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TEMA 5. CINÉTICA QUÍMICA Y EQUILIBRIO QUÍMICO
6.2) A una hipotética reacción química A + B
ecuación de velocidad: v = k·[A]·[B]. Indique:
C le corresponde la siguiente
a) El orden de la reacción respecto de A.
b) El orden total de la reacción.
c) Las unidades de la constante de velocidad.
6.3) La reacción A + 2B
los reactivos.
2C + D es de primer orden con respecto a cada uno de
a) Escriba la ecuación de velocidad.
b) Indique el orden total de la reacción.
c) Indique las unidades de la constante de velocidad.
6.4) Indique, razonadamente, si las siguientes afirmaciones son verdaderas o
falsas:
a) Para una reacción exotérmica, la energía de activación de la reacción directa es menor
que la energía de activación de la reacción inversa.
b) La velocidad de la reacción no depende de la temperatura.
c) La acción de un catalizador no influye en la velocidad de reacción.
6.7) La figura muestra dos caminos posibles para una cierta reacción. Uno de ellos
corresponde a la reacción en presencia de un catalizador.
a) ¿Cuál es el valor de la energía de activación de la reacción catalizada?
b) ¿Cuál es el valor de la entalpía de la reacción?
c) ¿Qué efecto producirá un aumento de la temperatura en la velocidad de la reacción?
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6.9) Responda a las siguientes cuestiones:
a) Dibuje el diagrama entálpico de la reacción CH2=CH2 + H2
CH3CH3, sabiendo
que la reacción directa es exotérmica y muy lenta, a presión atmosférica y temperatura
ambiente.
b) ¿Cómo se modifica el diagrama entálpico de la reacción por efecto de un catalizador
positivo?
c) Justifique si la reacción inversa sería endotérmica o exotérmica.
6.11) Dada la reacción:
CO (g) + NO2 (g)
CO2(g) + NO (g)
a) Dibuje el diagrama de entalpía teniendo en cuenta que las energías de la activación para
la reacción directa e inversa son 134 KJ y 360 KJ, respectivamente.
b) Indique si la reacción directa es exotérmica o endotérmica. Justifique la respuesta.
6.12) La energía de activación correspondiente a la reacción: A + B
C + D es
de 28,5 KJ, mientras que para la reacción inversa el valor de dicha energía es
de 40,3 KJ.
a) ¿qué reacción es más rápida, la directa o la inversa.
b) La reacción directa, ¿es exotérmica o endotérmica?
c) Dibuje un diagrama entálpico de ambos procesos.
6.13) La figura muestra dos caminos posibles para cierta reacción química. Uno
de ellos corresponde a la reacción en presencia de un catalizador positivo.
Conteste, razonadamente, a las siguientes cuestiones:
a) ¿Cuál de los dos caminos corresponde a la reacción catalizada?
b) ¿Cuál es, aproximadamente, la energía de activación de la reacción no catalizada?
c) ¿cuál es la variación de la entalpía de la reacción catalizada?
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7.1) Dados los equilibrios:
3 F2 (g) + Cl2 (g)
H2 (g) + Cl2 (g)
2 NOCl (g)
2ClF3 (g)
2 HCl (g)
2NO (g) + Cl2 (g)
a) Indica cuál de ellos no será afectado por un cambio de volumen a temperatura
constante.
b) ¿Cómo afectará a cada equilibrio un aumento en el número de moles de cloro?
c) ¿Cómo influirá en los equilibrios un aumento de presión en los mismos?
7.3) Considérese el siguiente sistema en equilibrio:
SO3 (g)
SO2 (g) + ½ O2 (g)
∆H > 0
Indique si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas. Justifique su
respuesta.
a) Al aumentar la concentración de oxígeno, el equilibrio no se desplaza, porque no puede
variar la constante de equilibrio.
b) Al aumentar la presión total el equilibrio se desplaza hacia la izquierda.
c) Al aumentar la temperatura el equilibrio no se modifica.
7.5) Para el siguiente equilibrio:
PCl5 (g)
PCl3 (g) + Cl2 (g)
∆H > 0
Indique, razonadamente, el sentido en el que se desplaza el equilibrio cuando:
a) Se agrega cloro gaseoso a la mezcla en equilibrio.
b) Se aumenta la temperatura.
c) Se aumenta la presión del sistema.
7.6) Considérese el siguiente sistema en equilibrio:
MX5 (g)
MX3 (g) + X2 (g)
A 200 °C la constante de equilibrio Kc vale 0,022. En un momento dado las
concentraciones de las sustancias presentes son: [MX5]= 0,04 M; [MX3]=0,4
M y [X2]= 0,20 M.
a) Indique si, en esas condiciones, el sistema está en equilibrio. En el caso de que no
estuviese en equilibrio, ¿cómo evolucionaría para alcanzarlo?
b) Discuta cómo afectaría un cambio de presión en el equilibrio.
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7.7) Para el siguiente sistema: SnO2 (s) + 2 H2 (g)
2 H2O (g) + Sn (s), el
valor de la constante Kp es 1,5 a 900K y 10 a 1000K. Indique, justificadamente,
si para conseguir una mayor producción de estaño deberá:
a) Aumentar la temperatura.
b) Aumentar la presión.
c) Añadir un catalizador.
7.8) Escriba las expresiones de las constantes Kc y Kp y establezca la relación entre
ambas para los siguientes equilibrios:
a) CO (g) + Cl2 (g)
b) 2 HgO (s)
COCl2 (g).
2 Hg (l) + O2 (g).
7.12) Para la reacción:
CO2 (g) + C (s)
2CO (g)
Kp=10, a la temperatura de 815 °C. Calcule, en el equilibrio:
a) Las presiones parciales de CO2 y CO a esa temperatura, cuando la presión total en el
reactor es de 2 atm.
b) Los moles de CO2 y CO, si el volumen del reactor es de 3 L.
7.13) A 25° C el valor de la constante Kp es 0,144 para la reacción en equilibrio:
N2O4 (g)
2NO2 (g)
En un recipiente de un litro de capacidad se introducen 0,05 moles de N2O4 a
25 °C. Calcule, una vez alcanzado el equilibrio:
a) El grado de disociación de N2O4.
b) Las presiones parciales de N2O4 y NO2.
7.15) El cloruro de amonio se descompone según la reacción:
NH4Cl (s)
NH3 (g) +
HCl (g)
En un recipiente de 5 litros en el que previamente se ha hecho el vacío, se
introducen 2,5 g de cloruro de amonio y se calienta a 300°C hasta que se alcanza
el equilibrio. El valor de Kp a dicha temperatura es 1,2·10-3. Calcule:
a) La presión total de la mezcla en el equilibrio.
b) La masa de cloruro de amonio sólido que queda en el recipiente.
Datos: Masas atómicas N=14; H=1; Cl=35,5.
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7.17) En un recipiente de 10 L a 800K, se introducen 1 mol de CO2 (g) y 1 mol de
H2O (g). Cuando se alcanza el equilibrio representado por la ecuación:
CO (g) + H2O (g)
CO2 (g) +
H2 (g)
El recipiente contiene 0,655 moles de CO2 y 0,655 moles de H2. Calcule:
a) Las concentraciones de los cuatro gases en el equilibrio.
b) El valor de las constantes Kc y Kp para dicha reacción a 800K.
7.19) El NO2 y el SO2 reaccionan según la ecuación:
NO2 (g) + SO2 (g)
NO (g) +
SO3 (g)
Una vez alcanzado el equilibrio, la composición de la mezcla contenida en un
recipiente de 1 litro de capacidad es: 0,6 moles de SO3, 0,4 moles de NO, 0,1
moles de NO2 y 0,8 moles de SO2. Calcule:
a) El valor de Kp en esas condiciones de equilibrio.
b) La cantidad en moles de NO que habría que añadir al recipiente, en las mismas
condiciones, para que la cantidad de NO2 fuera de 0,3 moles.
7.21) Se establece el siguiente equilibrio:
C (s) + CO2 (g)
2CO (g)
A 600°C y 2 atm, la fase gaseosa contiene 5 moles de dióxido de carbono por
cada 100 moles de monóxido de carbono. Calcule:
a) Las fracciones molares y las presiones parciales de los gases en el equilibrio.
b) Los valores de Kc y Kp a esa temperatura.
7.23) En un matraz de 7,5 litros, en el que se ha practicado el vacío, se introducen
0,5 moles de H2 y 0,5 moles de I2, y se calienta a 448 °C, y se establece el
siguiente equilibrio:
H2 (g) + I2 (g)
2HI (g)
Sabiendo que el valor de Kc es 50, calcule:
a) La constante Kp a esa temperatura.
b) La presión total y el número de moles de cada sustancia presente en el equilibrio.
7.24) El óxido de mercurio (II) contenido en un recipiente cerrado se descompone
a 380 °C según:
2 HgO (s)
O2 (g) + 2Hg (g)
Sabiendo que a esa temperatura el valor de Kp es 0,186, calcule:
a) Las presiones parciales de O2 y de Hg en el equilibrio.
b) La presión total en el equilibrio y el valor de Kc a esa temperatura.
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7.27) En un matraz en el que se ha practicado previamente el vacío, se introduce
cierta cantidad de NaHCO3 y se calienta a 100 °C. Sabiendo que la presión en el
equilibrio es de 0,962 atm, calcule:
a) La constante Kp para la descomposición del NaHCO3, a esa temperatura, según:
2 NaHCO3 (s)
Na2CO3 (s) + H2O (g) + CO2 (g)
b) La cantidad de NaHCO3 descompuesto si el matraz tiene una capacidad de 2 litros.
Datos: Masas: Na=23, C=12, O=16, H=1.
7.28) En un recipiente de 1 litro de capacidad, en el que previamente se ha hecho el
vacío, se introducen 6 g de PCl5. Se calienta a 250 °C y se establece el siguiente
equilibrio:
PCl5 (g)
PCl3 (g) + Cl2 (g)
a) Si la presión total en el equilibrio es de 2 atm, calcule el grado de disociación del PCl5.
b) El valor de la constante Kp a esa temperatura.
Datos: Masas: P=31, Cl=35,5.
7.29) En un recipiente de 4 litros, a una cierta temperatura, se introducen
cantidades de HCl, O2 y Cl2 indicadas en la tabla, y se establece el siguiente
equilibrio:
4 HCl (g) + O2 (g)
2 H2O (g) +
HCl
0,16
0,06
Moles iniciales
Moles en equilibrio
O2
0,08
2Cl2 (g)
H2O
Cl2
0,02
Calcule:
a) Los datos necesarios para completar la tabla.
b) El valor de Kc a esa temperatura.
7.31) Para el “Proceso Haber”:
N2 (g) + 3 H2 (g)
2NH3 (g)
El valor de Kp es 1,45 10 -5 a 500 °C. En una mezcla en equilibrio de los tres
gases, a esa temperatura, la presión parcial de H2 es 0,928 atm y la de N2 es
0,432 atm. Calcule:
a) La presión total en el equilibrio.
b) El valor de la constante Kc.
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7.32) En un recipiente se introduce una cierta cantidad de SbCl5 y se calienta a 182
°C hasta que se alcanza la presión de una atmósfera y se establece el
equilibrio:
SbCl5 (g)
SbCl3 (g) + Cl2 (g)
Sabiendo que en las condiciones anteriores el SbCl5 se disocia en un 29,2%,
calcule:
a) Las constantes de equilibrio Kc y Kp.
b) La presión total necesaria para que, a esa temperatura, el SbCl5 se disocie un 60%.
8.2) Para los compuestos poco solubles: CuBr, Ba(IO3)2 y Fe(OH)3, escriba:
a) La ecuación del equilibrio de solubilidad en agua.
b) La expresión del producto de solubilidad.
c) El valor de la solubilidad en función del producto de solubilidad.
8.4) Indique, justificadamente, cómo se modificará la solubilidad del carbonato de
calcio (sólido blanco insoluble, CaCO3), si a una disolución saturada de esta sal
se le adiciona:
a) Carbonato de sodio (Na2CO3).
b) CaCO3.
c) Cloruro de calcio.
8.5) ¿Cómo se espera que afecte la presencia de cada uno de los siguientes solutos
a la solubilidad molar del Mg(OH)2 en agua?
a) MgCl2.
b) KOH.
c) HCl.
8.9) Responda a las siguientes cuestiones:
a) Calcule la solubilidad molar a 25°C del Ag2CO3 (sólido insoluble), sabiendo que, a esa
temperatura, 100 ml de una disolución saturada del mismo, produce por evaporación un
residuo de 3,55 mg.
b) Calcule el producto de solubilidad de dicha sal.
(Datos: Masas atómicas: C=12, O=16, Ag=108).
8.10) La solubilidad del SrCrO4 en agua es 1,22 g/L a 25°C. Calcule:
a) Las concentraciones en mol/L de Sr2+ y CrO4 2- en una disolución saturada de dicha sal.
b) El valor del producto de solubilidad de esta sal.
(Dato: Masas atómicas: Cr=52, O=16, Sr=87,6).
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8.12) Se ha de preparar 1 L de disolución saturada de CaCO3 (sólido cristalino
blanco insoluble) a una temperatura determinada. Calcule:
a) La solubilidad de la sal.
b) La cantidad mínima de carbonato de calcio necesaria para preparar la disolución
saturada.
(Datos: Ks CaCO3= 4,8·10 -9. Masas atómicas: C=12; O=16, Ca=40).
8.14) Indique si se forma precipitado si se mezclan. Justifíquelo:
a) 25 mL de NaI 1,4·10 -9 M y 35 mL de AgNO3 7,9·10-7 M.
b) 25 mL de NaCl 1,4·10 -9 M y 35 mL de AgNO3 7,9·10-7 M.
(Datos: Kps AgI= 8,5 10-17 Kps AgCl= 1,1 10 -10).
8.15) Se mezclan 10mL de disolución 10 -3 M de Ca 2+ con 10 mL de disolución 2·10 3 M de Na CO .
2
3
a) Indique si se forma o no precipitado. Justifíquelo.
b) En caso de que se forme, calcule la cantidad de sólido formado (CaCO3)
(Dato: Kps CaCO3= 4 ·10 -9).
8.17) Se mezclan 50mL de una disolución que contiene 0,331 g de nitrato de plomo
(II) con 50 ml de otra disolución que contiene 0,332 g de yoduro de potasio, y
mantenemos la temperatura a 25°C. Calcula:
a) Si se forma precipitado de yoduro de plomo (II), y an caso afirmativo qué cantidad.
b) Las concentraciones de los iones yoduro de plomo (II) en la disolución resultante.
(Datos: Kps PbI2= 10 -8, Masas atómicas: Pb= 207; N=14; O=16; K=39; I=127).
8.18) Se mezclan 200mL de disolución 0,01 M de Ba(NO3)2 con 100mL de
disolución 0,1 M de NaIO3.
a) Indique si se forma o no precipitado. Justifíquelo.
b) Determine la solubilidad del BaIO3 en la disolución que resulta de la mezcla.
(Dato: Kps BaIO3= 1,6·10 -9).
8.19) Las constante del producto de solubilidad del Cd(OH)2 a 25°C es 1,1 10
Calcule su solubilidad en g/L:
-14.
a) En agua pura.
b) En disolución 0,1 M de NaOH.
(Datos: Masas atómicas: Cd= 112,4; O=16; H=1).
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8.22) La solubilidad del hidróxido de magnesio en agua es de 9,6 mg/L a 25°C.
Calcule:
a) El producto de solubilidad de este hidróxido insoluble a esta temperatura.
b) La solubilidad a 25°C, en una disolución 0,1 M de Mg(NO3)2.
(Datos: Masas atómicas: Mg= 24,3; O=16; H=1).
8.23) Una disolución es 0,001 M en Sr2+ y 2 M en Ca2+. Si los productos de
solubilidad del SrSO4 y CaSO4 valen 10 -7 y 10 -5 respectivamente:
a) ¿Qué catión precipitará antes al añadir lentamente Na2SO4?
b) ¿Qué concentración quedará del primer ion en precipitar cuando empiece a precipitar el
segundo?
8.26) El producto de solubilidad del hidróxido de magnesio es 1,2·10 -11. Calcule:
a) El pH de la disolución saturada.
b) La solubilidad de una disolución de hidróxido de sodio de pH=12.
Dato: Kw= 1·10 -14
8.27) Para una disolución de hidróxido de calcio, calcule:
a) El pH de la disolución saturada.
b) Los gramos de hidróxido de calcio que se disolverán en 100 ml de una disolución cuyo
pH=11,5.
(Datos: Kps Ca(OH)2= 7,9·10 -6. Masas atómicas: C=12; O=16; Ca=40; H=1).
8.29) Conociendo que el producto de solubilidad del Fe(OH)3 a la temperatura
25°C es de 4·10 -38, calcule:
a) La solubilidad en agua pura de dicho compuesto a esa temperatura.
b) La concentración del catión Fe
precipitar a pH=9.
3+
que debe tener una disolución para que comience a
8.30) Indique si debería formarse un precipitado en una disolución con las
siguientes concentraciones, justifique la respuesta:
a) [Mg 2+]= 0,01 M y [NH3]= 0,1 M.
b) [Cr 3+]= 0,038 M y pH=3,2.
(Datos: Kps Mg(OH)2= 1,8·10 -11, Kps Cr(OH)3= 6,3 10 -31, Kb NH3= 1,8·10 -5).
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