08_Equilibrio químico

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DEPARTAMENTO DE FÍSICA Y
QUÍMICA
2º Bachillerato – QUÍMICA
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EQUILIBRIO QUÍMICO
Ejercicios para practicar
1.- La constante de equilibrio, Kp, para la siguiente reacción química: C2H4 (g) + H2 (g) ↔ C2H6 (g), vale 5 x 1017, a
25º C. Calcula, a la misma temperatura, el valor de Kc.
Solución: Kc = 1,22 x 1019 mol–1 . A
2.- La constante de equilibrio de la reacción representada por la ecuación química: 2 H2 (g) + CO (g) ↔ CH3OH (g),
a 425º C, vale Kc = 300 mol–2 . A2. ¿Cuál es la constante de equilibrio para esta reacción si se representa por las
siguientes ecuaciones?:
a) H2 (g) + 1/2 CO (g) ↔ 1/2 CH3OH (g)
b) CH3OH (g) ↔ 2 H2 (g) + CO (g)
Solución: (a) Kc = 17,32 mol–1 . A; (b) Kc = 3,33 x 10–3 mol–2 . A2
3.- ¿Cuál de las siguientes reacciones está más desplazada hacia la derecha?:
a) 2 H2O (g) + O2 (g) ↔ 2 H2O2 (g); Kc = 9 x 1080
b) 2 HBr (g) ↔ H2 (g) + Br2 (g); Kc = 7 x 10–20
c) 2 S (s) + 3 O2 (g) ↔ 2 SO3 (g); Kc = 1 x 10129
Solución: La (c)
4.- En un matraz de un litro hay 0,004 moles de N2O4, en equilibrio con 0,12 moles de NO2, a 100º C. Halla el valor
de Kc, a dicha temperatura, para la reacción: N2O4 (g) ↔ 2 NO2 (g).
Solución: Kc = 3,6
5.- En un recipiente de 10 A, a 800 K, se encierra 1 mol de CO (g) y 1 mol de H2O (g). Cuando se alcanza el
equilibrio representado por la ecuación: CO (g) + H2O (g) ↔ CO2 (g) + H2 (g), coexisten 0,665 moles de CO2 y
0,665 moles de H2.
a) ¿Cuáles son las concentraciones de los cuatro gases en el equilibrio?
b) ¿Cuál es el valor de Kc para dicha reacción y a la misma temperatura?
Solución: (a) [H2] = [CO2] = 0,0665 M; [H2O] = [CO] = 0,0335 M; (b) Kc = 3,94
6.- Para la reacción: N2O4 (g) ↔ 2 NO2 (g), Kp vale 0,14 atm, a 25º C. Un matraz cerrado contiene una mezcla de
dichos gases en el equilibrio a dicha temperatura. Si la presión parcial del N2O4 es 0,25 atm:
a) ¿Cuál es la presión parcial del NO2?
b) ¿Cuál es la presión total de la mezcla?
Solución: (a) p (NO2) = 0,187 atm; (b) P = 0,437 atm
7.- Para la reacción de disociación del N2O4 (g): N2O4 (g) ↔ 2 NO2 (g), Kp vale 2,49 atm, a 60º C. Calcula el grado
de disociación del N2O4 a 60º C y presión total de 1 atm.
Solución: α = 61,9 %
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Ejercicios para practicar
8.- En un recipiente de 1 A, a 500 K, se introduce 1 mol de cloruro de nitrosilo, NOCA. Cuando se alcanza el
equilibrio, el NOCA se encuentra disociado un 9 %. Calcula para dicha temperatura, el valor de Kp y de Kc
correspondiente al equilibrio: 2 NOCA (g) ↔ 2 NO (g) + CA2 (g).
Solución: (a) Kc = 4,4 x 10–4 mol / A–1; (b) Kp = 1,8 x 10–2 atm
9.- A 375 K, la constante Kp de la reacción: SO2CA2 (g) ↔ SO2 (g) + CA2 (g), vale 2,4 atm. Suponga que se colocan
6,7 g de SO2CA2 en un matraz de un litro, a la temperatura de 375 K. ¿Cuáles serán las presiones parciales de cada
uno de los gases cuando se alcance el equilibrio químico?
Solución: p (SO2) = p (CA2) = 1,05 atm; p (SO2CA2) = 0,47 atm
10.- Cuando se mezclan 0,40 moles de gas xenón con 0,80 moles de gas flúor, en un recipiente de 2 A, a cierta
temperatura, se observa que el 60 % del xenón reacciona con el flúor, formándose XeF4 gaseoso.
a) Calcula, a esa temperatura, Kc, para la reacción: Xe (g) + 2 F2 (g) ↔ XeF4 (g).
b) ¿Cuántos moles de flúor gaseoso se deben añadir para que la conversión sea del 75 %?
Solución: (a) Kc = 58,59 mol–2 . A2; (b) 0,253 mol F2
11.- A 930º C, temperatura a la que aproximadamente se encuentran los gases del tubo de escape de un coche, la
constante de equilibrio de la reacción de descomposición del CO2: 2 CO2 (g) ↔ 2 CO (g) + O2 (g), vale Kp = 10–13
atm. Suponiendo que la composición, en volumen, de los gases expulsados por el tubo de escape es 0,2 % de CO,
12 % CO2 y 3 % O2, siendo la presión total de 1 atm, conteste:
a) ¿Se encuentra dicha mezcla en equilibrio?
b) La presencia de un catalizador que acelere la velocidad de la reacción dada, ¿aumentará o disminuirá la
concentración de CO en los gases expulsados? ¿Será una medida ecológica el uso de dicho catalizador?
Solución: (a) Q = 8,3 x 10–6 ⇒ Como: Q ≠ Kp, el sistema no se encuentra en equilibrio; (b) Como: Q > Kp ⇒ el
sistema reaccionará hacia la izquierda y el uso del catalizador será una medida ecológica
12.- Calcula el valor de Kc, a 500º C, para el equilibrio: SnO2 (s) + 2 H2 (g) ↔ Sn (s) + 2 H2O (g), sabiendo que el
análisis de una mezcla de estas cuatro sustancias, en equilibrio, dio [H2] = [H2O] = 0,1 mol / A. Si se añade
hidrógeno molecular hasta subir, momentáneamente, su concentración a 0,2 mol / A, ¿cuáles serán las
concentraciones de los gases cuando se restablezca el equilibrio?
Solución: (a) Kc = 1; (b) [H2] = = 0,15 mol / A; [H2O] = 0,15 mol / A
13.- En un recipiente vacío se introduce NaHCO3, sólido. Se cierra y se calienta a 120º C. Cuando se alcanza el
equilibrio, la presión es de 1 720 mm de Hg. Calcula, a dicha temperatura, Kp y Kc, para este proceso:
2 NaHCO3 (s) ↔ Na2CO3 (s) + CO2 (g) + H2O (g)
Solución: Kp = 1,277 atm2; Kc = 1,23 x 10–3 mol2 . A–2
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14.- La constante de equilibrio Kc para la reacción: Br2 (g) ↔ 2 Br (g), es 1,04 x 10–3, a 1 285º C. Un recipiente de
200 cm3 contiene, una vez alcanzado el equilibrio, 4,5 x 10–2 moles de Br2.
a) ¿Cuántos moles de Br estarán presentes en el matraz?
b) La reacción de disociación del Br2 es endotérmica. ¿Qué se puede hacer para aumentar la cantidad de bromo
atómico?
c) ¿Cuáles de las medidas adoptadas en el apartado (b) afectan al valor de Kc?
Solución: (a) 3,06 x 10–3 mol Br
15.- Considera este proceso en equilibrio a 800º C: CaCO3 (s) ↔ CaO (s) + CO2 (g); ΔH = 30 kcal; Kp = 0,784.
a) ¿Se puede descomponer cualquier cantidad de carbonato de calcio en un recipiente cerrado a 800º C?
b) Indica razonadamente cuáles de las siguientes medidas favorecen la descomposición de una cantidad
determinada de carbonato de calcio:
I) Añadir dióxido de carbono.
II) Aumentar el volumen del recipiente.
III) Aumentar la temperatura del sistema.
Solución: (a) No; (b) I) No favorece; II) Si favorece; III) Si favorece
16.- Para el sistema en equilibrio: Xe (g) + 2 F2 (g) ↔ XeF4 (g); ΔH = – 218 kJ, explica qué efecto tendrá sobre el
porcentaje de conversión de Xe (g) en XeF4 (g):
a) Aumentar el volumen del recipiente.
b) Añadir más flúor.
c) Disminuir la temperatura del sistema.
d) Comprimir el sistema.
Solución: (a) Disminuye; (b) Aumenta; (c) Aumenta; (d) Aumenta
17.- Se estudia el siguiente equilibrio: N2O4 (g) ↔ 2 NO2 (g), cuya Kp vale 0,15 a 298 K.
a) ¿En qué sentido evolucionará, hasta alcanzar el equilibrio, una mezcla de ambos gases cuya presión parcial sea
la misma e igual a 1 atm?
b) Si una vez alcanzado el equilibrio, se comprime la mezcla, ¿qué le ocurrirá a la cantidad de NO2?
c) Si un aumento de la temperatura provoca un aumento de la concentración de NO2, ¿cómo será la reacción de
descomposición del N2O4: endotérmica o exotérmica?
Solución: (a) Hacia la izquierda; (b) Disminuye; (c) Endotérmica
18.a) ¿Para qué tipos de equilibrios se cumple que: Kc = Kp?
b) ¿Qué sucede en un equilibrio cuando se va extrayendo uno de los productos de la reacción según se va
formando?
c) ¿En qué tipo de reacciones de equilibrio la constante aumenta al hacerlo la temperatura?
19.- El dióxido de nitrógeno, a temperatura alta, se disocia según la ecuación: 2 NO2 (g) ↔ 2 NO (g) + O2 (g). Un
recipiente metálico de 2 A de capacidad contiene solamente dióxido de nitrógeno a 25º C y 21,1 atm de presión. Se
calienta el recipiente hasta 300º C, manteniéndose constante el volumen y se observa que la presión de equilibrio en
el recipiente es de 50 atm. Calcula, a 300º C:
a) El grado de disociación del NO2.
b) El valor de Kp para el equilibrio de disociación del NO2?
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Solución: (a) α = 46,6 %; (b) Kp = 7,19 atm
20.- El fosgeno, COCA2, usado en la preparación de poliuretano, se obtiene a partir del CO según: CO (g) + CA2 (g)
↔ COCA2 (g). Una mezcla en equilibrio, a 395º C, contiene 0,01 moles de CO y 0,02 moles de CA2 por litro, así
como cierta cantidad de COCA2.
a) Si la Kc de formación del fosgeno, a 395º C, vale 1,23 x 103, ¿cuál es la concentración de éste?
b) Calcula el valor de Kp de la reacción anterior a esa temperatura.
c) ¿Cuánto valdrá la constante Kc de disociación del fosgeno a esa temperatura?
Solución: (a) [COCA2] = 0,246 M; (b) Kp = 22,45 atm–1; (c) Kp’ = 8,13 x 10–4 mol / A
21.- La solubilidad del PbI2 en agua pura es de 0,6 g / A, a 25º C. Calcula la cantidad máxima de PbI2 que puede
disolverse en 100 mA de agua a 25º C.
Solución: 0,06 g PbI2
22.- ¿Cuántos moles de yodato de cobre(II) se pueden disolver en 5 litros de agua si su Kps = 7,4 x 10–8?
Solución: 0,013 mol
23.- El cloruro de plata es una sal poco soluble cuya solubilidad es 2,3 x 10–3 g / A. Exprese su equilibrio de
disolución y calcula su producto de solubilidad.
Solución: (a) AgCA (s) ↔ Ag+ (aq) + CA– (aq); (b) Kps (AgCA) = 2 x 10–10
24.- El producto de solubilidad del hidróxido de hierro(III) es 10–38. Calcula su solubilidad en g / A.
Solución: s = 1,48 x 10–8 g / A
25.- El producto de solubilidad del sulfato de plomo(II) es g / A. Calcula la concentración del ión plomo(II) en una
disolución en la que la concentración de sulfato de sodio es 0,142 g / A.
Solución: 2 x 10–5 M
26.- Se tiene una disolución 0,01 M de nitrato de plata y se añade cromato de potasio sólido hasta que la
concentración de ión cromato vale 0,0001 M. Calcula el valor del producto iónico inmediatamente después de
añadir el cromato de potasio y determina si se formará o no precipitado de Ag2CrO4. DATO: Kps(Ag2CrO4) = 2 x 10–12
Solución: (a) [Ag+]2 . [CrO4=] = 10–8; (b) Se formará precipitado
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Ejercicios para practicar
27.- En una determinada disolución que contiene iones plomo(II) se añade el ácido clorhídrico necesario para que
precipite PbCA2 y quede una concentración de iones cloruro igual a 0,2 M. ¿Cuál es la concentración de iones Pb(II)
que queda finalmente en disolución? DATO: Kps (PbCA2) = 1,7 x 10–5
Solución: [Pb2+] = 4,25 x 10–4 M
28.- A 25º C, el producto de solubilidad del carbonato de plata vale 8,1 x 10–12. Calcula, a esa temperatura, la
solubilidad del Ag2CO3 y los gramos de éste que se pueden llegar a disolver en medio litro de agua.
Solución: (a) s (Ag2CO3) = 1,26 x 10–4 mol / A; (b) 1,74 x 10–2 g
29.- Calcula la solubilidad molar del hidróxido de magnesio en una disolución 0,1 M de NaOH. DATO: Kps [Mg(OH)2]
= 7,1 x 10–12
Solución: s’ = 7,1 x 10–10 mol / A
30.- El fondo de una cafetera está recubierto con 8 g de carbonato de calcio. Si se lava la cafetera con un litro de
agua pura:
a) ¿Qué fracción del precipitado se consigue arrastrar?
b) ¿Cuántas veces se tendría que lavar con un litro de agua pura para que desaparezca todo el precipitado?
DATO: Kps [CaCO3] = 5 x 10–9
Solución: (a) 0,088 % CaCO3; (b) 1 132 veces
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