1. Ciencia

Colegio Nacional de Buenos Aires
Equilibrio Químico
Guía de ejercicios
Cuarto Año
Colegio Nacional de Buenos Aires
Departamento de Química – 4° Año
Equilibrio molecular
1. En un recipiente rígido de 10 L se ponen a reaccionar 20 g de hidrógeno con 15 moles de yodo. A cierta
temperatura el sistema alcanza el equilibrio representado por:
H2(g) + I2(g) ⇔ 2HI(g)
Sabiendo que en el equilibrio se encuentran 5 moles de HI. Calcule el valor de Kc y represente gráficammmente la concentración de cada sustancia en función del tiempo.
2. En el gráfico adjunto, se muestra la variación de las
concentraciones de reactivos y productos en función
del tiempo, correspondiente a la reacción representada
por la siguiente ecuación:
4 A(g) ⇔ 3B(g)
Calcule el valor de Kc
3. En un recipiente de 10,0 dm3 se mezclan a una
temperatura T, 0,2 moles de N2O4(g) con cierta
cantidad de NO2(g). El sistema evoluciona como
indica el gráfico, alcanzando el equilibrio representado por
N° de moles
0,4
2NO2(g) ⇔ N2O4 (g)
NO 2 (g)
0,2
a) Calcule la concentración molar de N2O4(g)
en el equilibrio, a la temperatura T.
b) Represente en el gráfico la evolución del
número de moles de N2O4(g).
tiempo
c) Calcule el valor de Kc.
4. Se coloca cierta cantidad de HI(g) en un recipiente cerrado y se calienta a 450°C. Una vez que el sistema alcanza el equilibrio:
2HI(g) ⇔ H2(g) + I2(g) K c ,450°C = 0.0200
Si la [HI] es 2 M. Calcule
a) La concentración molar de H2 en el equilibrio.
b) La concentración inicial de HI.
5. En un recipiente evacuado se colocan PCl3 (g) y Cl2 (g) que reaccionan de acuerdo con la siguiente
ecuación:
PCl3 (g) + Cl 2 (g) ⇔ PCl5 (g)
El equilibrio se establece cuando las concentraciones molares son [PCl3]= 0,55 M, [Cl2]= 0,05 M y
[PCl5]= 0,95 M. Calcule las concentraciones iniciales de PCl3 y Cl2.
6. En un recipiente de 1 dm3 se tiene un sistema formado por:
SO2 (g) + NO2 (g) ⇔ SO3 (g) + NO (g)
En el equilibrio las concentraciones molares son:
[SO2]= 0,3 M; [NO2]= 0,1 M; [SO3]= 0,4 M y [NO]= 0,15 M.
Calcule los moles de NO2 que deberán añadirse al recipiente para aumentar la concentración de NO a
0,25 M.
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7. A una dada temperatura se hacen reaccionar 2 moles de etanol (C2H5OH) con 2 moles de ácido
etanoico (CH3COOH) para dar etanoato de etilo (CH3COOC2H5) y agua utilizando como catalizador
ácido sulfúrico, de acuerdo con la siguiente ecuación representativa:
C 2 H 5 OH(l) + CH 3 COOH(l) ⇔ CH 3 COOC 2 H 5 (l) + H 2 O(l)
En el equilibrio la mezcla contiene 1,33 moles de etanoato de etilo y 1,33 moles de agua.
a) ¿Cuál es el valor de la constante de equilibrio?
b) ¿Cuántos moles de etanoato de etilo se obtienen cuando se mezclan 3,5 moles de etanol con 1,5
moles de ácido etanoico en las mismas condiciones?
8. Un recipiente contiene 120 g de ácido acético, 1 mol de etanol y 18 g de agua. Se calienta el sistema a
100°C y se agrega ácido sulfúrico como catalizador de la reacción de esterificación, representada de
acuerdo con la ecuación anterior. Calcule que porcentaje de ácido que se esterifica, luego que el sistema alcanza el equilibrio a esa temperatura, sabiendo que el valor de Kc = 4.
9. El amoníaco es utilizado principalmente para la elaboración de fertilizantes, plásticos y fibras sintéticas.
Se obtiene industrialmente a partir del nitrógeno atmosférico e hidrógeno, mediante el proceso Haber.
En dicho proceso se alcanza el equilibrio representado por la ecuación:
N 2 (g) + 3H 2 (g) ⇔ 2NH 3 (g)
En un recipiente de 10 L se hacen reaccionar 14 g de N2 con 2 g de H2 a 1000 K. Luego de alcanzado
el equilibrio la masa de NH3 obtenida fue 0,0619 g. Calcule a dicha temperatura:
a) El valor de Kc.
b) La presión parcial de cada gas en el equilibrio.
c) El valor de Kp.
10. Cinco moles de PCl5 se calientan a 230 °C en un recipiente de 50 dm3 según el equilibrio:
PCl 5 (g) ⇔ PCl 3 (g) + Cl 2 (g)K C = 0.02 M(230°C)
Calcule:
a) La concentración de cada componente en el equilibrio.
b) La presión parcial de PCl3.
c) Kp, compare con el valor hallado a partir de Kc.
11. En un recipiente cerrado a elevada temperaturas se disocia fosgeno (COCl2) de acuerdo con la siguiente ecuación:
COCl 2 (g) ⇔ CO(g) + Cl 2 (g) ΔH  > 0
Indique qué efecto tendrá sobre el equilibrio:
a) agregar de Cl2.
b) reducir el volumen del recipiente.
c) retirar COCl2.
d) enfriar el sistema.
12. La reacción para producir amoníaco a partir de nitrógeno e hidrógeno gaseosos es exotérmica y se
representa por la ecuación:
N 2 (g) + 3H 2 ⇔ 2NH 3 (g)ΔH < 0
En un recipiente rígido se tiene una mezcla de los tres gases en equilibrio. ¿Cuál será el efecto sobre la
formación de NH3 si
a)
b)
c)
d)
se elimina H2?
se disminuye la temperatura?
se agrega N2?
se reduce el volumen del recipiente?
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13. Para cada una de las siguientes reacciones:
a) I2 (g) + H2 (g) ↔ 2 HI (g)
∆H > 0
b) CO (g) + H2O(g) ↔ CO2 (g) + H2(g) ∆H ˂ 0
Prediga el efecto que producirá sobre el equilibrio cada uno de los siguientes cambios:
I) Un aumento de temperatura
II) Un aumento de presión
14. En un recipiente de 10 dm3 se coloca cierta cantidad de N2O4 y se calienta a 134°C. Luego de alcanzado el equilibrio, hay 0,8 moles de N2O4 y 4,00 moles de NO2.
a) Calcule el valor de Kc a dicha temperatura.
b) El número de moles de cada componente si se duplica el volumen a la misma temperatura.
c) El número de moles de cada componente si se agregan 2 moles de N2O4 al sistema original sin
cambiar el volumen ni la temperatura.
d) Compare los resultados de b) y c) con los que predice el principio de Le Chatelier.
15. Un recipiente de 2 dm3 contiene 0,05 mol de PCl3, 0,05 mol de Cl2 y 0,1 mol de PCl5 en equilibrio a
300°C.
PCl 5(g) ⇔ PCl 3 (g) + Cl 2 (g)
Calcule:
a) Kc.
b) la presión de la mezcla gaseosa.
c) la composición de la mezcla gaseosa si a temperatura constante se duplica el volumen.
d) la presión de la mezcla en las nuevas condiciones.
16. Se introducen 128 g de trióxido de azufre en un recipiente de 20 dm3 y se calienta el sistema hasta
400°C para que se lleva a cabo el siguiente proceso:
2 SO3 (g) ↔ 2 SO2 (g) + O2(g)
Sabiendo que en el equilibrio se encuentran 6,4 g de oxígeno.
a) Calcule la concentración de cada sustancia en el equilibrio.
b) Calcule el valor de Kp a partir de Kc.
c) Indique hacia donde se desplazará el equilibrio de la reacción, si una vez alcanzado el mismo se
reduce el volumen del recipiente.
17. Se introducen 200 g de trióxido de azufre, 200 g de dióxido de azufre y 200 g de oxígeno a 400°C en un
recipiente idéntico al de la actividad anterior. ¿Está el sistema en equilibrio?
18. En un recipiente hermético de 50 dm3 se mezclan 1 mol de H2O y 1 mol de CO a 1000 °C. Al cabo de
unos días se analiza la mezcla y se observa que está compuesta por 0,43 moles de H2 y 0,43 moles de
CO2 en equilibrio con el H2O y el CO, según:
CO(g) + H 2 O ⇔ CO 2 (g) + H 2 (g)
Se repite la experiencia en las mismas condiciones y en el mismo recipiente, pero utilizando un
catalizador que aumenta 1000 veces la velocidad de la reacción y partiendo de una mezcla formada por
0,5 moles de CO, 0,5 moles de H2O, 0,5 moles de CO2 y 0,5 mol H2.
a) Verifique que el sistema no se encuentra en equilibrio.
b) Calculen las concentraciones de todas las especies una vez alcanzado el equilibrio.
19. Se introducen 3 moles de HI (g), 3 moles de H2 (g) y 3 moles de I2 (g) en un recipiente de 10 dm3. La
reacción que se desarrolla está representada por la siguiente ecuación:
I2 (g) + H2 (g) ↔ 2 HI (g)
Kc = 0,5
∆H > 0
a) Indique si el sistema está en equilibrio. En caso de no estarlo, calcular la concentración de cada
sustancia cuando se llegue al mismo.
b) Realice un gráfico de concentración en función del tiempo.
c) Indique hacia donde se desplazará la reacción, si una vez alcanzado el equilibrio se:
i) agrega hidrógeno (H2)
ii) aumenta le volumen del recipiente.
iii) aumenta la temperatura.
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Problemas opcionales
20. A 817 °C el valor de Kp= 10 para la reacción representada por:
CO 2 ( g ) + C(s) ⇔ 2CO(g )
En un reactor se introducen 5 moles de CO2, una vez alcanzado el equilibrio:
a) ¿Cuál es el análisis de los gases (expresado en % v/v) a 817 °C y 5 atm de presión?
b) ¿Cuál es la presión parcial del CO2?
c) ¿A qué presión total se tendrá un análisis del 8% de CO2 en volumen en la mezcla de gases?
21. En un recipiente se introducen 2 g de COCl2 (g) en las siguientes condiciones 900°C y 0,85 atm de
presión total disociándose según:
COCl2(g) ⇔ CO(g) + Cl2(g)
Kp = 1.65 atm (a 900 °C)
Calcule el volumen del recinto.
22. El N2O4 se disocia térmicamente según:
N 2 O 4 (g) ⇔ 2 NO 2 (g)
El grado de disociación térmica alfa para el N2O4 a 27 0C y 76 mm Hg es del 54%. Calcule
a) la presión parcial de cada gas en el equilibrio.
b) Kp.
23. En un recipiente vacío se descomponen térmicamente 10 moles de COCl2 a 1000 °C y 1 atm de presión.
En estas condiciones se disocia un 80%. La reacción ocurre de acuerdo con la siguiente ecuación:
COCl 2 (g) ⇔ CO(g) + Cl 2 (g)
Calcule:
a) Kp.
b) El grado de disociación térmica si a temperatura constante el sistema se expande hasta 0,1 atm.
c) Comparen el valor obtenido en b) con el valor anterior, analizar el resultado desde el punto de
vista de Le Chatelier.
24. El ion sulfuro (S2_) en solución alcalina reacciona con azufre sólido para formar iones polisulfuro de
fórmula S22_ ; S32_ ; S42_ ;etc., según:
_
S (s) + S 2 (aq) ⇔ S 22- (aq)
K1 = 12
S (s) + S 22- (aq) ⇔ S 3 2- (aq)
K3 = ?
2 S (s) + S 2_ (aq) ⇔ S 3 2_ (aq)
K 2 = 130
Calcule K3.
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RESPUESTAS:
1
KC = 0,266
[conc.]
1,5
[I2] = 1,25
1
[H2] = 0,75
[HI] = 0,50
Tiempo
2. 135
3. a) N2O4 = 0,03M
c) Kc = 75
4
a) 0,283 M
b) 2,57 M
5
[PCl3] = 1,5 M y [Cl2] = 1,0 M.
6
0,3125 moles.
7. a) 4
b) 1,31 moles.
8
37,1%
9
a) 2,70 × 10-3
b) pN2 = 4.085atm
c) Kp= 4 10
pH2 8.15 atm
pNH = 0.03atm
3
-7
10 a) [PCl5]= 0,064 M; [PCl3] = [Cl2] = 0,036 M.
b) 1,48 atm de Pcl3.
c) Kc= 0,825 atm
14 a) 2
b) n(N2O4) = 0,520 y
c) n(N2O4) = 1,80 y
n(NO2) = 4,56
n(NO2) = 6,00
15 a) 0,0125 M.
b) 4,7 atm.
c) 0,085 moles PCl5 y 0,065 moles PCl3 y Cl2.
d) 2,53 atm.
16 a) [SO3] = 0,06 M , [SO2] = 0,02 M , [O2] = 0,01 M
b) Kp = 0,0612
c) ←
17 “No”
18 [CO] = [H2O] = 0,0114 M; [CO2] = [H2] = 0,0086 M.
19
a) “No está en equilibrio”
[I2] = 0,3328 M , [H2] = 0,3328 M , [HI] = 0,2344 M
20 a) 0,732% CO y 0,268% CO2;
21 4.1 dm
b) 1,34 atm de CO2
c) PT = 0,95 atm.
3
22 a) 0,03 atm de N2O4
y
0,07 atm de NO2.
23 a) Kp = 1.78
b) 0.973
b) Kp = 0,163 atm.
24 10,83.
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