T 17 QIB NS v1 - QuimicaIB

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PROBLEMAS DE EQUILIBRIO
QUÍMICO
Víctor M.
Jiménez
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1
15/11/2015
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1. En una vasija de 10 L de capacidad, y a 270 ºC, se introducen 2.5 moles de PCl5 y se
cierra herméticamente. La presión interna comienza a elevarse, como consecuencia
de la disociación térmica del PCl5 en PCl3 y Cl2, hasta estabilizarse en 15.68 atm.
Escribe el equilibrio químico, y calcula: a) el grado de disociación, b) la
composición de la mezcla gaseosa en el equilibrio, c) las constantes de equilibrio Kc
y Kp. Finalmente, analiza los efectos que tiene sobre el equilibrio la presión.
2. El tetróxido de dinitrógeno se disocia en dióxido de nitrógeno en una reacción
ligeramente endotérmica. Se introduce en un matraz de 250 mL, 0.0002 moles de
tetróxido. Alcanzado el equilibrio de disociación, la presión encontrada es de 240
mm de Hg a 2534 K. Calcular: a) las presiones parciales de cada gas; b) el valor de
Kp; c) el sentido del desplazamiento si se aumenta bien la presión bien la
temperatura; d) el valor de la energía libre de Gibbs a esa temperatura.
3. A 300 ºC, la Kc para la reacción
PCl5(g)  PCl3(g) + Cl2(g)
vale 0.045. Si a esa temperatura, introducimos 0.18 g de PCl5 y 3.5 L de Cl2 en un
matraz de 5 L, calcula la composición de la mezcla en equilibrio. Indica cómo
afectaría al equilibrio un aumento de la presión sobre el equilibrio, y un aumento de
la cantidad de PCl3.
4. A 600 K, la constante de disociación del PCl5 es 0.920 para una presión de 5 atm.
Calcular: a) Kp, b) Gº, c) la constante de disociación a 1 atm de presión, d) si la
reacción es endotérmica, discutir cómo le afecta un descenso en la temperatura y un
aumento en la presión.
5. El pentacloruro de fósforo se disocia en tricloruro de fósforo y cloro gaseoso, siendo
el grado de disociación del 92.0 % cuando la presión de equilibrio es de 5 atm.
Calcular: a) composición de la mezcla de equilibrio, b) Kp, c) si la presión de cloro
se incrementa al aumentar la temperatura, ¿cómo es la reacción? ¿por qué?, d)
¿cómo podríamos incrementar la cantidad de cloro, actuando sobre la presión del
sistema?
6. A 500 ºC, el equilibrio N2 (g) + 3 H2 (g)  2 NH3 (g) tiene una Kp=1.50·10-5.
Calcula la composición del sistema cuando la presión de equilibrio es 500 atm.
¿Cuál es el valor de la energía libre de Gibbs? Si a baja temperatura la reacción sólo
ocurre en un 0.25 %, ¿qué puedes decir sobre la misma?
7. La constante de disociación del Br2 a 1600 K vale Kp = 0.255. Calcular la
proporción de Br2 y Br en el equilibrio para una presión inicial de Br2 de 1 atm.
¿Qué pasaría si se disminuyera la presión una vez alcanzado el equilibrio?
8. El pentacloruro de fósforo se disocia en cloro y tricloruro de fósforo. A 25 ºC, la
constante de equilibrio Kp vale 3.2·10-7. Calcula: a) Kc, grado de disociación y
composición de la mezcla a la presión de 5 atm; b) GºR, SºR, HºR; c) ¿qué
influencia tiene sobre la concentración de pentacloruro un aumento de la
temperatura? ¿y un descenso de la presión?
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Datos: Sºf[PCl3(g)] = 311.7 J/mol·K; Sºf[PCl5(g)] = 364.5 J/mol·K; Sºf[Cl2(g)] =
223.0 J/mol·K.
9. Una mezcla de monóxido de carbono e hidrógeno en proporciones estequiométricas
reacciona según la reacción exotérmica:
CO (g) + 2 H2 (g) = CH3OH(g)
A 400 K y 1 atm se consigue el equilibrio cuando la mezcla contiene un 20 % de
metanol en volumen. Calcular: a) fracciones molares de los gases en equilibrio, b)
Kp, c) condiciones óptimas (p y T) para la obtención de metanol.
10. Dado el equilibrio de disociación del tetróxido de nitrógeno en dióxido de nitrógeno,
calcular: a) Kp a 25 ºC, b) la concentración de cada especie cuando se introducen en
un matraz de 1 L 10 g de tetróxido, c) influencia de la presión sobre el equilibrio.
Datos: Hºf(N2O4)=2.3 kcal/mol, Hºf(NO2)=7.9 kcal/mol, Sºf(N2O4)=72.7
cal/K·mol, Sºf(NO2)=57.3 cal/K·mol.
11. El cloruro de nitrosilo, NOCl, se disocia endotérmicamente en óxido nítrico y cloro.
Cuando se calienta a 350 ºC una muestra de cloruro de nitrosilo de 1.75 g en un
recipiente cerrado de 1 L, la presión asciende a 1.75 atm. Calcula: a) composición
de la mezcla gaseosa en equilibrio, b) el grado de disociación del cloruro de
nitrosilo, c) efecto que tendría sobre el equilibrio: i) aumento de la presión, ii)
aumento de la temperatura.
12. En un recipiente de 5 L se colocan 0.5 moles de COCl2, se cierra herméticamente y
se calienta a 127 ºC, alcanzándose el equilibrio según la reacción
COCl2(g)  CO(g) + Cl2(g)
Cuando la presión vale 4.756 atm. Calcular: a) grado de disociación, b) Kp, c) la
influencia de la temperatura sobre la reacción sabiendo que el proceso siempre es
espontáneo.
13. El tetróxido de dinitrógeno se disocia en dióxido de nitrógeno en una reacción
ligeramente endotérmica. Se introducen en un matraz de 250 ml, 0.0002 moles de
tetróxido. Alcanzado el equilibrio de disociación, la presión encontrada es de 240
mm de Hg a 2534 K. Calcular: a) Kp, b) el valor de la energía libre de Gibbs a esa
temperatura, c) el sentido del desplazamiento si se aumenta bien la presión, bien la
temperatura.
14. La constante de disociación del Br2 a 600 K vale Kp = 4.63. En un recipiente de 4 L
introducimos Br2 a esa temperatura en cantidad tal que la presión inicial alcanza un
valor de 3 atm. Calcula el grado de disociación del Br2. ¿Qué pasaría si se
disminuyera la presión una vez alcanzado el equilibrio?
15. Al calentar PCl5 (g) a 250 °C, en un reactor de 1 L de capacidad, se descompone
según:
PCl5 (g)
PCl3 (g) + Cl2 (g)
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Si una vez alcanzado el equilibrio, el grado de disociación es del 80 % y la presión
total es 1 atm, calcule: a) la composición de la mezcla en equilibrio; b) la energía
libre de Gibbs a esa temperatura; c) la influencia que un cambio de presión tiene
sobre el citado equilibrio.