Química General II

Química General II
Serie de equilibrio químico
Aunque no se indique debes JUSTIFICAR TU O TUS RESPUESTAS. El análisis lo debes hacer como se ha hecho en clase. Nota complementaria: En clase hemos discutido y analizado qué sucede cuándo algo afecta el equilibrio, es decir para dónde se desplazará el sistema. La clase pasada analizamos las ecuaciones de Van´t Hoff; sin embargo, hice una suposición equivocada. Cuando se modifica la temperatura sabemos que el valor de la constante de equilibrio cambiará; sin embargo NO se debe considerar como un cociente de reacción (Q) sino como otra constante de equilibrio (Kc). Lo que debemos considerar en este caso es el valor de la Kc o de la Kp. Recordemos que cuando este valor es MUY GRANDE lo que nos dice es que el sistema está prácticamente desplazado hacia productos y cuando la constante es MUY PEQUEÑA nos dice que el sistema está desplazado hacia reactivos. Algunos ejemplos son las constantes de producto de solubilidad o de formación de complejos: Hg2+(ac) + 4CN‐(ac) ←⎯→ Hg(CN)42‐ (ac) Kf=2.5x1041 ZnS(s) ←⎯→ Zn2+(ac) + Cl‐(ac) Kps= 3x10‐23 En estos casos la información que nos da la constante es que, en la primer ecuación la formación del complejo tetraciano mercurato es sumamente estable y el equilibrio está casi completamente desplazado a la formación de este complejo. En cambio en la segunda ecuación lo que nos dice la constante es que el sulfuro de zinc prácticamente no se disocia en los iones zinc (II) y cloruro. Es decir, el sistema se queda en el reactivo. Con esto en mente, entonces sí podemos hacer un análisis sobre cómo afecta la temperatura al sistema utilizando la ecuación de Van´t Hoff y comparando los valores de las constantes de equilibrio a diferentes temperaturas. 1. Escribe la constante de equilibrio para cada una de las siguientes reacciones. O2(g)←⎯→ O3(g) PCl5(s) ←⎯→ PCl3(g) + Cl2(g) SO2(g) + O2(g) ←⎯→ SO3(g) H2(g) + I2(vap) ←⎯→ HI(g) NaF(s) + H2SO4(ac) ←⎯→ NaHSO4(ac) + HF(ac) 2. Escribe Kc y Kp para las siguientes ecuaciones reversibles: 2SO3 • 2SO2(g) + O2(g)
(NH4)2SO4(s) • 2NH3(g) + H2SO4(l)
H2S2O3(aq) • S(s) + H2SO3(aq)
•
NH3(ac) + H2O(l)
NH4+(ac) + OH-(ac) 3. Con la ayuda del valor de la constante de equilibrio, elige la reacción en la cuál el equilibrio este desplazado hacia la formación de productos. Justifica tu respuesta. NH3 + H2O
Kc=1.8x10-5
NH4OH
Au+(aq) + 2CN-
[Au(CN)2]-(aq)
K=2x1038
4. Calcula la Kc y Kp para la siguiente reacción: 2 BrCl( g )
Br2( g ) + Cl2( g ) [BrCl] = 0.500 atm, [Br2] = 0.300 atm, [Cl2] = 0.250 atm 5. En una mezcla de 1.20 mol de X, 2.10 mol de Y y 0.950 mol de Z se encuentra en equilibrio en un volumen de 1L. a)Calcula Kc. b) Si la misma mezcla es llevada al equilibrio en un volumen de 2L, ¿es el mismo valor de la Kc?. Justifica tu respuesta. 6. En un recipiente de 5L contiene a los gases hidrógeno y nitrógeno a 500 °C. Cuando se establece el equilibrio, están presentes 3.01mol de N2, 2.01mol de H2 y 0.565 mol de NH3 gas. Evalúa la Kc para la reacción a 500 °C. N2 + 3 H2
2 NH3 7. Se colocan 1.50 mol de PCl5 sólido en un matraz de 500 mL, en el que previamente se ha hecho vacío, y se calienta a 250°C. A esta temperatura, el PCl5, en estado gaseoso, se disocia parcialmente en PCl3 y Cl2. La Kc es 1.80 a esta temperatura. • ¿Cuál es la composición de la mezcla en equilibrio? • ¿Cuál es la constante de equilibrio, Kp? 8. Se colocan en un recipiente de 5L, 10.0 g de SbCl5. Al calentar a 448°C, este compuesto se sublima totalmente. Una vez alcanzado el equilibrio,el valor de Kc es de 1.48. ¿Qué cantidad de sustancia de SbCl5 esta presente en el equilibrio? ¿Cuál es el valor de la Kc? SbCl5( g )
SbCl3( g ) + Cl2( g ) 9. Los cascarones de huevo están constituidos principalmente de carbonato de calcio (CaCO3) formado por la reacción: Ca2+(ac) + CO32-(ac)
CaCO3(s) Los iones carbonato los aporta el dióxido de carbono producido en el metabolismo. Explique por qué los cascarones de huevo son más delgados en el verano, cuando la velocidad de respiración de las gallinas es mayor. Sugiera una posible solución a este problema. 10. Predice el efecto de los siguientes cambios sobre el equilibrio: 2SO3(g) ←⎯→ 2SO2(g) + O2(g) ∆Hº=197.84 kJ/molrxn a) se incrementa la temperatura en el equilibrio b) se incrementa la presión sobre el equilibrio c) se adiciona un d de O2 en el equilibrio d) se quita un d de O2 en el equilibrio Haz el análisis utilizando las herramientas que hemos discutido en clase. 11. La constante de equilibrio (Kc) para la siguiente reacción es 2.2 X106 a 730ºC H2(g) + Br2(g) ←⎯→ 2HBr(g) a) Asume que 1 mol de hidrógeno y 1 mol de bromo se añaden a un contenedor vacío a 730 ºC y se deja que el sistema reaccione. Sin hacer cálculos, has un estimado de la cantidad de sustancia producida de bromuro de hidrógeno producido. Explica porqué tu estimación sería razonable. b) Asume que 3.2 mol de HBr se colocan en un recipiente vacío de 10‐L a 730ºC. Determina las concentraciones de HBr, Br2 y H2 al equilibrio. Escribe todas ls presuposiciones que hagas. 12. Supón que el cociente de reacción (Qc) para la siguiente reacción en un momento en el tiempo es 1.0X10‐8 y la constante de equilibrio para la reacción (Kc) a la misma temperatura es 3x10‐7. 2NO2(g) ←⎯→ 2NO(g) + O2(g) ¿Cuál de las siguientes conclusiones es válida? a) La reacción está en equilibrio b) La reacción debe desplazarse hacia productos para alcanzar el equilibrio c) La reacción debe desplazarse hacia reactivos para alcanzar el equilibrio. 13. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones describe correctamente un sistema para el cual Qc es más grande que Kc? a) La reacción está en equilibrio b) La reacción debe desplazarse hacia productos para alcanzar el equilibrio c) La reacción debe desplazarse hacia reactivos para alcanzar el equilibrio. d) La reacción nunca alcanzará el equilibrio. 14. El cloruro de sulfurilo se descompone formando dióxido de azufre y cloro. Determina las concentraciones de los tres componentes del sistema al equilibrio si 6.75 g del SO2Cl2 en un contenedor de 1L se descomponen a 25ºC. SO2Cl2(g) ←⎯→ SO2(g) + Cl2(g) Kc= 1.4x10‐5; ∆Hº=67.17kJ/molrxn Predice para dónde se desplazará el equilibrio cuando se hagan los siguientes alteraciones: a) se añade un d de SO2 b) se quita un d de Cl2 c) se añade un d de SO2Cl2 d) el volumen del sistema se reduce a la mitad e) se incrementa la presión sobre el equilibrio f) disminuye la temperatura del sistema en equilibrio