 4 HS se introduce en un recipiente de 4 L en el que se ha hecho el vacío, y se descompone a 27ºC según la reacción: NH 4 HS (s) NH 3 (g) + H 2 S (g) Una vez establecido el equilibrio, la presión total en el recipiente es de 0,75 At. Calcular: a. las constantes K c y K p a esa temperatura b. el porcentaje de hidrógenosulfuro de amonio descompuesto. SOL: a. K p = 0,14 At 2 ; K c = 2, mol 2 /L 2 ; b. α = 0, º. En un matraz de 5 L se introducen 2 moles de PCl 5 y uno de PCl 3. A continuación se eleva la temperatura hasta 250ºC y se establece el equilibrio: PCl 5 (g) PCl 3 (g) + Cl 2 (g) Si, en el equilibrio, K c vale 0,042, calcular: a. los moles de PCl 5, PCl 3 y Cl 2 b. el grado de disociación del PCl 5 SOL: a. PCl 5 = 1,718 moles; PCl 3 = 1,282 moles; Cl 2 = 0,282 moles; b. α = 0, º. En un matraz de 1 L se introducen 20 g de PCl 5 y se calienta a 300ºC. A esa temperatura, el pentacloruro se disocia en un 75% según la reacción: PCl 5 (g) PCl 3 (g) + Cl 2 (g) a. Calcular la presión en el interior del recipiente b. los valores de K c y K p SOL:a. P = 7,89 At; b. K p = 10,14 At; K c = 0,216 mol/l. 49º. Para la reacción: N 2 O 4 (g) 2 NO 2 (g)
7 la constante K c vale 4, a 22ºC. a. Si inyectamos 0,8 moles de N 2 O 4 en un recipiente cerrado de 1 L, a 22ºC, calcular las concentraciones de los gases al alcanzarse el equilibrio. b. Cuáles serán las concentraciones en el equilibrio si se reduce el volumen a la mitad y se mantiene constante la temperatura? SOL: a. [NO 2 ] = 0,0592 mol/l; [N 2 O 4 ] = 0,7704 mol/l; b. [NO 2 ] = 0,086 mol/l; [N 2 O 4 ] = 1,557 mol/l. 50º. Para la reacción: CO 2 (g) + C (s) 2 CO (g) la constante K p vale 10 a una temperatura de 815ºC. Calcular, cuando se alcance el equilibrio: a. las presiones parciales del CO 2 y del CO si la presión total es de 2 At b. el número de moles de CO 2 y de CO si el volumen del reactor es de 3 L. SOL: a. p CO = 1,708 At; p CO2 = 0,292 At; b. CO 2 = 0,0098 moles; CO = 0,0574 moles
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