En un recipiente vacío de 5,00 L se ha colocado una mezcla de nitrógeno e hidrógeno a 500 ºC. Al alcanzarse el equilibrio, se ha comprobado la presencia de 84,28 g de N₂, 4,20 g de H₂ y 9,61 g de amoniaco. Calcula el valor de la constante de equilibrio K_c para la reacción siguiente a la temperatura dada.

SOLUCIÓN

Datos: V = 5L T = 500 ºC. M_m(N₂) = 28 g/mol M_m(H₂) = 2 g/mol M_m(NH₃) = 17 g/mol

Reacción	N₂(g)	+	3H₂(g)	⇔	2NH₃
Cantidades iniciales	¿?		¿?		¿?
Cantidades en equlibrio (g)	84,28		4,20		9,61
Moles en equilibrio	84,28/28 = 3,01		4,20/2 = 2,10		9,61/17 = 0,565
[ ] en equilibrio	3,01 mol/5 L =0,602 mol/L		2,10 mol/ 5 L = 0,42 mol/L		0,565 mol/5 L= 0,113 mol/L

Para el equilibrio dado, el valor de Kc será:

$\fn_cm \small K_c=\frac{[NH_3]^2}{[N_2][H_2]^3}=\frac{0,113^2}{0,602\cdot 0,42^3}=0,286 \ L^2mol^{-2}$

En un recipiente de 2,0 L se mezcla una cierta cantidad de N₂ (g) y de H₂ (g) y se eleva la temperatura a 1000 K hasta que el sistema alcance el equilibrio:

N₂(g) + 3H₂(g) ⇔ 2NH₃(g)

A esta temperatura, el valor de K_c es 2,37·10^-3 L²mol^-2. Calcula el valor de Kp.

SOLUCIÓN

$\fn_cm \small K_p=K_c(RT)^{\Delta n}$

$\fn_cm \small K_p=2,37 \cdot 10^{-3}\cdot(0,082 \cdot 1000)^2=3,52 \cdot 10^{-7} \ atm^{-2}$

La constante de equilibrio K_c para la reacción H₂(g) + I₂(g) ⇔ 2HI(g) vale 46,00 a 490 0C. Sabiendo que en el equilibrio las concentraciones molares de yodo y de yoduro de hidrógeno son, respectivamente, 0,0031 mol·L^-1 y 0,0027 mol·L^-1, calcula el valor de la concentración de hidrógeno en el equilibrio.

SOLUCIÓN

Datos:

- K_c = 46,00
- [I₂] = 0,0031 mol·L^-1
- [HI] = 0,0027 mol·L^-1

Reacción	I₂(g)	+	H₂(g)	⇔	2HI(g)
Cantidades iniciales	¿?		¿?		¿?
[ ] en equilibrio mol·L^-1	0,031		¿?		0,0027

$\fn_cm \small K_c=46 = \frac{[HI]^2}{[I_2][H_2]}=\frac{0,0027^2}{0,0031\cdot[H_2]}$

Despejando la concentración de hidrógeno tenemos:

$\fn_cm \small [H_2]= \frac{0,0027^2}{0,0031\cdot46}=5,11\cdot 10^{-5} \ mol\cdot L^{-1}$

Se ha introducido en un recipiente vacío de 4,00 L 15,63 g de amoniaco y 9,80 g de nitrógeno. El equilibrio se alcanza a cierta temperatura cuando el recipiente contiene 0,70 moles de amoniaco. Calcula el valor de Kc a la temperatura de la experiencia para el equilibrio de disociación del amoniaco siguiente:

2NH₃(g) ⇔ N₂(g) + 3H₂(g)

SOLUCIÓN

Datos:

- V = 4L,
- Masa inicial de nitrógeno = 9,80 g
- Masa inicial de amoniaco = 15,64 g
- Masa inicial de hidrógeno = 0
- Moles de amoniaco en el equilibrio = 0,70 mol
- Mm(N₂) = 28 g/mol
- Mm(H₂) = 2 g/mol
- Mm(NH₃) = 17 g/mol

Reacción	2NH₃ (g)	⇔	N₂(g)	+	3H₂(g)
Cantidades iniciales en (g)	16,64		9,8		0
Moles iniciales	15,54 g/ 17 g/mol = 0,92 moles
	Supongamos que se forman x moles de N₂ hasta llegar al equilibrio
*Moles en equilibrio ()**	0,70 = 0,92-2x		x+0,35		3x
	x = (0,92-0,70)/2 = 0,11 moles		0,11+0,35 = 0,46		3·0,11 = 0,33 moles
[ ] en equilibrio (molL^-1)	0,70/4 = 0,175		0,46/4 = 0,115		0,33/4 = 0,083

(*) En la tabla anterior x representa el número de moles de N₂ que se han formado. Según la estequiometría de la reacción:

- Por cada mol de nitrógeno que se forma, también se forman 3 moles de hidrógeno. Por tanto, si se forman hasta alcanzar el equilibrio x moles de hidrógeno, también se formarán 3x moles de hidrógeno. Los x moles de nitrógeno formados se sumarán a los 0,35 moles que había desde el principio.
- Por cada mol de nitrógeno que se forma, se disocian 2 moles de amoniaco. Por tanto, si se forman hasta alcanzar el equilibrio x moles de hidrógeno, también se habrán disociado 2x moles de amoniaco, siendo la cantidad de amoniaco en equilibrio (0,70 moles) la inicial menos la disociada = 0,92-2x.

Por tanto:

$\fn_cm \small K_c=\frac{[N_2][H_2]^3}{[NH_3]^2}=\frac{0,115\cdot 0,083^3}{0,175^2}=2,15\cdot 10^{-3} \ mol^2L^{-2}$

Se define el grado de disociación, α, como el tanto por uno de sustancia que se disocia en un equilibrio químico. Se determina mediante la razón entre el número de moles de la sustancia que se disocia en el equilibrio y el número de moles iniciales de dicha sustancia:

$\fn_cm \small \alpha =\frac{moles \ de \ sustancia \ que\ se\ disocia \ en \ el \ equilibrio}{moles \ iniciales \ de \ sustancia \ que \ se \ disocia}$

Es evidente que se habla de grado de disociación en equilibrios químicos en los que se parte de una sustancia reactiva que se divide en dos o más sustancias más simples, es decir, para equilibrios generales del tipo:

aA ⇔ bB + cC

En el ejemplo seguido aquí, el grado de disociación será:

$\fn_cm \small \alpha =\frac{2x}{0,92}=\frac{0,22}{0,92}=0,239$

Es decir, el amoniaco se disocia a la temperatura dada un 23,9%.

En un recipiente de 0,50 L se introdujeron 2 moles de bromo y tres moles de hidrógeno. Al alcanzarse el equilibrio a cierta temperatura, el valor de Kc es 0,50. Calcula las concentraciones de las tres sustancias presentes en el equilibrio:

Br₂(g) + H₂(g) ⇔ 2HBr(g)

SOLUCIÓN

Datos:

- V = 0,5 L,
- Cantidad inicial de Br₂ = 2 moles.
- Cantidad inicial de H₂ = 3 moles.
- Cantidad inicial de HBr = 0
- K_c = 0,50

Reacción	Br₂ (g)	+	H₂(g)	⇔	2HBr(g)
Cantidades iniciales en (moles)	2		3		0
	Supongamos que reaccionan x moles de Br₂ hasta alcanzar el equilibrio
Moles en equilibrio	2-x		3-x		2x
[ ] en equilibrio (molL^-1)	2-x/0,5		3-x/0,5		2x/0,5

La expresión de K_c es:

$\fn_cm \small K_c=\frac{[HBr]^2}{[Br_2][H_2]}=\frac{(\frac{2x}{0,5})^2}{(\frac{2-x}{0,5})^2(\frac{3-x}{0,5})}=\frac{(2x)^2}{(2-x)(3-x)}=0,50$

Realizando operaciones se obtiene una ecuación de segundo grado:

$\fn_cm \small 3,5x^2+2,5x-3=0$

Cuyas soluciones son: x₁ = 0,64 moles x₂ = -1,35

Es evidente que la segunda solución no tiene sentido, por tanto, x = 0,64 moles.

Las concentraciones de las tres sustancias en el equilibrio serán:

- [Br₂] = 2,72 mol·L^-1
- [H₂] = 4,72 mol·L^-1
- [HBr] = 2,56 mol·L^-1

Se coloca cierta cantidad de trióxido de azufre en un matraz de 0,80 L. A cierta temperatura, se establece el equilibrio de disociación siguiente:

2SO₃ ⇔ 2SO₂ + O₂

Se comprueba que en el equilibrio había dos moles de oxígeno. Si la constante K_c es igual a 0,22 mol·L^-1 a la temperatura de la experiencia, calcula las concentraciones de las tres sustancias en el equilibrio y el grado de disociación.

SOLUCIÓN

Datos:

- V = 0,80 L
- K_c = 0,22 mol·L^-1
- Moles de oxígeno en el equilibrio = 2

Reacción	2SO₃ (g)	⇔	2SO₂(g)	+	O₂(g)
Moles iniciales en (moles)	¿? = n		0		0
	Supongamos que reaccionan x moles de O₂ hasta alcanzar el equilibrio
Moles en equilibrio	n-2xn-4		2×4		x = 2 (dato)2
[ ] en equilibrio (molL^-1)	n-4/0,8		4/0,8		2/0,8

Por tanto:

$\fn_cm \small K_c=\frac{[SO_2]^2[O_2]}{[SO_3]^2}=\frac{5^2 \cdot 2,5}{(n-4)^2}=0,22$

Operando se obtiene una ecuación de segundo grado:

$\fn_cm \small 0,22n^2-1,76n-58,98=0$

Cuyas soluciones son: n₁ = 20,85 moles y n₂ = -12,85

Es evidente que la segunda solución no tiene sentido, por tanto, n = 20,85 moles. Por tanto, las concentraciones de las especies en el equilibrio son:

- [SO₃] = 21,06 mol·L^-1
- [SO₂] = 5 mol·L^-1
- [O₂] = 2,5 mol·L^-1

En cuanto al grado de disociación, por definición:

$\fn_cm \small \alpha =\frac{moles \ de \ SO_3\ disociados}{moles \ de \ SO_3\ iniciales}=\frac{2x}{n}=\frac{4}{20,85}=0,19$

Es decir, a la temperatura de estudio el trióxido de azufre está disociado un 19%.

En un recipiente de 0,5 L se colocan 0,075 moles de PCl₅ y se establece, a cierta temperatura, el equilibrio:

PCl₅(g) ⇔ PCl₃(g) + Cl₂(g)

Calcula la constante de equilibrio sabiendo que PCl₅ se encuentra disociado un 62,5%.

SOLUCIÓN

Datos:

- V = 0,50 L
- Cantidad inicial de PCl₅ = 0,075 moles
- α = 0,625

Reacción	PCl₅ (g)	⇔	PCl₃(g)	+	Cl₂(g)
Moles iniciales en (moles)	0,075		0		0
	Supongamos que reaccionan x moles de PCl₃ hasta alcanzar el equilibrio
Moles en equilibrio	0,075-x		x		x
[ ] en equilibrio (molL^-1)	0,075-x/0,5		x/0,5		x/0,5

El valor de K_c será:

$\fn_cm \small K_c=\frac{[PCl_3][Cl_2]}{[PCl_5]}=\frac{(\frac{x}{0,5})(\frac{x}{0,5})}{(\frac{0,075-x}{0,5})}=\frac{x^2}{0,075-x}\cdot \frac{1}{0,5}=0,50$

El valor de x se puede calcular a partir del dato del grado de disociación:

$\fn_cm \small \alpha = \frac {moles \ PCl_5 \ disociados}{\ moles \ PCl_5\ iniciales}=\frac{x}{0,075} = 0,625$

De donde x = 0,047 moles. Por tanto:

$\fn_cm \small K_c=\frac{0,047^2}{0,075-0,047}\cdot \frac{1}{0,5}=0,158 \ mol\cdot L^{-1}$

En un recipiente se han introducido 2 moles de N₂O₄ y se ha alcanzado el equilibrio N₂O₄(g) ⇔ 2NO₂(g) cuando la presión total es de 0,1 atm. Si K_p vale 0,17 atm, calcula el grado de disociación del N₂O₄ y las presiones parciales en el equilibrio. Datos: P_T = 0,1 atm y K_p = 0,17 atm

SOLUCIÓN

Reacción	N₂O₄(g)	⇔	2NO₂(g)
Moles iniciales	2		0
	Supongamos que se disocian x moles de N₂O₄
Moles en equilibrio	2-x		2x
[ ] en equilibrio (mol·L^-1)	No se puede conocer pues no conocemos el volumen del recipiente

Planteamos K_p y la desarrollamos en función de las fracciones molares (ya que los datos que se dan son moles y conocemos la presión total).

$\fn_cm \small K_p=\frac{P_{NO_2}^2}{P_{N_2O_4}}=\frac{(X_{NO_2 }\cdot P_T)^2}{X_{N_2O_4 }\cdot P_T}=\frac{X_{NO_2 }^2}{X_{N_2O_4 }}\cdot P_T$

Donde las fracciones molares son las del equilibrio, es decir:

$\fn_cm \small X_{NO_2}=\frac{2x}{2-x+2x}=\frac{2x}{2+x}$

Sustituyendo estos valores en la expresión de Kp, así como los valores conocidos:

$\fn_cm \small K_p=\frac{P_{NO_2}^2}{P_{N_2O_4}}=\frac{(X_{NO_2 }\cdot P_T)^2}{X_{N_2O_4 }\cdot P_T}=\frac{X_{NO_2 }^2}{X_{N_2O_4 }}\cdot P_T= \frac{\left ( \dfrac{2x}{2+x} \right )^2}{\dfrac {2-x}{2+x}}\cdot 0,1 = 0,17$

Operando:

$\fn_cm \small 0,17=\frac{4x^2}{4-x^2}\cdot 0,1$

De donde resulta una ecuación de segundo grado cuyas soluciones son:

$\fn_cm \small x_1= -1,09 \ (sin \ sentido)$

$\fn_cm \small x_2=1,09 \ moles$

El grado de disociación será:

$\fn_cm \small \alpha = \frac{moles \ disociados}{moles \ iniciales}=\frac{x}{2}=0,55$

Las presiones parciales en el equilibrio serán:

$\fn_cm \small P_{N_2O_4}=X_{N_2O_4}\cdot P_T= \frac{2-x}{2+x}\cdot P_T=\frac{2-1,09}{2+1,09}\cdot 0,1=0,029 \ atm$

$\fn_cm \small P_{NO_2}=X_{NO_2}\cdot P_T= \frac{2x}{2+x}\cdot P_T=\frac{2\cdot1,09}{2+1,09}\cdot 0,1=0,07 \ atm$

O bien:

$\fn_cm \small P_{NO_2}=P_T-P_{N_2O_4}=0,1-0,029=0,071 \ atm$

Se han introducido 0,1 moles de PCl₅ en un recipiente de 2 L y se alcanzó el equilibrio a 250 ºC.

PCl₅(g) ⇔ PCl₃(g) + Cl₂(g)

Si K_p = 1,80 atm, calcula el valor de K_c a la misma temperatura y el grado de disociación de PCl₅. Datos: V = 2L; Moles iniciales de PCl₅ = 0,1; K_p = 1,80 atm; T = 250 ºC = 523 K

SOLUCIÓN

Reacción	PCl₅(g)	⇔	PCl₃(g)	+	Cl₂(g)
Moles iniciales	2		0
	Supongamos que se disocian x moles de PCl₅ hasta llegar al equilibrio
Moles en equilibrio	0,1-x		x		x
[ ] en equilibrio (mol·L^-1)		0,1-x/2	x/2		x/2

Utilizando la relación:

$\fn_cm \small K_c = K_p(RT)^{- \Delta n}$

podemos calcular K_c:

$\fn_cm \small K_c = 1,80 \cdot(0,082\cdot 523)^{-(2-1)}=0,042 \ mol\cdot L^{-1}$

Aplicando la ley de acción de presiones:

$\fn_cm \small K_c = \frac{[PCl_3][Cl_2]}{[PCl_5]}=\dfrac{\dfrac{x}{2}\cdot{\dfrac{x}{2}}}{\dfrac{0.1-x}{2}}=\frac{x^2}{0,2-2x}=0,042 \ mol \cdot L^{-1}$

$\fn_cm \small x^2+0,084x-8,4\cdot 10^{-3}=0$

$\fn_cm \small x=0,059 \ moles$

El grado de disociación será:

$\fn_cm \small \alpha=\frac{moles \ PCl_5 \ disociados}{moles \ PCl_5 \ iniciales}=\frac{x}{0,1}=0,59$

En la reacción 2HF(g) ⇔ H₂(g) + F₂(g), a una temperatura a la que K_c = 1,0·10^-13, se analizó la mezcla de reacción y se hallaron estos valores (todos ellos en mol·L^-1): [HF] = 0,45 [H₂] = 1,0·10^-3 [F₂] = 3,0·10^-3. Predice si el sistema está en equilibrio o bien progresará en un sentido determinado para llegar a él.

SOLUCIÓN

Reacción	2HF(g)	⇔	F₂(g)	+	H₂(g)
[ ] (mol·L^-1) ¿en equilibrio?	0,45		3,0·10^-3		1,0·10^-3

$\small Q_c=\frac{[F_2][H_2]}{[HF]^2}=\frac{3 \cdot 10^{-3}\cdot 1 \cdot 10^{-3}}{0,45}=1,48 \cdot 10^{-5}$

Luego, como Q_c ≠ K_c, el sistema no está en equilibrio. Además, como Q_c > K_c, el sistema se desplazará de manera que la concentración de productos disminuya y aumente la de reactivo, es decir, hacia la izquierda.

Calcular la constante de equilibrio a 25°C para la decarboxilación del ácido pirúvico líquido para formar acetaldehído y CO₂. Datos: ΔG^o_f (acetaldehído) = -31,86 Kcal/mol, ΔG^o_f (CO₂) = -94,26 Kcal/mol y ΔG^o_f (pirúvico) = -110,75 Kcal/mol.

SOLUCIÓN

La reacción es:

$\fn_cm \small CH_3COCOOH(l) \rightleftharpoons CH_3CHO (g) + CO_2(g)$

$\fn_cm \small \Delta G = \Delta G^o_f (acetaldeh\acute ido) + \Delta G^o_f (CO_2) - \Delta G^o_f (pir\acute uvico) = -31,86 + (-94,26) -(-110,75) = -15,37 Kcal/mol$

$\fn_cm \small K = 10^\frac{-\Delta G^o_f}{2,303RT}$

El factor 2,303·RT = 1365 cal/mol a 25 ºC.

$\fn_cm \small K = 10 ^{\frac{-\Delta G^o}{1365}}=10^{15,37\cdot 1365}=1,79 \cdot 10^{11}$

La solubilidad del hidróxido de níquel [Ni(OH)₂] en agua destilada es 1,94·10^-5 g/100ml a 25 ºC. determina su solubilidad a esta temperatura si a 1L de una disolución saturada de este compuesto se le añade: a) 1 g de cloruro de níquel (NiCl₂) b) 1 g de hidróxido de sodio (NaOH). Basándote en los resultados anteriores, razona sí, para que precipite el hidróxido de níquel en un medio, es más útil añadirle cloruro de níquel o hidróxido de sodio.

Nota: se supone que tanto el NiCl₂ como el NaOH añadidos se disuelven totalmente en agua y que el volumen de la disolución no varía al añadirlos.

SOLUCIÓN

1. En primer lugar escribimos el equilibrio de solubilidad del Ni(OH)₂ y se relaciona con su K_ps.

$\fn_cm \small Ni(OH)_2(s)\rightleftharpoons Ni(OH)_2(aq)\rightarrow Ni^{2+}(aq)+2OH^-(aq)$

Cuando se disuelve en agua destilada, los únicos iones en la disolución son los que proceden del Ni(OH)₂; por tanto:

$\fn_cm \small Ni(OH)_2(s)$	$\fn_cm \small \rightleftharpoons$	$\fn_cm \small Ni(OH)_2(aq)$	$\fn_cm \small \rightarrow$	$\fn_cm \small Ni^{2+}(aq)$	+	$\fn_cm \small 2OH^-(aq)$
		s		s		2s

En las constantes de equilibrio, las concentraciones deben expresarse en M (mol/L):

$\fn_cm \small M_{Ni(OH)_2}=58,7+(16+1)\cdot 2=92,7 \ g/mol$

$\fn_cm \small s=1,94\cdot 10^{-5}\frac{g}{100 \ mL}\cdot\frac{1 \ mol}{92,7 \ g}\cdot \frac{10^3 \ mL}{1L}=2,09\cdot 10^{-6} \ M$

2. A continuación se estudia la solubilidad del Ni(OH)₂ totalmente disociado. calculamos la concentración de cada uno de sus iones a partir de la concentración de sal.

$\fn_cm \small M_{NiCl_2}=58,7+35,5\cdot 2=129,7 \ g/mol$

$\fn_cm \small [NiCl_2]=1 \ g/L\cdot 1 \ mol/129,7 \ g = 7,71\cdot 10^{-3}\ M$

	$\fn_cm \small NiCl_2(aq)$	$\fn_cm \small \rightleftharpoons$	$\fn_cm \small Ni^{2+}(aq)$	+	$\fn_cm \small 2OH^-(aq)$
Concentración	$\fn_cm \small 7,71\cdot 10^{-3} \ M$		$\fn_cm \small 7,71\cdot 10^{-3} \ M$		$\fn_cm \small 2\cdot 7,71\cdot 10^{-3} \ M$

El ion Cl^– no influye en el equilibrio de solubilidad del Ni(OH)_2,pero el ion Ni²⁺si lo hace, pues es común a ambos compuestos:

$\fn_cm \small K_{ps}=[Ni^{2+}][OH^-]^2=(s+7,71\cdot 10^{-3})\cdot (2s)^2$

Según el principio de Le Chatelier, la solubilidad del Ni(OH)₂ en una disolución con un ion común es aún menor que en agua:

$\fn_cm \small s+7,71\cdot 10^{-3}\approx 7,71\cdot 10^{-3}$

$\fn_cm \small K_{ps}=3,65\cdot 10^{-17}=7,71\cdot 10^{-3}\cdot (2s)^2$

$\fn_cm \small s=\sqrt{\frac{3,65\cdot 10^{-17}}{4\cdot7,71\cdot 10^{-3 }}}=3,44\cdot 10^{-8}\ M$

3. Se estudia la solubilidad del Ni(OH)₂ al añadir 1 g/L de NaOH que estará totalmente disociado. Se calcula la concentración de los iones a partir de la concentración de la base:

$\fn_cm \small M_{NaOH}=40 \ g/mol; [NaOH]= 1\ g/L\cdot 1\ mol/40 \ g=2,5\cdot 10^{-2} \ M$

	$\fn_cm \small NaOH(aq)$	$\fn_cm \small \rightarrow$	$\fn_cm \small Na^+(aq)$	+	$\fn_cm \small OH^-(aq)$
Concentración	$\fn_cm \small 2,5\cdot 10^{-2} \ M$		$\fn_cm \small 2,5\cdot 10^{-2} \ M$		$\fn_cm \small 2,5\cdot 10^{-2} \ M$

El Na⁺ no influye en el equilibrio de solubilidad del Ni(OH)₂ pero el OH^– sí, al ser un ion común a ambos compuestos:

$\fn_cm \small K_{ps}=[Ni^{2+}][OH^-]^2=s\cdot (2s+2,5\cdot 10^{-2})^2$

Según el principio de Le Chatelier, la solubilidad del Ni(OH)₂ en una disolución con un ion común es aún menor que en agua:

$\fn_cm \small 2s +2,5\cdot 10^{-2}\approx 2,5\cdot 10^{-2}$

$\fn_cm \small K_{ps}=3,65 \cdot 10^{-17}=s\cdot (2,5 \cdot 10^{-2})^2$

$\fn_cm \small s=\frac{3,65\cdot 10^{-2}}{(2,5 \cdot 10^{-2})^2}=5,84\cdot 10^{-14} \ M$

4. Se comparan los dos resultados. El NaOH es más efectivo para hacer que precipite el Ni(OH)₂ que el NiCl₂, ya que la concentración del ion común está elevada al cuadrado en el equilibrio de solubilidad del Ni(OH)₂.

La ingestión contínua de pequeñas cantidades de sales de plomo acaba provocando saturnismo, una enfermedad que afecta seriamente nuestro sistema nervioso. Por este motivo, la Unión Europea establece que el contenido de Pb²⁺ en aguas potables no puede sobrepasar los 10^-5 g/L.

a) La cerusita es un mineral formado por PbCO₃, una sal muy poco soluble en agua. Razona si un agua subterránea que haya estado en contacto con cerusita y, en consecuencia, se haya saturado de PbCO₃ se podría destinar al consumo oral.

b) En el laboratorio se mezclan 150 mL de una disolución de nitrato de plomo (II) 0,04 M con 50 mL de carbonato de sodio 0,01 M. Razona si precipitará el carbonato de plomo (II) en el recipiente en el que se ha hecho la mezcla. ¿Qué sucedería si esta mezcla se acidifica con una disolución de ácido nítrico? Escribe la reacción correspondiente.

Datos: K_ps PbCO₃ a 25 ºC es 1,5 · 10^-15. Considera que la temperatura siempre ha estado a 25ºC, que los volúmenes son aditivos y que el ácido carbónico es un ácido débil.

SOLUCIÓN

a) Lo primero es calcular la solubilidad del PbCO_3, pues coincidirá con la concentración de esta sustancia en el agua saturada de carbonato de plomo (II). Para ello, se escribe el equilibrio de solubilidad del PbCO₃y se relaciona con su K_ps.

$\fn_cm \small \begin{matrix} PbCO_3(s) \rightleftharpoons PbCO_3(aq) \rightarrow Pb^{2+}(aq) + CO_3^{2-}(aq) \\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ s \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ s \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ s \end{matrix}$

$\fn_cm \small K_{ps}=[Pb^{2+}][CO_3^{2-}]\Rightarrow 1,5 \cdot 10^{-15} =s \cdot s\Rightarrow 3,87\cdot 10^8 \ M$

Expresamos la [Pb²⁺] en el agua saturada con cerusita en g/L para compararla con el límite establecido por la Unión Europea:

$\fn_cm \small M_{Pb}= 207,2 \ g/mol\Rightarrow 3,87 \cdot \frac{mol}{L}\cdot\frac{207,2 \ g }{mol}=8,02 \cdot 10^{-6} \frac{g}{L}$

$\fn_cm \small 8,02 \cdot 10^{-6} \ g/L < 10^{-5} \ g/L\Rightarrow agua \ apta \ para \ el \ consumo$

b) La reacción que se produce al mezclar las dos disoluciones:

$\fn_cm \small PbCO_3(aq) + Na_2CO_3 (aq)\rightarrow 2NaNO_3(aq) +PbCO_3 \downarrow$

Para saber si se va a formar o no el precipitado, determina la concentración de cada uno de los iones que están relacionados con su equilibrio de solubilidad y evaluamos la Q del sistema:

	$\fn_cm \small Pb(NO_3)_2(aq)$	$\fn_cm \small \rightarrow$	$\fn_cm \small Pb^{2+}(aq)$	+	$\fn_cm \small 2NO_3^-(aq)$
Concentración	0,04 M		0,04 M
	$\fn_cm \small Na_2CO_3(aq)$	$\fn_cm \small \rightarrow$	$\fn_cm \small 2Na^+(aq)$	+	$\fn_cm \small CO_3^{2-}(aq)$
Concentración	0,01 M				0,01 M

Calculamos los moles de cada uno de los iones que intervienen en el equilibrio y su concentración en la mezcla de las dos disoluciones. Suponemos que los volúmenes son aditivos:

$\fn_cm \small n_{Pb^{2+}}=0,04 \ M \cdot 0,15\ L=6\cdot 10^{-3} \ mol$

$\fn_cm \small n_{CO_3^{2-}}=0,01 \ M \cdot 0,05\ L=5\cdot 10^{-4} \ mol$

$\fn_cm \small Q=[Pb^{2+}][CO_3^{2-}]= \frac {6 \cdot 10^{-3}}{0,2}\cdot\frac{5 \cdot 10^{-4}}{0,2}=7,5 \cdot 10^{-5}$

Q > K_ps, lo que indica que se formará el precipitado de PbCO₃.

Como el anión carbonato procede de un ácido débil, si se trata esta sal con un ácido fuerte, se produce la reacción:

$\fn_cm \small PbCO_3(s)+2HNO_3(aq)\rightleftharpoons Pb(NO_3)_2(aq)+H_2CO_3(aq)$

$\fn_cm \small H_2CO_3(aq)\rightarrow CO_2(g)+H_2O(l)$

Si se libera, el equilibrio se desplazará hacia la derecha y acabará disolviéndose el precipitado de PbCO₃.

Se añade AgNO₃ a 1L de una disolución que contiene 0,1 mol de Cl^– y 0,1 mol de PO₄^3-. Suponiendo que el volumen de la disolución es siempre de 1 L, determina: a) Qué cantidad, en gramos, de AgNO₃ tenemos que añadir para que aparezca precipitado. b) Cuál es el primer precipitado que aparece. c) La máxima cantidad de AgNO₃ que podemos añadir a la disolución sin que aparezca un segundo precipitado. Datos: K_ps AgCl = 1,8·10^-10; K_ps Ag₃PO₄ = 2,6·10^-18.

SOLUCIÓN

Se estudia el equilibrio de solubilidad de las sustancias que se forman al añadir Ag⁺ a una disolución con Cl^– y PO₄^3-.

$\fn_cm \small AgCl(s)\rightleftharpoons AgCl(aq)\rightarrow Ag^+(aq)\ + Cl^-(aq)$

$\fn_cm \small Ag_3PO_4(s)\rightleftharpoons Ag_3PO_4(aq)\rightarrow 3Ag^+(aq)+PO_4^{3-}(aq)$

$\fn_cm \small K_{ps}=[Ag^+]^3[PO_4^{3-}]$

Se calcula [Ag⁺] en equilibrio con cada uno de los aniones:

$\fn_cm \small [Ag^+]=\frac{K_{ps \ AgCl}}{[Cl^-]}=\frac {1,8\cdot 10^{-10}}{0,1}=1,8\cdot 10^{-9} \ M$

$\fn_cm \small [Ag^+]=\sqrt[3]{{\frac{K_{ps \ AgPO_4}}{[PO_4^{-3}]}}}=\sqrt[3]{\frac{2,6\cdot 10^{-18}}{0,1}}=2,96 \cdot 10^{-6} \ M$

La primera sustancia que precipita es el AgCl que aparece al añadir [Ag⁺] = 1,8·10^-9 mol/L. Como M_AgCl = 169,9 g/mol.

[Ag⁺] = [AgNO₃] = 1,8·10^-9 mol/L·169 g/mol = 3,06·10^-7 g/L

Podemos añadir AgNO₃ sin riesgo de que aparezca un precipitado distinto hasta que [Ag⁺] = 2,96·10^-6 M, lo que hace:

[Ag⁺] = [AgNO₃] = 2,96·10^-6 mol/L·169 g/mol = 5,03·10^-4 g/L

Escribe la expresión de la constante Kc para cada una de las siguientes reacciones reversibles en el equilibrio: 2NOCl (g) ⇄ 2NO (g) + Cl₂ (g) ; b) N₂O₅(g) ⇄ 2 N0₂(g) + 1/2 O₂(g) c) C₆H₅COOH(aq) + H₂O (aq) ⇄ C₆H₅COO^–(aq) + H₃O⁺(aq)
Calcula cómo varía el valor de Kc de una reacción reversible si se multiplican o se dividen por dos los coeficientes estequiométricos de la ecuación ajustada.
La constante de equilibrio K_cpara la reacción Cl₂(g) ⇄ CI (g) + CI (g) vale 1,4.10^-38a 25ºC. Explica qué indica este valor tan pequeño de K_c. Escribe la expresión de la constante de equilibrio para esta reacción y para su contraria. Deduce el valor de la constante K’_c para esta última y halla la relación existente entre K_cY K’_c.
Se ha comprobado en cierta experiencia que, a 25 ºC, las concentraciones en equilibrio en el sistema N₂O₄ (g) ⇄ 2N0₂ (g) son: [NO₂] = 0,048 mol/L y [N₂O₄] = 0,491 mol/L. Calcula la constante K_ca la temperatura dada y su valor si el equilibrio dado se formulase del modo siguiente: 1/2 N₂O₄ (g) ⇄ N0₂ (g) ; Sol.: 4,693·10^-3 mol/L; 6,85. 10^-2.
Para el equilibrio 2NO (g) + O₂ (g) ⇄ 2 NO₂ (g), a 230 ºC la constante K_cvale 6,44·10⁵(m/l)^-1. Si las concentraciones de NO y de NO₂ en el equilibrio son, respectivamente, 0,054 mol/l y 15,5 mol/l, calcula el valor de la concentración de O₂ en el equilibrio. Sol: 0,128 mol/l
En un recipiente de 0,76 L están presentes en equilibrio 0,60 mol de S03, 0,40 mol de NO, 0,10 mol de NO₂ y 0,80 mol de SO₂. Escribe la ecuación correspondiente y calcula los moles de NO que deberán introducirse en el recipiente, en las mismas condiciones, para que en el equilibrio llegue a haber 0,30 mol de NO₂. Sol: 2,07 moles.
Calentando a 1 000ºC en un recipiente cerrado una mezcla de 3 moles de CO₂ y 1 mol de H₂, se alcanzó el siguiente equilibrio cuando se habían formado 0,8 moles de CO y 0,8 moles de H₂O: CO₂ (g) + H₂ (g) ⇄ CO (g) + H₂O (g) ; Calcula la constante de equilibrio K_c. Sol: 1,45.
Una vasija de 1,0 L contiene 1,04 g de H₂ y 8,32 g de O₂, Después de elevar la temperatura hasta cierto valor, se alcanzó el equilibrio cuando el recipiente contenía 2,16 g de H₂O. Calcula la constante K_cpara el equilibrio de síntesis del agua: 2H₂(g) + O₂(g) ⇄ 2 H₂O(g) Sol: 0,45 L/mol.
Se ha calentado a 490ºC el yoduro de hidrógeno contenido en un recipiente con una concentración de 2,1·10^-3 mol/l. Si a esa temperatura K_cvale 0,022, calcula las concentraciones de las tres sustancias en el equilibrio: 2HI (g) ⇄ H₂ (g) + I₂ (g) Sol.: 0,24.10^-3 mol/l; 1,6.10^-3 mol/l.
En un recipiente de 1,0 L se introdujo a cierta temperatura 1,0 mol de PCl₅ y se estableció el equilibrio PCl₅ (g) ⇄ PCl₃ (g) + Cl₂ (g). Si K_cvale 0,045 mol/l a dicha temperatura, calcula las concentraciones de equilibrio de las tres sustancias. Sol: 0,19 mol/l; 0,81 mol/l.
A cierta temperatura la constante K_cdel equilibrio de síntesis del amoníaco vale K_c= 2,0 (m/l)^-2. Si al comienzo de la reacción se colocó cierta cantidad de NH₃ en un recipiente de 1,0 L y se comprobó que en el equilibrio había 2,0 moles de N₂, calcula la concentración de cada sustancia en el equilibrio: N₂ (g) + 3H₂ (g) ⇄ 2 NH₃ (g) Sol: 2,0 mol/l; 6,0 mol/l; 29,4 mol/l.
El equilibrio N₂O₄ (g) ⇄ 2 NO₂ (g) tiene una constante K_c cuyo valor es 5,8·10^-3 mol/l a cierta temperatura. Calcula el grado de disociación del N₂O₄ a esta temperatura si la concentración inicial es 0,02 mol/l. Sol: 0,24.
Se prepara una mezcla de reacción cuyas concentraciones son las siguientes: 0,003 mol/l de H₂, 0,001 mol/l de N₂ y 0,002 mol/l de NH₃ y se calienta a 500ºC. Sabiendo que a esta temperatura K_c= 0,11 (m/l)^-2, predice si se producirá amoníaco o se descompondrá éste para alcanzar el equilibrio: N₂ (g) + 3H₂ (g) ⇄ 2 NH₃ (g)
Una mezcla de reacción formada por hidrógeno, yodo y yoduro de hidrógeno, en concentración 0,002 M para cada una de las sustancias, se introdujo en un recipiente de reacción y se calentó a 490 °C. Si se sabe que para el sistema en equilibrio H₂ (g) + I₂ (g) ⇄ 2 HI (g) la constante K_cvale 46,0, predice el sentido en que progresará la reacción hasta alcanzar el equilibrio en el caso de que no lo haya alcanzado ya.
Para el equilibrio N₂O₄ (g) ⇄ 2 NO₂ (g) la constante K_pvale 0,17 atm a 300 K. Calcula el grado de disociación del N₂O₄ si la presión total es de 1 atm. Sol: 20%.
Escribe las expresiones de las constantes K_c y K_ppara las reacciones: a) C (s) + H₂O (g) ⇄ CO (g) + H₂ (g) b) (NH₄)₂Se (s) ⇄ 2 NH₃ (g) + H₂Se (g).
Para el equilibrio NH₄HS (s) ⇄ NH₃ (g) + H₂S (g), la constante K_pa 25 °C es igual a 0,12 atm². Calcula el valor de K_cpara el mismo equilibrio a dicha temperatura. Sol: 2,01·10^-4 (mol/l)².
Razona cuál será el efecto de aumentar la temperatura en los siguientes equilibrios: a) 2SO₂(g) + O₂(g) ⇄ 2SO₃(g); ΔHº = -198 kJ b) C(s) + H₂O (g) ⇄ CO (g) + H₂(g); ΔHº = +131 kJ.
Explica el efecto que producirá sobre cada uno de los siguientes equilibrios el aumento de presión por disminución del volumen: a) 2NO₂(g) ⇄ N₂O₄(g) ; b) 2SO₃(g) ⇄ 2SO₂(g) + O₂(g).
Razona el efecto que producirán en los equilibrios siguientes los cambios indicados: a) Añadir Cl₂(g) a CO(g) + Cl₂(g) ⇄ COCl₂(g). b) Retirar PCl₃(g) de PCl₃(g) + Cl₂(g) ⇄ PCl₅(g). c) Retirar HCI (g) de NH₄Cl(s) ⇄ NH₃(g) + HCl(g).
Dado el equilibrio N₂F₄(g) ⇄ 2 NF₂(g), en el que ΔHº = +38,5 kJ, razona qué efecto producirán en él los cambios siguientes: a) Calentar la mezcla a volumen constante. b) Retirar algo de NF₂ de la mezcla. c) Aumentar la presión disminuyendo el volumen. d) Agregar un gas inerte a volumen constante.
Describe razonadamente el efecto que producirá cada uno de los cambios siguientes sobre el sistema en equilibrio: 2NO (g) + Cl₂(g) ⇄ 2NOCl (g); para el que ΔHº = +25,85 kJ/mol. Añadir a la mezcla de reacción algo de cloro. b) Retirar algo de NOCI. c) Disminuir la temperatura. d) Disminuir la presión aumentando el volumen. e) Añadir un catalizador.
En un recipiente de 1 L a 300 °C se encuentran en equilibrio 0,50 mol de SO₃, 1,30 mol de SO₂ y 1 ,06 mol de O₂, Calcula las presiones parciales de los tres gases y las constantes K_c y K_ppara el equilibrio 2SO₂(g) + O₂(g) ⇄ 2SO₃(g). Sol: 61,08 atm; 49,81 atm; 23,49 atm; 0,14 L/mol; 0,003 atm^-1.
En un recipiente cerrado, a 600 K, tiene lugar el equilibrio 2NO₂(g) ⇄ 2NO(g) + O₂(g). Calcula el valor de K_p si las concentraciones de los gases en el equilibrio son [NO₂] = 0,0146 M, [NO] = 0,00382 M y [O₂] = 0,00191 M. Sol: 6,44 . 10^-3 atm.
Se llena un recipiente con fosgeno, a la presión inicial de 1,0 atm y a 573 K. Y se alcanza el equilibrio COCl₂(g) ⇄ CO(g) + Cl₂(g), cuya constante K_pvale 10^-3 atm. Calcula las presiones parciales y la presión total en el equilibrio. Sol: 0,969 atm; 0,031 atm; 0,031 atm; 1,031 atm.
Una muestra de N₂O₄ (g), en un recipiente cerrado a 298 K, alcanza el equilibrio de disociación N₂O₄(g) ⇄ 2 NO₂(g). A esta temperatura, K_pes igual a 0,140 atm. Calcula la presión parcial de cada gas si la presión total en el equilibrio es de 2,0 atm. Sol: 1,54 atm; 0,46 atm.
A 1300 K la constante K_pvale 0,70 para el equilibrio CO₂(g) + H₂(g) ⇄ CO (g) + H₂O(g). Se han colocado en un matraz 10 moles de CO₂ y 10 moles de H₂, y el equilibrio se alcanza a la temperatura dada cuando la presión total vale 10 atm. Calcula las presiones parciales de los cuatro gases en el equilibrio. Sol: 2,72 atm; 2,72 atm; 2,28 atm; 2,28 atm.
En un recipiente de 7,5 L se han mezclado 0,50 mol de H₂ y 0,50 mol de I₂.La temperatura se eleva a 448 °C hasta que se alcanza el equilibrio: H₂ (g) + I₂ (g) ⇄ 2HI (g), siendo K_c= 50. Calcula el valor de K_p, la presión total en el equilibrio, los moles de cada sustancia presentes en el equilibrio y sus presiones parciales. Sol: 50; 7,88 atm; 0,1102 mol; 0,1102 mol; 0,7796 mal; 0,87 atm; 0,87 atm; 6,15 atm.
Un matraz de 1 L que contiene 15,23 gr de yodo, se llena de IH a 25ºC y 743 mm. Se cierra el matraz y se calienta a 450ºC. Calcular la composición de la mezcla gaseosa en el equilibrio. La para el proceso : + 2 HI ; a 450ºC es igual a 50,9. Considerar nulo el volumen del iodo sólido. Sol.- y 0,039 ; 0,000501 ; 0,0605 moles.
En un recipiente de capacidad igual a 1,876 litros se colocan 20 gr de iodo y se llena con hidrogeno a 20ºC y 767 mm. Se cierra el matraz y se calienta a 400ºC. Calcular la cantidad de yoduro de hidrógeno que se forma. Para el proceso: HI(g) ⇄ 1/2H₂(g) + 1/2I₂(g); la constante es igual a 0,1297 a 400ºC. Sol: 0,1251 moles.
A 350ºC el yoduro de hidrógeno está disociado en un 19,18%. Hallar la constante de equilibrio a esta temperatura para las reacciones: a) HI(g) ⇄ 1/2H₂(g) + 1/2I₂(g) ¿Cómo varía el grado de disociación del HI al modificar la presión? Sol: 0,1186 ; 71,02 ; no varía.
Un matraz de 1 litro contiene 6,28 milimoles de N₂O₄. Al calentar a 25ªC la presión gaseosa es de 0,2118 atm. Calcular las constantes para la reacción: de disociación del tetróxido de nitrógeno a dicha temperatura. Sol: 0,005851 moles/L; 0,143 atm.
A 50ºC y presión de 1 atm, la densidad de vapor del , es 2,202 veces mayor que la del aire a las mismas condiciones. Hallar la constante K_ppara la disociación del tetróxido de nitrógeno a dicha temperatura. Sol: 0,977 atm.
A 35ºC, la constante para la disociación del N₂O₄ es igual a 0,32 atm. Calcular las presiones a las cuales el N₂O₄ está disociado a esta temperatura en un 25% y en 50%. Sol: 1,2 atm y 0,24 atm.
Hallar el volumen de un recipiente que al contener 1 gr de N₂O₄, la presión ejercida a 45ºC es de 2 atm. Las constantes K_c y K_p para la disociación del N₂O₄ a esta temperatura son, respectivamente 0,02577 moles/L y 0,672 atm. Sol: 0,1812 litros.
Un recipiente de 10 litros contiene en equilibrio a 200ºC; 4,24 gr de PCl₅; 2,88 gr de PCl₃y 5,46 gr de Cl₂. Hallar las constantes K_cy K_ppara la disociación del a esta temperatura. Sol: 0,007929 moles/L; 0,3075 atm.
Un recipiente de 1,891 litros contiene 0,03 moles de PCl₃; 0,03 moles de Cl₂y 0,06 moles de PCl₅ en equilibrio a 200ºC. Determinar: a) la constante K_cpara la disociación del PCl₅ a esta temperatura; b) la presión de la mezcla gaseosa; c) la composición de la mezcla gaseosa si a temperatura invariable el volumen se reduce a la mitad, y d) la presión de la mezcla en estas nuevas condiciones. Sol: 0,007931 moles/L; 2,461 atm; 0,0675 moles de PCl₅; 0,0225 moles de PCl₃; 0,0225 moles de Cl₂; 4,615 atm.
A 250ºC y presión de 1,261 atm la densidad de vapor del PCl₅ con respecto al hidrogeno es igual a 58,5. Hallar la constante para la disociación del PCl₅ a esta temperatura. Sol: 1,79 atm.
Hallar la presión a la cual el PCl₅ a 200ºC tiene una densidad de vapor relativa al aire en las mismas condiciones igual a 5. La constante K_ppara la disociación del a esta temperatura es 0,3075 atm. Sol:1,288 atm.
41.Hallar el grado de disociación de 0,01 moles de contenidos en un recipiente de 1 litro de capacidad a 250ºC. La constante para la disociación del PCl₅ a esta temperatura es 1,79 atm. Sol: 0,834.
Al calentar el pentacloruro de antimonio se disocia en tricloruro de antimonio y cloro. A 182ºC y presión de 1 atm se disocia en un 29,2%. Calcular las constantes K_cy K_ppara la disociación del SbCl₅a esta temperatura y hallar la presión a la cual se disociaría en un 60%. Sol: 0,09324 atm; 0,0025 m/L; 0,166 atm.
La densidad de vapor con respecto al aire del SbCl₅ a 248ºC y 2 atm es 6,5. Calcular la constante K_ppara la disociación del SbCl₅ a esta temperatura. Sol: 1,063 atm.
Una mezcla de nitrógeno e hidrógeno en la relación volumétrica y molar de 1 a 3 se calienta a 400ºC y se comprime a 50 atm . En la mezcla gaseosa en equilibrio que se obtiene, en presencia de un catalizador adecuado, existe un 15,11% de amoniaco. Calcular la constante K_ppara el proceso: N₂(g) + 3H₂(g) ⇄ NH₃(g), a 400ºC. Sol: 0,0001667 atm^-2.
La constante para el proceso: N₂(g) + 3H₂(g) ⇄ NH₃(g), a 450ºC, es igual a 0,0000519 atm^-2. Calcular el tanto por ciento en volumen de NH₃que existirá en la mezcla gaseosa en equilibrio obtenida al someter una mezcla que contiene en volumen un 25% de N₂y un 75% de H₂a 450ºC y 100 atm en presencia de un catalizador. Sol: 16,4%.
En presencia de un catalizador, el alcohol isopropílico se transforma en acetona e hidrógeno, según la reacción: CH₃CHOHCH₃⇄ CH₃COCH₃+ H₂. Calcular los gramos de acetona que se forman al calentar a 227ºC, 6 gr de alcohol isopropílico contenidos en un recipiente de 5 litros de capacidad en presencia del catalizador. La constante K_ppara este proceso a 227ºC es igual a 1,42 atm. Sol: 4,11 gr de acetona.
El proceso Deacon para la obtención del cloro viene expresado por la ecuación : 4HCl(g) + O₂ (g) ⇄ 2H₂O(g) + 2Cl₂(g). Calcular la constante K_ppara este proceso a 390ºC si al mezclar 0,08 moles de cloruro de hidrógeno y 0,1 moles de oxígeno a esta temperatura se forman a la presión total de 1 atm 0,032 moles de cloro. Hallar el volumen del recipiente que contiene esta mezcla. Sol: 69,6 1/atm; 8,885 L.
La constante de equilibrio a 100ºC para la formación del acetato de etilo a partir de ácido acético y de alcohol etílico es igual a 4. Calcular el número de moles de acetato de etilo que se forman al reaccionar 2 moles del alcohol con 5 moles del ácido. Sol: 1,76.
Se hacen reaccionar 25 gr de ácido acético con 75 gr de alcohol etílico a 100ºC. La constante de equilibrio para la formación del acetato de etilo es igual a 4. Calcular la fracción del ácido acético que se esterifica. Sol: 92,9%.
Calcular la cantidad de agua que debe añadirse a 100 gr de acetato de etilo para que a 100ºC se descompongan 40 gr de éster. K_x para la formación del acetato de etilo a 100ºC es 4. Sol: 30 gr de agua.
Calcular la cantidad de ácido acético que debe añadirse a 100 gr de alcohol etílico para obtener a 100ºC, 100 gr de acetato de etilo. K_x para la formación del acetato de etilo a 100ºC es 4. Sol: 86,9 gr.
A 55ºC, el valor de K_p para la reacción N₂O₄ ⇄ 2NO₂ es de 0,66 atm. Calcular el % de disociación del N₂O₄a 55ºC y con una presión total de 380 mm.¿cuáles son las presiones parciales de N₂O₄ y NO₂ en el equilibrio?. Sol: 50%, 0,17 y 0,33 atm.
Dado que K = 33,3 para la disociación del Cl₅P a 760ºC, ¿Cuál será el estado final en el equilibrio del sistema si se inyectan simultáneamente 1,5 g de Cl₅P y 15 g de Cl₃P en un volumen de 36,3 ml a 760ºC? Sol: 0,017; 3,18; 0,181 M.
Hallar el volumen de un recipiente que al contener 1 g de N₂O₄, la presión ejercida a 45ºC es de 2 atm. La constante K_c es de 0,02577 m/L. Sol: 0,18 L.
En una cámara vacía se hacen reaccionar a 448ºC, 0,5 moles de hidrógeno y 0,5 moles de yodo, siendo K_c para la reacción I₂ + H₂ ⇄ 2HI, igual a 50. Calcular: a) K_p b) la presión total en la cámara, c) moles de yodo sin reaccionar en el equilibrio, d) presión parcial de cada componente en la mezcla. Sol: 50; 5,9; 0,11; 0,65; 4,6.
A 817ºC la constante K_p para la reacción CO₂(g) + C(s) ⇄ 2CO(g) es de 10 atm. ¿Cuál es el análisis de los gases en equilibrio a 817ºC y una presión de 4 atm?¿Cuál es la presión parcial de CO₂ en el equilibrio?¿Para qué presión parcial dará el análisis de los gases un contenido en CO₂ del 6% en volumen? Sol: 23%, 77%, 0,92; 0,04.
El fosgeno, COCl₂ se descompone a elevada temperatura dando CO y Cl₂. En una experiencia, se inyectan 0,631 g de fosgeno en un recipiente de 472 cc a 1000ºK. Cuando se ha establecido el equilibrio se observa que la presión total es de 2,175 atm. Calcular K_c para la descomposición del fosgeno a 1000ºK. Sol: 0,32.
A 2000ºC y 1 atm, el dióxido de carbono está disociado en un 18% según la ecuación : 2CO₂ ⇄ O₂ + 2CO ; calcular K_p, averiguar qué presión debe ejercer la mezcla gaseosa para que el grado de disociación llegue a ser del 32 %.
A 250ºC un recipiente de 12 L, contiene 0,428 moles de Cl₅P, 0,125 moles de Cl₃P y 1,71 moles de Cl₂. Calcular: a) la constante de equilibrio, b) la composición de la mezcla si a temperatura constante se reduce el volumen a la mitad. Sol: 0,0416; 0,072 ; 1,657 ; 0,375.
A temperatura próxima a 400ºC se mezclan 0,062 moles de hidrógeno y 0,042 moles de yodo, al establecerse el equilibrio se forma 0,076 moles de IH. Calcular: las constantes de equilibrio, el número de moles de HI que se formarían al mezclar a la misma temperatura 0,08 moles de hidrógeno, con 0,08 moles de yodo. Sol: 60,15; 0,1272.
A 200ºC la constante K_c para la disociación del Cl₅P es 0,007927. Hallar: el grado de disociación a 200ºC. Si en un matraz de 1 L existe 3,125 gr de Cl₅P, calcular el grado de disociación de éste, si el matraz estaba previamente lleno de cloro en las condiciones normales. Sol: 50,93%, 14,5%.
La constante K_p para la disociación del tetróxido de dinitrógeno a 25º C es 0,141. Calcular a dicha temperatura la concentración del NO₂ en equilibrio con 0,0072 moles de N₂O₄ existentes en un recipiente de 0,25 L de capacidad. Hallar la presión y la densidad de la mezcla gaseosa. Sol: 0,0129; 138; 3,243.
Un recipiente de 1L, contiene N₂, H₂ y NH₃, en equilibrio. La reacción es exotérmica, ΔH = -24 kcal/mol. 3H₂ + N₂ ⇄ 2NH₃. Las concentraciones son: [N₂] = 0,921 m/l, [H₂] = 0,761 m/l, [NH₃] = 0,158 m/l.
1. Predecir el efecto en la posición de equilibrio por la adición de 1 mol de H₂.
2. Predecir el efecto de la adición de 1 mol de NH3.
3. Predecir el efecto de la remoción de 0,2 moles de N2.
4. Predecir el efecto de aumentar la presión al doble.
5. Predecir el efecto de reducir el volumen a la mitad.
6. Predecir el efecto de un aumento de presión por la adición de He. (comportamiento ideal).
7. Predecir el efecto de aumento en la temperatura.
8. Predecir el efecto de una disminución en la temperatura.
Considere la reacción : 2NO₂ ⇄ N₂ + 2O₂ + calor. Predecir como afectará cada uno de los siguientes cambios a la posición de equilibrio:
1. Se adiciona NO₂.
2. Disminuye la concentración de N₂.
3. El volumen se reduce a la mitad.
4. Se adiciona He.
5. Se aumenta la temperatura.
Para la reacción: 4 NH₃+ O₂ ⇄ 4 NO + 6H₂O + calor. La posición es este equilibrio se desplazará a la izquierda por:
1. Remoción de NO.
2. Adición de O₂.
3. Disminución de la temperatura.
4. Aumento de la presión.
5. Disminución de la presión.
Calcular la constante de equilibrio de la reacción: CO + H₂O ⇄ CO₂ + H₂. Todos en estado gaseoso. A 300ºC, el análisis indicó 0,6 m/l de CO, 0,2 m/l de vapor de agua, 0,5 m/l de CO₂y 0,96 m/l de H₂en equilibrio. Sol: 4

JUNIO 2017

En un recipiente de 1 L se introdujeron 131 g de NOCl, calentándose seguidamente hasta 462 ºC. Una vez alcanzado el equilibrio siguiente:

2 NOCl(g) ↔ 2NO(g) + Cl₂(g)

se comprobó que se había disociado un 33% de NOCl. Para dicho equilibrio:

Calcule K_c (1,5 puntos)
Calcule K_p (0,5 puntos)
Indique razonadamente cómo evolucionaría al disminuir la concentración de cloro (0,2 puntos)

Datos: Masas atómicas: N=14, O=16; Cl=35,5 g/mol. R=0,082 atmL/molK

SEPTIEMBRE 2017

1. En un recipiente de 10L en el que se ha hecho vacío se introducen 56 g de N₂ y 2 g de H₂. Se calienta la mezcla a 300 ºC estableciéndose el siguiente equilibrio:

N₂(g)+ 3H₂(g) ↔ 2NH₃(g)

Cuando se alcanza el equilibrio, el número de moles de H₂ es igual al de NH₃.

Calcule los moles de cada componente en el equilibrio (1 punto)
Calcule K_c y K_p (1 punto)
Razone como afectaría al equilibrio una disminución del volumen del sistema (0,2puntos)

Datos: Masas atómicas: N= 14; H= 1 g/ mol. R= 0,082 atmL/molK

2. Sabiendo que el producto de solubilidad (K_ps) de la especie Zn(OH)₂ es igual a 2·10^-17:

Calcule el pH de una disolución saturada de dicha especie. (1 punto)
Calcule la concentración de Zn²⁺ en una disolución saturada de Zn(OH)₂. Exprese el resultado en g/L (0,5 puntos)
Si K_ps (Co(OH)₂) = 1,6·10^-15, indique razonadamente cuál de las dos hidróxidos es más soluble en agua (0,5 puntos)

Dato: Masa atómica: Zn= 65,4 g/mol.

JUNIO 2018

En un recipiente de 3 L se introdujeron 29,9 g de SbCl5 y se calentó hasta 182 oC, alcanzándose el equilibrio siguiente:

SbCl₅(g) ↔ SbCl₃(g) + Cl₂(g)

Sabiendo que la presión total fue de 1,54 atm, calcule:

La constante K_c (1,5 puntos)
La constante K_p (0,5 puntos)

Datos: Masas atómicas: Sb = 121,7; Cl = 35,5 g mol^-1. R=0,082 atmLmol^-1K^-1.

SEPTIEMBRE 2018

Una mezcla gaseosa, constituida inicialmente por 15,9 gramos de hidrógeno y 1345 g de vapor de yodo y se calienta a 450 ºC en un recipiente de 1 L, alcanzándose el siguiente equilibrio:

I₂(g) + H₂(g) ↔ 2HI(g)

en el que se han formado 9,52 moles de HI.

Calcule K_c (1 punto)
Calcule K_p (0,5 puntos)
Si la variación de entalpía de la reacción es de -2,6 Kcal, indique razonadamente como afectaría un aumento de temperatura a la concentración de I₂ en el equilibrio (0,5 puntos)

Datos: Masas atómicas: I= 126,9; H= 1 g mol; R= 0,082 atmLmol^-1K^-1

JUNIO 2019

En un recipiente de 3 L se introdujeron 29,9 g de SbCl₅ y se calentó hasta 182 ºC, alcanzándose el equilibrio siguiente:

SbCl₅(g) ↔ SbCl₃(g) + Cl₂(g)

Sabiendo que la presión total fue de 1,54 atm, calcule:

La constante K_c (1,5 puntos)
La constante K_p (0,5 puntos)

Datos: Masas atómicas: Sb=121,7; Cl=35,5 g mol^-1. R=0,082 atm L mol^-1K^-1

SEPTIEMBRE 2019

En un recipiente cerrado de 400 mL en el que se ha hecho vacío, se introducen 2,032 g de I₂ y 1,280 g de Br₂ y se calienta hasta 150 ºC, alcanzándose el siguiente equilibrio:

Br₂(g) + I₂(g) ↔ 2IBr(g)

Calcule la presión total en el equilibrio. (0,8 p.)
Si en el equilibrio hay 1,43‧10^-2 moles de IBr, calcule la concentración molar de cada una de las especies en el equilibrio y los valores de K_c y K_p a 150 ºC (1,2 p.)

Datos: Masas atómicas: Br=80; I=127 (g‧mol-1). R=0,082 atm‧L‧mol^-1‧K^-1

JULIO 2020

El tetraóxido de dinitrógeno se disocia para dar dióxido de nitrógeno según el siguiente equilibrio: N₂O₄(g) ↔ 2NO₂ (g) K_c = 0,212 a 100 ºC En una mezcla de los dos gases, a 100 ºC, sus concentraciones son: [N₂O₄] = 0,10 M y [NO₂] = 0,12 M.

¿Se encontrará dicha mezcla en equilibrio? Justifique numéricamente su respuesta. En caso de no ser así, ¿cuáles serán las concentraciones de ambos gases cuando se alcance el equilibrio? (1,75 p.)
¿Cómo afectará al equilibrio un aumento de la presión total del sistema? Justifique su respuesta. (0,25 p)

SEPTIEMBRE 2020

a) En un recipiente se encuentra una disolución saturada de Ni(OH)₂, en equilibrio con 2,0 g de Ni(OH)₂(s).

a₁) Si la concentración de iones hidroxilo es [OH^–] = 3,2·10^-5 M, ¿cuál será la [Ni²⁺]? (0,6 p)a₂) Si se extrae del recipiente 1,0 g del precipitado de Ni(OH)₂(s), ¿qué ocurrirá con las concentraciones [OH^–] y [Ni²⁺] (aumentarán, disminuirán o permanecerán constantes)? Justifique su respuesta. (0,3 p)a₃) Si se adiciona al recipiente una disolución saturada de NiCl₂ en agua, de forma que la [Ni²⁺] en la disolución aumenta, ¿qué ocurrirá con el precipitado de Ni(OH)₂(s) (su masa aumentará, disminuirá o permanecerá constante)? Justifique su respuesta. (0,3 p)

b) Calcule la constante del producto de solubilidad (K_ps) del Fe(OH)₃ a 25 ºC si su solubilidad en agua a dicha temperatura es s = 1,96·10^-10 M. (0,8 p)

Estado de equilibrio

Un sistema se encuentra en estado de equilibrio químico cuando su composición química no varía con el tiempo. Dos características:

El equilibrio es reversible. Se puede alcanzar un mismo estado de equilibrio partiendo de los reactivos o de los productos: reactivo ⇄ productos

El equilibrio químico es dinámico.

Constante de equilibrio

Para el proceso genérico: aA +bB ⇄ cC + dD

$\fn_cm \small K_c=\frac{[C]^c \cdot [D]^d}{[A]^a \cdot[B]^b} \ \ \ \ \ \ \ \ K_p=\frac{P_C^c \cdot P_D^d}{P_A^a\cdot P_B^b} \ \ \ \ \ \ \ \ K_p = K_c \cdot (RT)^{\Delta n}$

El valor de la constancia depende de los coeficientes estequiométricos con que esté definido el proceso. para: 2aA + 2bB ⇆ 2 cC + 2dD, K’_C= K_C².

Estudio del equilibrio

Evolución hacia el equilibrio:

$\fn_cm \small Q=\frac{[C]^c \cdot [D]^d}{[A]^a \cdot[B]^b}\Rightarrow \left\{\begin{matrix} \ \ \ \ Si \ Q<K, reactivos \rightarrow productos \\ \ \ \ \ Si \ Q>K, productos \rightarrow reactivos \\ Si \ Q=K, estado \ de \ equilibrio \end{matrix}\right.$

Equilibrios homogéneos: todas las sustancias están en la misma fase y todas figuran en la K.

2AB ⇆ A₂ + B₂

Inicial c₀ 0 0

Reacciona -2x x x

Equilibrio c₀-2x x x

Grado de disociación:

$\fn_cm \small \alpha=\frac{cantidad \ de \ sustancia \ que \ reacciona}{cantidad \ de \ sustancia \ inicial}=\frac{2x}{c_0}$

Equilibrios heterogéneos: no todas las sustancias que forman el sistema se encuentran en el mismo estado físico o en la misma fase. En la K solo se incluyen las sustancias que están en fase homogénea:

$\fn_cm \small CaCO_3(s) \rightleftharpoons CaO(s) + CO_2(g) \ \ \ \ K_p= P_{CO_2} \ \ \ \ K_c = [CO_2]$

Principio de Le Chatelier

Cuando un sistema en equilibrio experimenta una transformación, dicho sistema evoluciona para alcanzar un nuevo equilibrio en el sentido en que se opone a la transformación sufrida.

Si aumenta la concentración de una sustancia evoluciona en el sentido en que se consume esa sustancia.

Si disminuye la concentración de una sustancia en el sentido en que aumenta esa sustancia.

Si aumenta la presión del sistema o disminuye su volumen en el sentido en que disminuye el número de partículas gaseosas.

Si disminuye la presión del sistema o aumenta su volumen el sentido en el que aumenta el número de partículas gaseosas.

Si aumenta la temperatura en el sentido en que tiene lugar el proceso endotérmico.

Si disminuye la temperatura en el sentido en que tiene lugar el proceso exotérmico.

Equilibrio de solubilidad

Equilibrio de solubilidad: es el equilibrio que se establece entre una sustancia sólida y esa sustancia disuelta en una disolución saturada.

Solubilidad (s): es la concentración que alcanza un sólido en una disolución saturada. Se suele expresar en g/L o en g/100 mL. Su valor para una sustancia depende del disolvente y de la temperatura.

La solubilidad está relacionada con la constancia el equilibrio de solubilidad K_PS; la relación depende de la estequiometría del compuesto:

$\fn_cm \small Ag_2CrO_4(s)\rightleftharpoons Ag_2CrO_4(aq)\rightarrow 2Ag^+(aq)+CrO_4^{2-}(aq)$

$\fn_cm \small s \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 2s \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ s$

$\fn_cm \small K_{ps}=[Ag^+]^2[CrO_4^{2-}]=(2s)^2s=4s^3$

La solubilidad disminuye en presencia de un ion común.

FUENTE: Inicia DUAL QUÍMICA 2º BACHILLERATO Oxford EDUCACIÓN

2 Comentarios

Javier el octubre 7, 2022 a las 5:36 am

¿Cómo se puede descargar la presentación sobre equilibrio químico?
Responder
- QuimicaLab el octubre 7, 2022 a las 7:58 am
  
  Lo siento, pero no se puede. El material lo tenéis disponible en la web con los permisos que hay.
  Responder

Enviar comentario Cancelar la respuesta

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *

Comentario

Nombre *

Correo electrónico *

Web

He leído y acepto la Política de Privacidad.

Responsable: QuímicaLab.
Finalidad: Moderar los comentarios.
Legitimación: Por consentimiento del interesado.
Destinatarios y encargados de tratamiento: No se ceden o comunican datos a terceros para prestar este servicio. El Titular ha contratado los servicios de alojamiento web a Hostalia que actúa como encargado de tratamiento.
Derechos: Acceder, rectificar y suprimir los datos.
Información Adicional: Puede consultar la información detallada en la Política de Privacidad.

Equilibrio químico

SOLUCIÓN

SOLUCIÓN

SOLUCIÓN

SOLUCIÓN

SOLUCIÓN

SOLUCIÓN

SOLUCIÓN

SOLUCIÓN

SOLUCIÓN

SOLUCIÓN

SOLUCIÓN

SOLUCIÓN

SOLUCIÓN

SOLUCIÓN

JUNIO 2017

SEPTIEMBRE 2017

JULIO 2020

SEPTIEMBRE 2020

2 Comentarios

Enviar comentario Cancelar la respuesta

CALENDARIO

CATEGORÍAS

ARCHIVOS

	2AB	⇆	A₂	+	B₂
Inicial	c₀		0		0
Reacciona	-2x		x		x
Equilibrio	c₀-2x		x		x

Si aumenta la concentración de una sustancia	evoluciona	en el sentido en que se consume esa sustancia.
Si disminuye la concentración de una sustancia		en el sentido en que aumenta esa sustancia.
Si aumenta la presión del sistema o disminuye su volumen		en el sentido en que disminuye el número de partículas gaseosas.
Si disminuye la presión del sistema o aumenta su volumen		el sentido en el que aumenta el número de partículas gaseosas.
Si aumenta la temperatura		en el sentido en que tiene lugar el proceso endotérmico.
Si disminuye la temperatura		en el sentido en que tiene lugar el proceso exotérmico.