TAREA Nª 3 EQUILIBRIO QUÍMICO: CONCEPTOS FUNDAMENTALES, FUNDAMENTALES, Kc, Kp, Kx 1. Escriba Escriba la expresi expresión ón Kc para cada cada una de las las siguientes siguientes reacc reacciones iones:: ⇔
a)
2H2 O(g) + 2SO2(g)
2H2S(g) + 3O2(g)
⇔
b)
2nS(s) + 3O2(g)
2nO(s) + 2SO2(g) ⇔
c)
!a"(s) + H2SO#($)
!aHSO#(s) + H"(g)
2. El %osgen %osgeno o es un gas &eneno &enenoso so 'ue se descop descopone one en onóxid onóxido o de carbon carbono o cloro seg*n la siguiente ecuación: ⇔
Ol2(g) O(g) + l2(g) , -/ su Kc 0 2. Si se introduce oles de Ol2 en un recipiente de 2$ a -/ deterine usted la concentración de cada gas en el e'uilibrio.
Rpta.: COCl ! ","# $%l&l't(%)* CO + Cl ! ",# $%l&l't(% 3. ada ada la siguie siguiente nte ecuaci ecuación: ón: ⇔
,(g) + 4(g) (g) + 2(g) Se colocan colocan una ol de , una ol de 4 en un recipiente recipiente de # litros. litros. 5na &e6 alcan6ado alcan6ado el e'uilibrio e'uilibrio 7a 2 oles de en el recipient recipiente. e. alcule alcule la constante de e'uilibrio Kc para la reacción.
Rpta.: Kc ! ",# #. El pentacl pentacloru oruro ro de antioni antionio o se descop descopone one en %ase gaseosa gaseosa a ##8/ ##8/ coo coo sigue: ⇔
Sbl(g) Sbl3(g) + l2(g) Se encuentra a'u9 una e6cla en e'uilibrio en un recipiente de litros 'ue contiene 38# graos de Sbl -1# graos de Sbl 3 28# graos de l 2. E&al*e Kc Kx a ##8/. ;.,:Sb 0121< l 0 3
Rpta.: Kc ! ","3, Kx ! ,- . El H2S a </ tiene una constante Kc 0 la reacción en e'uilibrio es: ⇔
2H2S(g) H2(g) + H2S2(g) eter eterin ine e cu=l cu=l ser= ser= la =xia =xia presi presión ón 'ue tendr= tendr= 'ue soport soportar ar el react reactor or donde se coloca inicialente 122 at de H 2S.
Rpta.: P ! , at$
⇔
a) b) c)
>. En la sigu siguie ient nte e ?x: ?x: !2O#(g) 2!O2(g) a 2/ K p 0 1# Se encontró 'ue en un atra6 de $ la presión en el e'uilibrio de !O2 es # Hg. Hallar: @resión del !2O# en el e'uilibrio en at. ;asa asa del gas prod produc ucid ido o a 2/ en gra graos os. ;asa 'ue no 7a reaccionado.
Rpta.: a/ ,0 at$
1/ ",20
c/3,-
<. Se colocan oles de O oles de H2O oles de O2 oles de H2 en un recipiente 1 $ se perite 'ue la reacción alcance el e'uilibrio Au=les ser=n las concentraciones en el e'uilibrio de todas las sustancias presentesB Kc 0 18# ⇔
O(g) + H2O(g)
O2(g) + H2(g)
Rpta.: CO ! 4O ! ",22 $%l&l't(%* CO ! 4 ! ",#-#0 $%l&l't(% 8. El carbaato de aronio sólido se disocia al ser calentado produciendo aoniaco dióxido de carbono: ⇔
!H#O2!H2(S) 2!H3(g) + O2(g) uando se coloca carbaato de aonio puro en un recipiente cerrado se perite 'ue alcance el e'uilibrio con los productos gaseosos a teperatura constante de 3/ la presión total es de 3 at Acu=l es el &alor de Kp para esta reacción a 3/B
Rpta.: Kp ! 2 x "53 -. @ara la reacción: ⇔
aO3(s) aO(s) + O2(g) Si Kp0 11> at a 8/ se colocan 2g de a O 3 en un recipiente de 1$ se calienta a 8/ A'uC porcentaDe de a O 3 peranece sin reaccionarB ;.,.: a 0 # 0 12 O 0 1>
Rpta.: 32 6 1. El !H#HS sólido se disocia en aoniaco sul%uro de 7idrogeno a 2/ alcan6ando una presión de e'uilibrio de >> @a. alcular Kc para este sistea a 2/ ⇔
Rpta: Kc ! ,- x "
!H#HS(s)
52
!H3(g) + H2S(g)
11. adas las constantes de e'uilibrio para las dos reacciones siguientes a deterinada teperatura: ⇔
!iO(s) + H2(g)
!i(s) + H2O(g)
Kc 0 #
⇔
!iO(s) + O(g) !i(s) + O2(g) Kc 0 > , la isa teperatura calcule usted el &alor de la constante Kc para la reacción: ⇔
Rpta.: Kc ! #
O(g) + H2O(g)
O2(g) + H2(g)
12. ada la siguiente reacción en e'uilibrio: aO3 (s) F O2 (g) + aO (s) , 1-1 K la presión de &apor de disociación del aO 3 es <> Hg. Si el calor de disociación a presión constante del aO3 es GH 0 311 calol. Se pide: a) @resión de &apor a 1<3 K en atós%eras. b) Ialor de K a 1-1 K.
c) "undaentar si los &alores de K @ K auentan o disinuen al &ariar la teperatura a 1<3 K.
Rpta.: a/ ".-0 at$ 1/ Kc ! "," 789%t($'ca la (7lac';8 7) DP.
c/ P%( )7( la Rx
13. En un recipiente de un litro se coloca #2< g de 7idrógeno >- g de a6u%re. Se perite 'ue la reacción: H2 (g) + S(s) F H2S (g) proceda a -/ 1 at 7asta 'ue alcance el e'uilibrio. En la situación de e'uilibrio se encuentra 'ue 7a #- g de sul%uro de 7idrógeno. eterinar: a) El &alor de la constante de e'uilibrio K @. b) El &alor de la constante de e'uilibrio K J. c) oposición olar de las sustancias iplicadas en la reacción en e'uilibrio
Rpta.: a/ Kp ! Kc ! ","<-# 1/ Kx ! ","<-# 03,<6
c/ 4S ! <,36, 4 !
1#. El pentabrouro de %ós%oro se descopone seg*n la siguiente reacción: @4r(g) ⇔ @4r3(g) + 4r2(g) En un recipiente r9gido cerrado de 3 $ se introducen 3## g. de @4r(g) a >#2 K. ,l alcan6arse el e'uilibrio la presión total &ale 22 at. Se pide: a) alcular las oles las concentraciones olares de cada sustancia en el e'uilibrio. b) alcular Kc Kp a esa teperatura.
Rpta.: a/ 8 PB(# ! 3,<2 $%l7) 8 PB(3 ! 2,03 $%l7) 8 B( ! 2,03 $%l7) 1/ K C ! ",2#< Kp ! ,03
=PB(#> ! ","#3 M =PB(#> ! ",<"0 M =PB(#> ! ",<"0 M
1. ,partir de la coposición de e6clas gaseosas de 2 e H2 a di%erentes teperaturas se 7an obtenido los siguientes &alores de Kp para la reacción:
L / Kp
H2(g) + 2(g) F2H(g) 3# 3> 38 # #2 ## #> #8 <8 >> >1- << 3< #>8 #38
a) eterinar Kp Kc a # /. b) irección del sistea para alcan6ar el nue&o e'uilibrio al auentar la L a # / c) eterinar si la reacción recibe o cede calor durante el proceso d) oo a%ecta al e'uilibrio un auento de la presión externa anteniendo constante la teperatura
Rpta.: a/ Kp! 2-,-- Kc! 2-,-- 1/ Fa?%(7c7 (7acc'%8a8t7) c/ C797 9/ S7 $a8t'787 c%8)ta8t7
1>. Seg*n el cuadro adDunto anali6ando el gr=Mco se obser&a 'ue dos sustancias reaccionan (&elocidad de reacción directa) a %a&or de una sustancia producto por lo 'ue se pide: 3 2. 2 N,
1.
N4 N
1 .
1
1
T'7$ p%
=A>
=B>
=C>
1
3
.
1.
.
1
.1
.3
.-
1
.
.1
.-
2
.1
.3
.--
2
.1
.3
.--
2
2
Liepo (in)
a. esarrollar la ecuación 'u9ica 'ue representa al sistea en e'uilibrio. b. ndicar el tiepo en inutos 'ue recoendar9a para obtener la aor concentración de producto. PustiMcar respuesta
c. 5na &e6 establecido el e'uilibrio 'u9ico asuiendo 'ue la ?x es exotCrica explicar lo 'ue ocurre con el &alor de la Kx si se increentara la L/.
1<. El gr=Mco reQeDala &ariación de las concentraciones de los integrantes en la s9ntesis del oduro de 7idrógeno en %ase gaseosa:
I 4 4I
@ara la obtención se 7a introducido 1 ol de odo 1 ol de 7idrógeno en un balón de 1 litro se 7a calentado 7asta 1/. , partir de la interpretación en la gr=Mca calcular el &alor de Kc.
18. En el proceso industrial de la generación de =cido sul%*rico (H2 SO#) se tiene un litro de una e6cla de dióxido de a6u%re ox9geno en una relación olar de 3: en presencia de un catali6ador sólido se llega al siguiente e'uilibrio: 2 SO2(g) + O2(g)
catali6ador sólido
2 SO3(g)
@or lo 'ue se pide responder: a. El &alor de la constante de e'uilibrio Kp si a la presión inicial de # at se 7a trans%orado el 2R del SO2 en SO3 b. ;encionar DustiMcar 2 caracter9sticas del sistea en e'uilibrio 'u9ico de acuerdo a la in%oración del enunciado (no se debe considerar &elocidad ni dirección del sistea en su respuesta). c. ASi se increenta a > at la presión en el sistea 7acia donde se despla6a el e'uilibrioB PustiMcar respuesta. d. AEl &alor de la constante de e'uilibrio si no estu&iese el catali6ador ser= aor o enor 'ue KpB PustiMcar respuesta
Rpta.: a/ Kp! ","0 '8t7(?'787
c/ A a?%( 97 l%) p(%9ct%) 9/
N%
1-. En el proceso Sol&a el carbonato de sodio !a2O3 es obtenido a partir de la descoposición del bicarbonato de sodio !aHO3 seg*n el proceso descrito en el siguiente diagraa de blo'ues:
Si se conoce 'ue en la descoposición del !aHO 3(s) la constante de e'uilibrio Kp es 23 a 1/ se solicita: a. Seg*n el diagraa de blo'ues 'ue describe el proceso desarrollar la reacción de descoposición del !aHO3(s) la 'ue deber= estar claraente escrita per%ectaente balanceada. b. Encontrar la presión total en atós%eras en el e'uilibrio cuando una uestra de bicarbonato de sodio se descopone parcialente en un 7orno cerrado de 3 a la teperatura de 1/. c. alcular la asa de !a2O3 producida en g. atos: ;asas olares (gol) O20 ## H2O018 !a2O30 1>
Rpta.: 1/ ",0< at$c/ ,3
2. En un recipiente de 2$ a 2/ se introduce 22 oles de @l gaseoso estableciCndose el siguiente e'uilibrio: ⇔
@l(g) @l3(g) + l2(g) eterine usted el grado de disociación de @l su Kc a 2/ si se sabe 'ue en el e'uilibrio se encontró 1 ol$ de cloro.
Rpta.:
! 0",06* Kc !
2. @ara la siguiente reacción: ⇔
@Ol3(g) @Ol(g) + l2(g) , una deterinada teperatura su Kc 0 # Si en un recipiente de 3$ se coloca 8 oles de @Ol 3(g) deterine usted el porcentaDe de disociación del @Ol 3 al alcan6ar el e'uilibrio.
Rpta. :
a) b)
! -",<6
21. , 2/ 1 at de presión el !2O# se disocia en un 18.R. !2O#(g) F 2!O2(g) alcular: Kp a 2/ El grado de disociación cuando se parte de at de !2O# a 2/.
Rpta.: a/ ",<-0 1/ ! #,"< 6
22. Au=l ser= el e%ecto de cada uno de los siguientes cabios de concentración sobre los sisteas en el e'uilibrioB ⇔
a) O(g) + l2(g)
Ol2(g) aadir l2(g) ⇔
b) ;gO(s) + SO3(g)
;gSO#(s) aadir SO3(g) ⇔
c) ;gO(s) + SO3(g)
;gSO#(s) aadir ;gSO#(s)
Rpta.: a/ D'(7cta
1/ D'(7cta
c/ I8alt7(a1l7
23. onsiderando el siguientesistea: ⇔
O2(g) + H2(g)
H2O(g) + O(g)
En el e'uilibrio en un recipiente de 2 litros se tiene #8 oles de O 2 #8 oles de H2 -> oles de H 2O -> oles de O. a)
Au=ntos oles c u=ntos graos de H2 deben aadirse para 'ue la concentración de O sea >;B b) Au=ntas oles de H2O deben eliinarse o increentarse seg*n sea el caso para 'ue la concentración de O sea 2;B
Rpta.: a/ ,< $%l7) + ,# 1/ ",22< $%l7) @9717 7l'$'8a()7/ 2#. Au=l ser= el e%ecto de auentar la presión disinuendo el &oluen de cada uno de los siguientes sisteas en el e'uilibrioB ⇔
a)
2O(g) + O2(g)
2O2g)
⇔
b)
2!O(g)
!2(g) + O2(g) ⇔
c)
!2O#(g)
2!O2(g) ⇔
2. ada la siguiente ecuación: ,(g) 4(g) + (g) uando el sistea alcan6a el e'uilibrio a2/ se encuentra 'ue las concentraciones son: [, 0 3; [4 0 2; 0 [. alcule: a)
Si el &oluen del recipiente en el cual se encuentra el sistea en e'uilibrio se duplica en %ora repentina a 2/ Acu=les ser=n las nue&as concentraciones en el e'uilibrioB b) Si se reduce repentinaente a la tercera parte el &oluen del recipiente a 2/ Acu=les ser=n las nue&as concentraciones en el e'uilibrioB
Rpta.: a/ A> ! ",3 * B> ! C> ! ",1/ A> ! ,< * B> ! C> ! ",32 2>. Au=l ser= el e%ecto de auentar la teperatura en cada uno de los siguientes sisteas en el e'uilibrioB ⇔
a)
H2(g) + 2(g)
2H(g) + -# P
⇔
b)
2!O(g)
2!O(g) + 2(g) ∆H/ 0 < Pol
2<. Enla reacción: ⇔
a) b) c) d) e)
@l(g) @l3(g) + l2(g)∆H 0 -2 Pol Aóo inQuir9a en este sistea en e'uilibrio cada uno de los siguientes %actores: auento de teperaturaB auento de presiónB adición de un catali6adorB auento de concentración de 2B auento de concentración de @B 28. onsidere el siguiente e'uilibrio: ⇔
(s) + O2(g) 2O(g) ∆H/ 0 12 Pol Sugiera cuatro %oras para increentar la presión de O2 2-. ;ar'ue la respuesta correcta: Si la reacción de %oración del aoniaco es exotCrica entonces: a) Si disol&eos en agua parte del aoniaco %orado se %a&orecer= la reacción in&ersa. b) 5na disinución de la presión disinuir= la producción de !H3 c) 5n increento de teperatura auentar= la producción de !H3 d) !inguna de las anteriores. 3. Si Kp es #> x 1T1# a 2/ para la siguiente reacción: ⇔
2(g) + H2O(g) 2H(g) + U O2(g) ∆H 0 +11Pol alcule Kp Kc para la siguiente reacción a #/: ⇔
2H(g) + U O2(g)
l2(g) + H2O(g)
Rpta.: Kp ! -,#, Kc ! 02-,3 31. , 1K la reacción: ⇔
2SO3(g) 2SO2(g) + O2(g) tiene un Kc igual a 3#. eterinar Kp para la reacción: ⇔
SO2(g) + U O2(g) a 2 K si su ∆H/ 0 1-228Pol
SO3(g)
Rpta.: Kp ! 0#<3,2 32. ada la siguiente reacción 'u9ica: ⇔
a) b) c)
H U H2 + U 2 (t.g.) Si ∆H 0 #<2 Pol Kp 0 1# x 1T1 a ##8/ Se pide: eterinar grado de disociación a ##8/ Ialor de Kp cuando se increenta la L en 31/ ;encionar dos caracter9sticas 'ue correspondan a este e'uilibrio 'u9ico
Rpta.: a/ ,-6 1/ ",--2 33. En un recipiente de un litro de capacidad se introduce inicialente > graos de un gas , luego se calienta a 2V se establece el siguiente e'uilibrio: , (g) F 24(g) + (g) Si la presión en el e'uilibrio es de 2 at calcular:
a) El grado de disociación. b) $a constante Kp a la teperatura de 2V ato: asa olar del copuesto , 0 28 gol
Rpta.: a/ 3,2-6
1/ Kp ! ",<0
3#. En la siguiente reacción: NO@/ NO2@/ a 2/ la Kp 0 <1#. Si la presión dentro de un reactor donde est=n contenidos los gases una &e6 alcan6ado el e'uilibrio es de 12 at. Hallar: a) Kx. b) $a %racción olar de los gases en el e'uilibrio. c) $a coposición &oluCtrica de los gases en el e'uilibrio.
Rpta.: a/ ,#< 1/ ",-
c/ NO ,6, NO2 -,6
3. En la siguiente gr=Mca tabla se uestran las &ariaciones de presión (at) de las sustancias , 4 desde el inicio de la reacción 7asta el alcance del e'uilibrio a 32.
Ga('ac';8 97 la p(7)';8
, 4
Presión parcial, atm
1 2 3 # Tiempo
$os coponentes , 4 reaccionan para producir se conoce 'ue dic7a reacción tiene un WH 0 5 123>3 calol. Se pide: a) Escribir la reacción balanceada b) Kp a 32. c/ Kp a 1/ . d) ;encionar # %actores 'ue pueden alterar la dirección del sistea en e'uilibrio
3>. onsiderando el siguiente sistea a >-K cua constante Kp01: O2(g) + H2(g) F H2O(g) + O(g) WH 0 + #2 -< Pol en base a la in%oración especiMcada en el iagraa de 4lo'ues contestar:
a. $as presiones en at de e'uilibrio en el reactor b. Esta e6cla gaseosa se dirige a un adsorbedor (donde no 7a reacción 'u9ica) por lo 'ue se pide encionar seg*n la gr=Mca sin reali6ar c=lculos a los coponentes del sistea cua coposición olar 7a disinuido DustiMcando respuesta c. e acuerdo a ello indicar si &ar9a(n) en la isa o di%erente proporción. d. Si esta e6cla 'ue sale del adsorbedor es copriida a la isa teperatura coentar si se altera la coposición de la e6cla DustiMcando respuesta.
Rpta.: a/ CO!4!",#22 at$ * 4O!CO!,-0 1/ N'88% c/ Ga(Ha8 78 la $')$a p(%p%(c';8 9/ N% )7 alt7(a