IES POLITÉCNICO SORIA - (Dep. de Física y Química)

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1 IES POLITÉCNICO SORIA - (De. de Física y Química) EQUILIBRIO QUÍMICO EJERCICIOS - PAU PAU CyL J000 Equilibrio N y O y contaminación aire La constante de equilibrio c, ara la reacción: N (g) + O (g) NO (g) es 8,8x 10-4 a.00. Si moles de N (g) y 1 mol de O (g) se introducen en un reciiente de,00 litros y se calienta a.00 : a) Calcule los moles de cada una de las esecies en el equilibrio. b) Si la constante de equilibrio c, ara la reacción N (g) + O (g) NO (g) es de 10-0 a 5 C. Exlique la imortancia del valor de esta constante desde el unto de vista del NO(g) como contaminante en el aire. a) Para el equilibrio se construye la siguiente tabla, teniendo en cuanta la estequiometría. N (g) + O (g) NO (g) inicial (mol) 1 0 equilibrio (mol) x 1 - x x Alicando la exresión de la constante de equilibrio, se tiene: c x [ NO] L ; 8,8 10 [ N ] [ ] x 1 x O L L Oerando: x 0,01 mol 4 4 x ( x) (1 x) Los moles de las esecies en equilibrio son: N 0,01 1,979 mol O 1 0,01 0,979 mol NO 0,01 0,04 mol b) El NO (óxido nítrico) es uno de los resonsables de la lluvia ácida. Se oxida a NO, ara, osteriormente, con el vaor de agua que existe en la atmósfera, transformarse en ácido nítrico, el cual cae adherido en las gotas de lluvia. El óxido nítrico se forma en los motores de los automóviles, los cuales trabajan a muy alta temeratura, y el equilibrio de formación es un roceso endotérmico (dato que no da el roblema, ero que se deduce de los valores de, a 5 C y 00 C), las altas temeraturas existentes en los cilindros del automóvil favorecerán la formación de NO (rinciio de Le Chátelier). Para evitar la formación de este eligroso contaminante, los automóviles llevan un disositivo en el tubo de escae que, entre otros rocesos, rovoca la ráida descomosición catalítica del NO en sus elementos, O y N, gases que ya ueden exulsarse sin ningún roblema a la atmósfera. PAU CyL S001 Descomosición del etano y α dada la resión total A 67ºC la ara la descomosición del etano en eteno e hidrógeno es 0,051. Calcular la fracción de etano descomuesto (transformado) en resencia de un catalizador, sabiendo que la resión total en el equilibrio es de 0,75 atmósferas. Para la reacción que tienen lugar se construye la siguiente tabla de valores, siendo α el grado de disociación del etano y suoniendo que se introducen n o moles de etano CH - CH (g) CH CH (g) + H (g) inicial (mol) n equilibrio (mol) n 0 (1 α) n 0 α n 0 α Los moles totales en el equilibrio son: n n 0 (1 α) + n 0 α + n 0 α n 0 (1+ α) Como la resión total es 0,75 atm, y las resiones arciales de cada comonente, i, se calculan con la relación: ni i χ i T n T T, se tiene: n0 (1 α ) mol (1 α ) e tano 0,75atm 0, 75atm n (1+ α) mol (1 + α) 0 1

2 IES POLITÉCNICO SORIA - (De. de Física y Química) n0 α mol α eteno H 0,75atm 0, 75atm n (1+ α) mol (1+ α) 0 α 0,75 1 H eteno Alicando la ley de Acción de masas: + α 0, α e tano 0,75 α 0,051 α α Oerando: ; 0, 068 ; α + 0,068 α 0,068 (1+ α) (1 α ) 0,75 1 α Desejando: α 0,5 5, % 1+ PAU CyL J001Le Châtelier en la formación de H O Dado el siguiente sistema en equilibrio, que osee una variación de entalía negativa: H (g) + O (g) H O (g). Describa el efecto que roducirá al: a) Enfriar. b) Añadir vaor de agua. c) Comrimir. d) Aumentar la resión de hidrógeno. El rinciio de Le Châtelier dice que al erturbar un sistema en equilibrio desde su exterior, éste evoluciona de forma que se oone a dicha erturbación. H (g) + O (g) H O (g) H negativo (exotérmica) a) Al enfriar, el sistema se oone favoreciendo la reacción exotérmica, es decir, el sistema se deslaza hacia la derecha y aumenta la concentración de agua roducida. b) Si se aumenta la concentración de vaor el agua el sistema de deslaza hacia la izquierda, hacia la descomosición de la misma. c) Al aumentar la resión del sistema, el equilibrio se deslaza hacia volúmenes menores (disminuyendo la resión), es decir hacia la derecha aumentando la formación de agua. d) Si se aumenta la resión del hidrógeno, aumenta su concentración y el sistema se deslaza hacia la derecha hacia la formación de agua. PAU CyL S00 dado α y moles de SO y O calcular Una mezcla que contiene 10 moles de dióxido de azufre y 90 moles de oxígeno se one en contacto con un catalizador roduciéndose la reacción: SO (g) + O (g) SO (g). El 90% del dióxido de azufre se transforma en trióxido de azufre a 575 C. Calcule la constante de equilibrio,, de la reacción si la resión total es de 1 atm. Los datos iniciales son moles, la arte que reacciona de un reactivo (se calcularán moles en equilibrio), resión total y temeratura en el equilibrio (este dato sobra ara calcular ). Se ueden calcular los moles de todas las sustancias en el equilibrio, con esto y la P total, las arciales, y con estas Para reacción y en el equilibrio se construye la tabla siguiente teniendo en cuanta que or cada mol de SO que reacciona lo hacen la mitad de O. SO (g) + O (g) SO (g). moles iniciales moles en el equilibrio 10 X 90 X X moles en el equilibrio 10-0, ,9 10 moles en el equilibrio 1 85,5 9 0,9 10. x 0,9 10 x 0,9 10 Los moles totales resentes en el equilibrio son: n T 1 mol SO + 85,5 mol O + 9 mol SO 95,5 mol de gas

3 IES POLITÉCNICO SORIA - (De. de Física y Química) Como la resión total es 1 atm, y las resiones arciales de cada i comonente se calculan con la relación: n i i xi T T, se tiene: nt mol 1 SO 1atm ; mol 95,5 mol 85,5 mol atm O 1 ; mol 95,5 9 mol atm SO 1 95,5 Alicando la ley de Acción de Masas: ( SO ) ( ) SO 1 95,5 9 95,5 O 85,5 95,5 90,47 PAU CyL J00 equilibrio amoníaco, inversa y como afecta variación de Para la reacción: N (g) + H (g) NH (g) ; P 4,x10 - a 00 C. a) Cuál es el valor de ara la reacción inversa? b) Qué asaría a las resiones en el equilibrio de N, H y NH, si añadimos un catalizador? c) Qué asaría a la, si aumentamos el volumen? a) La de la reacción inversa es la inversa de la de la reacción directa 1 1 4, 10 ',6 b) Un catalizador no afecta al equilibrio, su efecto es acortar el tiemo que se tarda en alcanzar el equilibrio. c) La constante deende exclusivamente de la temeratura y or tanto una variación del volumen no afecta a su valor. PAU CyL S00 equilibrio, dado α y dado G 0 calcular y c El COCl gaseoso se disocia a 1000 según la reacción: COCl (g) CO (g) + Cl (g) a) Calcule cuando la resión de equilibrio es 1 atm y el orcentaje de disociación es del 49, %. b) Si la energía libre estándar (a 5 C y 1 atm) del equilibrio de disociación es Gº + 7,1 kj, calcule las constantes c y ara el equilibrio anterior a 5 C. a. Suongamos que se introducen en el reciiente n 0 moles de fosgeno (COCl ) y se construye la siguiente tabla de valores ara el equilibio. COCl (g) CO (g) + Cl (g) moles iniciales (mol) n moles en el equilibrio (mol) n 0 x x x n 0 n 0 α n 0 α n 0 α n 0 (1 α) n 0 α n 0 α Los moles totales en el equilibrio son: n n 0 (1 α) + n 0 α + n 0 α n 0 (1 + α) Las resiones arciales de cada comonente en el equilibrio son: n0 (1 α) 1 0,49 COCl χ COCl 1atm 0, 4atm n (1+ α) 1+ 0,49 0 n0 α 0,49 CO Cl χ CO 1atm 0, atm n (1+ α) 1+ 0,49 0 Alicando la ley de Acción de masas, resulta que: CO COCl 0, 0, 0,4 Cl 0, X α n x n α 0 0 b) Para calcular la constante de equilibrio a otra temeratura (5ºC), se usa la exresión que relaciona la constante con la energía libre de Gibbs ( Gº) en el equilibrio: Gº - R T Ln 7,1 10 J/mol - 8,1 J mol Ln

4 IES POLITÉCNICO SORIA - (De. de Física y Química) Desejando: 1, Para conocer c, se alica la relación entre ambas constantes de equilibrio, siendo n la diferencia entre los moles gaseosos de roductos y reactivos. c (R T) n ; 1, c [0,08 atm L/(mol ) 98 ] 1 Desejando: c 6, Se arecia que 0, a 1000, y 1, a 5ºC (98). Al bajar la temeratura disminuye, esto imlica que la reacción es endotérmica. PAU CyL J004 equilibrio, volumen ara ciertas cantidades N O 4 dada c La reacción N O 4 (g) NO (g), transcurre a 150 C con una c,0. a) Cuál debe ser el volumen del reciiente en el que se realiza la reacción ara que estén en equilibrio 1 mol de N O 4 (g) con moles de NO (g)? b) Resonder, razonadamente, si la siguiente roosición es cierta o falsa: "Un cambio de resión en una reacción en equilibrio modifica siemre las concentraciones de los comonentes". N O 4 (g) NO (g) Alicando la exresión de la constante de equilibrio y denominando, al volumen del reciiente, se tiene: [ NO ] 4 c ;,0 [ N O ] 1 4 1,5 L b) La roosición es falsa. En un equilibrio en el que no haya variación en el número de moles (o de moléculas), or ejemlo, H (g) + I (g) HI(g), las variaciones de resión no afectan al equilibrio. Por tanto, las concentraciones de las distintas esecies en el equilibrio no se modificarán. Si la variación de la resión se debe a la introducción de un gas inerte y sin que se modifique el volumen, el equilibrio no se modifica y tamoco las concentraciones de los comonentes. Además, la resión solo influye decisivamente en las reacciones en las que intervienen gases; si los articiantes del equilibrio están en fases condensadas, sólidos y líquidos, las variaciones de resión se ueden desreciar. PAU CyL S004 amoníaco α con y c El amoniaco a 57 y resión total de 6 atmósferas está disociado en un 60%. Calcule, en rimer lugar, la constante de equilibrio y, osteriormente, la constante c a esta temeratura. El grado de disociación del amoníaco es: α 60/100 0,6. La estequimetría de la reacción indica que or cada α moles que se disocian de amoníaco se forman α/0 moles de nitrógeno y α/0 moles de hidrógeno. Si se denomina a la concentración inicial de amoníaco, ara el equilibrio resulta: NH (g) W N (g) + H (g) concentraciones iniciales (mol/l) c 0 0 concentraciones en el equilibrio (mol/l) c (1 - α) c (α/) 00c (α/) α α 0 El número de moles en el equilibrio es: n c (1- ) + c + c α c (1+ α) Alicando la ley de Dalton, las resiones arciales de los comonentes de la mezcla son: c (1- α) 1-0,6 χ 6 atm 1,5 atm 0 NH NH c (1+ α) 1+ 0,6 α 0,6 c χ 6 atm 1,15 atm 0 N c (1+ ) 1+ 0,6 N α 4

5 IES POLITÉCNICO SORIA - (De. de Física y Química) c α 0,6 χ 6 atm,75 atm 0 H c (1+ ) 1+ 0,6 H α P 1,15 atm (,75 atm) 0 (1,5 atm) NH N H Alicando la ley de Acción de Masas: 19, atm Y alicando la relación entre y c : c (R T) n ; 19, atm c [0,08 atm L/(mol ) ( ] 4 Desejando: c 4, mol /L PAU CyL J005 Le Châtelier CO en todos casos Se tiene el siguiente equilibrio gaseoso: CO + O CO H - 15 kcal. Indique de un modo razonado cómo influye sobre el deslazamiento del equilibrio: a) Un aumento de la temeratura. b) Una disminución en la resión. c) Un aumento de la concentración de oxígeno. Según el rinciio de Le Châtelier los sistemas en equilibrio evolucionan de forma que se oonen a la causa que rovoca la erturbación. a) Como la reacción directa es exotérmica, un aumento de la temeratura favorece a la reacción endotérmica, es decir, la descomosición del CO. b) Una disminución de la resión favorece la reacción que va acomañada de un aumento de volumen, en este caso la descomosición del CO. c) Al aumentar la concentración de oxígeno el sistema evoluciona formando más CO con el fin de disminuir la concentración de oxígeno. PAU CyL J005 c y α ara HI, dada la reacción de formación Una mezcla gaseosa está constituida inicialmente or 7,9 moles de hidrógeno y 5, moles de yodo en estado vaor. Se calienta hasta 450 C y se llega al equilibrio habiéndose formado 9,5 moles de HI. En un segundo roceso, a la citada temeratura, y en un volumen de litros, se introducen 0,0 moles de hidrógeno y 0,0 moles de yodo. a) Calcule la constante de equilibrio a 450 C de la reacción: H (g) + I (g) HI (g). b) Cuál será el grado de disociación en el segundo roceso. a) Para calcular la constante de equilibrio se construye la siguiente tabla de concentraciones de las esecies en un volumen exresado en litros, con el fin de determinar la concentración de las diferentes esecies. H (g) + I (g) HI (g) inicial (mol/l) equilibrio (mol/l) 7,9 7,9 x 5, 5, x 0 x Como en el equilibrio n HI 9,5 mol x x 4,76 mol Por tanto las cantidades resentes en el equilibrio son: n H 7,9 mol x,14 mol; n I 5, mol x 0,54 mol; n HI 9,5 mol 5

6 IES POLITÉCNICO SORIA - (De. de Física y Química) Alicando la ley de Acción de Masas: c 9,5 mol [HI] 5,45 [H ] [I ],14 mol 0,54 mol b) En el segundo roceso, y como las cantidades están en roorción estequiométrica, se suone que todo el yodo reacciona con todo el hidrógeno ara formar el yoduro de hidrógeno y que a continuación éste se disocia. Es decir, es como si se introdujeran 0,04 mol de HI en un volumen de dos litros, [HI] 0,04 mol/ L 0,0 mol/l Con esta consideración se construye la siguiente tabla, teniendo en cuanta que or cada α moléculas que se disocian de HI, se forman α/ de H y α/ de I. H (g) + I (g) HI (g) inicial (mol/l) 0 0 0,00 equilibrio (mol/l) 0,0 α/ 0,0 α/ 0,0 (1 α) [HI] [0,0 (1 α)] Alicando la ley de Acción de Masas: c ; 5,45 [H ] [I ] α 0,0 0,0 (1 α) Oerando: 7,1 ; 7,1 α (1 α) 0,01 α El grado de disociación es: α 0,15 1,5 % PAU CyL J005 Le Châtelier NH y obtención industrial En el roceso Haber-Bosch ara la síntesis de amoniaco tiene lugar la reacción en fase gaseosa siguiente: N (g) + H (g) NH (g) AH - 9,6 kj. a) Exlique cómo deber de variar la resión, el volumen y la temeratura ara que el equilibrio se deslace hacia la formación de amoniaco. b) Comente las condiciones reales de obtención del comuesto en la industria. a) Según el rinciio de Le Châtelier los sistemas en equilibrio evolucionan de forma que se oonen a la causa que rovoca la erturbación. Según la ecuación de los gases erfectos hay una relación inversa entre las variaciones de resión y de volumen. Al aumentar la resión se favorece la reacción que suone una disminución del número de moléculas gaseosas, es decir el equilibrio se deslaza hacia la formación de amoníaco. Al disminuir el volumen, manteniendo constante la resión, aumentan las concentraciones de las tres sustancias en la misma roorción. En la exresión de c las concentraciones de las distintas esecies tienen distinto exonente. Para restablecer el equilibrio tienen que disminuir las concentraciones de hidrógeno y de nitrógeno y aumentar la de amoníaco. Luego una disminución de volumen favorece la formación de amoníaco. Como la formación de amoníaco es exotérmica, or lo que esta reacción se ve favorecida or una disminución de la temeratura. b) En la roducción industrial de amoníaco se trabaja con resiones entre 100 y 1000 atm, deendiendo del método de trabajo seguido. 6

7 IES POLITÉCNICO SORIA - (De. de Física y Química) Uno de los roblemas que resenta la roducción de amoníaco es que la velocidad de reacción, a temeratura ambiente, es extraordinariamente equeña y que los catalizadores comienzan a ser efectivos a artir de 400 EC. A esta temeratura y a la resión de 1 atm, el rendimiento de la reacción es del 0,1 %, or lo que se recisa trabajar con resiones sueriores a 100 atm. La utilización de elevadas resiones está limitada or el coste de las instalaciones que se deben construir ara resistirlas. PAU S005 Dada total calcular α y c Una muestra de 0,10 moles de BrF 5 se introduce en un reciiente de 10 litros que, una vez cerrado, se calienta a ºC estableciéndose el siguiente equilibrio: BrF 5 (g) ½ Br (g) + 5/ F (g) Cuando se alcanza el equilibrio la resión total es de,46 atmósferas. Calcule: a) El grado de disociación del BrF 5. b) El valor de la constante de equilibrio c. REISAR el volumen los 10 L Para la reacción que tienen lugar se construye la siguiente tabla de valores, siendo α el grado de disociación. BrF 5 (g) ½ Br (g) + 5/ F (g) moles inicial (mol) 0,1 0 0 moles equilibrio (mol) 0,1 (1-α) 0,1 α/ 0,1 5/ α Los moles totales resentes en el equilibrio son: n 0,1 (1-α) + 0,1 α/ + 0,1 5/ α 0,1 + 0, α Alicando la ecuación de los gases ideales: P n R T,46 atm 10 L (0,1 + 0, α) 0,08 atm L/(mol ) ( ) Y α 0,46 4,6 % Alicando la ley de acción de masas y como el volumen son 10 L: 5 1 0,1 0,46 0,1 0, / 1/ [F ] [Br ] c 4, [BrF ] 0,1 (1 0,46) PAU CyL S006Comosicón equilibrio al modificar concentraciones y volúmenes Para el equilibrio: CO(g) + Cl (g) COCl (g). Las concentraciones molares en el equilibrio, a una temeratura dada, son ; y 18 ara el CO, Cl y COCl resectivamente. Determine: a) La comosición en el equilibrio cuando se dulica la concentración de cloro si el volumen del reciiente es de 1 L. b) La comosición en el equilibrio cuando el volumen del reactor se dulica manteniendo constante la temeratura. En rimer lugar se calcula el valor de la constante de equilibrio a esa temeratura. CO(g) + Cl (g) W COCl (g) equilibrio (mol/l) 18 [COCl ] [CO] [Cl ] 18 Alicando la ley de acción de masas: 4, 5 c a) Al dulicar la concentración de cloro, se tiene la siguiente tabla ara el nuevo equilibrio. CO(g) + Cl (g) W COCl (g) 7

8 IES POLITÉCNICO SORIA - (De. de Física y Química) inicial (mol/l) 4 18 equilibrio (mol/l] - x 4 - x 18 + x c [COCl ] 18 + x ; 4,5 [CO] [Cl ] ( x) (4 x) Y x 1 0,7 mol/l y x absurda or ser mayor que 4 La comosición en el equilibrio es: [CO(g)] - x - 0,7 1,7 mol/l; [Cl (g)] 4 - x 4-0,7,7 mol/l; [COCl (g)] 18 + x ,7 18,7 mol/l b) Si el volumen del reactor se dulica las concentraciones iniciales de dividen or dos. Al aumentar el volumen disminuye la resión y el equilibrio se deslaza hacia volúmenes mayores, es decir hacia la descomosición de COCl. CO(g) + Cl (g) W COCl (g) inicial (mol/l) equilibrio (mol/l] 1 + x 1 + x 18 - x c [COCl] 18 x ; 4,5 [CO] [Cl ] (1 + x) (1 + x) Y x 0,95 mol/l La comosición en el equilibrio es: [CO(g)] 1 + x 1 + 0,95 1,95 mol/l; [Cl (g)] 1 + x 1,95 mol/l; [COCl (g)] 18 - x 18-0,95 17,05 mol/l PAU CyL J007 Le Châtelier en todos casos con sólidos! En un cilindro metálico cerrado, se tiene el siguiente roceso químico en equilibrio: A (g) + B (s) C (s) + D (g) H 0 < 0 kj/mol. Justifique de un modo razonado el sentido hacia donde se deslazará el equilibrio si: a) Se dulica la resión en el sistema. (hasta 0,6 untos) b) Se reduce a la mitad la concentración de los reactivos B y C. (hasta 0,7 untos) e) Se incrementa la temeratura. (hasta 0,7 untos) En el término de reactivos hay dos moles de gas y en el de roductos otros dos y la reacción es exotérmica. a) Como n 0 de sustancias gaseosas, las variaciones de resión no afectan al equilibrio. b) Como tanto B como C son sólidos las variaciones de sus cantidades no deslazan al equilibrio. c) La reacción es exotérmica, se libera energía. Al incrementar la temeratura, de acuerdo con el rinciio de Le Châtelier, se intentará contrarrestar esa alteración, lo que se consigue absorbiendo energía deslazándose el equilibrio en el sentido endotérmico. Por tanto el equilibrio se deslaza hacia la formación de los reactivos A y B. PAU CyL S007 y c equilibrio óxidos de azufre El SO se obtiene or reacción de SO y O. Una mezcla de 0,80 moles de SO y 0,80 moles de O, se introducen en un reciiente vacío de 4 L a la temeratura de 77 ºC. Una vez alcanzado el equilibrio un análisis de la mezcla indica que la concentración de SO es 0,17 M. Calcular c y a la temeratura de 77 ºC. (hasta 1,5 y 0,5 untos) Las concentraciones iniciales de las sustancias son: 0,8 mol SO ] [O ] 4L [ 0,mol / L Para reacción y en el equilibrio se construye la tabla siguiente teniendo en cuenta que or cada mol de SO que reacciona lo hacen la mitad de O. 8

9 IES POLITÉCNICO SORIA - (De. de Física y Química) SO (g) + O (g) SO (g). iniciales (mol/l) 0, 0, 0 equilibrio (mol/l) 0, - x 0, - x x De los datos del ejercicio se deduce que: [SO ] x 0,17 mol/l Y x 0,085 mol/l Alicando la ley de Acción de masas: [SO ] ( x) ( 0,085),667 4,5 [SO 0,0009 0,115 ] [O ] (0, x) (0, x) (0, 0,085) (0, 0,085) c 10 Alicando la relación entre y c : c (R T) n, [0,08 atm L/(mol ) ( ] 47,5 PAU CyL S007 sublimación yodo y en el reciiente. El yodo sólido sublima or debajo de 114 ºC. Un trozo de yodo sólido se encuentra en un reciiente cerrado en equilibrio con su vaor a una temeratura ara la que su resión de vaor es de 0 mmhg. De forma reentina y a temeratura constante, el volumen del reciiente se dulica: a) Cuál es la resión en el interior del reciiente una vez roducida la variación de volumen. (hasta 0,6 untos) b) Qué cambio ha de ocurrir ara que se reestablezca el equilibrio. (hasta 0,7 untos) c) Si la temeratura ermanece constante durante todo el roceso, cuál será la resión en el interior del reciiente una vez reestablecido el equilibrio. (hasta 0,7 untos) La ecuación del equilibrio es: I (s) W I (g) a) Se suone que se ide la resión en el mismo instante de dulicar el volumen. Con este suuesto y alicando la ley de Boyle: constante Y /, es decir la resión se divide or dos. b) Para volver al equilibrio que es la resión de vaor de 0 mmhg debe sublimarse más yodo. c) La resión dentro del reciiente es la da la resión del vaor 0 mm de Hg PAU CyL J009 equilibrio, cálculo de. a. La reacción N O 4 (g) W NO (g) transcurre a 150 C con una,0. Cuál debe ser el volumen del reactor en la que se realiza la reacción ara que estén en equilibrio 1 mol de N O 4 (g) con moles de NO (g)? (hasta 1,0 unto) b. Resonda, razonadamente, si la siguiente roosición es cierta o falsa: "Un cambio de resión en cualquier reacción química en equilibrio modifica siemre las concentraciones de los comonentes" (hasta 1,0 unto) N O 4 (g) W NO (g) Alicando la exresión de la constante de equilibrio y denominando, al volumen del reciiente, se tiene: [NO ] ;,0 [N O ] 1 4 c 4 1,5 L b) La roosición es falsa. 9

10 IES POLITÉCNICO SORIA - (De. de Física y Química) En un equilibrio en el que no haya variación en el número de moles (o de moléculas), or ejemlo, H + I W HI, las variaciones de resión no afectan al equilibrio. Por tanto, las concentraciones de las distintas esecies en el equilibrio no se modificarán. Si la variación de la resión se debe a la introducción de un gas inerte y sin que se modifique el volumen, el equilibrio no se modifica y tamoco las concentraciones de los comonentes. Además, la resión solo influye decisivamente en las reacciones en las que intervienen gases; si los articiantes del equilibrio están en fases condensadas, sólidos y líquidos, las variaciones de resión se ueden desreciar. PAU CyL S009 Le Châtelier Para el equilibrio: H S(g) + O (g) W H O(g) + SO (g) H -106 kj Predecir hacia donde se deslazará el equilibrio si: a) Aumentamos el volumen del reciiente a temeratura constante. b) Extraemos SO (g). c) Aumentamos la temeratura. d) Absorbemos el vaor de agua. e) Añadimos 10 moles de helio. a) Al aumentar el volumen del reciiente, manteniendo constante la temeratura, se roduce una disminución de la resión. Alicando el rinciio de Le Châtelier, se favorece el miembro de la ecuación química que contenga mayor número de moles en estado gaseoso, es decir, el equilibrio se deslaza hacia la izquierda, hacia la formación de H S y O. b) Al retirar del equilibrio la sustancia SO, éste se deslaza hacia la derecha. Es decir, hay la roducción de más SO. c) Un aumento de temeratura favorece la reacción endotérmica, luego el equilibrio se deslaza hacia izquierda, hacia la roducción de H S y O. d) Al retirar agua del equilibro, éste se deslaza hacia la derecha. Es decir, hay la roducción de más agua. e) Al añadir un gas inerte, sin variaciones de volumen, se roduce un aumento de la resión total, que no roduce variaciones en el equilibrio. Ello se debe a que no se modifican ni las resiones arciales, ni las concentraciones de las esecies reaccionantes. PAU CyL Diciembre009 Modelo 0 Para el equilibrio H (g) + I (g) X HI(g), la constante de equilibrio es c 54,8 a 45 ºC. a. Cuáles serán las concentraciones en el equilibrio si 0,60 moles de HI se calientan a esta temeratura en un volumen de 1,0 litro? (hasta 1, untos) b. Cual es el orcentaje de disociación del HI? (hasta 0,8 untos) Se construye la siguiente tabla, teniendo en cuenta que or cada α moléculas que se disocian de HI, se forman α/ de H y α/ de I. H (g) + I (g) HI (g) inicial (mol/l) 0 0 0,60 equilibrio (mol/l) 0,60 α/ 0,60 α/ 0,60 (1 α) Alicando la ley de Acción de Masas: c ; 54,8 [HI] [H ] [I ] [0,60 (1 α)] α 0,60 10

11 IES POLITÉCNICO SORIA - (De. de Física y Química) 0,60 (1 α) Oerando: 7,40 ; 7,40 α (1 α) 0,0 α El grado de disociación es: α 0,1 1, % Las concentraciones de las esecies en equilibrio son: [HI] 0,60 mol/l (1-0,1) 0,47 mol/l [I ] [H ] 0,60 mol/l 0,1/ 0,064 mol/l PAU CyL Junio010 Parte General BLOQUE A General En un matraz de 4 litros se introducen 4 moles de N y 1 moles de H, calentándose la mezcla hasta 71 ºC. A esta temeratura se establece el equilibrio: N (g) + H (g) W NH (g) Si la reacción tiene lugar en un 60 %, calcule: a) La concentración de cada esecie en el equilibrio. b) Las constantes c y ara ese equilibrio. c) Cómo afecta al equilibrio un aumento de la resión? Justifique la resuesta. N (g) + H (g) NH (g) inicial (mol/l) 4/4 1 1/4 0 equilibrio (mol/l) 1 - x - x x Las cantidades que se introducen son estequiométricas. La concentración de nitrógeno que está resente en el equilibrio (1 - x) mol/l es el 40% de la inicial 1 mol/l. mol mol 40 mol ( 1 x) 1 x 0,6 L L 100 L Las concentraciones resentes en el equilibrio son: [N ] 0,4 mol/l; [H ] 1, mol/l; [NH ] 1, mol/l [NH ] 1, c,08 [N ] [H ] 0,4 1, c (R T) n,08 (0,08 (7 + 71)) - 4 7, Un aumento de la resión, no rovocada or la introducción de una sustancia inerte, hace evolucionar el sistema hacia la formación de amoníaco. PAU CyL Junio010 Parte Esecífica BLOQUE B Esecífico En un reciiente de 1,41 litros de caacidad a la temeratura de 600, se introduce 1 gramo de cada una de las siguientes esecies en estado gaseoso: CO, H O y H. Calcule una vez alcanzado el equilibrio y ara todas las esecies resentes: a) Los gramos resentes de cada uno de los comonentes en la mezcla, al alcanzarse el equilibrio. b) La resión total del sistema. c) Qué oinaría Lavoisier si hubiera tenido la ocasión de resolver este roblema? DATOS:CO(g) + H O(g) CO (g) + H (g) c, Los moles iniciales introducidos de cada sustancia son: 1mol CO 1 1mol H 1 1mol H O 1 n CO 1g CO mol CO ; n H 1g H mol H 8g CO 8 ; n H mol H O g H O 1g H O 18g H O 18 CO(g) + H O(g) CO (g) + H (g) inicial (g) inicial (mol) 1/8 1/18 0 ½ equilibrio (mol) 1/8 - x 1/18 -x x ½ + x 11

12 IES POLITÉCNICO SORIA - (De. de Física y Química) 1 + x x 1 x x 1+ x + x [CO ] [H ] x (1 + x) 5 [CO] [H O] x 1 18x (1 8x)(1 18x) x x x x ,86 (x + x ) 1-46 x x ; 48,8 x - 56,86 x Y x 0,015 mol c CO(g) + H O(g) CO (g) + H (g) total inicial (g) equilibrio (mol) 1/8-0,015 1/18-0,015 0,015 ½ + 0,015 equilibrio (g) 0,98 0,61 0,946 1,04 Se conserva la masa, se cumle la ley de Lavoisier. Los moles totales en el equilibrio son: 1/8 - x + 1/18 - x + x + ½ + x 0.59 mol n R T; 1,41 L 0,59 mol 0, Y 0,59 atm, PAU CyL Se010 Parte Esecífica BLOQUE B Esecífico El roducto de solubilidad del hidróxido de lomo, Pb(OH) es igual a, Calcule: a) La solubilidad del hidróxido de lomo, exresada en g/l. b) El H de la disolución saturada. Pb(OH) (s) Pb + + OH - concentración en equilibrio (mol/l) s s Sustituyendo en la ecuación del roducto de solubilidad: s [Pb + ] [OH - ] s ( s) ;, s Desejando: s, mol/l, mol/l 41, g/mol 9,58 g/l b) La concentración de iones hidróxido en la disolución saturada es: [OH - ] s, mol/l 7, mol /L H 14 - OH 14 - (- log [OH - ]) og 7, ,9 PAU CyL Junio011 4B.- Un residuo industrial que contiene una concentración de Cd + de 1,1 mg/l se vierte en un deósito, con objeto de eliminar arte del Cd + reciitándolo con un hidróxido, en forma de Cd(OH). Calcule: a) El H necesario ara iniciar la reciitación. (Hasta 1, untos) b) La concentración de Cd +, en mg/l, cuando el H es igual a 1. (Hasta 0,8 untos) Datos: s Cd(OH) 1, a) Al añadir un hidróxido (OH - ) al residuo con Cd + reciitará el Cd(OH) y su equilibrio de solubilidad será: Cd(OH) (s) Cd + (aq) + OH - (aq) En el equilibrio se debe cumlir: s [Cd + ] [OH - ] En las exresiones de s las concentraciones deben ser mol/l. Se calcula [OH - ] cuando se inicie la reciitación con la [Cd + ] dada: + [ Cd ][ OH ] [ OH ] + [ Cd ] 14 1, 10 5 [ OH ],5 10 mol L s s / 6 9,8 10 El OH -log [OH - ] -log, ,5 H 14 OH H 14 4,5 H 9,5 b) Si el H 1 OH [OH - ] 10 - mol/l Con esto se uede calcular la [Cd + ] que corresonde a la nueva [OH - ]: mg g mol [ Cd ] ,1 9,8 10 mol / L L 10 mg 11,4 g 1

13 IES POLITÉCNICO SORIA - (De. de Física y Química) s + 1, s [ Cd ][ OH ] [ Cd ] [ Cd ] 1, 10 mol / L [ OH ] (10 ) + mol 11,4 g 10 mg 5 [ Cd ] 1, 10 1, 10 mg / L, asado a mg/l L mol 1g Como se arecia al subir el H, o lo que es lo mimo que subir [OH - ], la [Cd + ] baja de 1,1 mg/l inicial a 1, 10-5 mg/l PAU CyL Se011 4B. La constante del roducto de solubilidad del hidróxido de cobre (II) a 5 ºC es, Determine la solubilidad del comuesto en agua y exrese el resultado en g/l. Cu(OH) (s) Cu + + OH - concentración en equilibrio (mol/l) s s Sustituyendo en la ecuación del roducto de solubilidad: s [Cu + ] [OH - ] s ( s) ;, s Desejando: s 1, mol/l 1, mol/l 97,66 g/mol 1, g/l PAU CyL Jun01 BLOQUE B La constante de equilibrio ara la reacción: PCl 5 (g) W PCl (g) + Cl (g) es de 1,05 a la temeratura de 50 ºC. La reacción se inicia con una mezcla de PCl 5, PCl y Cl cuyas resiones arciales son 0,177 atm, 0, atm y 0,111 atm resectivamente. Determine: a) El valor de c a dicha temeratura. b) Las concentraciones de todas las esecies resentes una vez alcanzado el equilibrio. PCl 5 (g) PCl (g) + Cl (g) Inicial (atm) 0,177 0, 0,111 Para saber hacia donde evoluciona la reacción hay que comarar el cociente de reacción Q con el valor de la. Cl 0,111 0, PCl Q 0,14 0,177 PCl 5 Como Q < la reacción evoluciona hacia la formación de roductos Reconstruyendo la tabla de la reacción: PCl 5 (g) PCl (g) + Cl (g) Inicial (atm) 0,177 0, 0,111 Equilibrio (atm) 0,177 x 0, + x 0,111 + x En el equilibrio se tiene que: Cl PCl (0,111 + x) (0, + x) (0,177 x) PCl 5 1,05 1,05 0,177 1,05 x 0,111 0, + 0,111 x + 0, x + x 0,186 1,05 x 0,05 + 0,4 x + x x + 1,84 x 0,161 0; 1,84 ± 1, ,161 1,84 ± 1,600 x Con dos soluciones: x 1 0,108 y x - 1,49 Solo tiene sentido 1 la solución ositiva. Rehaciendo la tabla se uede comrobar si la solución es correcta. PCl 5 (g) PCl (g) + Cl (g) Inicial (atm) 0,177 0, 0,111 Equilibrio (atm) 0,177 0,108 0, + 0,108 0, ,108 0,069 0,1 0,19 1

14 IES POLITÉCNICO SORIA - (De. de Física y Química) Cl 5 0,19 0,1 0,069 PCl PCl 1,05, que es correcto Alicando la relación entre las constantes de equilibrio: n 1,05 c ( R T ) ; c n ( R T ) (0,08 (50 + 7)) 1 0,04 Alicando la ecuación de los gases erfectos a cada una de las sustancias: ni i i n i R T R T [ PCl [ PCl [ Cl 5 0,069 ] 1, ,08 (50 + 7) 0,1 ] 7, ,08 (50 + 7) 0,19 ] 5, ,08 (50 + 7) mol / L mol / L mol / L Que se uede comrobar que cumlen con el valor de c [ PCl ] [ Cl ] 7, , c 0,04 [ PCl ] 1, PAU CyL Jun01 BLOQUE B5 El triclorudo de fósforo reacciona con cloro ara dar entacloruro de fósforo según la reacción: PCl (g) + Cl (g) PCl 5 (g) H 0 88 kj/mol Una vez alcanzado el equilibrio químico, exlique cómo se modificará el mismo si: a) Se aumenta la temeratura. b) Se disminuye la resión total. c) Se añade gas cloro. d) Se introduce un catalizador adecuado. Una vez alcanzado el estado de equilibrio se uede deslazar, el estado en uno u otro sentido, cambiando las variables que le afectan. Para analizar de forma cualitativa en que sentido se deslaza el equilibrio cuando alteramos las variables que le afectan, se utiliza el Princiio de Le Chatelier: Un cambio en cualquiera de las variables que determinan el estado de equilibrio químico roduce un deslazamiento del equilibrio en el sentido de contrarrestar o minimizar el efecto causado or dicho cambio. a) Se aumenta la temeratura. La reacción tiene un H 0 ositivo, luego es endotérmica, consume energía. De acuerdo con el rinciio de Le Chatelier, si se aumenta la temeratura el sistema tiende a contrarrestar este aumento consumiendo energía y se deslaza hacia roductos. b) Se disminuye la resión total. Al disminuir la resión total (se suone que aumentando el volumen), el sistema de acuerdo con el rinciio de Le Chatelier tenderá a contrarrestar esta disminución evolucionando de manera que se generen más moles gaseosos y así aumente la resión. En este caso se deslazará hacia reactivos. c) Se añade gas cloro. Al añadir cloro (en este caso un reactivo), el sistema de acuerdo con el rinciio de Le Chatelier tenderá a contrarrestar este aumento evolucionando de manera que desaarezca cloro. Por tanto se deslazará hacia roductos. d) Se introduce un catalizador adecuado. El TEMA de Cinética y or tanto la forma de actuar de los catalizadores NO está incluido en los contenidos del curso. 14

15 IES POLITÉCNICO SORIA - (De. de Física y Química) Un catalizador disminuye el tiemo ara alcanzar el estado de equilibrio, ero logrado este no le afecta en ningún sentido. PAU CyL Set01 A.- Si a 5 C el roducto de solubilidad del ZnS es 1,1 10-1, exlique, razonando la resuesta, si las siguientes rouestas son verdaderas o falsas ara una disolución acuosa de ZnS: a) En el equilibrio, la concentración del ión Zn + será igual que la del ión S - si no existe ninguna otra sal disuelta. b) El número de moles de ZnS que uede haber disueltos en un litro de agua será, como máximo,, c) Si se adicionan iones Zn + a la disolución, aumentará la solubilidad del ZnS. d) Si se aumenta la temeratura se disolverá mayor cantidad de ZnS. a) En el equilibrio, la concentración del ión Zn + será igual que la del ión S - si no existe ninguna otra sal disuelta. erdadero, si no existe otra sal disuelta. En el equilibrio: ZnS Zn + S - s 1, equi s s + Y or tanto: [ Zn ] [ S ] s ( mol / L) b) El número de moles de ZnS que uede haber disueltos en un litro de agua será, como máximo,, erdadero. De acuerdo con el equilibrio: 1 11 s s s s s s s 1,1 10 s, 10 mol / L Luego es correcto. En 1L de agua uede haber disueltos como máximo, mol de ZnS c) Si se adicionan iones Zn + a la disolución, aumentará la solubilidad del ZnS. Falso. En el equilibrio: ZnS Zn + S - Si ahora se añaden iones Zn +, el sistema, de acuerdo con el rinciio de Le-Chatelier, tenderá a retirar iones Zn + y S - ara mantener equi s s constante s. Por tanto reciitará más ZnS, disminuyendo su solubilidad. (Efecto del ión común) d) Si se aumenta la temeratura se disolverá mayor cantidad de ZnS. No uede saberse. * Como no se indica el H de disolución, no uede saberse si el roceso es endo o exotérmico y or tanto no se uede evaluar la influencia de la temeratura en la solubilidad en este caso. * En general, la mayoría de los rocesos de disolución de los comuestos iónicos son rocesos endotérmicos. Si asi fuese, en este caso, un aumento de la temeratura favorecerá el roceso de disolución, aumentando la solubilidad (de acuerdo con el rinciio de Le-Chatelier). PAU CyL Set01 B.- Para el roceso de equilibrio: SO (g) + O (g) SO (g); H < 0; exlique razonadamente: a) Hacia qué lado se deslazará el equilibrio cuando se aumente la temeratura? b) Hacia qué lado se deslazará el equilibrio cuando se disminuya la resión total? c) Cómo afectará a la cantidad de roducto obtenido la resencia de un catalizador? d) Cómo afectará a la cantidad de roducto obtenido la adición de oxígeno? Equilibrio: SO (g) + O (g) SO (g) H < 0 (exotérmica) Los factores que afectan a un equilibrio y su deslazamiento, se valoran cualitativamente utilizando El rinciio de Le-Chatelier: Cuando a un sistema en equilibrio se le hace una modificación, el sistema evoluciona en el sentido de contrarrestar los efectos de dicha modificación. a) Si se aumenta la temeratura, como la reacción es exotérmica, desrende energía, el sistema tenderá a bajar la temeratura, deslazándose hacia reactivos. 15

16 IES POLITÉCNICO SORIA - (De. de Física y Química) b) Si se disminuye la resión total, el sistema tenderá a subirla, deslazándose hacia donde haya mayor número de moles gaseosos, en este caso se deslazará hacia reactivos. c) Los catalizadores no deslazan un equilibrio. Su misión es aumentar la velocidad de reacción y llegar al equilibrio en menos tiemo. d) Si se adiciona oxígeno, el sistema tenderá a disminuir la cantidad extra de oxigeno en el equilibrio, deslazándose hacia roductos. PAU CyL Jun01 B. La constante de equilibrio, c, a 00 ºC ara la reacción PCl 5 (g) PCl (g) + Cl (g) es 0,015. En un reciiente cerrado de 10 L se introducen, a dicha temeratura, 5 moles de PCl 5 y 1 mol de PCl. El sistema evoluciona hasta alcanzar el equilibrio a la misma temeratura. Calcule: a) Las concentraciones de cada esecie en el equilibrio. (Hasta 1, untos) b) El valor de. (Hasta 0,4 untos) c) La resión total en el equilibrio. (Hasta 0,4 untos) a) Las concentraciones de cada esecie en el equilibrio. PCl 5 (g) PCl (g) + Cl (g) estequiometría inicial equilibrio 5-x 1+x x solución (mol) 5-0,465 4,55 1+0,4651,465 0,465 solución (mol/l) 0,454 0,147 0,047 + n total equilibrio 4,55 + 1, ,465 6,465 mol En el equilibrio se tiene que: 1 + x x [ PCl ][ Cl ] (1 + x) x c x 0, x 1, 615 mol [ PCl5] 5 x 10(5 x) 10 b) El valor de. Alicando la relación entre las constantes de equilibrio: c n ( R T ) 0,015 (0,08 47) 0,58 La solución x -1,615 no tiene sentido en este caso. Comrobación de la solución x0,465 mol 1,465 0, c 0, correcto 4,55 10 c) La resión total en el equilibrio. Alicando la ecuación de los gases erfectos a cada una de las sustancias: T n t R T nt R T 6,465 0,08 47 T T T 5, 08 atm 10 PAU CyL Jun01 4B. La constante del roducto de solubilidad del hidróxido de magnesio Mg(OH) es s 1, Calcule: a) La solubilidad del hidróxido de magnesio. (Hasta 0,8 untos) b) El H de una disolución saturada de Mg(OH). (Hasta 0,6 untos) c) La concentración máxima de Mg + en una disolución de Mg(OH), si el H es igual a 9. (Hasta 0,6 untos) Mg(OH) (s) Mg + OH - estequiometría 1 1 equilibrio s s s 1, s [Mg + ] [OH - ] a) La solubilidad del hidróxido de magnesio. s [Mg + ] [OH - ] s ( s) 4 s s 11 4 s 4 b) El H de una disolución saturada de Mg(OH). 1, s 1,55 10 mol / L 16

17 IES POLITÉCNICO SORIA - (De. de Física y Química) [OH - ] s 1, mol/l [OH - ], mol/l OH - log [OH - ] - log, OH,51 H 14 OH 14,51 10,49 c) La concentración máxima de Mg + en una disolución de Mg(OH), si el H es igual a 9. Si H 9 OH 5 [OH - ] 10-5 mol/l Como se dice [Mg + ] máxima, y se debe cumlir s: s [Mg + ] [OH - ] + [ ] [ OH ] , [ Mg ] [ Mg ] 0,15 mol L s Mg / 5 (10 ) Observación: Si la disolución saturada en H O genera un H 10,49, al bajar el H a 9 disminuirá la [OH - ] y el equilibrio se deslazará hacia la derecha, aumentando la solubilidad. PAU CyL Se01 B. En un matraz vacío se introducen igual número de moles de H y N, que reaccionan según la ecuación: N (g) + H (g) NH (g) Justifique si, una vez alcanzado el equilibrio, las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas: a. Hay doble número de moles de amoniaco de los que había inicialmente de N. (Hasta 0,7 untos) b. La resión arcial de nitrógeno será mayor que la resión arcial de hidrógeno. (Hasta 0,7 untos) c. La resión total será igual a la resión de amoniaco elevada al cuadrado. (Hasta 0,6 untos) N (g) + H (g) NH (g) estequiometría 1 inicial n n --- equilibrio n - x n - x x a. Hay doble número de moles de amoniaco de los que había inicialmente de N. Falsa. Tendrían que desaarecer todos los moles de N iniciales. Esto en un equilibrio no es osible. b. La resión arcial de nitrógeno será mayor que la resión arcial de hidrógeno. P N > P H en el equilibrio. Correcto. Cuando se llegue al equilibrio habrá más moles de N que de H c. La resión total será igual a la resión de amoniaco elevada al cuadrado. Falso. En el equilibrio la resión total es la suma de las resiones arciales: P T Pi Ley de Dalton de las resiones arciales. PAU CyL Se01 5B. Conteste a las siguientes cuestiones: a. Calcule los gramos de sulfato de sodio, NaSO4, que se necesitan ara rearar 100 ml de una disolución 0,01 M. Indique el material que utilizaría y describa las oeraciones a realizar en el laboratorio ara rearar dicha disolución. (Hasta 1,0 untos) b. Justifique si se roducirá reciitado cuando se mezclan 80 cm de una disolución 0,01 M de sulfato de sodio, NaSO4, con 10 cm de otra disolución 0,0 M de nitrato de bario, Ba(NO). Suonga que los volúmenes son aditivos. (Hasta 1,0 untos) Dato: s BaSO a. Calcule los gramos de sulfato de sodio, NaSO4, que se necesitan ara rearar 100 ml de una disolución 0,01 M. Indique el material que utilizaría y describa las oeraciones a realizar en el laboratorio ara rearar dicha disolución. NaSO4, 100mL, 0,01M Se calcula la masa de sulfato de sodio necesaria: n 14,04 g M n M n 0,01 0,1 0,001 mol 0,001 mol 0, 14 g 1 mol Se esan 0,14 g de sulfato de sodio y se colocan en un matraz aforado de 100 ml. Se añade un oco de agua y se agita ara disolver. Se comleta con agua hasta enrasar en el matraz los 100 ml. 17

18 IES POLITÉCNICO SORIA - (De. de Física y Química) b. Justifique si se roducirá reciitado cuando se mezclan 80 cm de una disolución 0,01 M de sulfato de sodio, NaSO4, con 10 cm de otra disolución 0,0 M de nitrato de bario, Ba(NO). Suonga que los volúmenes son aditivos. Para conocer si se roduce reciitado de sulfato de bario al mezclar dos disoluciones que contienen sus iones, se calcula el roducto iónico y se comara con el s. 80 ml NaSO4, 0,01 M + 10 ml Ba(NO) 0,0M... (volúmenes aditivos) ml [ SO ] 4 + [ Ba ] n 0, ,01 mol / L total 00 n 0,0 10 0,004 mol / L total 00 Producto iónico... Q + 5 [ Ba ][ SO ] 0,04 0,01 4, PAU CyL Jun014 5 A. Resonda las siguientes cuestiones: a. A 98 la solubilidad en agua del bromuro de calcio (CaBr ) es, mol dm -. Calcule s ara el bromuro de calcio a la temeratura citada. (Hasta 1, untos) b. Razone cualitativamente el efecto que roducirá la adición de 1 cm de una disolución 1M de bromuro de otasio (Br) a 1 litro de disolución saturada de bromuro de calcio. Considere desreciable la variación de volumen. (Hasta 0,8 untos) a) BaSO 4 (s) Ba + + SO 4 - s [Ba + ] [ SO 4 - ] 1, Como Q > s. reciitará el BaSO 4 CaBr Ca + Br - equilibrio - S S S, mol/l + Alicando la definición de s: s [ Ca ] [ Br ] S ( S) s S 4S s 4S, or tanto: s s 4S 4 (, ), b) El Br se disocia total: Ahora el equilibrio de reciitación será: Br + Br - + inicial 10 - CaBr - - Ca Br - final equilibrio - S S Al añadir Br a la disolución saturada de CaBr, se añaden iones Br-. Iones resentes en el equilibrio de reciitación (ion común). De acuerdo con el rinciio de Le_Chatelier, el equilibrio se deslazará hacia la formación de reciitado, disminuyendo la solubilidad de este. El ion bromuro roviene del Br y del equilibrio de solubilidad. En rinciio S se uede desreciar frente a Se calcula S con esta aroximación. Alicando la s a este nuevo equilibrio: s 5 s S' (10 ) S' S', 10 mol / L (10 ) Como se arecia se han desreciado S, 10-5 mol/l frente a 10 - mol/l. Lo cual es correcto. Como se ve al añadir Br la solubilidad del CaBr disminuye, asando de, mol/l a, 10-5 mol/l * Sin desreciar S frente a 10 - : (Hecho el cálculo con Derive) s 5 s S' (S' + 10 ) S' S',9 10 mol / L (S' + 10 ) PAU CyL Jun014 B. Dentro de un reciiente de 10 litros de caacidad se hacen reaccionar 0,50 moles de H (g) y 0,50 moles de I (g) según la reacción H(g) + I(g) D HI(g). A 448 ºC, la constante c del equilibrio es 50. Calcule: a. El valor de a esa temeratura. (Hasta 0,6 untos) b. Los moles de yodo que quedan sin reaccionar cuando se ha alcanzado el equilibrio. (Hasta 0,6 untos) 18

19 IES POLITÉCNICO SORIA - (De. de Física y Química) c. Si artimos inicialmente de 0,5 moles de H (g), 0,5 moles de I (g) y 4 moles de HI (g), cuántos moles de yodo habrá ahora en el equilibrio a la misma temeratura? (Hasta 0,8 untos) n a. Alicando la relación entre las constantes y como n 0.. ( RT ) 50 c c b. Exresando todo en mol: H (g) + I (g) HI(g) esteq 1 1 ini 0,5 0,5 - equilibrio 0,5-x 0,5-x x 0,5-0,9 0,5-0,9 0,9 0,11 0,11 0,78 Todos gases 10L t448 ºC71 c50 x `[ HI ] 10 4 x c x 0, 9 mol como se arecia n 0 y or ello el volumen no influye [ H ] [ I ] 0, 5 x 0, 5 x ( 0, 5 x ) en la constate. Por tanto: n I 0, 5mol 0, 9 mol 0, 11mol Se asan estos resultados a la tabla. Se comrueba que con estos resultados c tiene el valor correcto: 0,78 [ HI ] 10 c 50, arox correcto [ H ] [ I ] 0,11 0, c. Se arte en el equilibrio de otros valores iniciales, ero como las condiciones son las mismas c tendrá el mismo valor: H (g) + I (g) HI(g) esteq 1 1 ini 0,5 0,5 4 equilibrio 0,5 + x 0,5 + x 4 - x 0,5+0,46 0,5+0,46 4-0,46 0,50 0,50,51 [ HI ] Q [ H ] [ I ] 0,5 0, hacia los reactivos, descomosición del HI., como Q > c la cantidad de roductos debe disminuir, or lo que la reacción se deslaza 4 x [ HI ] 10 ( 4 x) ( 4 x) ( 4 x) c c c x 0, 46 mol [ H ] [ I ] 0,5 + x 0,5 + x (0,5 + x) (0,5 + x) (0,5 + x) Por tanto: n I 0,5mol + 0,46mol 0,496mol 0, 50mol Se asan estos resultados a la tabla. Se comrueba que con estos resultados c tiene el valor correcto:,51 [ HI ] 10 c 49,8 arox correcto [ H ] [ I ] 0,50 0, * Debe comrobarse el sentido de la reacción de equilibrio. Para lo cual se calcula el cociente de reacción Q con los datos iniciales. PAU CyL Jun014 5B. La descomosición del hidrogenocarbonato sódico tiene lugar según la reacción: 19

20 IES POLITÉCNICO SORIA - (De. de Física y Química) NaHCO (s) Na CO (s) + CO (g) + H O (g) ; Hº 19 kj Conteste razonadamente: a. Si la resión no varía favorece la descomosición un aumento de la temeratura? (Hasta 0,5 untos) b. Favorece la descomosición un aumento de la resión? (Hasta 0,5 untos) c. Favorece la descomosición la adición de más NaHCO? (Hasta 0,5 untos) d. Favorece la descomosición la retirada de CO y HO? (Hasta 0,5 untos) a. Hº es +. reacción endotérmica (absorbe energía) Si se aumenta la temeratura, de acuerdo con el rinciio de Le Chatelier, el sistema tenderá a disminuirla, absorbiendo energía y se favorece la formación de roductos. SI se favorece la descomosición del NaHCO b. Como ngas mol, si se aumenta la resión, de acuerdo con el rinciio de Le Chatelier, el sistema tenderá a disminuirla, deslazándose hacia donde haya menos mol en estado gaseoso, es decir hacia los reactivos. NO se favorece la descomosición del NaHCO c. El equilibrio no se deslaza or la adición de un sólido: CO H O. NO se favorece la descomosición del NaHCO d. Al retirar los roductos, el sistema tiende a generalos descomoniéndose más hidrogenocarbonato de sodio. SI se favorece la descomosición del NaHCO PAU CyL Se014 A. A 5 ºC, el valor de la constante del roducto de solubilidad del bromuro de lata es de 7, a. Calcule la solubilidad del bromuro de lata en agua ura a esa temeratura, exresada en mg/l. (Hasta 1,0 untos) b. Exlique cómo afectaría a la solubilidad de la misma, la adición de bromuro de sodio sólido. (Hasta 1,0 untos) a. AgBr Ag + Br - equilibrio - S S s 7, Alicando la definición de s: s [ Ag ] [ Br ] 7, or tanto: s S S S S s S 8,77 10 mol / L 7 mol 187,77 g 4 g mg S 8, , , 165 L mol L L b) El NaBr se disocia total: Ahora el equilibrio de reciitación será: NaBr Na + Br - inicial a - - final - a a AgBr Ag + Br - equilibrio - S S +a Al añadir NaBr a la disolución saturada de AgBr, se añaden iones Br-. Iones resentes en el equilibrio de reciitación (ion común). De acuerdo con el rinciio de Le_Chatelier, el equilibrio se deslazará hacia la formación de reciitado, disminuyendo la solubilidad de este. 0