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COLEGIO NACIONAL DE BUENOS AIRES

GUIA DE EJERCICIOS TEMA"EQUILIBRIO"

1.- Dadas las siguientes ecuaciones de equilibrio y los valores de sus

respectivas constantes, ordenarlas seg£n su tendencia creciente a

producirse, justificar:

a) N2 (g) + O2 (g) === 2 NO (g) K = 5,0.10-31

b) H2 (g) + Cl2 (g) === 2 HCl (g) K = 3,2.1016

c) 2 HF (g) === H2 (g) + F2 (g) K = 1,0.10-13

d) 2 H2 (g) + O2 (g) === 2 H2O (g) K = 1,7.1027

e) 2 NOCl (g) === 2 NO (g) + Cl2 (g) K = 4,7.10-4

2.- En un recipiente cerrado se disocia fosgeno (COCl2) a elevada tem- peraturas de acuerdo con la siguiente ecuaci¢n:

COCl2 (g) === CO (g) + Cl2 (g) H > 0

Indicar qu‚ efecto tendr sobre el equilibrio:

a) agregar de Cl2.

b) reducir el volumen del recipiente.

c) retirar COCl2.

d) enfriar el sistema.

3.- En un recipiente vac¡o se colocan igual n£mero de moles de A que de B, los que reaccionan de acuerdo con la siguiente ecuaci¢n hasta alcanzar el equilibrio:

2 A (l) + B (l) === 2 C (l) + 2 D (l)

Indicar si las siguientes proposiciones son verdaderas o falsas.

Justificar.

a) [C] = [A].

b) [B] = [A].

c) [C] < [D].

d) [A] + [B] > [C] + [D].

4.- En un recipiente evacuado se colocan PCl3 (g) y Cl2 (g) que reac-

cionan de acuerdo con la siguiente ecuaci¢n:

PCl3 (g) + Cl2 (g) ==== PCl5 (g)

El equilibrio se establece cuando las concentraciones molares son [PCl3]= 0,55 M, [Cl2]= 0,05 M y [PCl5]= 0,95 M.

Calcular las concentraciones iniciales de PCl3 y Cl2.

Rta.: [PCl3]= 1,5 M y [Cl2]= 1,0 M.-

5.- A temperatura ambiente se hacen reaccionar 2 moles de etanol (C2H5OH) con 2 moles de etanoico (CH3COOH) para dar etanoato de

etilo (CH3COOC2H5) y agua utilizando como catalizador cido sul- f£rico, de acuerdo con la siguiente ecuaci¢n representativa:

C2H5OH (l) + CH3COOH (l) === CH3COOC2H5 (l) + H2O (l)

En el equilibrio la mezcla contiene 1,33 moles de etanoato de etilo y 1,33 moles de agua.

a) ¨Cul es el valor de la constante de equilibrio?

b) ¨Cuntos moles de etanoato de etilo se obtienen cuando se mezclan 3,5 moles de etanol con 1,5 moles de etanoico en las

mismas condiciones?

Rta.: a) 4; b) 1,31 moles.-

6.- Se introducen en un recipiente de 100 dm3 de capacidad 2 moles de

I2 y 6 g de H2. Se calienta el sistema hasta 448øC alcanzndose el equilibrio representado por la siguiente ecuaci¢n:

H2 (g) + I2 (g) === 2 HI (g) Kc= 50 (a 448øC)

Calcular:

a) las masas de H2, I2 y HI en el equilibrio.

b) la presi¢n parcial de cada gas en el equilibrio.

c) Kp: i.- a partir de las presiones parciales.

ii.- a partir de Kc.

Rta.: a) 2,42g H2; 53,3g I2 y 457,88g HI.

b) 0,715 atm H2; 0,124 atm I2 y 2,12 atm HI.

c) i.- 50,69; ii.- 50.-

7.- 5 moles de PCl5 se calientan a 230øC en un recipiente de 50 dm3 seg£n el equilibrio:

PCl5 (g) === PCl3 (g) + Cl2 (g) Kc= 0,02 M (a 230øC)

Calcular:

a) La concentraci¢n de cada componente en el equilibrio.

b) La presi¢n parcial de PCl3.

c) Kp, comparar con el valor hallado a partir de Kc.

Rta.: a) [PCl5]= 0,064 M; [PCl3] = [Cl2] = 0,036 M.

b) 1,48 atm de PCl3.

c) Kp= 0,825 atm.-

8.- A 27øC el valor de Kc= 0,5 M-1 para el equilibrio representado por la ecuaci¢n:

A (g) + B (g) === AB (g)

Se introducen 1,5 moles de A y 1,5 moles de B en un recipiente de

15 dm3. Calcular:

a) los moles de A, B y AB en el equilibrio.

b) la presi¢n parcial de cada gas.

c) Kp.

Rta.: a) nA = nB = 1,432 moles; nAB= 0,068 moles.

b) PA = PB = 2,348 atm; PAB= 0,112 atm

c) Kp = 0,0203 atm-1.-

9.- En un recipiente se introducen 2 g de COCl2 (g) en las siguientes condiciones 900øC y 0,85 atm de presi¢n total disocindose seg£n:

COCl2 (g) === CO (g) + Cl2 (g) Kp= 1,65 atm (a 900øC)

Calcular el volumen del recipiente.

Rta.: 4,1 dm3.-

10.- En un recipiente de 1 dm3 se tiene un sistema formado por:

SO2 (g) + NO2 (g) === SO3 (g) + NO (g)

En el equilibrio las concentraciones molares son: [SO2]= 0,3 M;

[NO2]= 0,1 M; [SO3]= 0,4 M y [NO]= 0,15 M

Calcular los moles de NO2 que debern a¤adirse al recipiente pa-

ra aumentar la concentraci¢n de NO a 0,25 M.

Rta.: 0,3125 moles.-

11.- En un recipiente de 1 dm3 se encuentran 2 moles de R, 1 moles de T y 6 moles de W en equilibrio. La ecuaci¢n correspondiente es:

R (g) + T (g) === W (g)

Calcular la [W] cuando se agregan al sistema 10 moles de R.

Rta.: 6,87 M.-

12.- La reacci¢n representada por la siguiente ecuaci¢n:

A (g) + B (g) === 2 C (g)

ocurre en un reactor de 10 dm3 a 100 atm y 500øC. En el equilibrio las concentraciones son [A] = [B] = 2,5 M y [C]= 5 M.

Se retiran 30 moles de C. Calcular [A], [B] y [C] una vez alcanza- do el nuevo equilibrio.

Rta.: [A] = [B] = 1,75 M; [C]= 3,5 M.-

13.- Un recipiente de 2 dm3 contiene 0,05 mol de PCl3, 0,05 mol de Cl2

y 0,1 mol de PCl5 en equilibrio a 300øC.

a) Escribir la ecuaci¢n de equilibrio correspondiente.

b) Hallar: i.- Kc.

ii.- la presi¢n de la mezcla gaseosa.

iii.- la composici¢n de la mezcla gaseosa si a tempera- tura constante se duplica el volumen.

iv.- la presi¢n de la mezcla en las nuevas condiciones.

Rta.: i.- 0,0125 M. ii.- 4,7 atm.

iii.- 0,085 moles PCl5 y 0,065 moles PCl3 y Cl2. iv.- 2,53 atm.-

14.- Se introducen en un recipiente de 100 dm3 11,6 moles de L; 4 moles de M; 2 moles de D y 1,2 moles de E. La ecuaci¢n correspondiente

al equilibrio es:

D (l) + 2 E (l) === L (l) + M (l) Kc= 0,67

a) Indicar si el sistema se encuentra en equilibrio. Justificar.

b) En caso contrario, ¨en qu‚ sentido evoluciona? Justificar.

15.- En un recipiente herm‚tico de 50 dm3 se mezclan 1 mol de H2O y

1 mol de CO a 1000øC. Al cabo de unos d¡as se analiza la mezcla y se observa que est compuesta por 0,43 moles de H2 y 0,43 moles de

de CO2 en equilibrio con el H2O y el CO, seg£n:

CO (g) + H2O (g) === CO2 (g) + H2 (g)

Se repite la experiencia en las mismas condiciones y en el mismo recipiente, pero utilizando un catalizador que aumenta 1000 veces

la velocidad de la reacci¢n y partiendo de una mezcla formada por 0,5 moles de CO, 0,5 moles de H2O, 0,5 moles de CO2 y 0,5 mol H2.

a) Explicar la influencia del catalizador.

b) Verificar que el sistema no se encuentra en equilibrio.

c) Calcular las concentraciones de todas las especies una vez al- canzado el equilibrio.

Rta.: [CO] = [H2O] = 0,0114 M; [CO2] = [H2] = 0,0086 M.-

16.- Cuando se introducen 2 moles de R en un recipiente vac¡o de 5 dm3

de capacidad a 55øC, el 30% de la sustancia se descompone seg£n:

R (g) === M (g) + N (g)

Calcular:

a) las concentraciones de los gases en el equilibrio.

b) Kp por ambos m‚todos.

Rta.: a) [M] = [N] = 0,12 M; [R]= 0,28 M.

b) Kp = 1,383 atm.-

17.- El N2O4 se disocia t‚rmicamente seg£n:

N2O4 (g) === 2 NO2 (g)

El grado de disociaci¢n t‚rmica (à) para el N2O4 a 27øC y 76 mm Hg

es del 54%. Calcular:

a) la presi¢n parcial de cada gas en el equilibrio.

b) Kp.

Rta.: a) 0,03 atm de N2O4 y 0,07 atm de NO2.

b) Kp = 0,163 atm.

18.- En un recipiente vac¡o se descomponen t‚rmicamente 10 moles de COCl2 a 1000øC y 1 atm de presi¢n. En estas condiciones à = 80%. La reacci¢n ocurre de acuerdo con la siguiente ecuaci¢n:

COCl2 (g) === CO (g) + Cl2 (g)

Calcular:

a) Kp.

b) El grado de disociaci¢n t‚rmica si a temperatura constante el sistema se expande hasta 0,1 atm.

c) Comparar el valor obtenido en b) con el valor anterior, anali-

zar el resultado desde el punto de vista de Le Chatelier.

Rta.: a) Kp= 1,78 atm; b) à= 0,973.-

19.- A 817øC el valor de Kp= 10 para la reacci¢n representada por:

CO2 (g) + C (s) === 2 CO (g)

En un reactor se introducen 5 moles de CO2, una vez alcanzado el equilibrio:

a) ¨Cul es el anlisis de los gases (expresado en % v/v) a 817øC

y 5 atm de presi¢n?

b) ¨Cul es la presi¢n parcial del CO2?

c) ¨A qu‚ presi¢n total se tendr un anlisis del 8% de CO2 en vo- lumen en la mezcla de gases?

Rta.: a) 0,732% CO y 0,268% CO2; b) 1,34 atm de CO2

c) PT= 0,95 atm.-

20.- El ion sulfuro (S2-) en soluci¢n alcalina reacciona con azufre s¢- lido para formar iones polisulfuro de f¢rmula S22- ; S32- ; S42- ;

etc., seg£n:

S (s) + S2- (aq) === S22- (aq) K1 = 12

2 S (s) + S2- (aq) === S32- (aq) K2 = 130

 S (s) + S22- (aq) === S32- (aq) K3 = ?

Calcular K3.

Rta.: 10,83.-

Recopilado y redactado por las Profesoras Andrea L. L¢pez y Edith

M. Bamonte.