Guía nº 3 de ejercicios resueltos de equilibrio químico
Resolver los siguientes ejercicios
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Problema nº 1
Se calienta una cantidad determinada de PCl₅ en un recipiente de 15 litros a 300 °C. En el equilibrio, el recipiente contiene: 0,25 moles/l de PCl₅, 0,35 moles/l de PCl₃ y 0,35 moles/l de Cl₂.
Calcular la constante de equilibrio K para la disociación de PCl₅ en las condiciones dadas.
• Respuesta: K = 0,033
Problema nº 2
Se tiene:
PCl₅(g) ⟶ PCl₃(g) + Cl₂(g)
Explicar:
a) El efecto que tiene la concentración de las sustancias en equilibrio ante un aumento de la temperatura.
b) El efecto que tiene la concentración de las sustancias en equilibrio ante un aumento de la presión.
c) El efecto que tiene la concentración de las sustancias en equilibrio ante un aumento de la concentración de Cl₂.
d) El efecto que tiene la concentración de las sustancias en equilibrio ante un aumento de la concentración de PCl₅.
e) El efecto que tiene la concentración de las sustancias en equilibrio ante la presencia de un catalizador.
• Respuesta:
a) aumenta la disociación de PCl₅;
b) aumenta la concentración de PCl₅;
c) aumenta la formación de PCl₅;
d) aumenta la formación de Cl₂ y PCl₃;
e) no varía la concentración
Problema nº 3
Un mol de alcohol etílico puro se mezcla con un mol de ácido acético puro a temperatura ambiente. La mezcla, en equilibrio, contiene: ⅔ de mol de etanoato de etilo y ⅔ de mol de agua.
a) Calcular la constante de equilibrio.
b) ¿Cuántos moles de etanoato de etilo hay en el equilibrio cuando se mezclan 3 moles de alcohol etílico con un mol de ácido acético?
Todas las sustancias son líquidas a la temperatura de reacción.
• Respuesta:
a) K = 4;
b) 0,9 moles
Problema nº 4
En un recipiente de 10 litros se hace reaccionar a 448 °C, 0,5 moles de H₂ y 0,5 moles de I₂.
H₂(g) + I₂(g) ⟶ 2·HI(g)
Calcular:
a) El valor de kₚ.
b) ¿Cuál es la presión total en el recipiente?
c) ¿Cuántos moles de yodo quedan sin reaccionar en el equilibrio?
d) ¿Cuál es la presión parcial de cada compuesto en la mezcla en el equilibrio?
• Respuesta:
a) K = 50;
b) P = 5,9 atm;
c) [I₂] = 0,11 moles;
d) PH2 = 0,65 atm; PI2 = 0,65 atm; PHI = 4,61 atm
Problema nº 5
A 27 °C de temperatura y a 1 atm. de presión, el N₂O₄ está disociado en un 20 % en NO₂. Calcular:
a) El valor de kₚ.
b) El porcentaje de disociación a 27 °C y con una presión total de 0,1 atm.
c) ¿Cuál es el grado de disociación de una muestra de 69 g de N₂O₄ dentro de un recipiente de 20 litros a 27 °C?
• Respuesta:
a) Kₚ = 0,17;
b) α = 54 %;
c) α = 19,11 %
Problema nº 6
Se tiene:
N₂(g) + O₂(g) ⇌ 2·NO(g) -43 kcal
Explicar:
a) El efecto que produce elevar la temperatura.
b) El efecto de disminuir la presión.
c) El efecto de aumentar la concentración de oxígeno.
d) El efecto de disminuir la concentración de nitrógeno.
e) El efecto de aumentar la concentración de NO.
f) El efecto ante la presencia de un catalizador.
• Respuesta:
a) disminuye la formación de óxido nítrico;
b) no afecta a la reacción;
c) aumenta la formación de óxido nítrico;
d) disminuye la formación de óxido nítrico;
e) disminuye la formación de óxido nítrico;
f) no afecta
Problema nº 7
Se tiene:
H₂(g) + I₂(g) ⟶ 2·HI(g)
Si se calientan 46 g de I₂ y 1,0 g de H₂ hasta el equilibrio a 450 °C, la mezcla en el equilibrio contiene 1,9 g de I₂.
Calcular:
a) ¿Cuántos moles de cada gas hay en la mezcla en el equilibrio?
b) Calcular la constante de equilibrio.
• Respuesta:
a) 0,3223 moles de H₂; 0,0075 moles de I₂; 0,3475 moles de HI;
b) K = 50
Problema nº 8
Se tiene:
PCl₅(g) ⟶ PCl₃(g) + Cl₂(g)
Calcular el número de moles de Cl₂ producidos en el equilibrio cuando se calienta un mol de PCl₅ a 250 °C en un recipiente de 5 litros. La constante de equilibrio a 250 °C es 0,041 moles/l para esta disociación.
• Respuesta: 0,36 moles
Problema nº 9
Predecir el efecto de un aumento de temperatura y un aumento de la presión, por separado, en las siguientes reacciones en el equilibrio:
a) CO(g) + H₂O(g) ⇌ CO₂(g) + H₂(g)
b) 2·SO₂(g) + O₂(g) ⇌ 2·SO₃(g)
c) N₂O₄(g) ⇌ 2·NO₂(g)
Ver tabla de constantes de entalpías de formación
• Respuesta:
a) La reacción no se ve afectada;
b) La reacción se desplaza hacia la izquierda;
c) La reacción se desplaza hacia la izquierda
Problema nº 10
Se tiene:
CO(g) + H₂O(g) ⇌ CO₂(g) + H₂(g)
La constante de equilibrio para esta reacción a 986 °C es 0,63. Se mezcla en un recipiente un mol de vapor de agua y tres moles de monóxido de carbono alcanzando el equilibrio a una presión total de 2 atmósferas.
a) ¿Cuántos moles de H₂ hay en el equilibrio?
b) ¿Cuál es la presión parcial de cada gas en la mezcla en el equilibrio?
• Respuesta:
a) 0,68 moles;
b) PH2 = 0,34 atm; PCO2 = 0,34 atm; PCO = 1,16 atm; PH2O = 0,16 atm
Bibliografía:
Jerome L. Rosenberg. "Teoría y problemas de química general". Libros McGraw-Hill de México S. A. de C. V. México.
Robert C. Smoot y Jack Price. "Química, Un curso moderno". Compañía Editorial Continental S. A., México.
Autor: Ricardo Santiago Netto. Argentina