Guía Cinética química II

Nº
Química
GUÍA PRÁCTICA
Cinética química II:
equilibrio químico
1.
Para la ecuación química:
C (g)
2 A (g) + 3 B (g)
Programa Electivo Ciencias Básicas
Ejercicios PSU
la expresión de la constante de equilibrio (Kc) es
A)
2
3
Kc = [C] Kc = [A] [B] D)
[A] [B]
[C]
B) Kc = [A] [B] E)
Kc = [C]
2
3
[A]
[B]
[C]
C)
2.
Kc =
[C] [A]2 [B]
Para la siguiente ecuación:
H2 (g) + O2 (g)
GUICEL004QM11-A16V1
H2O (g)
¿Cuál es la expresión de la constante de equilibrio (Kc)?
A)
Kc = [H2] [O2] D)
Kc = [H2O] [H2O]
[H2] [O2]1/2
B)
Kc = [H2O] Kc = [H2] E)
[H2]1/2 [O2]
[H2O]
C)
Kc =
[H2O]
[H2]
Cpech
1
Ciencias Básicas Electivo Química
3.
Para la siguiente ecuación:
A (g) + 4 B (s)
¿Cuál es la expresión de la constante de equilibrio químico (Kc)?
4.
A)
Kc = [A] [B] [C]3
B)
Kc = [A] [B] [C]
C)
3
Kc = [C] [A]
D)
Kc =
[C]3
[A] [B]4
E)
Kc =
[C] [A] [B]
4
Para la reacción en estado gaseoso:
2 CO (g) + O2 (g)
2
3 C (g)
2 CO2 (g)
una disminución de la presión en el sistema
A)
B)
C)
D)
E)
Cpech
desplazará el equilibrio hacia la izquierda (reactantes).
hará que la reacción se detenga.
desplazará el equilibrio hacia la derecha (productos).
favorecerá la producción de dióxido de carbono (CO2).
hará necesario el uso de un catalizador.
GUIA PRÁCTICA
5.
Para la siguiente ecuación:
CO2 (g) + H2 (g)
CH4 (g) + H2O (g)
¿Cuál es la expresión de la constante de equilibrio químico (Kc)?
A)
Kc = [CH4] [H2O] [CO2]
2
[CH4] [H2O]2
B) Kc =
[CO2] [H2]4
6.
C)
Kc =
[CH4] [H2O]
[CO2] [H2]
D)
Kc =
[CH4] [H2O]2
[CO2] [H2]2
E)
Kc = [CH4] [CO2] [H2O] [H2]
Para la siguiente reacción en equilibrio a la temperatura de 100 K
2 NO2 (g)
N2O4 (g)
Se tiene que el valor de Kc es igual a 0,25. Por lo tanto, ¿cuál será el valor de Kp?
A)Kp= 0,25 x 0,082
B)Kp= 0,25
C)
Kp= 0,25 x 8,2
D)
Kp= 0,25 x 1273
E)
0,25
Kp= 8,2 Cpech
3
Ciencias Básicas Electivo Química
7.
La ley de velocidad (v) se define como la constante de velocidad (k) propia de cada reacción,
multiplicado por la concentración de los reactivos elevados a una potencia que se determina
experimentalmente. Esta potencia determina el orden de la reacción.
Para la ecuación:
A→
←B
se ha determinado que la ley de velocidad es:
v = k [A]0
Por lo tanto, podemos afirmar que, para esta reacción,
8.
I)
II)
III)
si aumentamos la concentración de A, la velocidad aumentará en la misma proporción.
la velocidad será igual a la constante de velocidad.
la velocidad no depende de la concentración de A.
A)
B)
C)
D)
E)
Solo I
Solo II
Solo I y II
Solo II y III
I, II y III
¿Cuál es el valor de la constante de equilibrio en la siguiente reacción?
H2 (g) + I2 (g)
Datos:
[H2]
[I2]
[HI]
= 425 x 10-6 M
= 153 x 10-5 M
= 51 x 10-4 M
A)
4,0
B)40,0
C)
4,0 x 102
D)
4,0 x 103
E)
4,0 x 104
9.
Los factores que influyen en el equilibrio químico son
A)
B)
C)
D)
E)
4
Cpech
la temperatura, catalizadores y presión.
la presión, concentración y catalizadores.
los catalizadores, temperatura y concentración.
la temperatura, concentración y presión.
solo los catalizadores.
2 HI (g)
GUIA PRÁCTICA
10. En un sistema cerrado, el amoniaco (NH3) se descompone en nitrógeno (N2) e hidrógeno (H2),
según el siguiente equilibrio:
2 NH3 (g)
N2 (g) + 3 H2 (g)
Partiendo de 5 mol de NH3, en el equilibrio se obtienen 2 mol de N2. Entonces, el número total de
mol en el sistema es
A)
7
B)
8
C)
9
D) 11
E)13
11. Considerando la siguiente ecuación química:
N2 (g) + 3 H2 (g)
2 NH3 (g)
el equilibrio se puede desplazar hacia la derecha si
I)
II)
III)
se aumenta la presión.
se añade un catalizador positivo.
se retira amoníaco (NH3).
Es (son) correcta(s)
A)
B)
C)
D)
E)
solo I.
solo II.
solo III.
solo I y III.
I, II y III.
12. Si se produce una disminución de presión en un sistema gaseoso en equilibrio, este sufrirá un
desplazamiento
A)
B)
C)
D)
E)
hacia los productos.
hacia los reactantes.
en el sentido del menor volumen.
en el sentido del mayor volumen.
hacia donde se absorba calor.
Cpech
5
Ciencias Básicas Electivo Química
13. Según el principio de Le Chatelier, si en un sistema en equilibrio se modifica algún factor, el
sistema evoluciona
A)
B)
C)
D)
E)
en el sentido que multiplique dicha modificación.
en el mismo sentido de la modificación.
en el sentido que alivie dicha modificación.
hacia la formación de productos.
hacia la recuperación de los reactantes.
14. Si en una reacción exotérmica se aumenta la temperatura luego de haberse alcanzado el equilibrio
químico, en dicha reacción tendrá lugar
A)
B)
C)
D)
E)
un desplazamiento del equilibrio hacia la izquierda.
un cese de la reacción.
la obtención de mayor cantidad de productos.
un desplazamiento del equilibrio hacia la derecha.
una disminución de la velocidad.
15. En la reacción:
H2 (g) + I2 (g)
para desplazar el equilibrio hacia los reactantes, se debe
I)
II)
III)
aumentar la temperatura.
aumentar la concentración de HI.
disminuir la concentración de I2.
Es (son) correcta(s)
A)
B)
C)
D)
E)
6
2 HI (g)
Cpech
solo I.
solo II.
solo III.
solo I y II.
I, II y III.
∆H= -11 kJ
GUIA PRÁCTICA
Tabla de corrección
Ítem
Alternativa
Habilidad
1
Aplicación
2
Aplicación
3
Aplicación
4
ASE
5
Aplicación
6
Aplicación
7
ASE
8
Aplicación
9
Reconocimiento
10
ASE
11
ASE
12
Comprensión
13
Reconocimiento
14
Comprensión
15
ASE
Cpech
7
Ciencias Básicas Electivo Química
Resumen de contenidos
Equilibrio químico
Por lo general, en una reacción química los reactivos no se consumen por completo, sino que se
obtiene una mezcla donde coexisten reactivos y productos. Cuando dejan de producirse modificaciones
en un sistema químico, se dice que se ha alcanzado el estado de equilibrio.
Ley de acción de masas
Sea un proceso químico representado por la ecuación
aA+bB
cC+dD
Una vez alcanzado el equilibrio, se comprueba experimentalmente que, a una temperatura determinada,
existe una relación constante entre las concentraciones de los productos [C] y [D], y las de los reactivos
[A] y [B]. Esta relación puede expresarse de la forma
c
d
Kc = [C]a [D]b
[A] [B]
En el numerador figura el producto de las concentraciones de cada producto elevadas a sus respectivos
coeficientes estequiométricos, y en el denominador el producto de las concentraciones de cada reactivo
elevadas a sus correspondientes coeficientes estequiométricos. La ecuación vista corresponde a la ley
de acción de masas (LAM).
Constante de equilibrio
El cociente Kc, conocido como constante de equilibrio, es característico de cada equilibrio y solo varía
con la temperatura. Este valor es independiente de las cantidades iniciales de reactivos y productos,
las cuales deben estar expresadas en concentraciones molares (mol/L).
En el caso de intervenir solo sustancias gaseosas, la constante de equilibrio se puede expresar en
función de las presiones parciales y se puede representar por Kp.
8
Cpech
GUIA PRÁCTICA
Estas dos expresiones se relacionan a partir de la ecuación de estado de los gases ideales, siendo la
relación
Kp = Kc (RT)Δn
Donde
R: constante de los gases (0,082 atm ⋅ L/K ⋅ mol)
T: temperatura en Kelvin
∆n: variación del número de mol gaseosos en la reacción (n productos – n reactantes)
Equilibrios homogéneos en sistemas gaseosos
En este tipo de equilibrios, tanto los reactivos como los productos de la reacción son todos gases.
Para el equilibrio
c C (g) + d D (g)
a A (g) + b B (g)
las expresiones de Kc y Kp son
Kc =
[C]c [D]d
[A]a [B]b
;
Kp =
(PC)c (PD)d
(PA)a (PB)b
Equilibrios heterogéneos
En estos sistemas existen varias fases y las concentraciones de sólidos y líquidos se pueden considerar
constantes, por lo que no intervienen en la expresión de la constante de equilibrio. Por ejemplo, para
el equilibrio
MgCO3 (s)
MgO (s) + CO2 (g)
la expresión de la constante de equilibrio Kc, para la reacción es Kc = [CO2]
Principio de Le Chatelier
Este principio señala que, si en un sistema que se encuentra en equilibrio se modifica algún factor
(presión, temperatura, concentración), el sistema evoluciona en el sentido que tienda a oponerse a
dicha modificación.
Cuando algún factor que afecte al equilibrio varía, este se altera al menos momentáneamente.
Entonces, el sistema comienza a reaccionar hasta que se restablece el equilibrio nuevamente, pero
las condiciones de este nuevo estado de equilibrio son distintas a las condiciones del equilibrio inicial.
Cpech
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Ciencias Básicas Electivo Química
Factores que influyen en el equilibrio
•
Cambios en la temperatura: si en una reacción exotérmica aumentamos la temperatura cuando
se haya alcanzado el equilibrio químico, la reacción dejará de estar en equilibrio y tendrá lugar
un desplazamiento del equilibrio hacia la izquierda (en el sentido en el que se absorbe calor).
Es decir, parte de los productos de la reacción se van a transformar en reactivos hasta que se
alcance de nuevo el equilibrio químico. Si la reacción es endotérmica, ocurrirá lo contrario.
•
Adición o eliminación de un reactante o producto: si disminuimos la concentración de un sistema
en equilibrio químico, este se desplazará hacia el lado de la ecuación que ha sido afectado, en
cambio, si se aumenta la concentración, el equilibrio se desplazará hacia el lado contrario de la
adición. De este modo, ante un aumento de la concentración de los reactivos, o una disminución
de los productos, la reacción se desplazará hacia la derecha. En cambio, una disminución de la
concentración de los reactivos, o un aumento de la concentración de los productos, hará que la
reacción se desplace hacia la izquierda.
•
Efecto de cambio en la presión y el volumen: las variaciones de presión solo afectan a los
equilibrios en los que interviene algún gas y cuando hay variaciones de volumen en la reacción.
En la siguiente reacción, hay cuatro mol en los reactantes y dos en los productos, por tanto, hay
una disminución de volumen de izquierda a derecha.
A (g) + 3 B (g)
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2 C (g)
Si disminuimos el volumen del sistema, el efecto inmediato es el aumento de la concentración de
las especies gaseosas y, por tanto, de la presión en el recipiente. Dicho aumento se compensa
parcialmente si parte del compuesto A y del B se combinan para obtener C pues, de este modo,
se reduce el número total de mol gaseosos y, consecuentemente, la presión total. El equilibrio se
desplaza hacia la derecha. Si aumentamos el volumen, ocurrirá todo lo contrario.
•
Efecto de un catalizador: los catalizadores son sustancias que aceleran las reacciones químicas.
No afectan el equilibrio químico, ya que aceleran la reacción directa e inversa por igual. El único
efecto es hacer que el equilibrio se alcance más rápidamente.
Cpech
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