lunes, 9 de mayo de 2022

Ejercicios resueltos |⚖️ Equilibrio químico | Joseleg

| Ciencias de Joseleg | Química | Química del equillibrio | Equilibrio 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 las ecuaciones de constante de equilibrio para una reacción química cuyos coeficientes estequiométricos sean diferentes de los números enteros mas pequeños y encontrar otra función que permita relacionarla con la constante de equilibrio que si está expresada para los números enteros más pequeños.

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.

(4.21) Ejemplo 14.10. Para la misma reacción y temperatura que en el ejemplo 14.9, suponga que las concentraciones iniciales de H2, I2 y HI son 0.00623 M, 0.00414 M y 0.0224 M, respectivamente. Calcular las concentraciones de estas especies 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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