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Equilibrio Químico
III. PROBLEMAS DE EQUILIBRIO QUÍMICO QUÍMICO 1. Un matraz de 1 litro de de capacidad capacidad que contiene contiene 15,23 g de yodo solido, solido, se llena con yoduro de hidrogeno a 25 ºC y 743 torr. e cierra el matraz y se calienta a 25 ºC. Calcular la composici!n de la mezcla gaseosa en el equili"rio. #$ 5%,& para el proceso, ' 2 (g) *
l2 (g)
2 'l (g)
2. +l calentar calentar el pentacloruro pentacloruro de antimonio antimonio se disocia en tricloruro tricloruro de antimonio antimonio y cloro. + 12 ºC y 1atm. e disocia el 2&,2 - de "Cl 5. Calcular las constantes #p y #c para la disociaci!n del pentacloruro a esta temperatura y hallar la presi!n a la cual de disociara el % -. "Cl5 (g) "Cl3 (g)
*
Cl2 (g)
3. /n prese presenci ncia a de un catali catalizad zador or con0 con0eni enien ente, te, se hace hace reacc reaccion ionar ar 1 mol de dioide de azure y %,5 mol de oigeno, lograndose el equili"rio a 1%%% # y 1 atm. e encuentra que el 4 - del 2 se con0ierte en 3 en dicha situaci!n. Calcular #p del proceso. 2 (g)
2(g)
*
4. ara la disociaci!n disociaci!n del agua a 15%% ºC, ' 2 (g) #p $ 1,7.1% Calcule #c
3 (g) '2 (g) * 162 2 (g)
5. ara la la siguiente siguiente reacci!n reacci!n a 25 oC, el 89º es igual a 5,4%1:;. Calcular :p. 2 <2 (g) <24 (g) . =a constante constante de equili"rio equili"rio #p a 1%%% 1%%% ºC para la reacci!n siguiente siguiente es %,4 >e (s)
* C (g)
>e (s) *
C 2 (g)
+ tra0?s de !ido de hierro(@@) hierro(@@) calentado calentado a 1%%% ºC se hace pasar lentamente una mezcla gaseosa que contiene 2% - de C y % - de < 2 en 0olumen. Aasa at!mica (u)B >e$5 C$12 $1 <$14 sustancia
>e (s)
C (g)
C 2 (g)
D'º (:;6mol)
271,&
11%,5
3&3,5
Calcule o indiqueB Ing. J. J. Flores Ramos
3
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a) =a densidad de la mezcla gaseosa en el equili"rio a 15%% ºC y 1,5 atm!seras ") =a constante de equili"rio, #p, a 13%% ºC. c) /l porcentaEe de reacci!n del mon!ido de car"ono. d) /l 0alor de #c para la reacci!n in0ersa. e) +l adicionar %,5 mol de !ido de hierro(@@), que ocurre con la concentraci!n de di!ido de car"ono. 7. + 25 ºC y 1 atm!sera de presi!n la densidad de un sistema de < 24 y < 2 en equili"rio, segFn la siguiente ecuaci!nB <24 (g) 2 <2 (g) /s 3,17 g6 m= calcularB a) /l grado de disociaci!n del < 24 (g) ") /l 0alor de la constante de equili"rio, #p a 25 ºC c) /l 0alor de la constante de equili"rio, #p a 37 ºC ustancia
<24 (g)
<2 (g)
D'º a25 ºC
&, :;6mol
33,4 :;6mol
. /n un recipiente se tiene cierta cantidad de "iselenuro de amonio, luego de calentar esta sustancia a cierta temperatura constante, se descompone segFn la ecuaci!n mostrada a continuaci!nB <'4'e (s)
<'3 (g)
*
'2e (g)
+l esta"lecerse el equili"rio quGmico la presi!n total del sistema es %,%14 atm, posteriormente
se
introduce
una
cantidad
de
amoniaco
gaseoso
manteni?ndose la misma temperatura del sistema, esta"leci?ndose luego un nue0o equili"rio en el cual la presi!n del amoniaco es %,%252 atm. Calcule la presi!n total en el nue0o equili"rio en mm de 'g. &. a) + 3% ºC el 0alor de #p es 2,&.1% 2, para la disociaci!n siguienteB 2Cl2 (g) Ing. J. J. Flores Ramos
2 (g)
*
Cl2 (g) 3!
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Calcular el grado de disociaci!n, cuando la presi!n total en el equili"rio es 1% atm. 1%. /n relaci!n a la siguiente reacci!n quGmica en equili"rio a 5% ºC, indique el 0alor de 0erdad a las proposiciones siguientesB + (s)
*
H (g)
#c $ 1% 2 (a 5% ºC)
2 C (g) * calor
a. /l cam"io de 0olumen no altera la posici!n de equili"rio. ". +l etraer un poco de +, disminuye la cantidad de C. c. +l in0ertir la ecuaci!n el 0alor de #p es 1% 2 a 5% ºC
11.
ara el siguiente proceso en equili"rio, determine #p a 4% ºC 2 2 (g)
* 2 (g)
2 3 (g)
sustancia
o a 25 ºC
D 'o a 25 ºC
2(g)
24,5 ;6mol. :
2&,& #;6mol
3(g)
25,2 ;6mol. :
3&5,2 #;6mol
12. @ndique 0erdadero (I) o also (>) a las proposiciones siguientesB a) /n el equili"rio quGmico la energGa y la entropGa del sistema son mGnimos. ") =a epresi!n de la constante de equili"rioB #c y #p s!lo se cumple para reacciones elementales c) =a constante de equili"rio de la reacci!nB 2 < (g)
< 2(g)
*
2(g)
es #c $ 2,4 1% 3 a 2%%% oC y por lo tanto de la reacci!n B %,5 <2(g) * %,5 2(g)
<(g) serJB 3 1% 2
13. KCuJl es el eecto de cada uno de los siguientes actores en la cantidad de hidr!genoB aumento (+), disminuye (L) no 0arGa (
Ing. J. J. Flores Ramos
3"
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3>e(s) * 4 ' 2 (g)
>e2 3(s) * 4 '2 (g)
D 'o $ 15% #;
a) /le0ar la temperatura de la mezcla ") @ntroducir mJs ' 2 (g) c) Luplicar el 0olumen del recipiente que contiene la mezcla 14. ara el proceso en equili"rio,
C(s) * C 2 (g)
2 C (g)
#p $ 1,5 a
727 ºC. Calcule el porcentaEe en moles de C en la mezcla gaseosa saliente de un gas!geno al hacer pasar el C 2 a tra0?s del car"!n calentado al roEo a 727 ºC y una presi!n total de 1 atm. 15. Leterminar la constante de equili"rio a 325 ºC e interpretar el 0alor o"tenido, para los siguientes procesosB a) < (g) * 2 (g) <2 (g) ") 2 <2 (g) 2 < (g) * 2 (g) 1. /ntre %% ºC y %% ºC el calor de reacci!n para el siguiente proceso en equili"rio, 2 2 (g) * 2 (g) 2 3 (g) es 45,5 :cal6mol.#. + %% ºC el 0alor de #p es &5, KcuJl es el 0alor de #p a 1%%% #M 17. @ndique el 0alor de 0erdad a las proposiciones siguientesB @. /n el equili"rio quGmico la energGa y la entropGa del sistema son mJimas. @@. /l equili"rio quGmico es un sistema dinJmico esta"le. @@@. +l multiplicarse una ecucui!n quGmica por dos, la constante de equili"rio queda reducida a la mitad. @I. +l modiicar la concentraci!n de los reacti0os de un sistema en equili"rio, la canstante de equili"rio no 0arGa mientras la temperatura permanece constante. 1. @ndique 0eradero (I) o also (>), en relaci!n al proceso en equili"rioB C (graito) * C 2 (g) 2 C (g) ustancia
C2 (g)
8'º
(:;6mol)
3&3,51
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C (g) 11%,53
3#
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@. +l aumentar la temperatura, se incrementa la ormaci!n del di!ido de car"ono. @@. +l aumentar la presi!n total del sistema, disminuye la ormaci!n de mon!ido de car"ono. @@@. +l agregar 2 mol de graito, se orma mayor cantidad de mon!ido de car"ono. @I. +l agregar un mol de gas inerte helio, la prei!n parcial del di!ido de car"ono disminuye. 1&. Cuando una mezcla de dos mol de metano y un mol de suluro de hidr!geno se calienta a &73 #, tiene parcialmente la reacci!nB C'4 (g) * 2 '2 (g) C2 (g) * 4 '2 (g) /n el equili"rio la presi!n total es 1 atm y la presi!n parcial del hidr!geno es %,1 atm. Letermine la constante de equili"rio, #p y #c 2%. /n un recipiente inicialmente 0acGo, se introducen dos gases
+ y H a la
presi!n parcial de 1 atm y 1%% ºC. Aanteniendo la temperatura y la presi!n constantes, se produce la siguiente reacci!nB + (g) * 2 H (g) 2 C (g) * L (s) Cuando se alcanza el equili"rio el grado de disociaci!n es de %,25. Calcular las constantes # c y #p asG como las presiones parciales de +, H y C. 21. e ha encontrado que cuando la reacci!nB 3 <2
* '2
2 '<3 * <
llega al equili"rio a 3%% ºC contiene %,% mol de di!ido de nitr!geno, %,4% mol de agua, %,% mol de Jcido nGtrico y %,% mol de !ido nGtrico. Calcular cuJntos moles de Jcido nGtrico de"en aNadirse al sistema para que la cantidad inal de di!ido de nitr!geno sea de %,&% mol. /l 0olumen del recipiente es de 1=. 22. =a ormaci!n del tri!ido de azure por oidaci!n del di!ido es un paso intermedio en la a"ricaci!n del Jcido sulFrico. =a constante de equili"rio (# p)
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3$
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de lareacci!nB 2 2 (g) * 2 (g)
2 3 (g)
es %,13 a 3% ºC. /n un eperimento se hacen reaccionar 2 mol de di!ido de azure con 2 mol de oGgeno. KCFal de"e ser la presi!n total de equili"rio para tener un rendimiento del 7% - en tri!ido de azureM 23. + 3%% ºC y una presi!n total de 2& atm, la reacci!n entre el cloruro de hidr!geno y el oGgeno para dar cloro y agua, alcanza el equili"rio cuando se ha completado en un % -. KCuJl tendrGa que ser la presi!n para que la reacci!n alcanzara el equili"rio cuando se hu"iese completado en un 5% -M 24. Un recipiente de 1.%%= se llena con una mezcla en 0olFmenes iguales de oGgeno y di!ido de nitr!geno a 27 ºC y 73 mm de 'g de presi!n parcial. e calienta a 42% ºC y una 0ez alcanzado el equili"rio se encuentran %,%4%4 mol de oGgeno. Calcular la constante de equili"rio para el proceso. 25. i en un matraz de 2 = se calienta cierta cantidad de "icar"onato de sodio a 11% ºC, la presi!n en el equili"rio es de 1,25 atm. Calcular el 0alor de #p y la masa de "icar"onato descompuesto, sa"iendo que ?ste da lugar a car"onato de sodio, di!ido de car"ono y agua. 2. @ndique 0erdadero (I) o also (>) a las proposiciones siguientesB a) /n el equili"rio la energGa y la entropGa del sistema son mGnimos.
(
)
") /l equili"rio quGmico es un sistema dinJmico y esta"le.
(
)
c) +l modiicar la concentraci!n de los reacti0os de un sistema en equili"rio, la constante de equili"rio no 0arGa mientras la temperatura permanece constante.
( )
d) =as epresiones de la constante de equili"rio #c y #p s!lo se cumplen para reacciones elementales.
( )
e) =a constante de equili"rio se determina mediante la cin?tica quGmica.( )
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%&
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27. ara el siguiente proceso en equili"rio, determine #p a 4% ºC 2 2 (g)
* 2 (g)
2 3 (g)
sustancia
o a 25 ºC
D 'o a 25 ºC
2(g)
24,5 ;6mol. :
2&,& #;6mol
3(g)
25,2 ;6mol. :
3&5,2 #;6mol
2. /l pentacloruro de antimonio se descompone en una reacci!n en ase gaseosa a temperatura ele0ada.
"Cl5 (g)
"Cl 3 (g)
*
Cl2 (g)
a) + cierta temperatura, se encuentra que una mezcla en equili"rio
en un
recipiente de 5 = contiene ,&1 g de "Cl 5 1,45 g de "Cl 3 y 5,11 g de Cl 2. /0alu? #c. ") i al recipiente de 5 = se aNaden 25 g de "Cl 5 y se deEa que se esta"lezca el equili"rio a la temperatura de la parte (a), KcuJles serJn las concentraciones en el equili"rio de todas las especies presentesM 2&. + 25 ºC y a una atm!sera de presi!n parcial se alimenta a un reactor de prue"a, los siguientes gasesB mon!ido de car"ono, hidr!geno y metanol, como se muestra en la ecuaci!n quGmica.
C (g) * 2 ' 2 (g) * C' 3' (g)
C'3C'2' (g) * '2 (g)
/stime el porcentaEe de reacci!n del hidr!geno, una 0ez esta"lecido el equili"rio quGmico, a 75% ºC. + continuaci!n se indican el cam"io de entalpGa y la entropGa a 25 ºC. ustancia
C (g)
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' 2 (g)
C'3' (g)
C2'5' (g)
'2 (g) %'
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D'º(:;6mol)
11%,5
%,%
2%%,7
235,1
241,
º (;6mol#)
1&7,7
13%,7
23&,
22,7
1,
3%. + 25 ºC se alimenta a un reactor de prue"a de una planta piloto de ,2 = de capacidad, gas di!ido de car"ono y 4 g de graito. Letermine el grado de disociaci!n del di!ido de car"ono una 0ez esta"lecido el equili"rio quGmico, a una temperatura de 25 ºC y 7%% ºC. C2 (g) * C (graito)
2 C (g)
ustancia
C (graito)
C 2 (g)
C (g)
D 'º (:;6mol)
%
3&3,5
11%,5
º (;6mol#)
5,74
213,7
1&7,7
Ing. J. J. Flores Ramos
%(
