Modelo de examen corto _equilibrio quimico

UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELA
FACULTAD DE CIENCIAS
INSTITUTO DE CIENCIAS DE LA TIERRA
APTDO. 3895, CARACAS 1010-A, TEL: 58212-6051556, FAX: 58212-605.1201
Modelo de Examen Corto (con respuesta)
1) Considérese el siguiente sistema en equilibrio:
MX5 (g) = MX3 (g) + X2 (g)
A 200º C la constante de equilibrio Kc vale 0,022. En un momento dado las
concentraciones de las sustancias presentes son: [MX5]=0,04M,
[MX3]=0,4M y [X2]=0,20M.
a) Indique si, en esas condiciones, el sistema está en equilibrio. En el caso de
que no estuviese en equilibrio, ¿cómo evolucionaría para alcanzarlo?
b) Discuta cómo afectaría un cambio de presión en el equilibrio.
Respuesta:
a) La comparación de Qc con Kc nos sirve para saber si el sistema está o no en
equilibrio y cómo evolucionará si no lo está. Determinemos cuál es el valor de
Qc en ese momento con las concentraciones que se especifican:
Qc =[MX3][X2]/[MX5] = 0, 4M x 0, 2M/0, 04M = 2
Como Qc ≠ Kc, el sistema no está en equilibrio. Al ser Qc > Kc (2 > 0, 022), el sistema
evoluciona hacia una nueva situación de equilibrio para que Qc disminuya hasta llegar
al valor de Kc. Para ello el denominador tiene que aumentar y el numerador disminuir,
por lo que el equilibrio se desplazará hacia la izquierda, para formar MX5.
b) Un cambio de presión, sin que varíe la temperatura, hace que el volumen varíe,
y también, la concentración de los gases (varía el número de moles por unidad
de volumen). El sistema evoluciona entonces para oponerse a ese cambio:
• Si aumenta la presión, el volumen disminuye, y aumenta la concentración. El
equilibrio se desplaza hacia la izquierda, donde el número de moles es menor
para así disminuir la concentración de los gases, ya que hay 1 mol de reactivos
frente a 2 mol de productos.
• Si disminuye la presión, el volumen aumenta, y disminuye la concentración. El
equilibrio se desplaza hacia la derecha, donde el número de moles es mayor,
para así aumentar la concentración de los gases.
2) Escriba las expresiones de las constantes Kc y Kp y establezca la relación
entre ambas para los siguientes equilibrios:
a) CO(g) + Cl2 (g) = COCl2 (g).
b) 2HgO(s) = Hg (l) + O2 (g).
Respuesta:
Las expresiones de las constantes de equilibrio Kc y Kp para el equilibrio son:
Kc = [COCl2]/[CO][Cl2]
Kp =pCOCl2/(pCO pCl2)
UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELA
FACULTAD DE CIENCIAS
INSTITUTO DE CIENCIAS DE LA TIERRA
APTDO. 3895, CARACAS 1010-A, TEL: 58212-6051556, FAX: 58212-605.1201
La relación entre ambas constante es:
Kp = Kc(RT)∆ngas = Kc(RT)−1 =Kc/RT ; donde ∆ngas = nf − ni = 1 − 2 = −1
b) Las expresiones de las constantes de equilibrio Kc y Kp para el equilibrio son:
Kc = [O2] Kp = pO2
La relación entre ambas constante es:
Kp = Kc(RT)∆ngas = Kc(RT)1 = KcRT; donde ∆ngas = nf − ni = 1 − 0 = 1
3) Para la reacción:
CO2 (g) + C(s) = 2CO(g)
Kp= 10, a la temperatura de 815º C. Calcule, en el equilibrio:
a) Las presiones parciales de CO2 y CO a esa temperatura, cuando la presión
total en el reactor es de 2 atm.
b) Los moles de CO2 y CO, si el volumen del reactor es de 3 L.
Respuesta:
a) pCO = 1, 71 atm; pCO2 = 0, 290 atm
b) 0, 0575mol CO; 0, 00975mol CO2
4) El cloruro de amonio se descompone según la reacción:
NH4Cl (s) = NH3 (g) + HCl (g)
En un recipiente de 5 L, en el que previamente se ha hecho el vacío, se
introducen 2,5 g de cloruro de amonio y se calientan a 300 oC hasta que
se alcanza el equilibrio. El valor de Kp a dicha temperatura es 1, 2 ・ 10−3.
Calcule:
a) La presión total de la mezcla en el equilibrio.
b) Los gramos de cloruro de amonio sólido que queda en el recipiente.
Respuesta:
a) ptotal = 0, 0692 atm
b) 2, 30 g NH4Cl
5) En un recipiente se introduce una cierta cantidad de SbCl5 y se calienta a
182º C hasta que se alcanza la presión de una atmósfera y se establece el
equilibrio:
SbCl5 (g) = SbCl3 (g) + Cl2 (g)
Sabiendo que en la condiciones anteriores el SbCl5 (g) se disocia en un
29,2%, calcule:
a) Las constantes de equilibrio Kp y Kc.
UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELA
FACULTAD DE CIENCIAS
INSTITUTO DE CIENCIAS DE LA TIERRA
APTDO. 3895, CARACAS 1010-A, TEL: 58212-6051556, FAX: 58212-605.1201
b) La presión total necesaria para que, a esa temperatura, el SbCl5 (g) se disocie
un 60%.
Respuesta:
a) Kp = 0, 0932 y Kc = 2, 50 x 10−3
b) P = 0, 166 atm