Equilibrio químico

Moles. Reacción. Concentración. Disociación. Precipitación

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Problemas Tema 4. EQUILIBRIO QUÍMICO. Curso 2004/05

NOTA: Si es preciso ajustar las ecuaciones, utilizar números enteros.

1. En un recipiente de un litro se introducen 0,0200 moles de dióxido de azufre y 0,0100 moles de oxígeno. Cuando se alcanza el equilibrio a 900 K, se encuentran 0,0148 moles de trióxido de azufre. Calcular los moles de oxígeno y de dióxido de azufre en el equilibrio y la constante de equilibrio Kp.

2. Al poner 1,36 moles de H2 y 0,78 moles de CO en un recipiente de 1 litro a 160 oC se establece el equilibrio: CO + 2H2 CH3OH. La concentración de H2 en el equilibrio es 0,120 M.

Calcular : a) La concentración de CO y CH3OH en el equilibrio b) El valor de Kc.

3. Para el sistema PCl5 PCl3 + Cl2, Kc=0,56 a 300oC. En un reci­pien­te de 5 L se encuentra una mezcla formada por 0,45 moles de Cl2, 0,90 moles de PCl3 y 0,12 moles de PCl5 a 300 oC. ¿En qué dirección tendrá lugar la reacción? Calcular las concentraciones de Cl2, PCl3 y PCl5 en el equi­librio.

4. El etano(g) se descompone en eteno(g) e hidrógeno(g) mediante una reacción de equilibrio con una Kp (627oC) de 7,38. a) Calcular el valor de Kc para la reacción anterior a 627oC. b) Si mezclamos 150 g de etano, 28 g de eteno y 2 g de hidrógeno en un recipiente de 10 litros a 627oC ¿Cuáles serán las concentraciones de cada una de las sustancias tras establecerse el equilibrio?

5. Una mezcla de 0,688 g de H2 y 35,156 g de Br2 se calienta a 700oC en un recipiente de 2 L. Estas sustancias reaccionan según: Br2(g) + H2(g) 2HBr(g). Una vez alcanzado el equilibrio el recipiente contiene 0,288 g de H2. ¿Cuántos g de HBr se habrán formado? ¿Cuáles son los valores de Kc y Kp para la reacción de disociación de HBr en Br2 e H2 a la temperatura dada?

6. La constante de equilibrio para la reacción N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) a 3000C es Kp=4,34·10-3. Se coloca NH3 puro en un matraz de 1,00L y se le deja llegar al equilibrio a esa temperatura. En la mezcla en equilibrio hay 0,753g de NH3 . a) ¿Cuáles son las masas de N2 y H2 en la mezcla en equilibrio? b) ¿Cuál era la masa inicial de NH3 colocada en el matraz? c) ¿Cuál es la presión total en el recipiente en el equilibrio? d) Si Kp=1,45·10-5 a 5000C, ¿cuál será el valor de la entalpía de la reacción?

7. Si en un matraz de 2,00 L se calienta cierta cantidad de bicarbonato sódico a 110oC, la presión en el equilibrio es de 1,25 atm. Calcular el valor de Kp y el peso de bicarbonato sódico descompuesto. El bicarbonato sódico (sólido) se descompone originando carbonato sódico (sólido), dióxido de carbono (gas) y agua en estado de vapor.

8. Para el equilibrio H2(g) + CO2(g) H2O(g) + CO(g) , a 2000 K, Kc=5. H(2000K)= -5 Kcal. a) ¿Cuál será la composición del equilibrio final si se introducen simultáneamente 1,00 mol de H2, 2,00 moles de CO2, 1,00 mol de H2O y 1,00 mol de CO en un recipiente de 5,00 litros a 2000 K? b) ¿En qué sentido se desplazará el equilibrio si: 1.- Se aumenta P 2.- Se disminuye T 3.- Se añaden 0,5 moles de CO?

9. Para la reacción: Tetraóxido de dinitrógeno dióxido de nitrógeno, a 100 oC Kc=0,212. Si en un recipiente de 1 litro introducimos 0,10 moles de tetraóxido de dinitrógeno y 0,12 moles de dióxido de nitrógeno a 100 oC: a) ¿En qué sentido tendrá lugar la reacción? b) ¿Cuáles serán las concentraciones de cada compuesto tras alcanzarse el equilibrio? c) ¿Cuál es el valor de Kp a 100 oC para esta reacción?

10. La constante de equilibrio, a 745 K, de la reacción H2(g) + I2(g) 2HI(g) es Kc=50. a) ¿Qué cantidad de HI se encontrará tras alcanzarse el equili­brio si inicialmente introducimos 1,00 mol de I2 y 3,00 moles de H2 en un recipiente de 10 L a esa Temperatura? b) Una vez que se ha alcanzado el equilibrio en a) añadimos 3 moles más de H2 ¿Cuál será la concentración de HI en el nuevo equilibrio?

  • El aminoácido glutamina es una fuente de nitrógeno en la biosíntesis de muchos compuestos (aminoácidos, aminoazúcares, …). La glutamina se forma por condensación del glutamato con amoniaco: Glutamato + amoniaco glutamina + agua G0'= +14 kJ/mol.

  • Si la concentración fisiológica de amoniaco es 1,0·10-2M, ¿cuál será el cociente glutamato/glutamina necesario para que la reacción proceda espontáneamente a 250C?. Suponer que la concentración de agua es 1. G0' es la variación de energía libre en condiciones bioquímicas estándar (pH=7).

    12. Calcular las Kps de las siguientes sales (se dan los valores de s en g/L): a) Cromato de plata (2,80.10-2) c) Sulfuro de cobre(II) (2,30.10-16) c) Yoduro de plomo(II) (5,60.10-1) d) Fosfato de calcio (8.10-4)

    13. Calcular las solubilidades (en mol/L) de las siguientes sales (se dan los valores de Kps a 25oC) :

    a) Carbonato de hierro(II) (2,11.10-11) b) Fluoruro de calcio (2,70.10-11)

    14. Se añaden 10,0 g de carbonato de plata a 250 mL de agua. Una vez establecido el equilibrio ¿cuántos gramos de carbonato de plata se encontrarán disueltos? Kps=8,00·10-12.

    15. Para disolver 6,00·10-2g de sulfato de plomo (II) se necesitan 2 L de agua, hallar su Kps .

    16. ¿Aparecerá precipitado al añadir 1,34 mg de oxalato de sodio sobre 100 mL de cloruro de calcio 1,00 mM? Kps(CaC2O4)=2,30·10-9

    17. Una disolución contiene 1,00·10-2 M de Ag+ y 2,00·10-2 M de Pb2+. Cuando se agrega suficiente ácido clorhídrico a esta disolución precipitan tanto cloruro de plata (Ks= 1,80·10-10) como cloruro de plomo (II) (Ks= 1,60·10-5). ¿Qué concentración de ión cloruro es necesaria para que se inicie la precipitación de cada una de las sales? ¿Cuál de ellas precipitará primero?

    18. Calcular la solubilidad del cromato de plata (Kps=2,50.10-12) en: a) Agua pura b) Disolución de nitrato de plata 0,200 M c) Disolución de cromato potásico 0,200 M.

    19. ¿Se formará precipitado al mezclar 100 mL de disolución 2.10-3 M de nitrato de plomo(II) con 100 mL de disolución 2.10-3 M de yoduro de sodio?. Justificar la respuesta. Kps (yoduro de plomo) = 8,3.10-9.

    20. Para evitar las caries en los dientes se recomienda fluorar las aguas urbanas con una concentración de ión fluoruro 0,05 mM. En la zona del Levante español es común que el agua contenga una concentración de ión calcio 2 mM. ¿Es posible en esta zona fluorar el agua hasta el valor recomendado sin que precipite fluoruro de calcio? Ks(fluoruro de calcio)= 4.10-11.

    21. Una disolución contiene, inicialmente, cloruro de calcio 0,100 M y sulfato de potasio 0,750 M. ¿qué porcentaje del calcio queda sin precipitar una vez alcanzado el equilibrio? Para el sulfato de calcio Ks= 9,10·10-6.

    22. Calcular el porcentaje de bario que precipita cuando a 100 mL de disolución 0,025 M de cloruro de bario se le añaden 0,420 g de fluoruro de sodio. Suponer que no hay cambio de volumen. Ks del fluoruro de bario= 1,00·10-6.

    23. Calcular Kf del ión complejo [Cu(CN)4]3- si en una disolución que es 0,800 M en ión cianuro y 0,0500 M en ión complejo la concentración de Cu+ libre es 6,10·10-32 M.

    24. A 1,00 L de disolución de amoniaco 1,00 M se le añaden 0,100 moles de nitrato de plata. ¿Cuál será la concentración final de ión plata libre en la disolución una vez alcanzado el equilibrio? Suponer que no hay cambio de volumen. Kf del ión complejo [Ag(NH3)2]+ = 1,60·107.

    25. Si a la disolución anterior se le añaden posteriormente 0,010 moles de NaCl ¿precipitará cloruro de plata? Ks del cloruro de plata = 1,80·10-10.

    SOLUCIONES DE LOS EJERCICIOS DEL TEMA 4. Curso 2004/05

    1) n(O2) = 2,6·10-3 n(SO2) = 5,2·10-3 Kp = 42,2

    2) [CO]=0,16 M; [CH3OH]=0,62 M b) 269

    3) [Cl2] = 0,087 M; [PCl3] = 0,177 M; [PCl5] = 0,027 M

    4) a) Kc=0,100 b) [C2H6] = 0,40 M [C2H4] = [H2] = 0,20 M

    5) 32,36 g Kc = Kp =0,018

    6) a) 1,47 g de N2 y 0,315 g de H2 b) 2,54 g c) 11,9 atm d) -105 kJ

    7) Kp = 0,391; 6,69 g de bicarbonato de sodio

    8) a) 0,38 mol de H2; 1,38 mol de CO2; 1,62 mol de H2O; 1,62 mol de CO

    b) no afecta, !, !.

    9) a) !. b) [N2O4] = 0,091 M; [NO2] = 0,14 M. c) 6,48

    10) a) 1,92 moles b) 0,197 M

    11) 2,8·104

    12) a) 2,4.10-12; b) 5,76.10-36; c) 7,08.10-9; d) 1,23.10-26

    13) a) 4,59.10-6 M; b) 1,89.10-4 M

    14) 8,69.10-3 g

    15) 9,8.10-9

    16) Sí

    17) 1,8·10-8 M para AgCl y 2,83·10-2 M para PbCl2. Primero ! AgCl.

    18) a) 8,55.10-5 b) 6,25.10-11 c) 1,77.10-6

    19) No

    20) Sí, es posible.

    21) 0,0140 %

    22) 98,4%

    23) 2,00·1030

    24) 9,76·10-9 M

    25) NO (9,76·10-11 < Ks )