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químico | (Ejercicios)
(Introducción)
(Historia)
(Generalidades)
(Actividad)
(Ley
de acción de masas) (Constante
de equilibrio Kc) (Equilibrio
de gases, inverso, variable y múltiple) (El
principio de Le Chatelier y el Qc) (Estequiometría
del equilibrio) (Referencias)
1.
Demostraciones
(1.1)
Deduzca
la constante de equilibrio en términos de las actividades de las actividades de productos y reactivos.
Hallar una función que permita hallar la constante de equilibrio en
términos de las cantidades de sustancia y un volumen constante para todas las
especies químicas involucradas, de forma tal que solo deba ingresarse el valor
del volumen una sola vez.
2.
Ejemplos propios
(2.1) Ejemplo:
Demuestre que la constante de equilibrio
general es igual al multiplicatorio de las constantes de equilibrio individuales
para el equilibrio múltiple de dióxido de carbono en agua.
(2.2) Ejemplo. Escriba la ley de acción de masas de la
ecuación 1/2 N2O4(g) ⇌ NO2(g).
Si la constante de equilibrio de esta ecuación es (0.0680) confirme que la
constante de equilibrio para la ecuación química N2O4(g) ⇌ 2 NO2(g)
es de (4.63 x 10-3).
(2.3) Ejemplo: Entre los muchos ejemplos conocidos de
equilibrios múltiples está la ionización de ácidos dipróticos en solución
acuosa. Se han determinado las siguientes constantes de equilibrio para el
ácido carbónico (H2CO3) a 25°C. Para la reacción 1: H2CO3(aq)
⇌ H+(aq) + HCO3-
(aq) la constante es 4.2 x 10-7; y para la reacción 2: HCO3-
(aq) ⇌ H+(aq)
+ CO32- (aq) nla constante de equilibrio es 4.8 x 10-11.
Determinar la constante de equilibrio de la reacción general. H2CO3(aq)
⇌ 2 H+(aq) + CO32-
(aq).
3.
Matamala y González
4.
Química General de Chang
(4.1) ejemplo 14.1.a. Escribir la expresión de KC
para HF(aq) + H2O(l) ⇌
H3O(aq) + F2(aq)
(4.2) ejemplo 14.1.c. Escribir la expresión de KC
para CH3COOH(aq) + C2H5OH(aq) ⇌ CH3COOC2H5(aq)
+ H2O(l)
(4.3) ejemplo 14.2. El siguiente proceso de equilibrio ha sido
estudiado a 230°C: 2NO(g) + O2(g) ⇌ 2NO2(g) En un experimento, se encontró que
las concentraciones de las especies reactivas en el equilibrio son [NO] =
0.0542 M, [O2] = 0.127 M y [NO2] = 15.5 M. Calcule la
constante de equilibrio (KC) de la reacción a esta
temperatura.
(4.4) práctica 14.2. El cloruro de carbonilo (COCl2),
también llamado fosgeno, se utilizó en la Primera Guerra Mundial como gas
venenoso. Las concentraciones de equilibrio para la reacción entre el monóxido
de carbono y el cloro molecular para formar cloruro de carbonilo CO(g) + Cl2(g)
⇌ COCl2(g) a 74 °C son
[CO] = 1.2 x 10-2 M, [Cl2] = 0.054 M , y [COCl2]
= 0.14 M. Calcule la constante de equilibrio (KC).
(4.5) ejemplo 14.3. Se encuentra que la constante de equilibrio KP
para la descomposición del pentacloruro de fósforo en tricloruro de fósforo y
cloro molecular PCl5(g) ⇌
PCl3(g) + Cl2(g) es 1.05 a 250°C. Si las presiones
parciales de equilibrio de PCl5 y PCl3 son 0.875 atm y
0.463 atm, respectivamente, ¿cuál es la presión parcial de equilibrio de Cl2
a 250 °C?
(4.6) Ejemplo 14.4. El metanol (CH3OH) se fabrica
industrialmente mediante la reacción CO(g) + 2H2(g) ⇌ CH3OH(g) La constante
de equilibrio (KC) de la reacción es 10.5 a 220°C. ¿Cuál es
el valor de KP a esta temperatura?
(4.7) Práctica 14.4. Para la reacción N2(g) + 3H2(g)
⇌ 2NH3(g) KP
es 4.3 x 10-4 a 375 °C. Calcule KC para la
reacción.
(4.8) Ejemplo 14.5a. Escriba la expresión de la constante de
equilibrio Kc, y KP si corresponde, para
(NH4)2Se(s) ⇌
2NH3(g) + H2Se(g)
(4.9) Ejemplo 14.5b. Escriba
la expresión de la constante de equilibrio Kc, y KP
si corresponde, para AgCl(s) ⇌ Ag+( ac) + Cl-(ac)
(4.10) Ejemplo 14.5c. Escriba
la expresión de la constante de equilibrio Kc, y KP
si corresponde, para P4(s) + 6Cl2(g) ⇌
4PCl3(l)
(4.11) Práctica 14.5. Escriba expresiones constantes de equilibrio
para Kc y KP para la formación de tetracarbonilo de níquel, que se usa para
separar el níquel de otras impurezas: Ni(s) + 4CO(g) ⇌ Ni(CO)4(g)
(4.12) Ejemplo 14.6. Considere el siguiente equilibrio
heterogéneo: CaCO3(s) ⇌
CaO(s) + CO2(g) A 800 °C, la presión del CO2 es de 0.236
atm. Calcule (a) KP y (b) Kc para la
reacción a esta temperatura.
(4.13) Práctica 14.6. Considere el siguiente equilibrio a 395 K:
NH4HS(s) ⇌
NH3(g) + H2S(g) La presión parcial de cada gas es 0.265
atm. Calcule KP y Kc para la
reacción.
(4.14) Ejemplo 14.7. La reacción para la producción de amoníaco se puede escribir de varias
maneras: (a) N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g)
(b) ½ N2(g) + 3/2 H2(g) ⇌ NH3(g)
(c) 1/3N2(g) + H2(g) ⇌ 2/3NH3(g)
Escriba la expresión de la constante de equilibrio para cada formulación.
(Exprese las concentraciones de las especies que reaccionan en mol/L.) (d)
¿Cómo se relacionan entre sí las constantes de equilibrio?
(4.15) Práctica 14.7. Escriba la expresión de equilibrio (Kc)
para cada una de las siguientes reacciones y muestre cómo se relacionan entre
sí: (a) 3 O2(g) ⇌ 2 O3(g), (b) O2(g) ⇌ 2/3 O3(g).
(4.16) Ejemplo 14.8. Al principio de la reacción había 0.249
moles de N2, 3.21 x 10-2 mol H2 y 6.42 x 10-4
mol NH3 en un recipiente de reacción de 3.50 L a 375 °C. Si la
constante de equilibrio (Kc) para la reacción N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g) es 1.2 a esta
temperatura, decida si el sistema está en equilibrio. Si no es así, prediga de
qué manera procederá la reacción neta.
(4.17) Práctica 14.8. La constante de equilibrio (Kc) para la
formación de cloruro de nitrosilo, un compuesto amarillo anaranjado, a partir
de óxido nítrico y cloro molecular 2NO(g) + Cl2(g) ⇌ 2NOCl(g) es 6.5 x 104
a 35°C. En cierto experimento, se mezclan 2.0 x 10-2 moles de NO,
8.3 x 10-3 moles de Cl2 y 6.8 moles de NOCl en un matraz
de 2.0 L. ¿En qué dirección procederá el sistema para alcanzar el equilibrio?
(4.18) Ejemplo página 634. La constante de equilibrio (Kc) para este
sistema es 24.0 a 200°C. Suponga que inicialmente solo está presente
cis-estilbeno a una concentración de 0.850 mol/L. ¿Cómo calculamos las
concentraciones de cis- y trans-estilbeno en el equilibrio?
(4.19) Ejemplo 14.9. Una
mezcla de 0.500 mol de H2 y 0.500 mol de I2 se colocó en
un matraz de acero inoxidable de 1.00 L a 430 °C. La constante de equilibrio Kc
para la reacción H2(g) + I2(g) ⇌
2HI(g) es 54.3 a esta temperatura. Calcule las concentraciones de H2,
I2 y HI en el equilibrio.
(4.20) Práctica 14.9. Considere la reacción del ejemplo 14.9.
Comenzando con una concentración de 0.040 M para HI, calcule las
concentraciones de HI, H2 e I2 en el equilibrio.
(4.22) Práctica 14.10. A 1280 °C, la constante de equilibrio (Kc)
para la reacción Br2(g) ⇌
2Br(g) es 1.1 x 10-3. Si las concentraciones iniciales son [Br2] =
6.3 x 10-2 M y [Br] = 1.2 x 10-2 M, calcular las concentraciones de estas
especies en el equilibrio.
(4.23) Ejemplo 14.11. A 720 °C, la constante de equilibrio Kc para
la reacción N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g) es 2.37 x 10-3. En
cierto experimento, las concentraciones de equilibrio son [N2] =
0.683 M, [H2] = 8.80 M, y [NH3] = 1.05 M. Suponga que se
agrega algo de NH3 a la mezcla para que su concentración aumente a
3.65 M. (a) Use el principio de Le Châtelier para predecir el cambio en la
dirección de la reacción neta para llegar a un nuevo equilibrio. (b) Confirme
su predicción calculando el cociente de reacción Qc y comparando su valor con
Kc.
(4.24) Práctica 14.11. A 430 °C, la constante de equilibrio (KP)
para la reacción 2NO(g) + O2(g) ⇌ 2NO2(g) es 1.5 x 105. En un experimento,
las presiones iniciales de NO, O2 y NO2 son 2.1 x 10-3
atm, 1.1 x 10-2 atm y 0.14 atm, respectivamente. Calcule QP y
prediga la dirección en la que se desplazará la reacción neta para alcanzar el
equilibrio.
(4.25) Ejemplo 14.12a. Considere el siguiente sistema en
equilibrio: 2PbS(s) + 3O2(g) ⇌
2PbO(s) + 2SO2(g) Prediga la dirección de la reacción neta en cada
caso como resultado del aumento de la presión (disminución del volumen) en el
sistema a temperatura constante.
(4.26) Ejemplo 14.12b. Considere el siguiente sistema en
equilibrio: PCl5(g) ⇌
PCl3(g) + Cl2(g) Prediga la dirección de la reacción neta
en cada caso como resultado del aumento de la presión (disminución del volumen)
en el sistema a temperatura constante.
(4.27) Ejemplo 14.12c. Considere el siguiente sistema en
equilibrio: H2(g) + CO2(g) ⇌ H2O(g) + CO(g) Prediga la dirección de la
reacción neta en cada caso como resultado del aumento de la presión
(disminución del volumen) en el sistema a temperatura constante.
(4.28) Práctica 14.12. Considere la reacción de equilibrio que
involucra cloruro de nitrosilo, óxido nítrico y cloro molecular 2NOCl(g) ⇌ 2NO(g) + Cl2(g)
Prediga la dirección de la reacción neta como resultado de la disminución de la
presión (aumento del volumen) en el sistema a temperatura constante
5.
Química la Ciencia Central 13
(5.1)
Muestra 15.1.a. Escribir
la ley de acción de masas (ecuación de constante de equilibrio para la
reacción) 2O3(g)⇌3O2(g).
(5.2) Muestra 15.1.b. Escribir la ley de acción de masas (ecuación de
constante de equilibrio para la reacción) 2 NO(g) + Cl2(g) ⇌ 2 NOCl(g).
(5.3) Muestra 15.1.c. Escribir la ley de acción de masas (ecuación de
constante de equilibrio para la reacción) Ag(+)(aq) + 2 NH3(aq) ⇌ Ag(NH3)2(+)(aq).
(5.4) Práctica 15.1.1. Para
la reacción 2 SO2(g) + O2(g) ⇌ 2 SO3(g), ¿cuál de las
siguientes es la expresión correcta de la constante de equilibrio?
(5.5) Práctica 15.1.2.a. Escriba la expresión de la constante de
equilibrio Kc para H2(g) + I2(g) ⇌ 2
HI(g)
(5.6) Práctica 15.1.2.b. Escriba
la expresión de la constante de equilibrio Kc para Cd2+(aq) + 4 Br-(aq) ⇌ CdBr42-(aq).
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