TALLER DE EQUILIBRIO QUÍMICO
1. El PCI5 se descompone a 487°C dando PCl3 y Cl2. Kc = 33.3 es la constante de equilibrio para la reacción:
Calcule las concentraciones concentraciones en el equilibrio equilibrio del PCI5, PCl3 y Cl2. a reacción se inició con !8." # de PCl5 que ocuparon un $olumen de %"8 ml a 487°C.
Kc = 33.3
Vol =
' = 3".(7 #r
n=
18,0 gr PCl 5 208,47 gr / mol
208 ml 1000 ml
Litros =0,208 Litros
Cl = 3).) * ) = !77.) #r
= 0,086 mol
Molaridad [ PCl PCl 5 ] →
0,086 mol 0,208 Litros Litros
Litro =0,41 mol / Litro
& = 487°C
'Cl ) = %"8,47 #r
KC =
[ PCl ] [ Cl ] [ 0,41 ] [ 0,41 ] [ 0,1681 ] = = =33,62 mol [ 0,005 ] [ 0,005 ] [ PCl ] 3
2
5
2. Encuentre Kc para la reacción, si en el equilibrio las concentraciones son: + = 4. moles-litro # / = C = %.3 moles-litro.
KC =
[ B ] [ C ] [ 2,3 ] [ 2,3 ] [ 5,29 ] −1 = = =1.15 mol [ A ] [ 4,6 ] [ 4,6 ]
3. En el sistema en equilibrio del E0ercicio % se introdu0eron dos moles de /. Encuentre las concentraciones de +, / y C una $e1 que se restablece el equilibrio. +
↔ %/ 2 C
2
KC =
[ B ] [ C ] [ 2,3 ] [ 2,3 ] [ 12,167 ] [ A ] [ 4,6 ] [ 4,6 ] =
=
=
2.645 mol
2
5. En un autocla$e de ) litros se colocó carbón sólido y !."" # de idró#eno. a me1cla se calentó a !"""°C Cuando el sistema lle#ó a su equilibrio, se encontró que la autocla$e contena ".%%8 # de metano 5C6 4. Calcule la constante de equilibrio Kc para la reacción:
C = !% #r
6 = !."" * 4 = 4
C6 4 = ! #r
n=
n=
1,00 gr H 2 2 gr / mol
0,228 grCH 4 16 gr / mol
[ CH ] →
KC =
0,5 mol 5 Litros
=0,1 mol / Litro
= 0,014 molCH 4
0,014 mol
4
Molaridad [ H 2 ] →
=0,5 mol H 2
5 Litros
−03
=2,8 × 10
× 10 =0,028 mol / Litro
[ CH ] [ 0,028 ] = = 0,28 mol [ H ] [ 0,1 ] 4
−1
2
2
2
7. En una autocla$e de ! litro de capacidad se introdu0o una me1cla de H2 y CO2. +l lle#ar al equilibrio la composición de los componentes en el autocla$e era: CO2 = "."7 moles, H2O = CO = ".() moles, H2 = 8.") moles. a reacción ue:
Encuentre la constante de equilibrio Kc.
[ H ]=8,05
[ CO ]= 0,07
2
KC =
2
[ H O ]= 0,95 2
[ H O ] [ CO ] [ 0,95 ] [ 0,95 ] 0,9025 = = =1,601 moles / Litro [ H ] [ CO ] [ 8,05 ] [ 0,07 ] 0,5635 2
2
2
[ CO ] = 0,95
a 9. a me1cla #aseosa representada por la reacción !%%7°C contiene %." moles de CO2 y 8." moles de CO por litro. Encuentre la constante de equilibrio para la reacción a !%%7°C.
2
2
[ CO ]
[ 8,0 ] 64 KC = = = = 32 mol [ CO2 ] [ 2,0 ] 2,0
11. En un autocla$e de !"." litros, se tienen a %""°C y )."" atmóseras, los componentes del si#uiente sistema en equilibrio . 'or an9lisis de una porción omo#nea del sistema sabemos que ay 4." moles-litro de + %." moles-litro de / 3," moles-litro de C y %." moles-litro de ;. Calcule la constante de equilibrio Kc.
[ A ] =4,0 moles / Litro
3
2
[ B ] =2,0
3
[ C ] =3,0
[ D ] =2,0
2
[ C ] [ D ] [ 3,0 ] [ 2,0 ] [ 27 ] [ 4 ] 108 −2 KC = = = = =6.75 Mol 2 2 [ A ] [ B ] [ 4,0 ] ⌈ 2,0 ⌉ [ 4 ] [ 4 ] 16
12. Encuentre las constantes Kc para la reacción: sabiendo que en un recipiente de )." litros conteniendo la me1cla de #ases en equilibrio, ay )." moles de 6<, !." moles de < % y ".)" moles de 6 %
0.50
[ H ]= 5.0 li = 0,1 2
2
1.0
[ I ] = 5.0 li =0,2 2
[ 2 HI ] =
5.0 5.0 li
=1
2
[ HI ]
[1 ] 1 KC = = = =50 [ H 2 ] [ I 2 ] [ 0,1 ] [ 0,2 ] 0,02
13. 'ara el sistema en equilibrio del E0ercicio !%, calcule Kp cuando la presión total es de 3" atm.
[ H ]=0,1 × 30 atm =3 2
[ I ] =0,2 × 30 atm=6 2
[ 2 HI ]=1 × 30 atm=30
[ PHI ]
2
2
[ 30 atm ] 900 KP= = = = 50 atm [ PH 2 ] [ P I 2 ] [ 3 atm ] [6 atm ] 18
15. + temperaturas ele$adas el os#eno 5 COCl2 se descompone se#n la reacción:
En una autocla$e de 47% ml. se introdu0eron ".3!# de COCI2, y se calentó asta 7%7°C. Cuando el sistema lle#ó al equilibrio la presión total en el autocla$e ue de %.!7) atm. Calcule Kc para esta reacción.
C = !% #r
> = ! #r
' = %.!7) atm
n=
Vol =
0,631 grCOCl 2 99 gr / mol
472 ml 1000 ml
C>Cl % = (( #r-mol
=0,472 Litros
−03
=6,373737374 x 10
Molaridad [ COCl 2 ] →
KC =
C % = 3).) * % = 7! #r
0,063 mol 0,472 Litros
× 10= 0,063 moldeCOCl2
= 0,133 mol / Litro
[ CO ] [ Cl2 ] [ 0,289275 ] = =2,175 mol / Litros 0,133 [ ] COCl [ 2]
16. + !)""°C el $apor de a#ua est9 disociado en un )? se#n la reacción:
Calcule Kc para el $apor de a#ua a !)""°C. @upon#a que antes de la disociación la concentración es de ! mol de a#ua por litro.
2
Xi =
¿ H 2 + O 2
nt 2 H 2 O
%D=
=
[ 0,1 ] =0,05 molesdisociadas [ 2]
Constante disociada [ 0,05 ] × 100 =5 disociadas = Constante inicial [ 1]
2
[ H ] [ O ] [ 1 ] [ 1 ] KC = = =0.5 mol 2 [ ] [ H O ] 2
2
2
2
17. @i en el E0ercicio ! se tu$iera ! mol de a#ua en el reactor, encuentre el nmero de moles de H2 y O2 que ay en el sistema en equilibrio a !)""°C.
H2O
↔
%6 2 >
2
[ H ] [ O ] [ 0.5 ] [ 0.5 ] KC = = =0.0625 mol −1 [ 1] [ H O ] 2
2
2
2
19. An autocla$e contiene SrCO3 5sólido y C 5sólido en equilibrio a 8)"°C con CO2 5#as y CO 5#as. a presión total del CO2 y del CO es !7! mm. El Kp a 8)"°C para la reacción: es de %.47 mm. Calcule Kp a 8)"°C para la reacción C 5sólido B% 5#as = % C> 5#as.
CO2 CO =
KP=
KP=
171 mmHg 760 atm
2,47 mmHg 760 atm
[ CO ]
− 03
=3,25 × 10
2
[CO2 ]
=0,225 atm
=0,1925
× 10 =0,0325 atmentotal
21. a #licerina 5 C3H8O3 reacciona con el 9cido bórico 5 H3BO3 dando un ester se#n la reacción: a constante de equilibrio Kc es ".( Cu9ntos moles de #licerina deber9n aDadirse a ! litro de una disolución ".! de 9cido bórico, para que el "? del 9cido bórico se con$ierta en el sterF @upon#a que la adición de #licerina no aumenta el $olumen de la disolución. + cu9ntos #ramos de #licerina corresponden las moles aDadidasF
KC=".(
CG!%*3=3#r 6G!*8=8#r
>G!*3=48#r
C 368>3=(%#r-mol
[ 1,2 ] Xi = ¿ = = 0,6 molesdisociadas nt [ 2 ]
%D=
23. a
[ 0,6 ] Constante disociada × 100 =60 H 3 BO 3 = Constante inicial [ 1 mol ]
constante
de
equilibrio
Kp
a
!"%°C
para
la
reacción:
es %.4 cuando las presiones se dan en atmóseras. @upon#a que se colocan .7 # de cloruro de sulurilo 5 S02Cl2 en un matra1 de ! litro y la temperatura se aumenta asta !"%°C: 5a Cu9l sera la presión del S02Cl2 si no se disociaraF 5b Cu9les seran las presiones del S02 y S02Cl2 en el equilibrioF
K' = %.4 atm
@=%8#r
n=
>G!*%=3%#r
6,7 gr !O 2 Cl2 131 gr / mol
KP=
=0,051 mol× 1 atm =0,051
[ P!O ] [ P Cl ] 2
[ P!O
ClG3).)*%=7!#r
2
2 ⊐ ⊏ Cl2 ]
=
0,1224 0,051
@" %Cl%=!3!#r
atm
=2,4 atm
25. Encuentre la concentración en el punto de equilibrio para cada uno de los componentes de la reacción si#uiente: @uponiendo que en un recipiente de 4 litros se an introducido ".)" moles de CO, !."" moles de $apor de a#ua, %." moles de CO2 y %." moles de H2. + la temperatura que se encuentra el sistema su constante de equilibrio es !.
Molaridad [ CO ] →
0,50 mol 4 Litros
Molaridad [ H 2 O ] →
Molaridad [ CO 2 ] →
Molaridad [ H 2 ] →
= 0,125 mol / Litro
1,00 mol 4 Litros
2,0 mol 4 Litros
2,0 mol 4 Litros
=0,25 mol / Litro
= 0,5 mol / Litro
= 0,5 mol / Litro
Como en el recipiente ay de 4 litros, las concentraciones iniciales de c2 y H2 son de ".) moles-litro. a de CO es ".!%) moles-litro y la de 6 %" E@ ".!% mol-litro. Como la reacción es re$ersible sólo parte de cada ".4 moles reaccionar9. @upon#a que * es el nmero de moles de CO y de H2 que producen CO2 y H20 en el punto de equilibrio. as moles tanto de CO2 como de H20 son 5".) * moles-litro, la cantidad ormada de CO =".!%)B* moles-litro y de H20 ! 0.25"# . a ecuación de equilibrio ser9:
[ CO ] [ H ] [ 0,5 x ] [ 0,5 x ] [ 0,5 ] ❑ KC = = = [ CO ] [ H O ] [ 0,125− x ] [ 0,25 − x ] [ 0,125− x ] [0.25 − x ] 2
2
2
2
2
!=
⌊ 0,5 X ⌋ ❑
[ 0,125− x ] [0,25 − x ] @e despe0a *:
2
!=
⌊ 0,5 X ⌋ ❑
=*
B",8437 moles-litro
[ 0,125− x ] [0,25 − x ]
Subs t i t uy e ndoel v al ordexenl asc onc ent r ac i on esenel pun t odeequi l i br i ot e ndr emos :
Conc ent r ac i ónd eequi l i br i odeCO =0. 125–( 0. 8473)=0. 97 23mol / l i t r o Conc ent r ac i óndeequi l i br i odeH20=0. 25( 0. 8473) =1. 0973mol / l i t r o Conc ent r ac i ónd eequi l i br i ode C20=0. 5*0. 8473=0. 42365mol / l i t r o Conc ent r ac i óndeequi l i br i odeH2=0. 5*0. 8473=0. 42365mol / l i t r o
