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: H2(g) + Br 2(g) 2(g) ↔ 2 HBr (g) (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 PCl3. Calcular: a.- las presiones parciales en el equilibrio b.- las constantes de equilibrio K p p y K c para este proceso SOL: a.- pCl2 = pPCl3 = 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 2O4 está disociado en un 62% según el proceso: N2O4(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 2O4 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 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 CO2(g) + H2(g) ↔ CO(g) + H2O(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.- CO2: 0,35 moles; H 2: 0,13 moles; CO = H 2O = 0,26 moles; b.- K c = 1,48; c.- CO = H2O = 0,335 moles; CO 2 = H2 = 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 2O4 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) + O2(g) -7 vale 1,07.10 mol3.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. SOL: O2 = 2,99.10-3mol/L; Hg = 5,98.10 -3 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 = 2,8.10-3 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 1.720 mmHg. Calcular las constantes K p y K c para el proceso: 2 NaHCO3(s) ↔ Na2CO3(s) + CO2(g) SOL: K p = 1,28 At; K c = 1,23.10-3 mol/L 12º.- A 373K y bajo una presión de 7,8 At, el N 2O4 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 = 1,46.10-4 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 At2; K c = 2,47.10-4 mol2/L2. 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 = 1,32.10-4 mol/L; K p = 7,39.10-3 At. 18º.- A 200ºC y 2 At el PCl 5 se disocia en un 50% en PCl 3 y Cl2. Calcular las presiones parciales, en el equilibrio, de cada gas y las constantes de equilibrio K c y K p. SOL: pPCl3 = pCl2 = pPCl5 = 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: CaCO3(s) ↔ CaO(s) + CO2(g) Si el valor de K c a esa temperatura es de 4.10 -2 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: I2(g) + H2(g) ↔ 2 HI(g) a.- calcular las concentraciones iniciales de yodo e hidrógeno b.- el valor de la constante K p SOL: a.- I2 = 0,49 M; H2 = 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.- H2 = I2 = 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 I2(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 NH3(g) ↔ N2(g) + 3 H2(g) Calcular para ete equilibrio los valores de K p y K c. SOL: K p = 99.251 At 2; K c = 32,6 mol 2/L2 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:
SO2Cl2(g) ↔ SO2(g) + Cl2(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.- pSO2 = pCl2 = 1,06 At; pSO2Cl2 = 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: 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 1,04.10-3 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 = pH2 = 0,65 At; p HI = 4,61 At; d.- K p = 50. 29º.- A 400ºC y presión total de 10 At el amoníaco se encuentra disociado en un 90%según: 2 NH3(g) ↔ N2(g) + 3 H2(g) Calcular los valores de K p y K c SOL: K p = 3.062,1 At2; K c = 1,005 mol 2/L2. 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: N2(g) + 3 H2(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 L2/mol2. 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.- pHg = 0,1236 At; pO2 = 0,0618 At; b.- [Hg] = 2,308.10 -3 mol/L; [O2] = 1,154.10 -3 mol/L; c.- K p = 9,45.10-4 At2. 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.- [PCl3] = [Cl2] = 0,1 mol/L; [PCl5] = 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: N2(g) + 3 H2(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 L2/mol2 37º.- La constante de equilibrio K c para la reacción: N2(g) + O2(g) ↔ 2 NO(g) -4 vale 8,8.10 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; O2 = 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: H2(g) + I2(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 H2/Vol I2 = 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: COCl2(g) ↔ CO(g) + Cl2(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) -7 3 3 vale 1,07.10 mol /L . 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] = 5,98.10 -3 mol/L; [O2] = 2,99.10 -3 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 NO2(g) ↔ 2 NO(g) + O2(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 = 1,33.10-4 mol/L; K p = 6,54.10-3 At. 44º.- En un recipiente de 250 mL se introducen 0,45 g de N 2O4 (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.- NO2 = 3,15.10-3 moles; N2O4 = 3,31.10-3 moles. 45º.- A 450ºC la constante de equilibrio K c para la reacción I2 (g) + H2 (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; [I2] = 0,025 mol/L; [H2] = 2,4 mol/L; b.- P = 155,6 At; K p = 0,7. 46º.- Una muestra de 6,53 g de NH 4HS se introduce en un recipiente de 4 L en el que se ha hecho el vacío, y se descompone a 27ºC según la reacción: NH4HS(s) ↔ NH3 (g) + H2S (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 At2; K c = 2,31.10-4 mol2/L2; b.- α = 0,476. 47º.- 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: PCl5 (g) ↔ PCl3 (g) + Cl2 (g) Si, en el equilibrio, K c vale 0,042, calcular: a.- los moles de PCl 5, PCl3 y Cl2 b.- el grado de disociación del PCl 5 SOL: a.- PCl5 = 1,718 moles; PCl 3 = 1,282 moles; Cl 2 = 0,282 moles; b.- α = 0,141. 48º.- 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: PCl5 (g) ↔ PCl3 (g) + Cl2 (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: N2O4 (g) ↔ 2 NO2 (g) la constante K c vale 4,66.10-3 a 22ºC. a.- Si inyectamos 0,8 moles de N 2O4 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.- [NO2] = 0,0592 mol/L; [N 2O4] = 0,7704 mol/L; b.- [NO2] = 0,086 mol/L; [N 2O4] = 1,557 mol/L. 50º.- Para la reacción: CO2 (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.- pCO = 1,708 At; p CO2 = 0,292 At; b.- CO2 = 0,0098 moles; CO = 0,0574 moles
