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Equilibrio guia de ejercicios

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Equilibrio Gua de ejercicios

Agregado: 30 de ENERO de 2007 (Por anonimo) | Palabras: 2578 | Votar! | Sin Votos | Sin comentarios | Agregar Comentario
Categoría: Apuntes y Monografas > Qumica >
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    Autor: anonimo (info@alipso.com)

    Equilibrio
    Gua de ejercicios

    Parte A
    1) Defina e ilustre los siguientes conceptos:
    a) reaccin reversible
    b) equilibrio qumico
    c) constante de equilibrio.
    2) Por qu se dice que el equilibrio qumico es dinmico?
    3) Escriba la expresin de K para cada una de las reacciones.
    a) 2 NO2 (g) <======> 2NO(g) + O2 (g)
    b) CO(g) + H2O(g) <=======>CO2 (g) + H2 (g)
    c) 2 H2S (g) + 3 O2 (g)<=======>2 H2O (g) + SO2(g)
    d) PCl5 (g) <==========> PCl3(g) + Cl2 (g)
    4) Cul es la ecuacin de Clausius Clayperon?
    5) Ordene las siguientes reacciones de acuerdo con su tendencia creciente a producirse:

    a) H2O (g) ====== H2O (l) Kc = 782

    b) F2(g) ===========2 F(g) Kc = 4.9 10 ﷓21

    c) C(grafito) + O2 (g) ====== CO2(g) Kc = 1.3 10 69

    6) Qu relacin existe entre el cociente Q y K? Por qu se compara K y Q?
    7) Dado el siguiente equilibrio:
    PCl5(g) ======== PCl3(g) + Cl2(g) H= 22.1 kcal

    Cmo afectaran al equilibrio cada uno de los siguientes estmulos ?
    a) aumento de temperatura,
    b) aumento de la presin,
    c) aumento de la concentracin de PCl5,
    d) adicin de un catalizador.

    8) Se mezclan hidrgeno y yodo a 400 C en un recipiente de 1.00 litro. Al alcanzarse el equilibrio las concentraciones de las especies presentes son [HI] = 0.49 M [H2 ]= 0.08 M y [I2 ]= 0.06M. Si se aaden 0.300 moles de HI en exceso cules sern las concentraciones al restablecerse el equilibrio?. Rta.: [H2 ]= 0.113 M [I2 ]= 0.093 M [HI]= 0.724 M
    9) A 25 C la constante de equilibrio Kc de la siguiente reaccin vale 4.66 10﷓3 . Si se inyectan 0.8 moles de N2O4 en un recipiente de 1.00 litros a 25 C. Cules sern las concentraciones de equilibrio de ambos gases? Cules sern las nuevas concentraciones de equilibrio si se disminuye el volumen a la mitad y se mantiene la misma temperatura? Rta.: [N2O4] = 0.77 M [NO2] = 6. 10﷓2 M [N2O4] = 1.56 M [NO2] = 0.086 M
    10) La constante de equilibrio Kc de la disociacin del pentacloruro de fsforo vale 4.0 10 ﷓2 a 250 C. Cuntos moles y gramos de PCl5 deben colocarse en un matraz de 3.0 litros para obtener una concentracin de Cl2 0.15 M.
    a) 2.13 moles de PCl5 y 445.67 g

    11) A 400 C una mezcla gaseosa de hidrgeno, iodo y ioduro de hidrgeno en equilibrio contiene 0.0031 moles de H2, 0.0031 moles de I2, y 0.0239 moles de HI por litro. Calcular a) el valor de la constante Kc, la presin total de la mezcla y las presiones parciales de cada uno de los componentes, c) El valor de la constante Kp. Rta.: Kc= 59.4 b) 1.661; 0.17 y 1.318 atm. c) Kp= 59.4

    12) Dado el equilibrio : 2 NO (g) + Br2 <===========> 2 NOBr(g) se observa que a una temperatura determinada, aadiendo inicialmente 0.6 mol/litro de NO y Br2, la concentracin de NOBr en el equilibrio es 0.18 mol/litro. Hallar el valor de Kc a esa temperatura. Kc= 0.36

    13) Al calentar pentacloruro de antimonio se disocia en tricloruro de antimonio y cloro. 182 C y una atmsfera se disocia en un 29.2%

    a) Calcular Kp y Kc para la disociacin de dicho compuesto a la temperatura dada.
    b) Averiguar la presin a la que se disociar en un 60% SbCl5(g) ====SbCl3(g) + Cl2(g)
    Rta.: a) Kp 0.094 Kc= 2.5 .10﷓3 b) 0.166 atm.

    14) Explicar razonadamente el efecto sobre el equilibrio:

    2 C (s) + O2(g) ========== 2 CO(g) H = ﷓221 KJ
    a) Si se aade CO. b) si se aade d) Si se eleva la temperatura

    15) Considerando el siguiente equilibrio:

    2 SO2(g) + O2(g) =========== 2 SO3(g)

    Sugirase alguna forma de aumentar la presin del sistema de modo que en el equilibrio: a) disminuya el nmero de moles de SO3(g) b) aumente el nmero de moles de SO3(g) c) permanezca invariable el nmero de moles de SO3(g)

    16) A 300 C el valor de Kc para la reaccin
    PCl5(g) ========= PCl3(g) + Cl2(g)
    Es 0.56. En un recipiente de 10 litros hay una mezcla formada por 0.9 moles de Cl2 , 1.8 moles de PCl3 y 0.24 moles de PCl5
    a) estar el sistema en equilibrio?
    b) Si no lo est, en qu sentido evolucionar? Si no estuviera en el equilibrio recalcule las concentraciones finales.
    Rta.: Q= 0.67 , b) evolucionar en el sentido del PCl5

    16) En un recipiente de dos litros a 1800 C hay en equilibrio 0.6 moles de CO2, 0.6 moles de H2 , 1.2 moles de CO, y 1.2 moles de vapor de agua. La reaccin que se produce es : CO2(g) + H2(g) ========== CO(g) + H20 (g)
    a) Calcular Kc y Kp a 1.800 C
    b) b) Averiguar el nmero de moles de CO2(g) que se deben aadir para aumentar la concentracin de CO hasta 0.8 mol/litro.
    17) Rta.: [CO]= 0.6 mol/litro [H2O] = 0.6 moles/litro
    18) [CO2] =0.3 molar [H2]= 0.3 molar/litro
    a) Kc=Kp= 4

    b) 3 moles de CO2(g)

    19) En un recipiente de 8 litros se introducen 0.58 moles de CO2 y 0.31 moles de H2, se calienta hasta 1250 C y se establece el equilibrio de la reaccin en fase gaseosa: CO2(g) + H2(g) ========== CO(g) + H2(g)

    20) Analizando la mezcla se encuentra que hay 0.36 moles de CO2 a) Calcular las cantidades de los restantes gases en el equilibrio. b) Determinar el valor de KC a dicha temperatura . c) Una vez alcanzado el equilibrio y sin modificar la temperatura se aaden 0.18 moles de H2. Cul ser la composicin de la mezcla una vez restablecido el equilibrio?
    Rta.: a) 0.09 moles de hidrgeno 0.02 moles de CO y de H2O Kc = 1.49

    21) A 27 C y una atmsfera de presin el N2O4 se encuentra parcialmente disociado segn N2O4(g) ====== 2 NO2(g) si en estas condiciones la densidad de la mezcla gaseosa es 3.12 g/litro, calcular Kc. Rta.: 6.05 10 ﷓3
    22) En un matraz de un litro, a 400 C se introducen 0.03 moles de HI gaseoso y se cierra. Una vez alcanzado el equilibrio el HI se ha disociado parcialmente en H2 y I2 gaseosos, siendo la fraccin molar de HI en la mezcla 0.8 . Calcular a) el valor de la constante de equilibrio kc b) La presin total de la mezcla y la presin total de cada gas c) el valor de la constante de equilibrio Kp
    Rta.: a) Kc = 0.0156 b) 1.65 atm c) Kp = 1.56 10 ﷓2

    23) Se calienta a 1000 C gas de gasgeno cuya composicin en volumen es la siguiente: 25% de CO, 5% de CO2, 10 % de H2O,57% de N2 . Cul es la nueva composicin de la mezcla si a esta temperatura, se produce la reaccin:
    CO(g) + H2O(g) ======= H2(g) + CO2(g)
    cuya constante de equilibrio, Kc vale 1.62?
    a) Rta.: [H2O] = 3.58 [CO] = 18.58 [H2] = 9.42 [CO2]= 11.42

    24) Un recipiente de 4 litros contiene una mezcla de 7.82 g de N2O4 y NO2 a 333 K y 1 atm. Calcular: a) el grado de disociacin de N2O4 en NO2 b) la constante de equilibrio, Kp de la reaccin de disociacin a la temperatura dada.
    a) = 0.723 b)Kp = 4.4

    25) Las constantes Kp del equilibrio 2H2S(g) ====== 2 H2(g) + S2(g)
    son 1.18 10 ﷓2 y 5.09 10 ﷓2 a 1338 y1473 K respectivamente. Calcular la variacin de entalpa para dicha reaccin.
    Rta.: 177 kJoule/mol

    26) La constante de equilibrio Kp a 298 es 2. 10 5 para la reaccin
    I2(g) + Cl2(g) =========2 ICl H26.9 kJ
    Cul es el valor Kp a 673K? Rta.: 470
    27) A 1091 K la presin de vapor de disociacin del CaCO3 es 760 mm Hg.
    Si el calor de disociacin, a presin constante del CaCO3 es variacin de entalpa 30110 cal/mol, Cul ser su presin de vapor a 1073 K? La reaccin de disociacin es:
    CaCO3(s) ======= CO2 + CaO(s)
    Rta.: K2 = 0.792

    28) El pentacloruro de fsforo se disocia segn

    La densidad del pentacloruro de fsforo sin disociar es 2.695g/litro. Determinar el y la resin a dicha temperatura,considerando que la presin final del sistema es de 1 atm. Rta.: a) = 0.80 b) Kp = 1.77 atm

    29) 27.- A 817 C la Kp para la reaccin entre el CO2 puro y carbono grafito caliente en exceso es de 10 atm.
    a) Calcule:
    b) Cul es el anlisis de los gases en el equilibrio a 817 grados a una presin total de 4 atm? Cul es la pCO2 en el equilibrio?
    c) Para qu presin total dara el anlisis de los gases 6% de CO2 en volumen?
    30) Rta.: a) xCO2 = 0.234 XCO = 0.765
    a) Kp = 0.64 atm
    Parte B
    31) Industrialmente el etileno se obtiene por deshidrogenacin cataltica del etano segn:
    32) Qu efectos tiene sobre el proceso un aumento de presin? Justifique.
    33) Cuando un cido reacciona con un alcohol se produce una reaccin muy importante desde el punto de vista industrial denominada esterificacin, la ecuacin representativa es:
    34) Esta reaccin es de gran aplicacin, ya dependiendo de los cidos y alcoholes utilizados pueden obtenerse desde fibras de usos textil, explosivos, esencias frutales, tensioactivos, etc.
    35) Un ster muy conocido es el acetato de etilo, sustancia de olor agradable, usado como solvente, permite disolver lacas, etc.
    a) Explique porqu industrialmente se trabaja con:
    i) exceso de alcohol.
    ii) en presencia de deshidratantes.
    iii) extrayendo el ster del sistema.
    b) Calcule el nmero de moles de acetato de etilo formado cuando en un recipiente se introduce 1 mol de cido actico y un mol de alcohol etlico. Kc= 4 a temperatura ambiente.
    36) En la actualidad se obtienen alrededor de 150 millones de toneladas de cido sulfrico, el cido ms barato. El proceso de obtencin de cido sulfrico consiste bsicamente en tres etapas:
    combustin de azufre con oxgeno.
    oxidacin del xido obtenido.
    disolucin en solucin sulfrica del producto obtenido.
    El segundo pasa entraa complicaciones ya que la reaccin es reversible.
    a) indique de acuerdo con el principio de Le Chatelier como afectan los siguientes factores en el rendimiento de la reaccin justificando su respuesta.
    i) pO2
    ii) temperatura
    iii) catalizador V2O5
    iv) concentracin de SO3
    b) Se introducen simultneamente 0.39 moles de SO2, 0.156 moles de O2 y 0.657 moles de SO3 en un reactor de 2 litros que se halla a 1000 K Se encuentra en equilibrio? En caso negativo, qu cambios se deben producir en las cantidades de sustancia? Kc= 280 a 1000 K
    c) A 350 C Kp=5,6 104. En un experimento se mezclan SO2 y O2 a 0.35 y 0.765 atm, respectivamente. Cuando la mezcla llega al equilibrio, su presin total es menor o mayor que la suma de presiones iniciales que era 1.112 atm?
    37) La cal se prepara a partir de la piedra caliza en un horno de calcinacin. Si el sistema se encontrara cerrado, se alcanzara el siguiente sistema de equilibrio CaCO3(s) ======= CO2(g) + CaO(s)A 1091 K la presin de vapor de disociacin del CaCO3 es 760 mm Hg. Es una descomposicin endotrmica.
    a) Explique qu sucedera si:
    i) se aumentara el volumen del recinto.
    ii) se agregara CaO a la mezcla
    iii) se extrajera algo de CaO.
    iv) se agregaran a la mezcla unas gotas de solucin HCl.
    v) se agregaran a la mezcla unas gotas de solucin de NaOH
    vi) se aumentara la temperatura
    vii) se agregara He a volumen constante.
    viii) Se introducen 300 g de piedra caliza en un horno cerrado de 10 litros de capacidad a 1091 K.
    ix) Qu cantidad de CaO se forma?
    x) Cuntos moles de CO2 ?
    38) El amonaco es una sustancia inorgnica muy valiosa. Se usa como materia prima en la industria de fertilizantes, en manufactura de explosivos y en muchas otras areas. El amonaco se obtiene hoy en da segn el mtodo propuesto por el qumico alemn Fritz Haber, por sntesis a partir de nitrgeno e hidrgeno. Es una reaccin reversible, y la constante de equilibrio Kc es 7.4 10-5 a 500 C. Si se introducen 1 mol de nitrgeno y 3 moles de hidrgeno en un recipiente de 2 litros.
    a) Calcule las concentraciones en el equilibrio.
    b) Explique:
    i) porqu se realiza a altas presiones.
    ii) porqu se licua el amonaco formado.
    iii) porqu se trabaja a temperaturas prximas a 500 C, siendo una reaccin exotrmica. (lea el material que se anexa a esta gua)
    iv) qu papel juega el uso de hierro con un porcentaje de potasio y aluminio como catalizador heterogneo.
    39) El cido oxlico -COOHCOOH- es una sustancia venenosa que se usa como agente blanqueador y limpiador (para eliminar depsitos de herrumbre). Calcule las concentraciones de todas las especies presentes en una solucin de este cido 0.1 M. Datos: K1=6.5 10-2 y K2=6.1 10-5
    40) El principal componente de la piedra caliza se encuentra presente en el CaCO3 una sal muy poco soluble cuyo Kps=4.8 10-9 .
    a) Calcule la solubilidad en agua pura del carbonato de calcio.
    b) Explique porqu se solubiliza en medio cido.
    c) El cido ctrico presente en el limn y en la naranja se usa en la industria alimentaria. La adicin de este cido a las bebidas les confiere un sabor que imita al de la fruta natural. Tambin es muy usado ya que previene el desarrollo de hongos y bacterias. En la industria farmacutica, el cido se usa en tabletas con AlkaSeltzer.
    d) Cierto jugo contiene 7.5 g de cido/litro de jugo. Calcule su pH. Considere dos etapas de disociacin.
    41) Los "amortiguadores" de citratos se usan para la investigacin bioqumica y en alimentos. Cmo preparara un "buffer" de citrato de pH 5.4 aproximadamente.
    Datos: K1= 7.1 10-4 K2=1.7 10-5 K3= 6.4 10-6
    42) Una lata de gaseosa es un sistema cerrado donde el pH del lquido se encuentra definido fundamentalmente por el CO2 disuelto. En estas latas se inyecta CO2 a una presin parcial de 4 atm. Considerando slo la presencia de este gas y las especies que de l derivan
    a) Cul es el pH de la bebida dentro de la lata?
    b) Qu ocurre con el pH de la bebida luego de estar servida durante un rato en un vaso?
    Datos: Patm= 1 atm %CO2 = 0.033 KH=3.4 10-2 atm-1M
    K1= 4.5 10-7 K2= 4.7 10-11
    43) Los halogenuros de plata (excepto el fluroruro) son sales sensibles a la luz.
    Por ello, se usan para preparar emulsiones fotogrficas. Cuando se expone una pelcula (con emulsin de AgBr, fundamentalmente) la luz incidente activa los grnulos de la sal. Esta transformacin no es visible y consiste en una migracin de electrones en el seno de la emulsin. Al revelar la emulsin fotogrfica se forman granos de plata de color negro, en los puntos donde el bromuro fue activado. Aquellos puntos que no han sido activados deben permanecer como AgBr sin reducir. Sin embargo, si no se eliminan los restos de sal que no ha recibido la luz, pronto se va a ennegrecer toda la emulsin. Por eso es necesario eliminar toda la sal, el inconveniente radica en que el AgBr es una sal muy poco soluble en agua, y por lo tanto no se puede disolver para formar soluciones en agua pura, pero s en soluciones que contengan una elevada concentracin de S2O32-. La ecuacin representativa es indicada en el cuadro 1. La etapa final entonces consiste en introducir la pelcula en un bao cuyo principal componente es el tiosulfato para eliminar as por completo las sales de plata sin atacar el depsito negro de plata coloidal. Este bao se denomina bao de fijado.
    Considerando lo explicado anteriormente, calcule:
    a) La solubilidad del AgBr en agua pura.
    b) La concentracin de todas las especies presentes en una solucin de Na2S2O3 1M a la que se le agrega AgNO3 hasta una concentracin inicial 0.1M
    c) La solubilidad del AgBr en una solucin 1M de
    Datos:Ki Ag(S2O3)23- = 4 10-14 KpsAgBr= 5.2 10-13



     
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