EJERCICIOS DE EQUILIBRIO QUÍMICO

EJERCICIOS DE EQUILIBRIO QUÍMICO.
1º.­ A partir de 150 g de acético se desean obtener 166 g de acetato de etilo. Calcular los gramos de etanol que se necesitan sabiendo que la Kc de la reacción de esterificación vale 4.
SOL: 154 g.
2º.­ A cierta temperatura, la Kc correspondiente al proceso siguiente vale 109:
H2(g) + Br2(g) ↔ 2 HBr(g)
Un recipiente de 2 L contiene una mezcla en equilibrio de los 3 gases. Se encuentra que el recipiente contiene 10­4 moles de hidrógeno y 10­2 moles de bromo. Calcular el número de moles de bromuro de hidrógeno que hay en el recipiente.
SOL: 31,62 moles.
3º.­ A 250ºC y 1 At de presión total, el 80% del PCl5 está disociado en Cl2 y PCl3. Calcular:
a.­ las presiones parciales en el equilibrio
b.­ las constantes de equilibrio Kp y Kc para este proceso
SOL: a.­ pCl2 = pPCl3 = 0,444 At; pPCl5 = 0,111 At; b.­ Kp = 1,78 At; Kc = 0,041 mol/L
4º.­ A 60ºC y presión total de 1 At, el N2O4 está disociado en un 62% según el proceso:
N2O4(g) ↔ 2 NO2(g)
a.­ calcular las constantes de equilibrio Kc y Kp para este proceso
b.­ calcular el grado de disociación del N2O4 a la misma temperatura y presión total de 2 At
c.­ Está de acuerdo este último resultado con el principio de Le Châtelier?
SOL: a.­ Kc = 0,091 mol/L; Kp = 2,5 At; b.­ α = 0,49; c.­ Sí
5º.­ En un recipiente de 10 L se introducen 0,61 moles de CO2 y 0,39 moles de H2, y se calienta hasta 1250ºC. Una vez alcanzado el equilibrio en el proceso
CO2(g) + H2(g) ↔ CO(g) + H2O(g)
se analiza la mezcla gaseosa, encontrándose que hay 0,35 moles de CO2.
a.­ calcular la composición de la mezcla gaseosa que hay al alcanzarse el equilibrio
b.­ el valor de la constante de equilibrio Kc
c.­ si una vez alcanzado el equilibrio se añade al recipiente 0,22 moles de H 2, manteniendo constante la temperatura, calcular la composición de la mezcla cuando se alcance nuevamente el equilibrio.
SOL: a.­ CO2: 0,35 moles; H2: 0,13 moles; CO = H2O = 0,26 moles; b.­ Kc = 1,48; c.­ CO = H2O = 0,335 moles; CO2 = H2 = 0,275 moles
6º.­ Sabiendo que la constante de equilibrio para la esterificación del acético con etanol vale 4, calcular los gramos de acetato de etilo que se obtendrían por reacción de 180 g de ácido y 138 g de etanol. Si, una vez alcanzado el equilibrio, se retirara un mol de agua, cuántos moles de éster habría al alcanzarse nuevamente el equilibrio?
SOL: a.­ 176 g; b.­ 2,19 moles
7º.­ A100ºC y presión de 4,3 At, el N2O4 está disociado en NO2 en un 60%. A qué presión y a la misma temperatura estará disociado en un 80%?
SOL: 1,36 At.
8º.­ A 420ºC la constante de equilibrio Kc de la reacción:
2 HgO(s) ↔ 2Hg(l) + O2(g)
vale 1,07.10­7 mol3.L­3. En un recipiente de 1 L se introduce óxido mercúrico sólido, en exceso, y se calienta a 420ºC. Calcular las concentraciones de Hg y O2 cuando se alcanza el equilibrio.
SOL: O2 = 2,99.10­3mol/L; Hg = 5,98.10­3 mol/L
9º.­ En la descomposición térmica del carbonato cálcico, la presión parcial del CO2 en el equilibrio a 800ºC vale 190 mmHg. Calcular los valores de Kc y Kp a dicha temperatura.
SOL: Kp = 0,25 At; Kc = 2,8.10­3 mol/L
10º.­ La constante de equilibrio, a 100ºC, para la formación de acetato de etilo a partir de etanol y ácido acético es igual a 4. Calcular el número de moles de acetato de etilo que se forman al reaccionar 2 moles de alcohol con 5 moles de ácido.
SOL: 1,76 moles
11º.­ En un recipiente vacío se introduce bicarbonato sódico sólido. Se cierra el recipiente y se calienta a 120ºC. Cuando se alcanza el equilibrio la presión es de 1.720 mmHg. Calcular las constantes Kp y Kc para el proceso:
2 NaHCO3(s) ↔ Na2CO3(s) + CO2(g)
SOL: Kp = 1,28 At; Kc = 1,23.10­3 mol/L
12º.­ A 373K y bajo una presión de 7,8 At, el N2O4 está disociado el 48% en NO2. A qué presión, a la misma temperatura, estará disociado el 75%?
SOL: 1,82 At.
13º.­ A 400ºC una mezcla gaseosa en equilibrio de hidrógeno, yodo y yoduro de hidrógeno contiene 0,0031, 0,0031 y 0,0239 moles/litro respectivamente. Calcular:
a.­ el valor de Kc
b.­ la presión total de la mezcla
c.­ el valor de Kp
SOL: a.­ 59,44; b.­ 1,66 At; c.­ 59,44
14º.­ Al calentar a 600ºC trióxido de azufre se obtiene una mezcla en equilibrio que contiene por litro 0,0106 moles de SO3, 0,0032 moles de SO2 y 0,0016 moles de oxígeno. Calcular las constantes Kc y Kp correspondientes al equilibrio de disociación, a esa temperatura.
SOL: Kc = 1,46.10­4 mol/L; Kp = 0,0104 At
15º.­ Un matraz que contiene algo de bicarbonato de sodio sólido y en el que se ha hecho el vacío, se calienta a 100ºC. Calcular la constante de equilibrio para la descomposición del bicarbonato en carbonato sódico sólido, agua gaseosa y dióxido de carbono gaseoso, sabiendo que la presión de equilibrio es de 0,962 At
SOL: Kp = 0,231 At2; Kc = 2,47.10­4 mol2/L2.
16º.­ El cloruro amónico sólido se disocia a 317ºC produciendo cloruro de hidrógeno y amoníaco gaseosos. La presión de disociación del cloruro amónico a esa temperatura es de 0,53 At. Cuál es la presión total en el equilibrio cuando, en un recipiente cerrado, se introduce cloruro amónico sólido en exceso y cloruro de hidrógeno a 0,66 At de presión?
SOL: 0,846 At.
17º.­ Calcular las constantes Kc y Kp del equilibrio correspondiente a la disociación del bromo molecular en bromo atómico, sabiendo que al introducir 0,2 moles de bromo molecular gaseoso en un recipiente de 0,5 L a 600ºC el grado de disociación es del 0,8%.
SOL: Kc = 1,32.10­4 mol/L; Kp = 7,39.10­3 At.
18º.­ A 200ºC y 2 At el PCl5 se disocia en un 50% en PCl3 y Cl2. Calcular las presiones parciales, en el equilibrio, de cada gas y las constantes de equilibrio Kc y Kp.
SOL: pPCl3 = pCl2 = pPCl5 = 0,666 At; Kp = 0,666 At; Kc = 0,017 mol/L
19º.­ En un matraz de 5L se introduce carbonato cálcico y se calienta a 1000K, estableciéndose el equilibrio siguiente:
CaCO3(s) ↔ CaO(s) + CO2(g)
Si el valor de Kc a esa temperatura es de 4.10­2
a.­ cuántos gramos de óxido de calcio se obtienen?
b.­ qué cantidad de carbonato cálcico se habrá transformado?
SOL:a.­ 11,2 g; b.­ 20 g
20º.­ Al calentar a 448ºC yodo con hidrógeno se obtiene una mezcla en equilibrio que es 0,88 M en hidrógeno, 0,02 M en yodo y 0,94 M en yoduro de hidrógeno, según la reacción:
I2(g) + H2(g) ↔ 2 HI(g)
a.­ calcular las concentraciones iniciales de yodo e hidrógeno
b.­ el valor de la constante Kp
SOL: a.­ I2 = 0,49 M; H2 = 1,35 M; b.­ Kp = 50,2
21º.­ Se introduce una mezcla de 0,5 moles de hidrógeno y 0,5 moles de yodo en un recipiente de 1 L y se calienta a 430ºC. Calcular:
a.­ las concentraciones de yoduro de hidrógeno, hidrógeno y yodo si la constante vale 54,3
b.­ el valor de Kp a la misma temperatura.
SOL: a.­ H2 = I2 = 0,107 M; HI = 0,786 M; b.­ Kp = 54,3
22º.­ En un recipiente de 3 L se introducen 0,6 moles de HI (g), 0,3 moles de H2(g) y 0,3 moles de I2(g) a 490ºC, estableciéndose el equilibrio, que tiene una Kc de 0,022.
a.­ Justificar que el sistema no está en equilibrio
b.­ calcular los moles de las tres especies una vez alcanzado el equilibrio
SOL: b.­ 0,926 moles HI; 0,137 moles I2; 0,137 moles H2
23º.­ A 400ºC y 10 At de presión el amoníaco está disociado en un 98% según la ecuación:
2 NH3(g) ↔ N2(g) + 3 H2(g)
Calcular para ete equilibrio los valores de Kp y Kc.
SOL: Kp = 99.251 At2; Kc = 32,6 mol2/L2
24º.­ Si un mol de etanol se mezcla con un mol de acético a temperatura ambiente, la mezcla en equilibrio contiene 2/3 moles de éster y otro tanto de agua.
a.­ cuánto vale la constante Kc?
b.­ cuántos moles de éster hay en el equilibrio cuando se mezclan 1 mol de ácido y 3 moles de alcohol?
SOL: a.­ Kc = 4; b.­ 0,903 moles
25º.­ Para la reacción:
SO2Cl2(g) ↔ SO2(g) + Cl2(g)
la constante Kp vale 2,4 a 375K. A esa temperatura se introduce 0,05 moles de SO 2 en un recipiente cerrado de 1 L. Calcular, una vez alcanzado el equilibrio:
a.­ las presiones parciales de cada uno de los gases presentes
b.­ el grado de disociación.
SOL: a.­ pSO2 = pCl2 = 1,06 At; pSO2Cl2 = 0,476 At; b.­ α = 0,69.
26º.­ En un recipiente de 10 L se introducen 2 moles de A y uno de B, se calienta a 300ºC y se establece el equilibrio:
A(g) + 3 B(g) ↔ 2 C(g)
Sabiendo que cuando se alcanza el equilibrio el número de moles de B es igual al de C, calcular:
a.­las concentraciones de A, B y C en el equilibrio
b.­ los valores de Kc y Kp a esa temperatura.
SOL:a.­ [A] = 0,18 M; [B] = [C] = 0,04 M; b.­ Kc = 138,9; Kp = 0,063
27º.­ En la reacción
Br2(g) ↔ 2 Br(g)
la constante Kc vale 1,04.10­3 a 1.200ºC.
a.­ Si la concentración inicial de bromo molecular es 1 M, calcular la concentración de bromo atómico, en el equilibrio.
b.­ Cuál es el grado de disociación del Br2?
SOL: a.­[Br] = 0,032 M; b.­ α = 1,6 %.
28º.­ En un recipiente de 10 L que se encuentra a 448ºC se introduce 1 g de hidrógeno y 126,9 g de yodo, que reaccionan parcialmente produciendo yoduro de hidrógeno. A esa temperatura la constante de equilibrio Kc vale 50.
a.­ ¿Qué presión total hay en el recipiente?
b.­ ¿Cuántos moles de yodo quedan sin reaccionar?
c.­ ¿Cuánto valen las presiones parciales de los 3 componentes?
d.­ ¿Cuánto vale la constante Kp a la misma temperatura?
SOL: a.­ 5,91 At; b.­ 0,11 moles; c.­ pI2 = pH2 = 0,65 At; pHI = 4,61 At; d.­ Kp = 50.
29º.­ A 400ºC y presión total de 10 At el amoníaco se encuentra disociado en un 90%según:
2 NH3(g) ↔ N2(g) + 3 H2(g)
Calcular los valores de Kp y Kc
SOL: Kp = 3.062,1 At2; Kc = 1,005 mol2/L2.
30º.­ A 250ºC y presión total de 1 At el 80% del PCl5 está disociado en PCl3 y Cl2. Calcular el grado de disociación del pentacloruro, a la misma temperatura, cuando la presión total es 1,5 At
SOL: α = 0,74.
31º.­ Se sabe que para el proceso
A(g) + B(g) ↔ 2 C(g) la constante de equilibrio Kc vale 6. Calcular los moles de A, B y C que habrá, una vez alcanzado el equilibrio, si en un recipiente cerrado se mezclan 2 moles de A, 1 mol de B y 4 moles de C.
SOL: A = 2,117 moles; B = 1,117 moles; C = 3,766 moles.
32º.­ En un recipiente de 1 L se introducen 2 moles de N 2 y 6 moles de H2 a 400ºC, estableciéndose el equilibrio:
N2(g) + 3 H2(g) ↔ 2 NH3(g)
Si la presión del gas en el equilibrio es de 288,2 At, calcular el valor de la constante de equilibrio Kc a esa temperatura..
SOL: K c = 2,067 L2/mol2.
33º.­ Cuando el óxido mercúrico sólido se calienta en un recipiente cerrado en el que se ha hecho el vacío, se disocia en vapor de mercurio y oxígeno hasta alcanzar una presión total que, en el equilibrio y a 380ºC, vale 141 mmHg. Calcular:
a.­ las presiones parciales del mercurio y el oxígeno, en el equilibrio
b.­ las concentraciones de los mismos
c.­ el valor de Kp
SOL: a.­ pHg = 0,1236 At; pO2 = 0,0618 At; b.­ [Hg] = 2,308.10­3 mol/L; [O2] = 1,154.10­3 mol/L; c.­ Kp = 9,45.10­4 At2.
34º.­ Cuando se introducen 0,7 moles de pentacloruro de fósforo, a 250ºC, en un recipiente de 2 L se alcanza el equilibrio cuando se han formado 0,2 moles de tricloruro de fósforo. Calcular las concentraciones de cada una de las especies en el equilibrio y hallar las constantes de equilibrio Kc y Kp a esa temperatura.
SOL: a.­ [PCl3] = [Cl2] = 0,1 mol/L; [PCl5] = 0,25 Mol/L; b.­ Kc = 0,04 mol/L; Kp = 1,715 At
35º.­ Si un mol de metanol se mezcla con un mol de ácido acético a 25ºC, la mezcla que se forma contiene 0,67 moles de éster y 0,67 moles de agua. Determinar el valor de K c y los moles de éster que se formarán al mezclar dos moles de metanol con 0,8 moles de acético, a la misma temperatura.
SOL: Kc = 4,12; b.­ 0,706 moles.
36º.­ En un recipiente de 0,25 L se introduce 3 moles de hidrógeno y 1 mol de nitrógeno a 400ºC, estableciéndose el equilibrio:
N2(g) + 3 H2(g) ↔ 2 NH3(g)
Si la presión del gas en el equilibrio es de 576,4 At, calcular el valor de Kc a esa temperatura.
SOL: Kc = 0,516 L2/mol2
37º.­ La constante de equilibrio Kc para la reacción:
N2(g) + O2(g) ↔ 2 NO(g)
vale 8,8.10­4 a 2.200K. Si 1 mol de oxígeno y 2 moles de nitrógeno se introducen en un recipiente de 2 L y se calienta a 2.200K, cuántos moles de cada especie existirán en el equilibrio?
SOL: NO = 0,0413 moles; O2 = 0,9794 moles; N2 = 1,9794 moles.
38º.­ Calentando a 1000ºC, en un recipiente cerrado, una mezcla de 3 moles de dióxido de carbono y un mol de hidrógeno, se alcanza el equilibrio cuando se han formado 0,8 moles de monóxido de carbono e igual cantidad de vapor de agua. Calcular la constante de equilibrio a esa temperatura.
SOL: Kc = Kp = 1,45.
39º.­ A 450ºC, la constante Kc del proceso:
H2(g) + I2(g) ↔ 2 HI(g)
es de 50,0. ¿En qué proporción deben mezclarse los gases hidrógeno y yodo para que, a 450ºC, reaccione el 60% en volumen del hidrógeno presente?
SOL: Vol H2/Vol I2 = 3/2.
40º.­ Un recipiente de 306 cc de capacidad contiene a 35ºC una mezcla gaseosa en equilibrio de 0,384 g dedióxido de nitrógeno y 1,653 g de tetróxido de dinitrógeno. Calcular las constantes de equilibrio Kc y Kp para la reacción de disociación del tetróxido de dinitrógeno.
SOL: Kc = 0,0126 mol/L; Kp = 0,318 At.
41º.­ El fosgeno (cloruro de carbonilo) se disocia a 1.000K según la reacción:
COCl2(g) ↔ CO(g) + Cl2(g)
Calcúlese el valor de Kp cuando la presión de equilibrio es de 1,00 At y el porcentaje de disociación del fosgeno es del 49,2%.
SOL: Kp = 0,319 At.
42º.­ A 420ºC la constante de equilibrio Kc de la reacción:
Óxido de mercurio (II)(s) ↔ Mercurio(g) + Oxígeno(g)
vale 1,07.10­7 mol3/L3. En un recipiente de 2 L se introduce el sólido, en exceso, y se calienta a 420ºC. Calcular las concentraciones de mercurio y oxígeno cuando se alcanza el equilibrio.
SOL: [Hg] = 5,98.10­3 mol/L; [O2] = 2,99.10­3 mol/L.
43º.­ En un matraz cerrado de 5 L de capacidad y a la presión de 1 At, se calienta una muestra de dióxido de nitrógeno hasta la temperatura de 327ºC, disociándose según la reacción:
2 NO2(g) ↔ 2 NO(g) + O2(g)
Una vez alcanzado el equilibrio se enfría el matraz (con lo que la reacción se paraliza) y se analiza la mezcla, encontrándose que contiene 3,45 g de NO2, 0,60 g de NO y 0,30 g de O2. Calcular las constantes de equilibrio Kp y Kc de la reacción de disociación del NO2 a esa temperatura.
SOL: Kc = 1,33.10­4 mol/L; Kp = 6,54.10­3 At.
44º.­ En un recipiente de 250 mL se introducen 0,45 g de N2O4 (g) y se calienta hasta 40ºC, disociándose en un 42%. Calcular:
a.­ la constante Kc
b.­ Si se reduce el volumen del recipiente a la mitad sin variar la temperatura, cuál será la composición de la mezcla en el nuevo equilibrio?
SOL: a.­ Kc = 0,024 mol/L; b.­ NO2 = 3,15.10­3 moles; N2O4 = 3,31.10­3 moles.
45º.­ A 450ºC la constante de equilibrio Kc para la reacción
I2 (g) + H2 (g) ↔ 2 HI(g) vale 0,7. Si se introducen 10 g de hidrógeno y 63,5 g de yodo en un matraz de 2 L, calcular:
a.­ la concentración de cada especie, en el equilibrio
b.­ la presión total en el equilibrio y la constante Kp.
SOL: [HI] = 0,2 mol/L; [I2] = 0,025 mol/L; [H2] = 2,4 mol/L; b.­ P = 155,6 At; Kp = 0,7.
46º.­ Una muestra de 6,53 g de NH4HS se introduce en un recipiente de 4 L en el que se ha hecho el vacío, y se descompone a 27ºC según la reacción:
NH4HS(s) ↔ NH3 (g) + H2S (g)
Una vez establecido el equilibrio, la presión total en el recipiente es de 0,75 At. Calcular:
a.­ las constantes Kc y Kp a esa temperatura
b.­ el porcentaje de hidrógenosulfuro de amonio descompuesto.
SOL: a.­ Kp = 0,14 At2; Kc = 2,31.10­4 mol2/L2; b.­ α = 0,476.
47º.­ En un matraz de 5 L se introducen 2 moles de PCl 5 y uno de PCl3. A continuación se eleva la temperatura hasta 250ºC y se establece el equilibrio:
PCl5 (g) ↔ PCl3 (g) + Cl2 (g)
Si, en el equilibrio, Kc vale 0,042, calcular:
a.­ los moles de PCl5, PCl3 y Cl2
b.­ el grado de disociación del PCl5 SOL: a.­ PCl5 = 1,718 moles; PCl3 = 1,282 moles; Cl2 = 0,282 moles; b.­ α = 0,141.
48º.­ En un matraz de 1 L se introducen 20 g de PCl 5 y se calienta a 300ºC. A esa temperatura, el pentacloruro se disocia en un 75% según la reacción:
PCl5 (g) ↔ PCl3 (g) + Cl2 (g)
a.­ Calcular la presión en el interior del recipiente
b.­ los valores de Kc y Kp
SOL:a.­ P = 7,89 At; b.­ Kp = 10,14 At; Kc = 0,216 mol/L.
49º.­ Para la reacción:
N2O4 (g) ↔ 2 NO2 (g) la constante Kc vale 4,66.10­3 a 22ºC.
a.­ Si inyectamos 0,8 moles de N2O4 en un recipiente cerrado de 1 L, a 22ºC, calcular las concentraciones de los gases al alcanzarse el equilibrio.
b.­ ¿Cuáles serán las concentraciones en el equilibrio si se reduce el volumen a la mitad y se mantiene constante la temperatura?
SOL: a.­ [NO2] = 0,0592 mol/L; [N2O4] = 0,7704 mol/L; b.­ [NO2] = 0,086 mol/L; [N2O4] = 1,557 mol/L.
50º.­ Para la reacción:
CO2 (g) + C (s) ↔ 2 CO (g)
la constante Kp vale 10 a una temperatura de 815ºC. Calcular, cuando se alcance el equilibrio:
a.­ las presiones parciales del CO2 y del CO si la presión total es de 2 At
b.­ el número de moles de CO2 y de CO si el volumen del reactor es de 3 L.
SOL: a.­ pCO = 1,708 At; pCO2 = 0,292 At; b.­ CO2 = 0,0098 moles; CO = 0,0574 moles