introducciÓn - soy de ciencias · escasos, estudiantes de 2° de bachillerato que eligen las...

INTRODUCCIÓNElaprendizajedelaQuímicaconstituyeunretoalqueseenfrentancadaañolos,cadavezmás

escasos,estudiantesde2°debachilleratoqueeligen lasopcionesde“Ciencias”,“Cienciasde la

Salud”e“IngenieríayArquitectura”.Estotambiénconstituyeunretoparalosprofesoresque,no

solodebensercapacesdebuscarlaformamáseficazparaexplicarestadisciplina,sinoademás,

inculcarelinterésquenacedelreconocimientodelpapelquejuegalaQuímicaenlavidayenel

desarrollodelassociedadeshumanas.

Enestecontexto, lasOlimpiadasdeQuímicasuponenunaherramientamuy importanteyaque

ofrecen un estímulo, al fomentar la competición entre estudiantes procedentes de diferentes

centrosycondistintosprofesoresyestilosoestrategiasdidácticas.

Estacoleccióndecuestionesyproblemassurgiódelinterésporpartedelosautoresderealizar

unarecopilacióndelaspruebaspropuestasendiferentespruebasdeOlimpiadasdeQuímica,con

elfindeutilizarloscomomaterialdeapoyoensusclasesdeQuímica.Unavezinmersosenesta

labor,yalavistadelvolumendecuestionesyproblemasreunidos,laComisióndeOlimpiadasde

QuímicadelaAsociacióndeQuímicosdelaComunidadValencianaconsideróquepodíaresultar

interesante supublicaciónparaponerloadisposiciónde todos losprofesoresyestudiantesde

Química a los que les pudiera resultar de utilidad. De esta manera, el presente trabajo se

propusocomounposiblematerialdeapoyopara laenseñanzade laQuímicaen loscursosde

bachillerato, así como en los primeros cursos de grados del área de Ciencia e Ingeniería.

Desgraciadamente,nohasidoposible ‐porcuestionesquenovienenalcaso‐ lapublicacióndel

material.Noobstante, lapuestaencomúnde lacoleccióndecuestionesyproblemasresueltos

puede servirdegermenparaeldesarrollodeunproyectomásamplio,enelqueeldiálogo,el

intercambio de ideas y la compartición dematerial entre profesores deQuímica con distinta

formación,origenymetodología,peroconobjetivoseinteresescomunes,contribuyaaimpulsar

elestudiodelaQuímica.

En elmaterial original se presentan las pruebas correspondientes a las últimas Olimpiadas

NacionalesdeQuímica(1996‐2012)asícomootraspruebascorrespondientesafaseslocalesde

diferentesComunidadesAutónomas.Enesteúltimo caso, sehan incluido sólo las cuestionesy

problemasquerespondieronalmismoformatoquelaspruebasdelaFaseNacional.Sepretende

ampliarelmaterialcon lascontribucionesquerealicen losprofesores interesadosen impulsar

este proyecto, en cuyo caso se harámención explícita de la persona que haya realizado la

aportación.

Lascuestionesquesonderespuestasmúltiplesylosproblemassehanclasificadopormaterias,

sepresentancompletamenteresueltosyentodosellossehaindicadolaprocedenciayelaño.Los

problemas,enlamayorpartedeloscasosconstandevariosapartados,queenmuchasocasiones

se podrían considerar como problemas independientes. Es por ello que en el caso de las

OlimpiadasNacionales sehaoptadoporpresentar la resoluciónde losmismosplanteando el

enunciadodecadaapartadoy,acontinuación,laresolucióndelmismo,enlugardepresentarel

enunciadocompletoydespuéslaresolucióndetodoelproblema.

Losproblemasycuestionesrecogidosenestetrabajohansidoenviadospor:

Juan A. Domínguez (Canarias), Juan Rubio (Murcia), Luis F. R. Vázquez y Cristina Pastoriza

(Galicia), JoséA.Cruz,NievesGonzález,Gonzalo Isabel (CastillayLeón),AnaTejero (Castilla‐

LaMancha),PedroMárquez(Extremadura),PilarGonzález(Cádiz),ÁngelF.Sáenzde laTorre

(La Rioja), José Luis Rodríguez (Asturias),Matilde Fernández (Baleares), Fernando Nogales

(Málaga).

Finalmente,losautoresagradecenaHumbertoBuenosuayudaenlarealizacióndealgunasde

lasfigurasincluidasenestetrabajo.

Losautores

CuestionesyProblemasdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen2.(S.Menargues&F.Latre) 1

1.CUESTIONESdeTERMOQUÍMICAYTERMODINÁMICA

1.1.¿Cuálesdelassiguientescondicionesdaránlugaraunareacciónespontáneaacualquiertemperatura?a)ΔH<0,ΔS<0b)ΔH>0,ΔS=0c)ΔH>0,ΔS>0d)ΔH>0,ΔS<0e)ΔH<0,ΔS>0f)ΔH=0,ΔS=0

(O.Q.N.Navacerrada1996)(O.Q.L.Murcia1996)(O.Q.L.CastillayLeón2001‐2002‐2003‐2008‐2009)(O.Q.L.Canarias2003)(O.Q.L.Almería2005)(O.Q.L.Cádiz2008)(O.Q.N.ElEscorial2012)

Paraqueunareacciónseaespontáneadebecumplirseque:

ΔG=ΔH–TΔS<0

a) Falso. Si ΔH < 0 y ΔS < 0, entonces el valor de ΔG depende de cuál de los términos|TΔS|o|ΔH|seamayor,esdecirdependedecuálseaelvalordeT.

Atemperaturasbajas:|ΔH|>|TΔS|yentoncesΔG<0ylareacciónesespontánea.

Atemperaturasaltas:|ΔH|<|TΔS|yentoncesΔG>0ylareacciónesnoespontánea.

b)Falso.SiΔH>0yΔS=0,entoncesΔG>0y lareacciónesnoespontáneaacualquiertemperatura.

c) Falso. Si ΔH > 0 y ΔS > 0, entonces el valor de ΔG depende de cuál de los términos|ΔH|o|TΔS|seamayor,esdecirdependedecuálseaelvalordeT.

Atemperaturasbajas:|ΔH|>|TΔS|yentoncesΔG>0ylareacciónesnoespontánea.

Atemperaturasaltas:|ΔH|<|TΔS|yentoncesΔG<0ylareacciónesespontánea.

d)Falso.SiΔH>0yΔS<0,secumpleque|ΔH|>|TΔS|yentonceselvalordeΔG>0ylareacciónesnoespontáneaacualquiertemperatura.

e)Verdadero.SiΔH<0yΔS>0,secumpleque|ΔH|<|TΔS|yentonceselvalordeΔG<0ylareacciónesespontáneaacualquiertemperatura.

Larespuestacorrectaeslae.

(En la cuestión propuesta en Murcia 1996 y Castilla y León 2008, se cambia en elenunciadoendotérmicoporΔH>0,exotérmicoporΔH<0,disminucióndeldesordenporΔS<0yaumentodeldesordenporΔS>0yenElEscorial2012seañadeΔH=ΔS=0).

1.2.¿Cuáldelassiguientesproposicionesescierta?a)LasreaccionesespontáneassiempretienenΔH°>0.b)LasreaccionesconvalorespositivosdeΔS°siempresonespontáneasaaltatemperatura.c)LasreaccionesespontáneassiempretienenΔG°>0.d)LasreaccionesespontáneassiempretienenΔH°<0.e)Todasestasproposicionessonfalsas.

(O.Q.N.Navacerrada1996)

UnareacciónesespontáneasiΔG°=ΔH°–TΔS°<0.

a)Falso.SiΔH°<0yΔS°>0secumpleque|ΔH°|>|TΔS°|yentoncesΔG°<0ylareacciónesespontánea.


b)Falso.SiΔS°>0,silatemperaturaessuficientementealtaesposiblequesecumplaque|ΔH°|<|TΔS°|yentoncesΔG°<0ylareacciónseaespontánea.

c)Falso.UnareacciónesnoespontáneasiΔG°=ΔH°–TΔS°>0.

d) Falso. Si ΔH° > 0 y ΔS° > 0, a altas temperaturas se cumple que |ΔH°|<|TΔS°|yentoncesΔG°<0ylareacciónesespontánea.

e)Verdadero.


1.3.Paralasiguientereacción:

(s) (aq)+ (aq); K=2,8·10 a25°C.CalculeΔG°aestatemperatura.a)‐48,7kJ· b)48,7kJ· c)69,9kJ· d)‐21,2kJ· e)21,2kJ·

(Dato.R=8,314J· · )(O.Q.N.Navacerrada1996)(O.Q.L.Madrid2011)

LaexpresiónquerelacionaΔG°ylaconstantedeequilibrioK es:

ΔG°=‐RTlnK

Sustituyendo:

ΔG°=‐ 8,314·10 kJ·mol ·K 25+273 Kln 2,8·10 =48,7kJ·

Larespuestacorrectaeslab.

1.4. Si la entalpíade vaporizacióndelaguaa100°C es40,7 kJ , calcule ΔSpara lavaporizaciónde1,00molde (l)aestatemperatura.a)109J· b)‐109J· c)136J· d)‐40600J· e)40600J·

(O.Q.N.Navacerrada1996)(O.Q.N.CiudadReal1997)(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2004)

LaecuacióntermoquímicacorrespondientealavaporizacióndelH Oes:

H O(l)H O(g); ΔH=40,7kJ·mol−1

LaexpresiónquerelacionaΔSconΔHaciertatemperaturaes:

ΔS=ΔHT

Sustituyendo:

ΔS=ΔHT=

40,7kJ100+273 K

10 J1kJ

=109J·

Setratadeunprocesoenelqueaumentaeldesordenenelsistema.


Larespuestacorrectaeslaa.

(En la cuestión propuesta en Ciudad Real 1997 se pregunta el cálculo de ΔS para lacondensación con lo que el resultado tiene signo contrario al obtenido en la cuestiónresuelta).

1.5.Laentropíadeluniverso:a)Essiemprecero.b)Siempreaumenta.c)Permanececonstante.d)Siempredisminuye.e)Notieneningunarelaciónconeluniverso.

(O.Q.N.Navacerrada1996)(O.Q.L.CastillayLeón2001)(O.Q.L.Madrid2010)

De acuerdo con el 2º principio de la termodinámica, la entropía de un sistema aisladoaumentacuandoserealizaunprocesoespontáneo:

ΔtotalS=ΔsistemaS+ΔentornoS

Laprogresiónnaturaldeluniversoesdelordenaldesorden.


1.6.Parauna reacción, ΔH°= ‐92 kJ y ΔS°= ‐65 J· .Calcule el valorde ΔG°para estareaccióna25°C.a)+19300kJb)‐85kJc)‐111kJd)‐157kJe)‐73kJ

(O.Q.N.Navacerrada1996)(O.Q.L.Madrid2011)

LaexpresiónquepermitecalcularΔG°apartirdeΔH°yΔS°es:

ΔG°=ΔH°–TΔS°

Sustituyendo:

ΔG°=‐92kJ 25+273 K‐65JK

1kJ10 J

=‐72,6kJ


1.7.Paraunareacciónentregasesidealesdeltipo:

2AB+C; ΔG°=+20kcal,a25°C.SisepartesolodeA,a25°Cy1atm,enausenciadeByC:a)LareacciónseproducehastaqueΔG°=0,encuyocasoKp=1.b)Lareacciónnoseproduceespontáneamente.c)Lareaccióndirectaessiempreespontáneaentodaslascondiciones.d)Porsergasesideales,elequilibrionodependedelatemperatura.e)Laconstantedeequilibrionodependedelatemperatura.

(O.Q.N.CiudadReal1997)(O.Q.L.CastillayLeón2002)(O.Q.L.CastillayLeón2012)

(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2012)

a) Falso. Teniendo en cuenta que ΔG° = +20 kcal > 0, de acuerdo con el criterio deespontaneidad, la reacciónno tiene lugarde formaespontánea.Noobstante,deacuerdoconlarelaciónexistenteentreΔG°yK :


ΔG°=‐RTlnK

síqueesciertoquecuandoΔG°=0elvalordeK =1.

b)Verdadero.TeniendoencuentaqueΔG°=+20kcal>0,deacuerdoconelcriteriodeespontaneidad,lareacciónnotienelugardeformaespontánea.

c)Falso.Lapropuestaesabsurda.

d‐e)Falso.Deacuerdoconlaleydelequilibrioquímico,laconstantedeequilibriodeunareacciónsolocambiaconlatemperatura.Elhechodequeseangasesidealesquieredecirqueselespuedeaplicarlaecuacióndeestadodelosgasesideales.



(g) (g)+ (g)¿Cuáldelassiguientesafirmacionesescierta?a)ΔG=ΔH+TΔSb)ΔS=0c)ΔS>0d)ΔS°=0para (g)e)ΔS<0

(O.Q.N.CiudadReal1997)(O.Q.L.CastillayLeón2001)(O.Q.L.CastillayLeón2012)

a)Falso.Laexpresiónesincorrecta,elvalordeΔGsecalculamediantelaexpresión:

ΔG=ΔH–TΔS

b‐e)Falso.ElvalordeΔSparaelprocesonopuedeserceronipuededisminuir.Debedeaumentaryaquesepasade1moldegasa2molesdegas.Eldesordenaumenta.

c)Verdadero.ElvalordeΔSparaelprocesoaumentayaquesepasade1moldegasa2molesdegas.Eldesordenaumenta.

d)Falso.NotienesentidohablardeΔS°paraelCl (g),entodocasodeberíahablarsedeS°,no obstante, ese valor no puede ser cero. El valor cero de entropía se asigna al cristalperfectoenelceroabsolutodetemperatura.

Larespuestacorrectaeslac.

1.9. La variación de entalpía estándar para la combustión del monóxido de carbono es‐68kcal/mol,y lavariacióndeentalpíaestándarparasu formaciónes ‐29kcal/mol.¿Cuántovalelavariacióndelaentalpíaestándardeformacióndeldióxidodecarbono?a)+39kcal· b)‐97kcal· c)‐39kcal· d)+97kcal·

(O.Q.L.Murcia1997)(O.Q.L.CastillayLeón2003)

LaecuaciónquímicacorrespondientealaformacióndeCO es:

C(s)+O (g)CO (g)

Lasecuacionestermoquímicascorrespondientesalosdatosdelproblemason:

CO(g)+12O (g)CO (g)ΔH°=‐68kcal·mol


C(s)+12O (g)CO(g)ΔH°=‐29kcal·mol

Sumandoambasecuacionesseobtiene:

C(s)+O (g)CO (g) Δ H°=‐97kcal·mol


(LacuestiónpropuestaenlaO.Q.L.CastillayLeón2003eslamismasoloquelasentalpíasestánmedidasenkJ·mol ).

1.10.ElgasX es soluble enagua. SiunadisoluciónacuosadeX se calienta, seobserva eldesprendimientodeburbujasdelgasX.Deestehecho,sededuceque:a)ElprocesodedisolucióndeXenaguaesexotérmico.b)ElprocesodedisolucióndeXenaguaesendotérmico.c)ΔG°espositivoparaelprocesodedisolucióndeXenagua.d)ΔG°esnegativoparaelprocesodedisolucióndeXenagua.

(O.Q.L.Murcia1997)(O.Q.L.Asturias2011)(O.Q.L.CastillayLeón2012)

Laecuacióntermoquímicacorrespondientealprocesoes:

X(aq)X(g) ΔH°>0

Portanto,elprocesoopuestotendráunavariacióndeentalpíaconsignocontrario:

X(g)X(aq) ΔH°<0


1.11.Enelceroabsoluto,¿cuáldelassiguientesafirmacionesescierta?a)Elvolumendeungasidealescero.b)Cesatodomovimientomolecular.c)Laenergíacinéticadetraslacióndelasmoléculasescero.d)Todolodicho.e)Nadadelodicho.

(O.Q.L.CastillayLeón1997)

Elceroabsolutoeslatemperaturateóricamásbajaposible.

Aesta temperaturaelniveldeenergíadelsistemaeselmásbajoposible,por loque laspartículas, según la mecánica clásica, carecen de movimiento; no obstante, según lamecánica cuántica, el cero absoluto debe tener una energía residual o energíadepuntocero,parapoderasícumplirelprincipiodeindeterminacióndeHeisenberg.


1.12.Latemperaturadeebulliciónnormaldeldisulfurodecarbonoes319K.Sabiendoqueelcalordevaporizacióndeestecompuestoes26,8kJ· ,calculelapresióndevapora298K.a)0,270kPab)49,7kPac)372kPad)19,7kPae)101kPa

(Datos.R=8,314J· · ;1atm=1,01325·10 Pa)(O.Q.N.Burgos1998)(O.Q.N.Almería1999)(O.Q.N.Tarazona2003)


La ecuación de Clausius‐Clapeyron relaciona la presión de vapor de un líquido con latemperatura:

lnpp=ΔvapH

R1T

1T

Teniendoencuentaqueunlíquidohierve(T =T )cuandosupresióndevaporseigualaalapresiónatmosférica(p =1atm),laexpresiónanteriorquedacomo:

lnp =ΔvapH

R1T

1T

+lnp

Sustituyendo:

lnp =26,8

8,314·10

1319

1298

p =0,49atm

Cambiandounidades:

0,49atm1,01325·10 Pa

1atm1kPa10 Pa

=49,7kPa


1.13. Sabiendo que las energíasmedias de los enlaces C−H, C−C yH−H, son 99; 83 y 104kcal ,respectivamente,elvalordeΔH°delareacción:

3 +2 seráiguala:a)22kcalb)‐22kcalc)77kcald)‐77kcale)44kcal

(O.Q.N.Burgos1998)(O.Q.L.Asturias2002)(O.Q.L.CastillayLeón2002)(O.Q.L.Asturias2008)(O.Q.L.Madrid2011)(O.Q.L.Córdoba2011)

La entalpía de una reacción se puede calcular (de forma aproximada) a partir de lasenergíasdeenlacesdelassustanciasqueintervienenenlareacción:

ΔH°=Σ νi·Ei enlacesformadosΣ νi·Ei enlacesrotos

En la reacción propuesta se forman 8moles de enlaces C–H, 2moles de enlaces C–C y2molesdeenlacesH–H;mientrasqueserompen12molesdeenlacesC–H.

Considerandoquelaenergíadeenlaceesenergíadesprendidaenlaformacióndeunmoldeenlaces(negativa),lavariacióndeentalpíaasociadaalareacciónes:

ΔH°=[8E +2E +2E ]–[12E ]

ΔH°=[8 ‐99kcal +2 ‐83kcal +2 ‐104kcal ][12 ‐99kcal ]=22kcal



1.14.Lapendientedeunarepresentacióndeln(presióndevapor)frentea paradióxidodecarbonolíquidoes‐0,77·10 K.Elcalordevaporizaciónes:a)14,7kJ· b)1,8kJ· c)30kJ· d)6,4kJ· e)10kJ·

(Dato.R=8,314J· · )(O.Q.N.Burgos1998)


lnpp=ΔvapH

R1T

1T

Estaecuacióntienelaformadelaecuacióndeunarecta:

lnp =ΔvapH

R1T

1T

+lnp

Laexperimentaciónpermiteobtenerlasiguientegráfica:

Como se observa en la gráfica, lapendiente de la recta,m = ‐ΔvapH /R esnegativa.

Sustituyendo se obtiene el valor deΔvapH:

ΔvapH=8,314·103 kJmol·K

0,77·103K =

= 6,4kJ·mol 1

Larespuestacorrectaeslad.

1.15.Lasreaccionesexotérmicas:a)Seproducensiempreavelocidadesdereacciónaltas.b)Handetenerconstantesdeequilibriomenoresde1.c)Tienenunavariacióndeentalpíanegativa.d)Seproducenentrereactivosinestables.

(O.Q.L.Murcia1998)(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2012)

a)Falso.Lavelocidaddeunareacciónnotienequeverconelvalordesuentalpía.

b)Falso.Elvalordelaconstantedeequilibriodeunareacciónnotienequeverconelvalordesuentalpía.

c)Verdadero.Unareacciónexotérmicasecaracterizapor:

Σ ΔH° productos<Σ ΔH° reactivos

y,portanto,ΔH°r<0.

d)Falso.Laestabilidaddelosreactivosqueintervienenenunareacciónnotienequeverconelvalordesuentalpía.

2,50E‐03 3,00E‐03 3,50E‐03 4,00E‐03

6

7

8

9

10

11

12

1/T (K)

ln p°

lnp vs 1/T



1.16.¿Cuáldelossiguientesprocesosnoconduceaunaumentoenlaentropía?a)Lafusióndehieloa298K.b)LadisolucióndeNaCl(s)enagua.c)Elmovimientodeloselectronesensusorbitalesalrededordelnúcleo.d)Laevaporacióndelagua.e)Lacombustióndegasolina.

(O.Q.N.Almería1999)(O.Q.L.Asturias2002)

a)Falso.Laecuacióncorrespondientealafusióndelhieloes:

H O(s)H O(l)

Lavariacióndeentropíacorrespondientealprocesoes:

ΔS°=S°H2O(l)S°H2O(s)

donde, SH2O(l)o >SH2O(s)

o , por tanto, ΔS° > 0. Se produce un aumento de entropía en elsistema.

b)Falso.LaecuacióncorrespondientealadisolucióndeNaCles:

NaCl(s)NaCl(aq)


ΔS°=S°NaCl(aq)S°NaCl(s)

donde, SNaCl(aq)o >SNaCl(s)


c)Verdadero.Elmovimientodeloselectronesenunátomoatemperaturaconstantenoconduce a ningún aumento del grado de desorden y, por tanto, no conduce a ningúnaumentodeentropía.

d)Falso.LaecuacióncorrespondientealaevaporacióndelH Oes:

H O(l)H O(g)


ΔS°=S°H2O(g)S°H2O(l)

donde, SH2O(g)o >SH2O(l)


e) Falso. Suponiendo que la gasolina es octano, la ecuación química ajustadacorrespondienteasucombustiónes:

2C H (l)+25O (g)16CO (g)+18H O(g)

ComoexistenmásmolesdegasenproductosqueenreactivossetienequeΔS°>0.




HCOOH(l)HCOOH(g)Silasvariacionesdeentalpía,entropíayenergíalibreestándara298Kson46,60kJ· ,122J· · y10,3kJ· ,respectivamente,calculeelpuntodeebulliciónnormaldelHCOOH(l).a)84,4Kb)84,4°Cc)262°Cd)109°Ce)382°C

(O.Q.N.Almería1999)(O.Q.N.Sevilla2010)

LaespontaneidaddeunprocesosevienedeterminadaporsuvalordeΔG°,queasuvezsecalculapormediodelaexpresión:


CuandosealcanzaelequilibriosecumplequeΔG=0,lopermitecalcularlatemperaturadelequilibriolíquido‐vapor:

ΔH°–TΔS°=0

T=46,6kJ·mol122J·mol ·K

10 J1kJ

=382K109°C


1.18.Laentalpíadesublimacióndeliodoa25°Cy101,3kPaesiguala:a)Laentalpíadevaporizaciónmenoslaentalpíadefusióndeliodo.b)Laentalpíadevaporizacióndeliodo.c)Laentalpíadeformacióndel (g).d)LaenergíadeenlaceI−I.e)Laentalpíadeatomizacióndeliodo.

(O.Q.N.Almería1999)(O.Q.L.Asturias2004)(O.Q.L.Madrid2009)

LaecuacióncorrespondientealasublimacióndelI es:

I (s)I (g)

a)Falso.LaecuacióntermoquímicacorrespondientealavaporizacióndelI es:

I (l)I (g); Δ H°

LaecuacióntermoquímicacorrespondientealafusióndelI2es:

I (s)I (l); Δ H°

DeacuerdoconlaleydeHess,restandoambasecuacionesseobtiene:

2I (l)I (g)+I (s); ΔH°=Δ H°–Δ H°

Ecuacióntermoquímicaquenocoincideconlapropuesta.

b)Falso.LaecuacióntermoquímicacorrespondientealavaporizacióndelI es:

I (l)I (g); Δ H°



c)Verdadero.Deacuerdoconelconceptodeentalpíadeformación:

“elcalor intercambiadoapresiónconstanteen la formaciónde1moldesustanciaapartir de los elementos que la integran en su forma más estable en condicionesestándar”

LaformamásestabledeliodoencondicionesestándaresI (s),portanto,laentalpíadeformacióndelI (g)estáasociadaalasiguienteecuacióntermoquímica:

I (s)I (g); Δ H°

Ecuación termoquímica que coincide con la propuesta.No obstante, hay que considerarqueeliodoesunasustanciaque25°Cy101,3kPa,condicionesestándar,nisefundenisevaporiza,directamentesublima.

d)Falso.LaecuacióntermoquímicacorrespondientealaenergíadeenlacedelI es:

2I(g)I (g); Δ H°


e)Falso.Laecuacióntermoquímicacorrespondientealaatomización(disociación)delI es:

I (g)2I(g); Δ ó H°



1.19. La presión de vapor del refrigerante freón‐12 ( ) es 3,27 atm a 298 K. Si lapresióndevapores0,526atma229K,elcalordevaporizacióndelfreón‐12es:a)13,7kJ· b)9,0kJ· c)15,0kJ· d)‐15kJ· e)0,274kJ·

(Dato.R=8,314J· · )(O.Q.N.Almería1999)(O.Q.L.Madrid2011)


lnpp=ΔvapH

R1T

1T

Sustituyendo:

ln0,5263,27

=ΔvapH

8,314·10 3

1298

1229

ΔvapH=15,0kJ·mol1



1.20.Siunprocesoesa lavezexotérmicoyespontáneoacualquier temperatura,sepuedeafirmarque:a)ΔU=0b)ΔG>0c)ΔH<0d)ΔS>0e)ΔS<0

(O.Q.N.Almería1999)(O.Q.L.Asturias2002)(O.Q.L.CastillayLeón2011)

LaespontaneidaddeunprocesosevienedeterminadaporsuvalordeΔG,queasuvezsecalculapormediodelaexpresión:

ΔG=ΔH–TΔS

EnunprocesoespontáneoΔG<0

EnunprocesoexotérmicoΔH<0

Para que esas dos condiciones se cumplan, es preciso que a cualquier temperatura secumplaqueTΔS>0,loqueimplicaqueΔS>0.


1.21.Lasrespectivasentalpíasdeformación,encondicionesestándar,deletino(g)ydelbenceno(l)son227kJ· y49kJ· .Lavariacióndeentalpía,enlascitadascondiciones,paraelproceso:

3 (g) (l) será:a)‐178kJb)‐632kJc)276kJd)730kJ

(O.Q.L.Murcia1999)(O.Q.L.Murcia2000)


2C(s)+H (g)C H (g) Δ H°=227kJ·mol

6C(s)+3H (g)C H (l) Δ H°=49kJ·mol

DeacuerdoconlaleydeHesssepuedenreescribirlasecuacionesdelasiguienteforma:

3C H (g)6C(s)+3H (g) Δ H°=3(‐227)kJ

6C(s)+3H (g)C H (l) Δ H°=49kJ

Sumandolasecuacionesseobtiene:

3C H (g)C H (l) Δ H°=‐632kJ


(LacuestiónpropuestaenMurcia2000eslamismacondiferenciadequeelC H esgas).

1.22.Señalelaafirmacióncorrecta:a)Entodoslosprocesosespontáneoslaentropíadelsistemaaumenta.b)Laentalpíadeformacióndel escero.c)TodaslasreaccionesquímicasdondeΔG<0sonmuyrápidas.d)Algunasreaccionesexotérmicasnosonespontáneas.

(O.Q.L.Murcia1999)


a)Falso.Deacuerdoconla2ªleydetermodinámica,entodoprocesoespontáneo:

Δ S=Δ S+Δ S>0

b)Falso.Porconvenio,solosonnulas lasentalpíasde formaciónde loselementosensuformamásestableencondicionesestándar.

c)LaenergíalibredeGibbs,ΔG,midelaespontaneidaddeunproceso,nolavelocidadconlaquetranscurrequedependedesuconstantecinética.

d)Verdadero. El criterio de espontaneidad de un proceso se discute de acuerdo con elvalordeΔG.Estesecalculamediantelaexpresión:

ΔG=ΔH–TΔS>0 procesonoespontáneo

Si ΔH < 0 y ΔS < 0, entonces el valor de ΔG depende de cuál de los términos|ΔH|o|TΔS|seamayor,esdecirdependedecuál seaelvalordeT.Si la temperaturaeselevada,|ΔH|<|TΔS|yentoncesΔG>0ylareacciónesnoespontánea.


1.23.Laentropíaesunamagnitudtermodinámicaque:a)Indicaelgradodeordendeunsistema.b)SemideenK· .c)Determinalaespontaneidaddeunareacciónquímica.d)SecalculaapartirdelvalorabsolutodelasfuerzasdevanderWaals.

(O.Q.L.Murcia1999)

a)Verdadero.Laentropíaesunamagnitudtermodinámicaquemideelgradodedesordendeunsistema.

b)Falso.Deacuerdoconelconceptodeentropía,S:

ΔS=ΔQTlasunidadesenelS. I. sonJ mol K

c)Falso.LaespontaneidaddeunprocesoseclasificadeacuerdoconelsignodelaenergíalibredeGibbs,Δ G.

d)Falso.Carecedesentido.


1.24.¿Cuáldelassiguientesespeciesposee °=0?a)Hb) c) d) e)

(O.Q.N.Murcia2000)(O.Q.L.CastillayLeón2006)

Por convenio, la entalpía de formación de un elemento en su forma más estable encondicionesestándarescero.

De las especies propuestas, la única que es un elemento en su forma más estable encondicionesestándares .



1.25.Silasentalpíasdecombustiónestándardelcarbono,hidrógenoyetanoson‐394,‐286y‐1560kJ· ,respectivamente,¿cuáleslaentalpíadeformacióndeletano,enkJ·mol–1?a)‐3206b)‐2240c)‐1454d)‐880e)‐86

(O.Q.N.Murcia2000)(O.Q.L.Asturias2004)(O.Q.L.Baleares2008)(O.Q.L.Asturias2009)

Laecuaciónquímicacorrespondientealacombustióndeletanoes:

C H (g)+72O (g)2CO (g)+3H O(g)

Lavariacióndeentalpíaasociadaalprocesopuedecalcularseapartirdelaexpresión:

ΔH°=Σ νi·HioproductosΣ νi·Hi

oreactivos

Sustituyendo:

ΔH°= 3∆fH Oo +2∆fH

o ∆fHo

1molC H‐1560kJmolC H

=3molH O‐286kJmolH O

+2molCO‐394kJmolCO

∆fHo

No se tiene en cuenta la entalpíade formacióndelO yaque,por convenio, su valor escero.

Seobtiene,∆fHo =‐86kJ· .


1.26.Asumiendoun comportamiento idealpara todos losgases, ¿en cuálde las siguientesreaccionessecumplequelavariacióndeentalpíaesigualalavariacióndeenergíainterna?a)3 (g)+ (g)2 (g)b)Fe(s)+2HCl(aq) (aq)+ (g)c)2 (g)+ (g)2 (g)d) (g)+ (g)2HCl(g)e) (s)+6 (g)6 (g)+6 (g)

(O.Q.N.Murcia2000)(O.Q.L.CastillayLeón2002)

LarelaciónentreΔEyΔHvienedadaporlaexpresión:

ΔE=ΔH+Δn(RT)

dondeΔneslavariaciónentreelnúmerodemolesgaseososenproductosyreactivos.

a)Falso.Paralareacción:

3H (g)+N (g)2NH (g)

Δn=2–(3+1)=‐2,portanto,ΔEΔH.

b)Falso.Paralareacción:

Fe(s)+2HCl(aq)FeCl (aq)+H (g)

Δn=1–0=1,portanto,ΔEΔH.


c)Falso.Paralareacción:

2SO (g)+O (g)2SO (g)

Δn=2–(2+1)=‐1,portanto,ΔEΔH.

d)Verdadero.Paralareacción:

H (g)+Cl (g)2HCl(g)

Δn=2–(1+1)=0,portanto,ΔE=ΔH.

e)Falso.Paralareacción:

C H O (s)+6O (g)6CO (g)+6H O(g)

Δn=(6+6)–6=6,portanto,ΔEΔH.


1.27.Suponiendoqueseestáexaminandounpolímeroqueexperimentaunareacción:

polímeroproductoy se es capaz de determinar que a una temperatura dada, la reacción es espontánea yendotérmica. ¿Qué consecuencia se deduce de esta información sobre la estructura delproducto?a)Elproductotieneunaestructuramenosordenadaqueelpolímero.b)Elproductotieneunaestructuramásordenadaqueelpolímero.c)Elcalordeformacióndelpolímeroesmáspositivoqueeldelproducto.d)Puestoqueelprocesoesendotérmico,lareacciónnopuedetenerlugarynoesespontánea.e)Noesposiblelareacción.f)Elpolímerotieneunaestructuramásdesordenadaqueelproducto.

(O.Q.N.Murcia2000)(O.Q.L.Madrid2010)

LaespontaneidaddeunprocesosevienedeterminadaporsuvalordeΔG,queasuvezsecalculapormediodelaexpresión:

ΔG=ΔH–TΔS

EnunprocesoespontáneoΔG<0

EnunprocesoendotérmicoΔH>0

Paraqueesasdoscondicionessecumplan,esprecisoquesecumplaque |TΔS|>|ΔH| loqueimplicaqueΔS>0,esdecirqueelproductotieneunaestructuramenosordenadaqueelpolímero.


1.28.Dadas lassiguientesentalpíasdeenlace (kJ/mol),a25°Cde temperaturay1atmdepresión:C−H(400),C−C(348),O−H(460),O=O(500)yC=O(800).¿Cuálserálaentalpíadecombustión,enlasmismascondicionesyenkJ· ,deletano?a)+60b)‐60c)‐731d)‐1462

(O.Q.L.Murcia2000)

Laecuaciónquímicacorrespondientealacombustióndeletanoes:


C H (g)+72O (g)2CO (g)+3H O(g)



En la reacción propuesta se forman 4 moles de enlaces C=O, 6 moles de enlaces O–H,mientras que se rompen 1mol de enlaces C–C, 6moles de enlaces C–H y 3,5moles deenlacesO=O.

Considerandoquelaenergíadeenlaceesenergíadesprendidaenlaformacióndeunmoldeenlaces(negativa),lavariacióndeentalpíaasociadaalacombustióndeletanoes:

ΔH°=[6·E +4E ]–[E +6E +3,5E ]

ΔH°=[6 ‐460kJ +4 ‐800kJ ]–[ ‐348kJ +6 ‐400kJ +3,5 ‐500kJ ]=‐1462kJ


1.29. Al quemar 25,6 g demetanol, en condiciones estándar, se desprenden 190,4 kJ. Laentalpíadecombustióndelmetanolencondicionesestándaresde:a)‐190,4kJb)‐238kJ· c)+238kJ· d)+380,8kJ· (Masasatómicas:C=12;H=1;O=16)

(O.Q.L.Murcia2000)

LaecuaciónquímicaajustadacorrespondientealacombustióndelCH OHes:

CH OH(l)+32O (g)CO (g)+2H O(l)

Relacionandocantidaddesustanciaconcalor:

‐190,4kJ25,6gCH OH

32gCH OH1molCH OH

=‐238kJ·


1.30.¿Cuáldelassiguientesafirmacionesesincorrecta?a)Lasublimacióndeliodoesunprocesoqueimplicaunaumentodeentropía.b)Lacombustióndelmetanoesunprocesoexotérmico.c)LaformacióndelenlaceCl−Cl,apartirdesusátomos,esunprocesoexotérmico.d)Todoslosprocesosexotérmicossonespontáneos.

(O.Q.L.Murcia2000)

a)Verdadero.Laecuacióncorrespondientealasublimacióndeliodoes:

I (s)I (g)

Enesteproceso,Δ S°>0,yaque,S (g)o >S (s)

o .

b)Verdadero.Enlacombustióndecualquierhidrocarburosedesprendeenergía.

c)Verdadero.Laformacióndeunenlaceesunprocesoenelquesedesprendeenergía.


d)Falso.ElcriteriodeespontaneidaddeunprocesosediscutedeacuerdoconelvalordeΔG.Estesecalculamediantelaexpresión:


ΔG=ΔH–TΔS<0 procesoespontáneo

Si ΔH < 0 y ΔS < 0, entonces el valor de ΔG depende de cuál de los términos|ΔH|o|TΔS|seamayor,esdecirdependedecuál seaelvalordeT.Si la temperaturaeselevada,|ΔH|<|TΔS|yentoncesΔG>0yelprocesoesnoespontáneo.


1.31.LareacciónC(s)+ (g) (g)a)Debetenerunavariacióndeentalpíanegativa.b)DebeexperimentarseparaconocerelsignodeΔH,nopuederazonarse.c)Debetenerunavariacióndeentropíamuyalta,envalorabsoluto.d)Nodebeproducirseenpresenciadenitrógeno.

(O.Q.L.Murcia2000)

a)Verdadero. Se tratadeuna combustión, unproceso en el que siempre sedesprendeenergía.

b) Falso. De acuerdo con la ley deHess, la entalpía de esta reacción puede calcularse apartirdeladeotrasreacciones.

c)Falso.Lavariacióndeentropíadelproceso,Δ S°,es:

Δ S°=S S +S

siendo la entropíamolardel CO solo ligeramentemayor que la delO , ya que sondosgasesdemasasmuy cercanas,mientrasque la entropíamolardelC tieneunvalormuypequeño ya que se trata de un elemento de baja masa. Por tanto, el valor de Δ S° esbastantepequeño.Consultandolabibliografía:

Δ S°= 213,7J·K – 5,7J·K +205J·K =3J·K

d)Falso.LapresenciadelN noimpidelacombustióndelcarbono.


1.32.Indiquesicadaunodelossiguientesprocesosseproducenconaumentoodisminucióndeentropía:

1)4Fe(s)+3 (g)2 (s)

2) (aq)+ (aq)AgCl(s)a)ΔS1negativoyΔS2negativob)ΔS1negativoyΔS2positivoc)ΔS1positivoyΔS2negativod)ΔS1positivoyΔS2positivo


Lavariacióndeentropíadelproceso1es:

ΔS =2S – 2S +2S <0

yaquesepasadeunestadomásdesordenadoO (g)aunestadoconmásordencomoeslaestructuracristalinadelFe O (s).

Lavariacióndeentropíadelproceso2es:


ΔS =S – S +S <0

yaquesepasadeunestadomásdesordenadocorrespondientea los ionesendisoluciónacuosaaunestadoconmásordencomoeslaestructuracristalinadelAgCl(s).


1.33. Cuando los óxidos y se reducen por aluminio según las reaccionessiguientes:

1)3 (s)+8Al(s)4 (s)+9Fe(s) ΔH1=‐800,1kcal

2) (s)+2Al(s) (s)+2Fe(s) ΔH2=‐203,5kcal¿CuáleslacantidaddecalorliberadopormoldeFeformado?a)Mayoren1queen2b)Mayoren2queen1c)Igualen1queen2d)Nula


ElcalorliberadopormoldeFeencadaprocesoes:

ΔH1=‐800,1kJ9molFe

=‐88,9kcal·mol 1ΔH2=‐203,5kJ2molFe

=‐101,8kcal·mol 1

Comoseobserva,ΔH2>ΔH1.


1.34.Decidaquéessiempreciertoparadosprocesos1y2quetienenencomún losestadosinicialyfinal:a) = b)ΔS=Δ /Tc)Δ =Δ –TΔ d)Δ =Δ


a)Falso.Elcalornoesunafuncióndeestado.

b‐c)Falso.Soloseríaciertoenprocesosatemperaturaconstante.

d)Verdadero.Laentalpíaesunafuncióndeestado.


1.35.Silacombustióndelácidobenzoicoserealizaenunabombacalorimétricaa25°C,¿quéseverifica?a)Q<0,W=0,ΔU<0b)Q=0,W=0,ΔU=0c)Q<0,W<0,ΔU>0d)Q<0,W>0,ΔU<0

(O.Q.L.CastillayLeón2000)(O.Q.L.Asturias2010)

Deacuerdoconla1ªleydetermodinámica:

ΔU=Q+W

siendo:ΔU=Q =calormedidoavolumenconstanteQ=calorintercambiado


W=‐p·ΔV=trabajodeexpansión

Laexpresióndela1ªleyquedacomo:

ΔU=Q–p·ΔV

Enunabombacalorimétricasemideelcalor,medidoavolumenconstante,desprendidoenlacombustióndeunasustancia.

Enunacombustiónsedesprendecalor,portanto,Q<0

SielprocesoserealizaaVconstante,entoncesΔV=0,portanto,W=‐p·ΔV=0

Sustituyendoenlaexpresióndela1ªleyqueda:

ΔU=Qv<0


1.36.¿Cuálocuálesdelassiguientesafirmacionessonciertas?a)ElcalordeformacióndelFe(l)escero.b)Lacondensaciónesunprocesoendotérmico.c)EnalgunasreaccionesΔH=ΔU.d)Paraunmismoproceso,lavariacióndeentalpíadependedequeelprocesotengalugarapresiónoavolumenconstante.


a)Falso.Porconvenio,elcalordeformacióndeunelementoensuformamásestableencondicionesestándarescero.Elhierroensuformamásestableencondicionesestándaressólido.

b)Falso.Lacondensacióneselprocesocorrespondientealcambiodeestado:

VaporLíquido

Para ese cambio de estado de agregación es preciso que se formen enlacesintermolecularesointeratómicosysiemprequeseformaunenlacesedesprendeenergía.Setratadeunprocesoexotérmico.

c)Verdadero.La1ªleydetermodinámicatambiénsepuedeescribircomo:

ΔU=ΔH–ΔnRT

donde,Δneslavariaciónentreelnúmerodemolesgaseososenproductosyreactivos.

EnreaccionesenlasqueΔn=0,secumpleque,ΔU=ΔH.

d)Verdadero.Lavariacióndeentalpía,ΔH,sedefinecomoelcalorintercambiadoenunproceso,medidoapresiónconstante.

El calor intercambiado en un proceso medido a volumen constante es la variación deenergíainterna,ΔU.

Soncorrectaslasrespuestascyd.

1.37.Laespeciequímicaconmayorentropíamolaratemperaturaambientees:a) (g)b) (g)c) (g)d) (l)e) (l)

(O.Q.N.Barcelona2001)


Las especies con mayor entropía molar a temperatura ambiente son aquellas quepresentenestadogaseosoadichatemperatura.DelaspropuestaslasquepresentandichoestadosonCH ,CCl yCH Cl.

Las tres especies gaseosas están constituidas por cinco átomos uno de los cuales es elcarbonoyelrestohidrógenoycloro.Teniendoencuentaquelaentropíaesunamagnitudextensiva,dependedelacantidaddesustancia,presentarámayorentropíalaespeciequetengamenormasamolar, .


1.38.Dadoslosvaloresdelasentalpíasestándardeformación, H°[CO(g)]=‐110,5kJ/moly H°[ (g)]=‐219,1kJ/mol,¿cuáleslaentalpíadeformacióndelfosgeno( )apartirdeCO(g)y (g)?a)+110,5kJ/molb)‐110,5kJ/molc)+329,6kJ/mold)‐108,6kJ/mole)‐219,1kJ/mol

(O.Q.N.Barcelona2001)(O.Q.L.Asturias2009)(O.Q.L.Baleares2010)(O.Q.L.Madrid2011)

LaecuaciónquímicacorrespondientealaformacióndelfosgenoapartirdeCOyCl es:

CO(g)+Cl (g)COCl (g)

LaecuacióntermoquímicacorrespondientealaformacióndeCOCl (g)es:

C(s)+12O (g)+Cl (g)COCl (g)Δ H°=‐219,1kJ/mol

LaecuacióntermoquímicacorrespondientealaformacióndeCO(g)es:

C(s)+12O (g)CO(g)Δ H°=‐110,5kJ/mol

DeacuerdoconlaleydeHesssepuedenreescribirlasecuaciones:

C(s)+12O (g)+Cl (g)COCl (g)Δ H°=‐219,1kJ/mol

CO(g)C(s)+12O (g)Δ H°=110,5kJ/mol

Sumandoambasecuaciones:

CO(s)+Cl (g)COCl (g) Δ H°=‐108,6kJ/mol


(En Baleares 2010 se añade la opción “falta información para dar una respuestanumérica”).

1.39.Lareacción:

(g)+ 2(g)CO(g)+ 2 (g)noesespontáneaa25°Cperosíloesatemperaturassuperiores.Setienequecumplirque:a)ΔH=>0yΔS>0b)ΔH=>0yΔS<0c)ΔH=<0yΔS<0d)ΔH=<0yΔS>0

(O.Q.L.Murcia2001)


ElcriteriodeespontaneidaddeunprocesosediscutedeacuerdoconelvalordeΔG.Éstesecalculamediantelaexpresión:


SetratadeunprocesoenelqueaumentaeldesordenΔS>0,yaaunquetodaslasespeciessongaseosas,enlosreactivosexisteunelementomientrasqueenlosproductossolohaycompuestos.Elhechodequeel signodeΔGcambieal subir la temperatura implicaqueΔH > 0, ya que en estas circunstancias |ΔH|<|TΔS|y entonces ΔG < 0 y la reacción sevuelveespontánea.


1.40. De entre las reacciones químicasmás estudiadas en termoquímica se encuentra lacombustióndelbutano:

2 4 10(g)+13 2(g)8 2(g)+10 2 (l) ΔH=‐5308,6kJ¿Quécantidaddeenergíaseliberarásisequeman200gdeestegas?a)770kJb)1539,5kJc)4577,1kJd)9154,2kJ(Masasatómicas:C=12;H=1)

(O.Q.L.Murcia2001)(O.Q.L.Baleares2007)(O.Q.L.Baleares2008)

Relacionandocantidaddesustanciayentalpía:

200gC H1molC H58gC H

‐5308,6kJ2molC H

=‐9152,8kJ


1.41.Por reacción del propeno y el cloro se obtiene 1,2‐dicloropropano. Considerando lasenergíasdeenlacede latablaadjunta,medidastodasen lascondicionesdereacción,¿cuáldebeserlavariacióndeentalpíadelareacciónindicada?

Enlace C−CC−ClC=CCl−Cl

Energía(kJ· ) 348338612242a)+612+242+(2·338)+348kJ· b)‐612–242–(2·338)–348kJ· c)‐612+242+(2·338)+348kJ· d)+612+242–(2·338)–348kJ·

(O.Q.L.Murcia2001)

Laecuaciónquímicacorrespondientealahalogenacióndelpropenoes:

CH =CH−CH (g)+Cl (g)CH Cl−CHCl−CH (g)


ΔH°=Σ νi·Ei enlacesformados‐Σ νi·Ei enlacesrotos

En la reacción propuesta se forman 2 moles de enlaces C−Cl y 1 mol de enlaces C−C,mientrasqueserompen1moldeenlacesC=Cy2molesdeenlacesCl−Cl.



ΔH°=[2·E +E ]–[E +E ]=

ΔH°=[2 ‐338kJ + ‐348kJ ]–[ ‐612kJ + ‐242kJ ]=

= ‐612kJ + 242kJ –2 338kJ – 348kJ


1.42.Indiquecuáldelassiguientesproposicionesescierta:a)Enunprocesoenelqueseevapora0,1molde (l)ensupuntodeebulliciónnormal,seabsorbecalorysemantieneconstantelatemperatura.b)ElcalordeformaciónestándardelFe(l)escero.c) Para un proceso, la variación de entalpía es siempre igual al calormedido a presiónconstante.d)Lacondensaciónesunprocesoendotérmico.


a)Verdadero.De acuerdo con las leyesde los cambiosdeestado,mientras elN (l) seencuentraasutemperaturadeebulliciónnormal,todoelcalorqueabsorbeseempleaenromperenlacesintermolecularesmanteniéndoseconstantelatemperatura.

b)Falso.Porconvenio,elcalordeformacióndeunelementoensuformamásestableencondicionesestándarescero.Elhierroensuformamásestableencondicionesestándaressólido.

c)Verdadero.Lavariacióndeentalpía,ΔH,sedefinecomoelcalorintercambiadoenunproceso,medidoapresiónconstante.

d)Falso.Lacondensacióneselprocesocorrespondientealcambiodeestado:

VaporLíquido

Para ese cambio de estado de agregación es preciso que se formen enlacesintermolecularesointeratómicosysiemprequeseformaunenlacesedesprendeenergía.Setratadeunprocesoexotérmico.

Soncorrectaslasrespuestasayc.

1.43.Si0,200molesdeungasidealsufrenunacompresiónadiabáticareversibledesde400torry1000mLaunvolumenfinalde250mL.¿Quésepuedeafirmar?

1)Q=W2)ΔE=ΔH3)ΔE=Q4)ΔE=Wa)Solola1b)Solola2c)Solola4d)Ciertasla1yla3


Deacuerdoconel1 PrincipiodelaTermodinámicalavariacióndeenergíainternadeunsistema,ΔE,secalculamediantelasiguienteexpresión:

ΔE=Q+W

SisetratadeunprocesoadiabáticoQ=0,portanto,secumpleΔE=W.

1‐2‐3)Falso.

4)Cierto.



1.44.¿Cuáldelassiguientesafirmacionesesfalsa?1)ElúnicométodoparacalcularΔHdeunareacciónespartirdelasenergíasdeenlace.2)ElcalordeformacióndelHg(s)escero.3)ElcalordeformacióndelCl(g)escero.4)ElvalordeΔHdeunareacciónpuedehallarserestandoalasenergíasdeenlacedelosproductoslasenergíasdeenlacedelosreactivos.

a)Todasb)1,2y3c)1,3y4d)3y4

(O.Q.L.CastillayLeón2001)(O.Q.L.Asturias2001)(O.Q.L.CastillayLeón2007)

a)Falso.ElvalordeΔHtambiénpuedecalcularseaplicandolaleydeHess.

b‐c)Falso. Por convenio, el valor de Δ H° de un elemento en su formamás estable encondiciones estándar es cero. Para mercurio y cloro las formas más estables encondicionesestándarson,respectivamente,Hg(l)yCl (g).

d)Verdadero.ElvalordeΔHreacciónapartirdelasenergíasdeenlacesecalculamediantelaexpresión:



(EnCastillayLeón2007sepreguntacuálescierta).

1.45.Medianteunciclo,1moldegascloro,queestabainicialmentea100°Cy1atm,realizauntrabajode125J.¿Quéseverifica?

1)ΔE>02)ΔS<03)Elentornocedecaloralsistema4)Faltandatosparaverificarlasrespuestas

a)Todasb)Solola2y4c)Solola3d)Solola1


Deacuerdoconel1 PrincipiodelaTermodinámicalavariacióndeenergíainternadeunsistema,ΔE,secalculamediantelasiguienteexpresión:

ΔE=Q+W

PortratarsedeunciclosecumplequeΔE=0.

Comoel trabajoesrealizadoporelsistemasecumple,W<0,yaquecorrespondeaunaenergía que abandona el sistema.Por tanto, sustituyendoen la ecuación se obtienequeQ=125J.Elsignopositivodelcalorquieredecirqueelentornocedecaloralsistema.

1‐2‐4)Falso.

3)Cierto.



1.46.Apresiónconstante,lareacción:

(g)+2 (g)2 (g)absorbe66,4kJpormolde quereacciona.1)Setratadeunareacciónexotérmica2)EnlareacciónΔS>03)Lareacciónestermodinámicamenteespontánea4)EnelprocesoΔU>Osi(RT)<66,4kJ/mol

Lapropuestacorrectaes:a)Solola2b)Solola1y3c)Ningunad)Solola4


1)Falso.Setratadeunprocesoendotérmico,ΔH>0.

2)Falso.Setratadeunprocesoenelqueseproduceundescensodeldesorden,ΔS<0,yaquehay,menosmolesdegasenlosproductosqueenlosreactivos.

3)Falso.ParaqueunprocesoseaespontáneosedebecumplirqueΔG<0.Aquíseabsorbecalor,ΔH> 0, y seproduceundescensodel desorden,ΔS < 0. Por tanto, se tratade unprocesoqueesnoespontáneoacualquiertemperatura.

4) Falso. De acuerdo con el 1 Principio de la Termodinámica la variación de energíainternadeunsistema,ΔU,secalculamediantelasiguienteexpresión:

ΔU=ΔH−ΔnRT

ComoenlareacciónsecumplequeΔn=‐1:

ΔU=ΔH+RT

aunqueRT>66,4kJ/molΔU>0


1.47.Dadalasiguientereacción:

nA+mBxC+Qkcal.dondeA,ByCrepresentansustanciaspurasgaseosas,seproponecomobalanceenergéticoparalacantidaddeenergíaliberadapormoldeA:1)nQkcal2)(n+m)Qkcal3)Q/nkcal4)(x/n+m)Qkcal


RelacionandoAconlaentalpíadelareacción:

1molAQkcalnmolA

=Qnkcal



1.48.Apartirdelasiguienteinformación:

C(s)+2 (g) (g) ΔH°=x

C(s)+ (g) (g) ΔH°=y

(g)+½ (g) (l) ΔH°=z¿CuálesΔH°delasiguientereacción?

(g)+2 (g) (g)+2 (l)a)x+y+zb)x+y‐zc)z+y‐2xd)2z+y‐xe)2z+y‐2x

(O.Q.N.Oviedo2002)


CH (g)C(s)+2H (g) ΔH°=‐x

C(s)+O (g)CO (g) ΔH°=y

2H (g)+O (g)2H O(l) ΔH°=2z


CH (g)+2O (g)CO (g)+2H O(l) ΔH°=‐x+y+2z


1.49.Unasustanciatieneuncalordecondensaciónde‐1,46kJ/gyuncalordesublimaciónde4,60kJ/g,¿cuáleselcalordesolidificaciónenkJ/g?a)4,60–1,46b)‐(4,60+1,46)c)1,46–4,60d)4,60+1,46e)Ningunadelasrespuestasanteriores.

(O.Q.N.Oviedo2002)(O.Q.N.Sevilla2010)

Se desea conocer la entalpía correspondiente al siguiente cambio de estado de unasustanciaA:

A(l)A(s) Δ H°=¿?

Laecuacióntermoquímicacorrespondientealprocesodecondensacióndelasustanciaes:

A(g)A(l) Δ H°=‐1,46kJ/g

Laecuacióntermoquímicacorrespondientealprocesodesublimacióndelasustanciaes:

A(s)A(g) Δ H°=4,60kJ/g


A(l)A(g) ‐Δ H°=1,46kJ/g

A(g)A(s) ‐Δ H°=‐4,60kJ/g



A(l)A(s) Δ H°=1,46+(‐4,60)=‐3,14kJ/g


1.50.CalculeΔH°paralasiguientereacción:

(g)+ (g)2HCl(g)apartirdelosdatosdelatabla:

Enlace Energíamediadeenlace(kJ/mol)H−H 440

Cl−Cl 240

H−Cl 430

a)‐860kJb)‐620kJc)‐440kJd)‐180kJe)+240kJ

(O.Q.N.Oviedo2002)(O.Q.L.Asturias2004)(O.Q.L.Asturias2007)



En la reacción propuesta se forman 2moles de enlaces Cl−H,mientras que se rompen1moldeenlacesH−Hy1moldeenlacesCl−Cl.

Considerandoquelaenergíadeenlaceesenergíadesprendidaenlaformacióndeunmoldeenlaces(negativa),lavariacióndeentalpíaasociadaalareaccióndeformacióndelHCles:

ΔH°=[2·E ]–[E +E ]=[2 ‐430kJ ]–[ ‐240kJ + ‐440kJ ]=‐180kJ


(EnAsturias2007sepreguntalaentalpíadeformacióndelHCl).

1.51. Una taza de 137 g a 20,0°C se llena con 246 g de café caliente a 86,0°C. El calorespecíficodelcafées4,0J/g·°Cyeldelataza0,752J/g·°C.Suponiendoquenohaypérdidadecaloralosalrededores,¿cuáleslatemperaturafinaldelsistema?a)79,9°Cb)93,7°Cc)98,4°Cd)76,0°Ce)53,0°C

(O.Q.N.Oviedo2002)(O.Q.N.Sevilla2010)

Teniendoencuentaquelatazasecomportacomouncalorímetroyaceptandoqueésteesunsistemaaisladoenelquenoentranisalecalor,Q =0:

Q =Q +Q é=0

donde:

Q =calorabsorbidoporlatazaparapasarde20°CaT °C,

Q é=calorcedidoporelcaféparapasarde86°CaT °C


m C T T m é C é T T é =0

Sustituyendo:

137g0,752Jg·°C

(T 20)°C+246g4,0Jg·°C

(T 86)°C=0T =79,7°C


1.52. Cuando una sustancia pura en fase líquida congela espontáneamente, ¿cuál de lassiguientesafirmacionesescierta?a)ΔG,ΔHyΔSsontodospositivos.b)ΔG,ΔHyΔSsontodosnegativos.c)ΔG,ΔHysonnegativos,pero ΔSespositivo.d)ΔG,ΔSysonnegativos,pero ΔHespositivo.e)ΔS,ΔHysonnegativos,pero ΔGespositivo.

(O.Q.N.Oviedo2002)(O.Q.L.Asturias2004)(O.Q.L.Murcia2010)(O.Q.L.Asturias2011)

SetratadeuncambiodeestadoespontáneodeunasustanciaA:

A(l)A(s)

Portratarsede:

UnprocesoespontáneoΔG<0

UnprocesoenelqueseformanenlacesintermolecularesΔH<0

UnprocesoenelquedisminuyeeldesordenΔS<0


1.53.Lasentalpíasestándardeformacióndelvapordeaguaydelnitratodeamoniosólidoson ‐241,8 kJ/mol y ‐339,9 kJ/mol, respectivamente. ¿Cuál es la variación de entalpíaestándarparaladescomposiciónde16,0gdenitratodeamoniosólidoparaformarvapordeaguayunamezcladenitrógenoyoxígenoenfasegas?a)‐98,1kJb)‐57,5kJc)‐49,0kJd)‐28,8kJe)‐14,4kJ(Masasatómicas:N=14;O=16;H=1)

(O.Q.N.Oviedo2002)

Setratadedeterminarlavariacióndeentalpíaasociadaalproceso:

NH NO (s)N (g)+12O (g)+2H O(g)


N (g)+32O2(g)+2H (g)NH NO (s)Δ H°=‐339,9kJ

H (g)+12O (g)H O(g)ΔfH°=‐241,8kJ



NH NO (s)N (g)+32O (g)+2H (g)‐Δ H°=339,9kJ

2H (g)+O (g)2H O(g) ‐Δ H°=2(‐241,8)kJ


NH NO (s)N (g)+12O (g)+2H O(g)‐Δ H°=‐143,7kJ·mol

Relacionandolaentalpíaconlacantidaddesustancia:

16gNH NO1molNH NO80gNH NO

‐143,7kJ

1molNH NO=‐28,7kJ


1.54.Paraunareacciónenequilibrioapresióny temperaturaconstantessehadecumplirque:a)ΔH=0b)ΔS=0c)ΔU=0d)ΔG=0

(O.Q.L.Murcia2002)

Lacondicióndeequilibriodeunsistemaimplicaque(ΔG)p,T=0.


1.55.Eloxígeno sepuedeobtenerenel laboratorioporcalentamientode sólido,deacuerdoalaecuacióntermoquímica:

2 (s)2KCl(s)+3 (g) ΔH=‐89,4kJCalcular laenergíaquese liberacuando,poresteprocedimiento,seobtienen10,1 litrosdeoxígenomedidosencondicionesnormalesdepresiónytemperatura.a)26,8kJb)37,2kJc)64,0kJd)13,4kJ

(O.Q.L.Murcia2002)


10,1LO1molO22,4LO

‐89,4kJ3molO

=‐13,4kJ


1.56.Entodoprocesoespontáneosetienequecumplirque:a)dS=dT/Hb)Δ >0c)Δ +Δ >0d)ΔG>0

(O.Q.L.Murcia2002)

Deacuerdoconla2ªleydetermodinámica,entodoprocesoespontáneo:

ΔStotal=ΔS +ΔS >0



1.57.Sabiendoque:

(g)+ (g)2HI(g) ΔH=3,34kJ

(s)+ (g)2HI(g) ΔH=50,16kJ¿Cuálserálaentalpíadesublimacióndelyodo?

a)+46,82kJ· b)+26,75kJ· c)‐53,50kJ· d)‐46,82kJ·

(O.Q.L.Murcia2002)

LaecuacióncorrespondientealasublimacióndelI es:

I (s)I (g)

De acuerdo con la ley de Hess las ecuaciones termoquímicas de los datos se puedenreescribirdelasiguienteforma:

2HI(g)I (g)+H (g) ΔH=‐3,34kJ

I (s)+H (g)2HI(g) ΔH=50,16kJ


I (s)I (g) ΔH=46,82kJ·


1.58.Laafinidadelectrónicadeliodoes‐295kJ/mol.Calcularlaenergíaliberadaalionizar152,4gdeátomosdeiodogasqueseencuentranenestadofundamental.a)127kJb)354kJc)708kJd)12,7kJ(Masaatómica:I=127)

(O.Q.L.Murcia2002)

Laafinidadelectrónicadelyodoeslaenergíaasociadaalproceso:

I(g)+e I (g) ΔH=‐295kJ·mol

Relacionandocantidaddesustanciayenergía:

152,4gI1molI127gI

‐295kJ1molI

=‐354kJ


1.59.PorelhechodequeelprocesodetransformacióndediamanteengrafitotengaΔG<0,¿quésepuedeafirmar?a)Quelosdiamantesnosonunainversiónsegura.b)Queelprocesonoesespontáneo.c)Queelprocesoesespontáneoaunquemuylento.d)Queaunqueseaumentemucholatemperatura,losdiamantesseguiránsiendodiamantes.

(O.Q.L.Murcia2002)

a)Falso.Carecedesentido.


b)Falso.Deacuerdoconelcriteriodeespontaneidaddeunproceso,siΔG<0setratadeunprocesoespontáneo.

c)Verdadero.De acuerdo con el criteriode espontaneidaddeunproceso, siΔG<0 setrata de un proceso espontáneo, sin embargo al desconocer el valor de la constantecinéticanosedisponedeinformaciónacercadelarapidezconquetranscurreelproceso.

d) Falso. Si se aumenta mucho la temperatura la red se rompe y el diamante sublimaquedandolosátomosdecarbonolibres.


1.60.Cuandoreacciona1litrodenitrógeno,medidoencondicionesnormales,conelhidrógenonecesario para formar amoníaco, se liberan 4138,2 J. ¿Cuál es la entalpía de formación delamoníaco?a)‐92,67kJ· b)‐46,34kJ· c)‐185,34kJ· d)‐307,9kJ·

(O.Q.L.Murcia2002)

LaecuacióncorrespondientealaformacióndeNH es:

12N (g)+

32H (g)NH (g)


‐4138,2J1LN

22,4LN1molN

1molNH2molN

1kJ10 J

=‐46,34kJ·


1.61.ConlaleydeHesssepuede:a)Calcularentalpíasdereacción.b)Calcularentalpíasdeformación.c)Calcularcantidadesdecalorenunareacciónmedidasapresiónconstante.d)Todassoncorrectas.

(O.Q.L.Baleares2002)

LaleydeHessoleydeaditividaddelasentalpíasdiceque:

“la variación de entalpía asociada a un proceso es lamisma tanto si el proceso serealizaenunsolaetapaoserealizaenvariasetapasconsecutivas”

Dadas una serie de entalpías correspondientes a procesos que puedan formar un ciclo,conocidas todas menos una, la combinación de estas entalpías en el orden adecuadopermiteobtenerlaentalpíadesconocida.

a‐b)Verdadero.Lasentalpíasdeformación,lomismoquelasdecombustión,sonuncasoparticulardelasentalpíasdereacción.

c) Verdadero. La entalpía se define como el calor intercambiado medido a presiónconstante.



1.62.Sobrelaentalpíasepuedeafirmarquea)Esunafuncióndeestado.b)Suvariacióndeterminaelcalordereacciónapresiónconstante.c)Midelairreversibilidaddeunproceso.d)Sidisminuyeelprocesoesespontáneo.

(O.Q.L.Asturias2002)

a)Verdadero.Laentalpíacomoelrestodelasfuncionestermodinámicasesunafuncióndeestado.

b)Verdadero.Laentalpíamideelcalorintercambiadoenunprocesoapresiónconstante.

c)Falso.Laentalpíanotienenadaqueverconlairreversibilidaddeunproceso.

d)Falso.LaespontaneidaddeunprocesosedeterminaconelvalordeΔGdelmismo.EnunprocesoespontáneoΔG<0.Estevalorsecalculamediantelaexpresión:

ΔG=ΔH–TΔS

Unprocesoquesecaractericeportener:

▪ΔH>0,esdecir,seabsorbecalor(endotérmico)

▪ΔS>0aumentaeldesorden

es un proceso que es espontáneo solo a temperatura altas, a las que se cumple queΔH–TΔS<0.

Soncorrectaslasrespuestasayb.

1.63.Señalelaafirmacióncorrecta:a)Eltrabajoesunafuncióndeestado.b)A25°Celvapordeaguaeselestadoestándardeestasustancia.c)UnareacciónenlaqueΔHesnegativoesespontánea.d)Elcalorestándardeformacióndel (g)escero.e)Latermodinámicapuedepredecirlavelocidadalaqueel (g)yel (g)reaccionanencondicionesnormales.

(O.Q.N.Tarazona2003)(O.Q.L.Cádiz2008)

a)Falso.Deacuerdoconla1ªleydelaTermodinámica,ΔE=Q+W,tantoelcalorcomoeltrabajonosonfuncionesdeestado.

b)Falso.Alatemperaturade25°Celestadodeagregacióndelaguaeslíquido.

c)Falso.LaespontaneidaddeunprocesosedeterminaconelvalordeΔGdelmismo.EnunprocesoespontáneoΔG<0.Estevalorsecalculamediantelaexpresión:

ΔG=ΔH–TΔS

Comoseobserva,elvalordeΔHnoessuficienteparadeterminarelsignodeΔG,precisoconocerelvalordeΔSylatemperatura.

d)Verdadero.Porconvenio,lasentalpíasdeformacióndeloselementosensuformamásestableencondicionesestándarsonnulas.

e) Falso. Una limitación de la termodinámica es que la variable tiempo no aparece enningunadesusecuaciones.Eslacinéticaquímicalaqueseocupadeestudiarlavelocidadconlaquetranscurreunareacción.



1.64.¿ParacuáldelossiguientesprocesosΔHyΔGdebensermássemejantes?a)2Al(s)+ (s)2Fe(s)+ (s)b)2Na(s)+2 (l)2NaOH(aq)+ (g)c)2 (g) (g)d)2 (g)+ (g)2 (g)e) (s)CaO(s)+ (g)

(O.Q.N.Tarazona2003)(O.Q.L.Murcia2002)(O.Q.L.Murcia2005)

LarelaciónentrelosvaloresdeΔGyΔHdeunprocesovienedadaporlaexpresión:

ΔG=ΔH–TΔS

ParaquesecumplalacondicióndequeΔGΔHesprecisoqueelvalordeltérminoTΔSsealomáspequeñoposible.Paraqueesoocurraesnecesarioqueexistaelmenorcambioposibledentrodelgradodedesordendeunsistema,ΔS.

Elprocesodealuminotermiarepresentadopor laecuaciónquímicadelapartadoa)eselquemás se ajusta a la condiciónpropuesta, ya que todas las sustancias, tanto reactivoscomo productos, son sólidas. Además, existe elmismo número demoles en reactivos yproductoslocualllevaaqueesadiferenciadeentropíaseaaúnmenor.


1.65.ElcalordedisolucióndelKCles17kJ· ylasumadeloscaloresdehidratacióndeunmolde iones cloro yunmolde ionespotasio,ambos en estadogaseoso es ‐698 kJ. LaenergíadereddelKCldelretículocristalinoes:a)‐715kJb)‐681kJc)715kJd)‐332kJe)681kJ

(O.Q.N.Tarazona2003)(O.Q.L.Madrid2004)


Cl (g)+K (g)KCl(s)


KCl(s)Cl (aq)+K (aq) Δ H°=17kJ

Cl (g)+K (g)Cl (aq)+K (aq) Δ H°=‐698kJ


Cl (aq)+K (aq)KCl(s) ‐Δ H°=‐17kJ

Cl (g)+K (g)Cl (aq)+K (aq) Δ H°=‐698kJ


Cl (g)+K (g)KCl(s) Δ H°=‐715kJ



1.66.Sabiendoque:

2S(s)+3 (g)2 (g) ΔH°=‐792kJ

2 (g)+ (g)2 (g) ΔH°=‐198kJ¿Cuálseráelvalordelaentalpíaestándardeformacióndeldióxidodeazufre?a)‐594kJ· b)‐297kJ· c)‐990kJ· d)‐126kJ·

(O.Q.L.Murcia2003)

LaecuacióncorrespondientealaformacióndeSO es:

S(s)+O (g)SO (g)

De acuerdo con la ley de Hess las ecuaciones termoquímicas de los datos se puedenreescribirdelasiguienteforma:

S(s)+32O (g)SO (g)ΔH°=

‐7922

kJ

SO (g)SO (g)+12O (g)ΔH°=

1982

kJ


S(s)+O (g)SO (g) ΔH°=‐297kJ·


1.67.Paraelprocesoendotérmico:

(g)2Cl(g)¿Cuáldelossiguientesdiagramasenergéticosseajustaalproceso?

a) b) c) d)

(O.Q.L.Murcia2003)

Setratadeunprocesoenqueserompenenlacesyparaellohayquecomunicarenergía,portantoesprocesoendotérmico.Elcontenidoenergéticodelosproductosessuperioraldelosreactivosyeldiagramaenergéticoqueloilustraeselb.


Transcurso de Transcurso de la reaccila reaccióónn

EE EE EE EE





EE EE EE EE





1.68.Dadoslossiguientesdatos: (A)=‐10000J/mol, (C)=‐15000J/mol, (D)=‐2000J/moly

A+2B2C+D ΔH°=‐12000JSepuedecalcular °(B)quevale:a)5000J/molb)2500J/molc)‐5000J/mold)‐17000J/mol




oreactivos

Sustituyendo:

ΔH°= 2Δ H(C)o +Δ H(D)

o 2Δ H(B)o +Δ H(A)

o

‐12000J=2molC‐15000JmolC

+1molD‐2000JmolD

2Δ H(B)o 1molA

‐10000JmolA

Seobtiene,Δ H(B)o =‐5000J/mol.


1.69.Lassiguientesmagnitudessonfuncióndeestado:a)p,V,Tb)H,U,Sc)T,H,Ud)Todassoncorrectas


Funcionesdeestadosonaquellasmagnitudesen lasqueenundeterminadoprocesonointeresasolo interesasusvalores finale inicial sin interesar laevolucióndelvalorde lamagnitudalolargodelproceso.

ΔU=U2–U1 ΔH=H2–H1ΔS=S2–S1 ΔG=G2–G1

Lasfuncionestermodinámicas:U,H,SyGsonfuncionesdeestado.

Lasvariablesdeestadosonp,VyTysuvalordeterminaelestadodeunsistema.


1.70.Delassiguientesafirmaciones:1)Enunprocesoespontáneolaentalpíapuededisminuir.2)Enunprocesoespontáneolaentropíapuedeaumentar.3)EntodoslosprocesosespontáneoslaenergíalibredeGibbsaumenta.

a)Soloesverdaderalaprimera.b)Laprimeraylasegundasonverdaderas.c)Laprimeraylatercerasonverdaderas.d)Lasegundaylatercerasonverdaderas.


La espontaneidad de un proceso viene determinada por el valor de ΔG que a su vezdependedelosvaloresdeΔHyΔSdeacuerdoconlaexpresión:


ΔG=ΔH–TΔS

1)Verdadero.Enunprocesoespontáneo,ΔG<0,portanto,esposiblequeΔH<0.

2)Verdadero.Enunprocesoespontáneo,ΔG<0,portanto,esposiblequeΔS>0siemprequeΔH<0.

3)Falso.Enunprocesoespontáneo,ΔG<0.


1.71.Unprocesoque seproducecondesprendimientodecalorydisminucióndeldesordentermodinámicoes:a)Espontáneosiempre.b)Nuncaespontáneo.c)Espontáneoabajastemperaturas.d)Espontáneoaaltastemperaturas.

(O.Q.L.Madrid2003)(O.Q.L.LaRioja2004)(O.Q.L.CastillayLeón2012)




Si ΔH < 0 y ΔS < 0, entonces el valor de ΔG depende de cuál de los términos|ΔH|o|TΔS|seamayor,esdecirdependedecuálseaelvalordeT.

Atemperaturasaltas:|ΔH|<|TΔS|yentoncesΔG>0ylareacciónesnoespontánea.

Atemperaturasbajas:|ΔH|>|TΔS|yentoncesΔG<0ylareacciónesespontánea.


1.72.LaentalpíaestándardecombustióndelAl(s)esde‐834,9kJpormoldeAl.SireaccionaAlcon ,¿enquécircunstanciassedesprenderán1045kJ?a)Cuandoseforman1,252molesde .b)Cuandoseforman0,626molesde .c)Cuandoreaccionan0,299molesdeAl.d)Cuandoreaccionan0,626molesdeAl.

(O.Q.L.Madrid2003)(O.Q.L.LaRioja2004)

LaecuacióntermoquímicacorrespondientealareacciónentreO yAles:

Al(s)+34O (g)

12Al O (s)ΔH°=‐834,9kJ·mol

Las respuestas c) y d) son falsas, ya que la cantidad de calor desprendida, 1045 kJ, esmayorquelacorrespondienteacuandoreacciona1moldeAl.

RelacionandocaloryAl O :

‐1045kJ0,5molAl O‐834,9kJ

=0,626mol



1.73.A291K,lasentalpíasdeformacióndelamoníacoenlosestadosgaseososylíquidosson,respectivamente: ‐46,05y ‐67,27kJ· .Apartirdeestosdatos,sepuedeafirmarque laentalpíadevaporizacióndelamoníacoes:a)‐113,3kJ· b)6,67kJ· c)‐1,25kJ· d)1,25kJ· (Masasatómicas:N=14;H=1)

(O.Q.L.Madrid2003)(O.Q.L.LaRioja2004)(O.Q.L.LaRioja2006)

LaecuaciónquímicacorrespondientealavaporizacióndeNH es:

NH (l)NH (g)

LasecuacionestermoquímicascorrespondientesalaformacióndeNH gasylíquidoson,respectivamente:

12N (g)+

32H (g)NH (g)Δ H°=‐46,05kJ·mol

12N (g)+

32H (g)NH (l)Δ H°=‐67,27kJ·mol

DeacuerdoconlaleydeHess,lasecuacionesanterioressepuedenreescribircomo:

12N (g)+

32H (g)NH (g)Δ H°=‐46,05kJ·mol

NH (l)12N (g)+

32H (g)‐Δ H°=67,27kJ·mol


NH (l)NH (g) Δ H°=21,22kJ·mol

Cambiandolasunidades:

21,22kJ1molNH

1molNH17gNH

=1,25kJ·


1.74. ¿De cuál de los siguientes hidrocarburos se obtiene más calor en la combustióncompletade1Ldelosmismosencondicionesidénticas?a)Metanob)Etanoc)Propanod)Butanoe)Todosigual

(O.Q.N.ValenciadeD.Juan2004)

Elcalordecombustióndeunhidrocarburoaumentaamedidaqueaumentaelnúmerodecarbonos que posee. Por estemotivo, el butano, C H , es el que tienemayor calor decombustión.

Loscuatrohidrocarburospropuestossongasesencondicionesestándar,portanto,1Ldecadaunodeellosestáintegradoporelmismonúmerodemolesdesustancia.

Porambasrazones,sedesprendemáscalorcuandosequema1Ldebutano.



1.75.Segúnlossiguientesdatos,¿quévalortiene °delHF(g)?

[1] +2 (g) (g)+ (g) °=‐168,26kcal/mol

[2] °=‐0,35kcal/mol

[3] +4HF(g) (g)+ (g)+2 (g) °=‐24,53kcal/mol

a)+360,2kcal/molb)‐1,5kJ/molc)‐1505,6J/mold)‐3602cal/mole)‐36,02kcal/mol(Dato.1J=0,24cal)



12H (g)+

12F (g)HF(g)


14SiO +

12F (g)

14SiF (g)+

14O (g)Δ H°=

‐168,284

kcal

14SiO

14SiO Δ H°=

‐0,354

kcal

14SiF (g)+

14O (g)+2H (g)

14SiO +HF(g)Δ H°=

24,534

kcal


12H (g)+

12F (g)HF(g)Δ H°=‐36,02kcal·


1.76. ¿Cuál de los siguientes hidrocarburos es el mejor combustible de un motor decombustióninterna?a)Ciclooctanob)Octanoc)3‐Etilhexanod)2,2‐Dimetilhexanoe)2,2,4‐Trimetilpentano


Los hidrocarburos que contienen entre C ‐C son los principales componentes de lagasolina.Noobstante,todosnoardenigual,yaquealgunosalarderproducenexplosiones.

El 2,2,4‐trimetilpentano, el más ramificado, es el que mejor arde, por lo que es unexcelente combustible para motores de combustión interna (se le asigna un índice deoctanode100).Elpeordelostres,yaqueardeconmásexplosiones,eselheptano(índicedeoctano0).



1.77.LaenergíainternamolardeungasidealvienedadaporlaexpresiónU=(a–T)R–aln(a–T)+b

dondeaybsondosconstantesyRlaconstantedelosgases.¿Cuálesla , delgas?a)a/(a–T)b)a/(a–T)+(a–T)c)a/(a–T)–Rd)ln(a/(a–T)e)a/(a–T)–T


Paraunmoldeungasidealsecumpleque:

U=H–RT

DerivandorespectoaT:

dUdT

=dHdT

R

dondesedefinenlascapacidadescaloríficasavolumenypresiónconstantecomo:

C =dUdT

C =dHdT

larelaciónentreambases,C C =R(relacióndeMayer)

DerivandolaexpresióndeU:

C =ddT

[(aT)Raln(aT)+b]=‐R+a

aT

SustituyendoenlaexpresiónquerelacionaaC yC :

C =R ‐R+a

aT=

aaT


1.78.Dadalasiguienteecuacióntermodinámica:

2 (g)+ (g)2 (g) ΔH°=‐483,6kJseñalelarespuestaincorrecta:a)Esunareacciónexotérmica.b)Enlaformaciónde180gdeaguasedesprenden4836kJ.c)Esunprocesoacompañadodeunadisminucióndeentropía.d)Laentalpíadeformacióndelaguagas,encondicionesestándar,es‐241,8kJ/mol.(Masas.H=1;O=16)

(O.Q.L.Murcia2004)

a)Verdadero.Deacuerdoconelsignomenosdelaentalpíadelareacciónsetratadeunprocesoexotérmicoenelquesedesprendeenergía.

b)Falso.Relacionandocantidaddemateriayentalpía:

180gH O1molH O18gH O

‐483,6kJ2molH O

=‐2418kJ


c)Verdadero.Todas lasespeciessongaseosasyademásexistenmásmolesenreactivosqueenproductos,portanto,lavariacióndeentropíadelproceso,Δ S°,es:

Δ S°=2S – 2S +S <0

Consultandolabibliografía:

Δ S°=2 188,7J·K –[2 130,6J·K +205J·K ]=‐88,8J·K

d)Verdadero.Relacionandocantidaddemateriayentalpía:

‐483,6kJ2molH O

=‐241,8kJ·mol


1.79. La entalpía de combustión de la acetona (propanona) es ‐1787,2 kJ/mol ¿Cuántaenergíasehadesprendidocuandosehayanrecogido13,44litrosde ,medidoenc.n.,enlacombustióndelamisma?a)536,16kJb)1072,32kJc)357,44kJd)1787,2kJ

(O.Q.L.Murcia2004)

Laecuacióntermoquímicacorrespondientealacombustióndelaacetonaes:

CH –CO–CH (l)+4O (g)3CO (g)+3H O(g) ΔH°=‐1787,2kJ/mol


13,44LCO1molCO22,4LCO

‐1787,2kJ3molCO

=‐357,44kJ


1.80.Lavariacióndeentalpíadeunsistemasedefinecomo:a)Elcalorintercambiadoporunsistemaavolumenconstante.b)Elcalorintercambiadoporunsistemaapresiónconstante.c)Elcalorintercambiadoporunsistema.d)Laenergíainternadeunsistema.

(O.Q.L.Murcia2004)

Por definición, la variación de entalpía de un sistema es el calor intercambiado con elentorno,medidoapresiónconstante.


1.81.Dadaunareacciónquímicaquesepuedeproducirtantodeformadirectacomoinversaysabiendoquelareaccióndirectaesendotérmica,sepuedeafirmarque:a)Laenergíadeactivacióndeambasserálamisma.b)Laenergíadeactivacióndelainversaserámenorqueladirecta.c)No se tiene información para afirmar nada respecto a la relación entre sus energías deactivación.d)Ningunadelasanteriores.

(O.Q.L.Murcia2004)

Eldiagramaenergéticocorrespondienteaunareacciónendotérmicaes:

Cuesti

Como

Lare

1.82.a)Lab)Elc) Sienergd) Sienerg

a)Fa

b)Fa

c) Vevolum

d)Fa

Lare

1.83.

Sepua)36b)38c)43d)39

Laen

Lare

ionesyProble

oseobserva

E

espuestacor

Enunsistemavariacióndcalordesprela reaccióngíainterna.i la reaccióngíainterna.

also.Enunp

also.Lavaria

erdadero. Lmenconstan

also.Deacue

espuestacor

Apartirde

(g)(g)

NH(g)uedededucir60kJ81kJ35kJ92kJ

nergíamedia

H°=‐43

espuestacor

masdelasOlim

aenlafigura

>E

rrectaeslab

maquereaccdeentalpíaeendidosiempn es a volum

n es a presi

procesoexot

acióndeent

La variaciónnte.

erdoconlop

rrectaeslac

lossiguiente

(g)

NH(g)+

N(g)+Hrquelaenerg

adeunenla

35kJ·mol

rrectaeslad

mpiadasdeQu

a:

b.

cionaexotérespositiva.precoincidemen constan

ión constan

térmicosed

talpía,ΔH,es

n de energí

propuestoe

c.

esdatos:

+H(g)

+H(g)

H(g)rgíamediad

acesedefine

+ ‐381kJ·3

d.

uímica.Volume

rmicamente:

econlavariante, el calor

te, el calor

desprendeca

selcalorde

ía interna,

enelapartad

H°=H°=H°=

deenlacepar

ecomoelva

·mol + ‐3

en2.(S.Menar

:

acióndeentr desprendid

desprendido

aloryΔH<0

esprendidom

ΔU, es el c

doanterior.

=435kJ

=381kJ

=360kJraelenlaceN

(O.Q.L.M

alorpromed

‐360kJ·mol

rgues&F.Latre

alpía.do es igual a

o es igual a

(

0.

medidoapr

alor despre

N−Hes:

Madrid2004)(

iodelasene

=‐392k

e)

a la variaci

a la variaci

(O.Q.L.Baleares

resiónconst

endido med

(O.Q.L.LaRioja

ergíasdadas

kJ·

39

ón de

ón de

s2004)

ante.

dido a

a2006)

s:


1.84.Paralassiguientesreacciones:

C(s)+ (g) (g) ΔH°=‐aJ

2CO(g)+ (g)2 (g) ΔH°=‐bJ¿Cuál de las siguientes respuestas representa la entalpía de formación delmonóxido decarbono?a)2a−bb)(b−2a)/2c)b−2ad)(2a−b)/2

(O.Q.L.Madrid2004)

LaecuaciónquímicacorrespondientealaformacióndeCOes:

C(s)+12O (g)CO(g)

De acuerdo con la ley deHess, las ecuaciones correspondientes a los datos se puedenreescribircomo:

C(s)+O (g)CO (g) ΔH°=‐aJ

CO (g)CO(g)+12O (g)ΔH°=

b2J


C(s)+12O (g)CO(g)ΔfH°=‐a+

b2=b–2a2

J


1.85.Alhacerreaccionaramoníacoyoxígenoseobtienenmonóxidodenitrógenoyagua.Sesabequeloscaloresdeformaciónestándardelamoníaco,monóxidodenitrógenoyaguason,respectivamente: ‐46; 90 y ‐242 kJ/mol. Con estos datos, el calor de reacción estándarreferidoaunmoldeamoníacosegúnesteproceso,será:a)‐454kJ/molb)+454kJ/molc)‐227kJ/mold)+227kJ/mol

(O.Q.L.Madrid2004)(O.Q.L.Madrid2007)

LaecuaciónquímicacorrespondientealareacciónentreNH yO es:

4NH (g)+5O (g)4NO(g)+6H O(g)

Deacuerdoconelconceptodeentalpíadereacción:


oreactivos

Sustituyendo:

ΔH°= 4ΔfH(NO)o +6ΔfH( )

o 4ΔfH( )o +5ΔfH( )

o

ΔH°=4molNO90kJmolNO

+6molH O‐242kJmolH O

4molNH‐46kJmolNH

=‐908kJ


No se tiene en cuenta la entalpía de formación del O (g), ya que por convenio, lasentalpíasdeformacióndeloselementosensuformamásestableencondicionesestándarsonnulas.

Elcalorreferidoa1moldeNH es:

ΔH°=‐908kJ

4molNH=‐227kJ/mol


1.86.Indiquecuáldelassiguientesreaccionesseproduceconuncambiodeentropíapositivo:a)Zn(s)+2HCl(aq) (aq)+ (g)b)O(g)+O(g) (g)c) (aq)+ (aq) (s)d)CaO(s)+ (g) (s)e) (g)+O(g) (g)f) (g)+3 (g)2 (g)

(O.Q.L.Madrid2004)(O.Q.L.CastillayLeón2012)

Elvalordelaentropíamolardelassustanciases:

S°(gas)>S°(líquido)>S°(sólido)

Lavariacióndeentropíacorrespondienteaunprocesosecalculamediantelaexpresión:

ΔrS°=Σ νi·SioproductosΣ νi·Si

oreactivos

a)Verdadero.Yaque,alexistirgasesenproductosysólidosreactivossecumpleque:

ΔrS°>0Σ νi·Sioproductos>Σ νi·Si

oreactivos

b‐e‐f) Falso. Ya que, aunque todas las especies son gaseosas, hay menos moles enproductosqueenreactivos.Secumpleque:

ΔrS°<0Σ νi·Sioproductos<Σ νi·Si

oreactivos

c)Falso.Yaque,haymenosmolesenproductosqueenreactivosyademáshaysólidosenproductosynoreactivos.Secumpleque:


oreactivos

d)Falso.Yaque,haymenosmolesenproductosqueenreactivosyademáshaysólidosenproductosygasesenreactivos.Secumpleque:


oreactivos


(EnCastillayLeón2012sereemplazanbycporeyf).

1.87.¿Cuáldeestasafirmacionesnoescorrecta?a)Laevaporacióndeunlíquidoaumentaconlatemperaturab)Laevaporacióndeunlíquidoaumentaaldisminuirlasfuerzasintermolecularesc)Laconversióndeungasalíquidosedenominacondensaciónd)Laevaporacióndeunlíquidodisminuyealaumentareláreasuperficial

(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2004)(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2005)


a)Verdadero.Elaumentodelatemperaturasedebeaqueaumentaelaportedeenergíaconloquetambiénaumentalacantidaddelíquidoqueseevapora.

b) Verdadero. Las fuerzas intermoleculares son las responsables de que una sustancianque posee enlace covalente se mantenga en estado líquido, si la intensidad de éstasdisminuyeaumentalacantidaddelíquidoqueseevapora.

c)Verdadero.Lacondensacióneselcambiodeestadodegasalíquido.

d) Falso. Si aumenta el área de transferencia de energía líquido‐vapor, aumenta lacantidaddelíquidoqueseevapora.


1.88. Razona en qué situaciones podrían ser espontáneos los procesos cuyas variacionescorrespondientesasustérminosentálpicosoentrópicossonlassiguientes:

i)ΔH>0;ΔS>0ii)ΔH<0,ΔS<0iii)ΔH<O;ΔS>0iv)ΔH>0;ΔS<0

a)i)aTaltas;ii)aTbajas;iii)siempreespontánea;iv)nunca.b)i)aTbajas;ii)aTaltas;iii)siempreespontánea;iv)nunca.c)i)aTaltas;ii)aTbajas;iii)nunca;iv)siempreespontánea.d)i)aTbajas;ii)aTbajas;iii)siempreespontánea;iv)nunca.


LaespontaneidaddeunprocesoladeterminaelvalordelaenergíalibredeGibbs,quesecalculamediantelasiguienteexpresión:

ΔG=ΔH–TΔS

queenunprocesoespontáneoΔG<0.

i)Unprocesoquesecaracterizaportener:

▪ΔH>0seabsorbecalor(endotérmico)


Setratadeunprocesoqueesespontáneosoloatemperaturaaltas,alasquesecumpleque|ΔH|<|TΔS|.

ii)Unprocesoquesecaracterizaportener:

▪ΔH<0sedesprendecalor(exotérmico)

▪ΔS<0disminuyeeldesorden

Setratadeunprocesoqueesespontáneosoloatemperaturabajas,alasquesecumpleque|ΔH|<|TΔS|.

iii)Unprocesoquesecaracterizaportener:

▪ΔH<0sedesprendecalor(exotérmico)



Setratadeunprocesoqueesespontáneoacualquiertemperatura,yaquesiempresecumpleque(ΔH−TΔS)<0

iv)Unprocesoquesecaracterizaportener:

▪ΔH>0seabsorbecalor(endotérmico)


Se trata de un proceso que nunca es espontáneo, ya que siempre se cumple que(ΔH−TΔS)>0


1.89.Apartirdelossiguientesvaloresdeentalpíasestándardereacción:

2NOCl(g)2NO(g)+ (g) ΔH°=+75,56kJ

2NO(g)+ (g)2 (g) ΔH°=‐113,05kJ

2 (g) (g) ΔH°=‐58,03kJCalculeΔH°delareacción:

(g)+ (g)2NOCl(g)+ (g), expresadaenkJ.a)+246,65b)‐95,52c)‐246,65d)+95,52e)Ningunodeestosvalores.

(O.Q.N.Luarca2005)


2NO(g)+Cl (g)2NOCl(g) ΔH°=‐75,56kJ

2NO (g)2NO(g)+O (g) ΔH°=‐113,05kJ

N O (g)2NO (g) ΔH°=58,03kJ


N O (g)+Cl (g)2NOCl(g)+O (g), ΔH°=95,52kJ


1.90.Unlíquidotieneuncalordevaporizaciónmolarde22,7kJ/molysupuntodeebulliciónnormales459K.¿Cuáleslapresióndevapor,enmmHg,a70°C?a)102b)7,48c)56,8d)742e)580

(Dato.R=8,314J· · )(O.Q.N.Luarca2005)


lnpp=ΔvapH

R1T

1T



lnp =ΔvapH

R1T

1T

+lnp1

Sustituyendo:

lnp =22,7

8,314·10 3

1459

1

273 70p =0,134atm

Cambiandounidades:

0,134atm760mmHg1atm

=102mmHg


1.91.Lacombustiónde90,0gdeácidooxálico (s),enunabombacalorimétricacuyacapacidad calorífica es 4,60 kJ/°C, produce un aumento de la temperatura desde 25,0°Chasta79,6°C.Elcalordecombustióndelácidooxálicoes:a)‐21,2kJ/molb)‐54,6kJ/molc)‐126kJ/mold)‐211kJ/mole)‐251kJ/mol

(O.Q.N.Luarca2005)

Suponiendoque labombacalorimétricaesunsistemaaisladoenelquenoentranisalecalor,Q =0:

Q =Q +Q =0

donde:

Q =calorabsorbidoporlabombaparaaumentarlatemperatura,

Q =calorcedidoporenlacombustióndelC H O =‐k·ΔT

Sustituyendo:

Q =‐4,60kJ°C(79,625)°C=‐251,2kJ

En una bomba calorimétrica semide el calor intercambiado a volumen constante, ΔE yaquí se pide la entalpía, el calor medido a presión constante. La relación entre ambasfuncionestermodinámicasvienedadaporlaexpresión:

ΔH=ΔE+ΔnRT

No obstante, hay que hacer constar que el término ΔnRT (trabajo) es muy pequeñocomparadoconeltérminoΔH(calor)motivoporelcualsesueleconsiderarqueΔHΔE.

Relacionandolamasadesustanciaconlaentalpíasetiene:

90gC H O1molC H O90gC H O

‐251,2kJ

1molC H O=‐251,2kJ



1.92.Calcule la temperaturaa la que parauna reacción es 1,04·10 y los valoresdeΔH°=‐83,2kJ/molyΔS°=‐246J/mol·K.a)0,274Kb)307Kc)0,307Kd)274Ke)NopuededeterminarsesinΔG°.

(Dato.R=8,314J· · )(O.Q.N.Luarca2005)

LarelaciónentrelosvaloresdeΔGyΔHdeunprocesovienedadaporlaexpresión:


Porotraparteenelequilibriosecumpleque:

ΔG°=‐RTlnK

Deambasexpresionesseobtieneque:

T=ΔH°

ΔS°RlnK

Sustituyendo:

T=‐83,2kJ

10 J1kJ

‐246J

mol·K 8,314J

mol·K ln 1,04·10 =273,9K


1.93.Apartirde lasenergíasdeenlace,C=O (707),O=O (498),H−O (464)yC−H (414)enkJ/mol,calculeΔH°(kJ/mol)paralasiguientereacción:

(g)+2 (g) (g)+2 (g)a)+618b)+259c)‐519d)‐618e)‐259

(O.Q.N.Luarca2005)(O.Q.L.Baleares2009)



En la reacción propuesta se forman2moles de enlaces C=O y 4moles de enlacesO−H,mientrasqueserompen2molesdeenlacesO=Oy4molesdeenlacesC−H.

Considerandoquelaenergíadeenlaceesenergíadesprendidaenlaformacióndeunmolde enlaces (negativa), la variaciónde entalpía asociada a la reacciónde combustióndelmetanoes:

ΔH°=[4·E +2E ]–[2E +4E ]

ΔH°=[4 ‐464kJ +2 ‐707kJ ]–[2 ‐498kJ +4 ‐414kJ ]=‐618kJ.



1.94.Laentalpíaestándardeformacióndelagualíquidaes‐285,8kJ/mol.¿Cuáleslaenergíanecesariaexpresadacomocambiodeentalpíaestándar,paraproducir3,5Ldeoxígenogas,medidosa22,5°Cy0,60atm,porelectrólisisdelagua?a)24,8kJb)49,5kJc)58,0kJd)89,3kJe)138kJ

(Dato.R=0,082atmL· )(O.Q.N.Luarca2005)

Laecuaciónquímicacorrespondientealaelectrólisisdelaguaes:

2H O(l)2H (g)+O (g)

AplicandolaecuacióndeestadodelosgasesidealessecalculaelnúmerodemolesdeO :

n=0,60atm·3,5L

0,082atmL·mol ·K 22,5+273 K=0,087molO

Relacionandomolesyentalpía:

0,087molO2molH O1molO

285,8kJ1molH O

=49,5kJ


1.95.Paraunareacciónquímicadada,sesabeque,a25°Cy1atmdepresión,ΔH°=20kJyΔS°=80J· .Bajoestascondiciones,lareacciónes:a)Exotérmicayespontánea.b)Endotérmicaynoespontánea.c)Exotérmicaynoespontánea.d)Endotérmicayespontánea.

(O.Q.L.Murcia2005)

ElsignopositivodeΔH°indicaquesetratadeunprocesoendotérmico.

ElsignopositivodeΔS°indicaquesetratadeunprocesoenelqueaumentaeldesorden.

Elvalordelasmagnitudesanterioreshacequeelvalordelatemperaturaseaelquedecidala espontaneidad del proceso. Ésta se determina con el valor de ΔG y éste se calculamediantelaexpresión:

ΔG=ΔH–TΔS>0procesonoespontáneo

ΔG=ΔH–TΔS<0procesoespontáneo

Sustituyendo:

ΔG°=20kJ 25+273 K80JK1kJ10 J

=‐3,84kJ

ElsignonegativodeΔGsetratadeunprocesoespontáneoa25°C.



1.96.Puestoquelasentalpíasdeformaciónestándarde (g), (l)y (g)son‐394,‐286 y 16 kJ/mol, respectivamente, el calor de combustión de unmol de según elproceso:

(g)+6 (g)4 (g)+4 (l) será:a)‐2736kJb)‐696kJc)+2736kJd)‐2704kJ

(O.Q.L.Murcia2005)



oreactivos

Sustituyendo:

ΔH°= 4ΔfH( )o +4ΔfH( )

o ΔfH( )o +6ΔfH(O2)

o =

=4molCO‐394kJmolCO


1molC H16kJ

molC H=‐2736kJ



1.97.SiparaunareaccióndadaΔH°=‐38,3kJyΔS°=‐113J· ,puededecirsequesetratadeunareacción:a)Espontáneaacualquiertemperatura.b)Noespontáneaacualquiertemperatura.c)Espontáneaatemperaturasmenoresde66°C.d)Espontáneaatemperaturassuperioresa66°C.

(O.Q.L.Murcia2005)

ElvalordelasmagnitudesΔH°yΔS°hacequeelvalordelatemperaturaseaelquedecidala espontaneidad del proceso. Ésta se determina con el valor de ΔG° y éste se calculamediantelaexpresión:

ΔG=ΔH–TΔS>0procesonoespontáneo


EnelequilibriosecumplequeΔG=0,portanto:

T=ΔH°ΔS°

=‐38,3kJ‐113J·K

10 J1kJ

=339K66°C

Latemperaturaeslacorrespondientealequilibrio.SiT<66°C,entonces,|ΔH°|<|TΔS°|yelvalorΔG°<0ylareacciónesespontánea.


Cuesti

1.98.

¿Cuála)‐25b)25c)Med)Má

Eldia

Como

Lare

1.99.entalcarboa)14b)11c)54,d)‐14

Laec

Deac

Susti

Seob

No sentalsonn

Lare

ionesyProble

Lareacción

A+2Blseráelvalo5kJ5kJenosde25kJásde25kJ

agramaener

oseobserva

E

espuestacor

La entalpíalpíade formonoydelagu48,3kcal/mo11,25kcal/m4,2kcal/mol48,3kcal/m

cuaciónquím

C H (g)+

cuerdocone

ΔH°=Σ νi

ituyendo:

ΔH°= 2Δ

1molC H

btiene,ΔfH(o

se tiene enlpíasdeformnulas.

espuestacor

masdelasOlim

n:

C+2Dordelaener

J

rgéticocorr

aenlafigura

>Δ H

rrectaeslad

ade combusmacióndelacuason‐94,1olmol

ol

micacorresp

+52O (g)

elconcepto

·Hioproductos

fH( )o +ΔfH

H‐310,7kcamolC H

)=54,2

cuenta lamacióndelo

rrectaeslac

mpiadasdeQu

tirgíadeactiva

respondiente

a:

d.

stióndelaccetilenosabkcal/moly

pondientea

2CO (g

deentalpía

sΣ νi·Hior

H( O)o Δ

al=2molC

kcal/mol.

entalpía deoselemento

c.

uímica.Volume

ieneΔH=+2ación?

eaunareac

cetileno esdbiendoque la‐68,3kcal/m

lacombusti

g)+H O(l)

dereacción

reactivos

fH( )o +2

CO‐94,1kcamolCO

e formaciónosensuform

en2.(S.Menar

25kJ

cciónendoté

de ‐310,7 kcaasentalpíasmol,respecti

ióndelaceti

n:

,5ΔfH(O2)o

al+1molH

n del O (g)mamásesta

rgues&F.Latre

érmicaes:

al/mola25sde formaciivamente.

(

ilenoes:

O‐68,3kcamolH O

), ya que pableencond

e)

(O.Q.L.Murcia

5°C.Determiióndeldióxi

(O.Q.L.Baleares

alOΔfH(

o

por convenidicionesestá

48

a2005)

ina laidode

s2005)

)

o, lasándar


1.100.Laentalpíadeformacióndelvapordeagua:a)Esmayorqueladelagualíquida.b)Esmenorqueladelagualíquida.c) Es igual a la del agua líquida ya que esta magnitud no depende del estado de lassustancias.d)Nosepuedesabersinconsultarlastablasdeentalpíasdeformación.


LaecuacióncorrespondientealavaporizacióndelH Oes:

H O(l)H O(g)

Lavariacióndeentalpíacorrespondienteaestecambiodeestadoes,ΔHvap>0,yaquesetratadeunprocesoendotérmicoenelqueserompenenlacesintermoleculares.


ΔrH°=ΔfH O(g)o ΔfH O(l)

o >0ΔfH O(g)o >ΔfH O(l)

o


1.101.Dadaslassiguientesecuaciones:

I. (g)+5/2 (g)2 (g)+ (l)

II. (g)+ (g)CO(g)+3 (g)La energía térmica generada a presión constante, comparada con la energía térmicageneradaavolumenconstante,es:a)MayorenIymenorenII.b)MenorenIymayorenII.c)MenorenIymenorenII.d)MayorenIymayorenII.(Dato:ΔH=ΔE+RTΔn)

(O.Q.L.CastillaLaMancha2005)(O.Q.L.CastillaLaMancha2008)

ReacciónI:

RTΔn=2– 1+2,5 =‐1,5RT

ReacciónII:

RTΔn= 1+3 – 1+1 =2RT

Teniendoencuentaqueenamboscasosse tratadereaccionesdecombustión,yqueenellasΔE<0,perosinembargoen:

‐lareacciónIeltérminoRTΔn<0,portantoeltérminoΔHsehacemenor

‐lareacciónIIeltérminoRTΔn>0,portantoeltérminoΔHsehacemayor


1.102.¿CuáleselcalordeformacióndeletanosabiendoqueloscaloresdedisociacióndelosenlacesC−C(grafito),C−C,C−H,yH−H,valen,respectivamente,715;347;416y436kJ/mol?a)105kJ/molb)‐105kJ/molc)345kJ/mold)‐345kJ/mol





Laecuaciónquímicacorrespondientealareaccióndeformacióndeletanoes:

2C(s)+3H (g)C H (g)

En la reacción propuesta se forman 6 moles de enlaces C−H y 1 mol de enlaces C−C;mientrasqueserompen2molesdeenlacesC−C(grafito)y3molesdeenlacesH−H.


ΔH°=[6E +1E ]–[2E +3E ]=

ΔH°=[6 ‐416kJ +1 ‐347kJ ][2 ‐715kJ +3 ‐436kJ ]=‐105kJ/mol


1.103.Enlassiguientesecuaciones:

I.C(grafito)+2 (g) (g)

II. (g)+5/2 (g)2 (g)+ (l)

III.CaO(s)+ (l) (s)

IV. (g)+ (g)CO(g)+3 (g)

V.2/3 (g) (g)

¿Cuáldelassiguientesafirmacioneseslacorrecta?a)LaecuaciónIVcorrespondealaformacióndeCO.b)LasecuacionesI,IIIyVsonecuacionesdeformación.c)Solounaecuaciónesdeformación.d)Dosecuacionessondeformaciónyunaesdecombustión.

(O.Q.L.CastillaLaMancha2005)(O.Q.L.CastillaLaMancha2008)

I.Eslaecuacióncorrespondientealareaccióndeformacióndelmetano.

II.Eslaecuacióncorrespondientealareaccióndecombustióndelacetileno.

III.Eslaecuacióncorrespondientealareaccióndeapagadodelacal.

IV. Es la ecuación correspondiente a la reacción de transformación del metano enhidrógeno.

V.Eslaecuacióncorrespondientealareaccióndetransformacióndelozonoenoxígeno.


1.104.Ordenademayoramenorentropíalassiguientessustancias:(g), (l), (g)

a) (g)> (l)> (g)b) (g)> (g)> (l)c) (g)> (g)> (l)d) (g)> (l)> (g)

(O.Q.L.CastillaLaMancha2005)


Las especies con mayor entropía molar a temperatura ambiente son aquellas quepresentenestadogaseosoadichatemperatura.Delaspropuestas,lasquepresentandichoestadosonO ySnCl .Sinembargo,teniendoencuentaquelaentropíaesunamagnitudextensiva,dependedelacantidaddesustancia,presentarámayorentropíalaespeciequetengamayormasamolar,SnCl .Porestemotivo,esmayorlaentropíamolardelSnCl (l),conunamasamolarbastantemayor,quedelO (g).

Consultandolabibliografía,losvaloresdeS(J·mol ·K )son:

(g)(365,8)> (l)(258,6)> (g)(205,2)


1.105.Enlossiguientessistemas:I.UnadisolucióndeazúcardentrodeunvasoabiertoII.UnacantidaddeaguadentrodeunaollaapresiónIII.Unareaccióndeneutralizaciónácido‐baseenuncalorímetroIV.UnvasoabiertoconteniendoaguaalqueseañadeunmetalalcalinoV.Unamezcladehidrógenoyoxígenodentrodeunabombacalorimétrica

¿Cuáldelassiguientesafirmacionesescorrecta?a)SoloIesunsistemaabierto.b)Ningunodelossistemasesadiabáticooaislado.c)Unodelossistemasescerrado.d)Tressonsistemascerradosydosabiertos.


IyIVsonsistemasabiertosyaqueintercambianmateriayenergíaconelentorno.

IIesunsistemacerradoyaqueintercambiaenergíaperonomateriaconelentorno.

IIIyVsonsistemasaisladosyaquenointercambiannimaterianienergíaconelentorno.


1.106.Aelevadatemperaturaypresiónconstanteesimposibleinvertirlasiguientereacción:

2 (s)2KCl(s)+3 (g) ΔH=‐10,6kcalPortantoΔSdebeser:a)Positivob)Negativoc)Cerod)ΔS>ΔH


Si no se puede invertir la reacción es que se trata de un proceso espontáneo a esatemperatura,portantoelvalordeΔG<0.ÉstasedeterminaconelvalordeΔG°yéstesecalculamediantelaexpresión:


SiΔG<0yΔH<0paraquesecumplaqueatemperaturaelevada|ΔH|<|TΔS|,entonceselvalordeΔS>0.Ademássetratadeunprocesoenelqueaumentaeldesordenyaquesepasaunaestructurasólidaordenadaaotramenosordenadagaseosa.



1.107.Delassiguientesafirmaciones,¿cuálescierta?a)EnunprocesoadiabáticoΔHsiempreseráigualacero.b)Elcalorestándardeformacióndeunelementoesnegativo.c)Q+Wesunafuncióndeestado.d)CualquierreacciónconΔG>0serámuylenta.


a)Falso.EnunprocesoadiabáticoQ=0.SielprocesoesapresiónconstantesetienequeΔH=Q ,perosisetratadeunprocesoavolumenconstanteentoncesΔE=Q

b)Falso.Porconvenio,elcalordeformacióndeunelementoensuformamásestableencondicionesestándarescero.

c)Verdadero.Deacuerdoconla1ªleydelaTermodinámica,ΔE=Q+W,aunquetantoelcalorcomoeltrabajonosonfuncionesdeestado,laenergíainterna,E,síloes.

d) Falso. Una reacción con ΔG > 0 es una reacción no espontánea. La magnitud ΔG noaportaningunainformaciónacercadelavelocidadconlaquetranscurredichareacción.


1.108.Todareacciónquímicaquetranscurreespontáneamentelohace:a)Condisminucióndeenergíalibre.b)Conunaumentodeentropíadeluniverso.c)Hastaqueseagotanlosreactivos.d)Hastaalcanzarelceroabsoluto.


EnunprocesoespontáneoadeterminadatemperaturasecumplequeelvalordeΔG<0.


1.109.¿Cuáldelassiguientesafirmacionesesfalsa?a)Enunprocesoespontáneolaentropíadelsistemapuededisminuir.b)Unprocesoespontáneopuedeserendotérmico.c)Enunproceso espontáneoapresión y temperatura constante la energía soloaumentacuandorealizatrabajoapresión‐volumen.d)Enunprocesoespontáneolavariacióndelaentropíadelsistemapuedesernula.


a)Verdadero. El valor de la energía libre deGibbs, que se calculamediante la siguienteexpresión:

ΔG=ΔH–TΔS

queenunprocesoespontáneoΔG<0.

Unprocesoquesecaracterizaportener:

▪ΔH<0,esdecir,sedesprendecalor(exotérmico)


Se tratadeunprocesoqueesespontáneosoloa temperaturabajas,a lasquesecumpleque|ΔH|<|TΔS|.

b)Verdadero.Unprocesoquesecaracterizaportener:




Setratadeunprocesoqueesespontáneosoloatemperaturaaltas,alasquesecumpleque|ΔH|<|TΔS|.

c)Falso.Setratadeunapropuestaabsurda.

d)Unprocesoquesecaracterizaportener:


▪ΔS=0

Setratadeunprocesoqueesespontáneoacualquiertemperatura,alaquesecumpleque|ΔH|<|TΔS|.


1.110.Calcula la variaciónde entalpíade vaporizaciónpara el (g),apartirde lossiguientesdatos:

=40mmHg =‐50,3°C=100mmHg =‐35,6°C

a)0,518kJ· b)27,4kJ· c)4,32kJ· d)0,928kJ·

(R=8,314J· · )(O.Q.L.Madrid2005)


lnpp=ΔvapH

R1T

1T

Sustituyendo:

ln10040

ΔvapH

8,314·10 3

127350,3

1

27335,6ΔvapH=27,4kJ·


1.111.Teniendoencuentalosenlacesqueserompenyqueseformanenlareacción:

– 2 sepuedeafirmarquelareacciónes:a)Exotérmicab)Endotérmicac)Exoentrópicad)Endoentrópicae)Espontánea

(O.Q.L.Madrid2005)(O.Q.L.LaRioja2005)(O.Q.N.Sevilla2010)

SetratadeunareacciónenelquehayquecomunicarenergíapararomperunenlaceN–Nporloquesetratadeunprocesoendotérmico.



1.112.SabiendoquelaenergíadelosdoblesenlacesC=Ctieneunvalorde~600kJ· yqueen lapolimerizacióndeletilenocadaunodeellosseconvierteendosenlacessencillosC−Cde~350kJ· ,sepuedeafirmarqueparalasiguientereacción:

n = (g)– – –(s)

a)ΔS>0yΔH>0b)ΔS>0yΔH<0c)ΔS<0yΔH>0d)ΔS<0yΔH<0




Enlareacciónpropuestaseforman2molesdeenlacesC–C,mientrasqueserompe1moldeenlacesC=C.

Considerandoquelaenergíadeenlaceesenergíadesprendidaenlaformacióndeunmoldeenlaces(negativa),lavariacióndeentalpíaasociadaalareaccióndepolimerizacióndeletilenoes:

ΔH=[2·E ]–[E ]=[2 ‐350kJ ]–[ ‐600kJ ]=‐150kJ

Atendiendoalsignodelaentalpíadelareacción,ΔH<0,seclasificaestacomoexotérmica.

Respectoalavariacióndeentropíadelareacción,ΔS:

ΔS=S–( ‐ )–S( = )<0yaqueS–( ‐ )–<S( = )

se pasa de una estructura gaseosa, del CH2=CH2 más desordenada, a otra sólida, del– CH –CH –,másordenada.


1.113. Las energías de Gibbs estándar de formación del (g) y del (l) sonrespectivamente,209,3y124,5kJ· .SegúnestosepuededecirqueelvalordelaenergíadeGibbsdelareacción:

3 (g) (l) es:

a)‐84,8kJ· b)+84,8kJ· c)+503,1kJ· d)‐503,4kJ·


DeacuerdoconelconceptodeenergíadeGibbsdereacción:

ΔG°=Σ νi·GioproductosΣ νi·Gi

oreactivos

Sustituyendo:

ΔG°=ΔfG( )o 3ΔfG( )

o =

=1molC H124,5kJmolC H

3molC H209,3kJmolC H

=‐503,4kJ·



1.114. Elija entre las siguientes reacciones, aquella en la que cabe esperar una mayordisminucióndelaentropía:a)A(g)+2B(g)AB2(g)b)A(g)+2B(g)AB2(l)c)C(s)+D(g)CD(g)d)A(g)+B(g)AB(g)e)A(s)A(g)

(O.Q.L.Madrid2005)(O.Q.L.LaRioja2005)(O.Q.L.Madrid2011)

La menor disminución de entropía tendrá lugar en la reacción en la que el estado deagregacióndetodaslassustanciasseaelmismo.Estacondicióndescartalasreaccionesb)yc)enlasqueaparecenunlíquidoyunsólido,respectivamente.

Enlareaccióne)existeaumentodeentropíaalpasardesólidoagas.

Deladosreaccionesrestantes,lamenordisminucióndeentropíalecorrespondealad)enlaestequiometríahacequesolohayaunmoldecadaunadelassustancias.


1.115.Paraunadeterminadareacción,ΔH°=‐82,8kJyΔS°=58,5J· .ElvalordeΔG°paraestareaccióna25°Ces:a)17370kJb)‐76,5kJc)‐100,2kJd)‐141,3kJe)‐65,7kJ

(O.Q.L.Almería2005)(O.Q.L.CastillayLeón2012)



Sustituyendo:

ΔG°=‐82,8kJ 25+273 K58,5JK

1kJ10 J

=‐100,2kJ


1.116.¿Quécantidaddecalor,expresadaenJ,senecesitaparaaumentarlatemperaturade5,0gdeaguadesde25,0°Ca35,0°C?a)7075Jb)12Jc)21Jd)105Je)209J(Dato. delagua=4,184J/K·g)

(O.Q.L.Extremadura2005)

Experimentalmente, se ha determinado que la cantidad de calor intercambiada por unsistemavienedadaporlaexpresión:

Q=m·C ·ΔT

Sustituyendo:


Q=5,0g4,184Jg·K

35,025,0 K=209,2J


1.117.Laentalpíadeformacióndelhidrógenoelementalencondicionesestándares:a)Endotérmicab)Exotérmicac)Igualacerod)Mayorquelaentalpíadeformacióndelnitrógeno.


Por convenio, las entalpías de formación de los elementos en su formamás estable encondicionesestándarsonnulas.


1.118.Sesabequelareacción:

CaO(s)+ (g) (s)esespontáneaabajastemperaturasynoespontáneaatemperaturasaltas.Estainformaciónpermitesaberque:a)Esteprocesoseráendotérmico.b)Esteprocesoseráexotérmico.c)Nohayinformaciónsuficienteparasabersiseráendooexotérmico.d)Ningunadelasanteriores.


LaespontaneidaddeunprocesoserelacionaconelvalordedeΔG.

ΔG>0procesonoespontáneo

ΔG<0procesoespontáneo

LaexpresiónquepermitecalcularelvalordeΔG°es:

ΔG=ΔH TΔSΔG>0atemperaturaelevadaΔG<0atemperaturabaja

Comosetratadeunprocesoenelquedisminuyeeldesorden,ΔS<0,yaquenohaygasesenlosproductosysíenlosreactivos,paraquesecumplalacondicióndevariaciónconlatemperaturaelprocesodebeserendotérmico,ΔH>0.


1.119.Quésedefinecomoenergíadeenlace:a)Laenergíadesprendidacuandoseionizaunmoldeátomosenestadogaseoso.b)Laenergíanecesariapararomperheterolíticamenteunmoldeenlacesenestadogaseoso.c)Laenergíanecesariapararomperhomolíticamenteunmoldeenlacesenestadogaseoso.d)Laenergíadesprendidacuandounmolde ionesmonovalentespositivos seunenconunmoldeionesmonovalentesnegativosparadaruncompuestoiónicosólido.


Laenergíadeenlacesedefinecomolaenergíaquesedesprendecuandoseformaunmoldeenlacesapartirdelosátomosenestadogaseoso.

Laenergíadedisociaciónsedefinecomolaenergíaqueseabsorbecuandoserompeunmoldeenlacesapartirdelosátomosenestadogaseoso.


Ambascoincidenenvalorabsolutoperodifierenenelsigno.

Ningunarespuestaescorrecta.

1.120.Indiquecuáldelassiguientesreaccionesnocorrespondeaunareaccióndeformación:a)2C(s)+3 (g) (g)b) (g)+ (g) (g)c)2C(s)+ (g) (g)d)C(s)+2 (g) (s)


Laentalpíadeformacióndeunasustanciasedefinecomo:

“elcalor intercambiado,medidoenapresiónconstante,en laformacióndeunmoldesustancia a partir de los elementos que la integran en su forma más estable encondicionesestándar”

Laúnicareacciónquenocumpleesacondiciónes:

(g)+ (g) (g)


1.121.Diga cuáles de los procesos indicados a continuación tiene un cambio de entropíamayordecero:a)Congelacióndelbromolíquido.b)Enfriamientodelnitrógenolíquidodesde100°Ca25°C.c)Evaporacióndeunacantidaddeetanolatemperaturaambiente.d)Licuacióndeloxígeno.


a)Falso.Laecuacióncorrespondientealacongelacióndelbromolíquidoes:

Br (l)Br (s)


ΔS°=S°Br2(s)S°Br2(l)

donde, SBr2(s)o <SBr2(l)

o , por tanto, ΔS° < 0. Se produce un descenso de entropía en elsistema.

b) Falso. El procesoN (g, 100°C) N (g, 25°C) tieneΔS° < 0, ya quedisminuye eldesordenalenfriarselamoléculasdelgasysermáslentoelmovimientodeloselectrones.

c)Verdadero.LaecuacióncorrespondientealaevaporacióndelC H Oes:

C H O(l)C H O(g)


ΔS°=S° (g)S° (l)

donde,S (g)o >S (l)

o ,portanto,ΔS°>0.Seproduceunaumentodeentropíaenelsistema.

d)Verdadero.LaecuacióncorrespondientealalicuacióndelO es:

O (s)O (l)



ΔS°=S° (l)S° (s)

donde,S (l)o >S (s)


Lasrespuestascorrectassoncyd.

1.122. En la reacción (s) + (g) para dar (s), diga cuál de las siguientesafirmacionesescierta:a)ΔG=ΔH+TΔSb)ΔS=0c)ΔS>0d)ΔS<0


a)Falso.LaexpresiónquepermitecalcularelvalordeΔGes:

ΔG=ΔH TΔS


ΔS=S (g) S +½S

b‐c) Falso. Se trata de unproceso en el quedisminuye el desorden,ΔS<0, ya que haymenosgasesenlosproductosqueenlosreactivos.

d)Verdadero.Segúnsehajustificadoenelapartadoanterior.


1.123.SabiendoquelaenergíadelosdoblesenlacesC=Ctieneunvalorde~600kJ· yqueenlapolimerizacióndeletilenocadaunodeellosseconvierteendosenlacessencillosC‐Cde~350kJ· ,sepuedeafirmarqueestareacciónesa)Neutratérmicamenteb)Endotérmicac)Exotérmicad)Laentropíaaumentae)Laentropíapermanececonstante

(O.Q.N.Vigo2006)

Laecuaciónquímicacorrespondientealapolimerizacióndeletilenoes:

nCH =CH – CH –CH –



Enlareacciónpropuestaseforman2molesdeenlacesC−C,mientrasqueserompe1moldeenlacesC=C.

Considerandoquelaenergíadeenlaceesenergíadesprendidaenlaformacióndeunmoldeenlaces(negativa),lavariacióndeentalpíaasociadaalareaccióndepolimerizacióndeletilenoes:

ΔH=[2·E ]–[E ]=[2 ‐350kJ ]–[ ‐600kJ ]=‐150kJ


Atendiendoalsignodelaentalpíadelareacciónseclasificaestacomoexotérmica.


1.124. A partir de las siguientes ecuaciones químicas y sus valores de ΔH°, determine laentalpía de reacción a 298 K para la reacción que tiene lugar en la batería de losautomóviles:

Pb(s)+ (s)+2 (l)2 (s)+2 (l)

(g)+ (l) (l) °=‐133kJ·

Pb(s)+ (s)+2 (g)2 (s) °=‐775kJ· a)+509kJ· b)+642kJ· c)‐509kJ· d)‐254kJ· e)‐642kJ·

(O.Q.N.Vigo2006)


2H SO (l)2SO (g)+2H O(l) Δ H°=2(133kJ)

Pb(s)+PbO (s)+2SO (g)2PbSO (s) Δ H°=‐775kJ


Pb(s)+PbO (s)+2H SO (l)2PbSO (s)+2H O(l) Δ H°=‐509kJ·


1.125. Se añade 0,0500 L de una disolución de ácido clorhídrico 0,200M a 0,0500 L deamoníaco acuoso 0,200 M en un calorímetro cuya capacidad calorífica es 480 J/K. Latemperaturaascendióen1,09K.Calcule °paralasiguientereacción:

HCl(aq)+ (aq) (aq)

a)‐58,2kJ· b)‐55,8kJ· c)‐63,4kJ· d)‐52,3kJ· e)‐61,1kJ· (Masasatómicas:H=1,008;N=14,007;Cl=35,453)

(O.Q.N.Vigo2006)(O.Q.L.Madrid2011)

Suponiendo que el calorímetro es un sistema aislado en el que no entra ni sale calor,Q =0:

Q =Q í +Q ó =0

donde:

Q í =calorabsorbidoporelcalorímetroparaaumentarlatemperatura,

Q ó =calorcedidoporenlaneutralización

Sustituyendo:

Q ó =‐k í ·ΔT=‐480JK1,09K =‐523,2J


En la reacción se hacen reaccionar volúmenes iguales de disolución de igualconcentración,además,laestequiometríadelareacciónesmolamol,portanto,setratadecantidadesestequiométricas.Elnúmerodemolesdecadareactivoes:

0,05LHCl0,2M0,2molHCl1LHCl0,2M

=0,01molHCl

Relacionandomolesdesustanciaconcalorseobtienelaentalpíadelareacción:

‐523,2kJ0,01molHCl

=‐52,32kJ·


(CuestiónsimilaralaspropuestasenNavacerrada1996yCiudadReal1997).

1.126.Enlacombustiónde13,2gdepropano, (g),seliberan6,6·10 kJdecalor.¿Cuáleselcambiodeentalpíaparaestareacción?a)+0,5·10 kJ· b)‐2,0·10 kJ· c)‐22,0·10 kJ· d)+22,0·10 kJ· e)‐0,5·10 kJ· (Masasatómicas:H=1,008;C=12,011)

(O.Q.N.Vigo2006)(O.Q.L.Madrid2011)

Laecuaciónquímicacorrespondientealacombustióndelpropanoes:

C H (g)+5O (g)3CO (g)+4H O(l)

Relacionandomasaycalor:

‐6,6·10 kJ13,2gC H

44gC H1molC H

=‐22,0· kJ·


1.127. Calcule la variación de entropía de vaporización para el agua, , a 1 atm depresión,sabiendoqueelcalordevaporizaciónes40,7kJ .a)‐0,109kJ· · b)0,236kJ· · c)‐0,236kJ· · d)0,109kJ· · e)0,440kJ· ·

(O.Q.N.Vigo2006)

LaecuacióncorrespondientealavaporizacióndelH Oes:

H O(l)H O(g); Δ H=40,7kJ·mol

LaexpresiónquerelacionaΔ SconΔ Haciertatemperaturaes:

Δ S=Δ H

T

Alapresiónde1atm,latemperaturaalaqueelH Osevaporizaes100°C:


Δ S=40,7kJ

100+273 K=0,109kJ·

Setratadeunprocesoenelqueaumentaeldesordenenelsistema.


1.128.Apartirde lasiguiente tabladeentalpíasdereacción,calcule laenergíadereddelKF(s),definidaenelsentidodeformacióndelretículocristalino:

K(s)+½ (g)KF(s) ΔH=‐563kJ· K(s)K(g) ΔH=+89kJ K(g) (g)+ ΔH=+419kJ (g)2F(g) ΔH=+160kJ

F(g)+ (g) ΔH=‐333kJ a)818kJ b)‐818kJ c)898kJ d)‐898kJ e)‐228kJ

(O.Q.N.Vigo2006)(O.Q.N.Sevilla2010)

LaecuacióntermoquímicacorrespondientealaenergíareticulardelKFes:

K (g)+F (g)KF(s) ΔH=¿?kJmol 1

Deacuerdo con la leydeHess lasecuaciones termoquímicasdadas sepueden reescribircomo:

K(s)+½F (g)KF(s) ΔH=‐563kJ·mol

K(g)K(s) ΔH=‐89kJ·mol 1

K (g)+e K(g) ΔH=‐419kJ·mol 1

F(g)½F (g) ΔH=‐80kJ·mol

F (g)F(g)+e ΔH=333kJ·mol

SumandotodasecuacionesseobtieneelvalordelaenergíareticulardelKF(s):

K (g)+F (g)KF(s) ΔH=‐818kJ


1.129. Si se pegan dos trozos de papel con pegamento de acción rápida se observa queduranteelprocesodepegadoestossecalientandeformaostensible.Puedeconcluirseque:a)Cuantomáspegamentosepongamássecalentarán.b)Elprocesoesendotérmico.c)Elprocesoimplicaunaumentodeentropía.d) Debe haber un error, puesto que el proceso de pegado no puede traer asociado unaumentodetemperatura.

(O.Q.L.Murcia2006)

Silostrozosdepapelsecalientanenelprocesodepegadoquieredecirquesetratadeunprocesoexotérmicoenelqueaumentalatemperatura.Esteaumentoconllevaasuvezunaumentoen laagitación térmicade laspartículasdelsistemaquehacenqueaumenteel


grado de desorden del mismo. Por tanto, al aumentar la temperatura se registra unaumentodelaentropíadelsistema.


1.130.Paraelequilibriodevaporizacióndelmercurio:

Hg(l)Hg(g)Elvalorde a100°Cesde0,00036.ElvalordeΔG°aesatemperaturaes:

a)24,59kJ b)‐24,59kJ c)242,5kJ d)‐242,5kJ (R=8,314J· · )

(O.Q.L.Murcia2006)

LaexpresiónquerelacionaΔG°ylaconstantedeequilibrioK es:

ΔG°=‐RTlnK

Sustituyendo:

ΔG°=‐8,314·10 3 kJmol·K

100+273 K ln 0,00036 =24,59kJ·


1.131.Elprimerprincipiodelatermodinámica:a)Permitecalcularelvalordelaenergíainternadelassustancias.b)Permitecalcularlaentalpíadelassustancias.c)Esunaconsecuenciadelaleydeconservacióndelaenergía.d)Todaslasafirmacionesanterioressoncorrectas.


Laexpresiónmatemáticadelprimerprincipiodelatermodinámicaes:

ΔE=Q+W

a)Verdadero. Conocidos el calor intercambiadopor el sistema,Q, y el trabajo realizadocontraelsistema,W,puedecalcularseelvalordeΔE.

b)Verdadero.Otraformadeescribirprimerprincipiodelatermodinámicaes:

ΔE=ΔH–ΔnRT

ΔE se puedemedir con una bomba calorimétrica y ΔnRT se puede conocer sabiendo lavariaciónenelnúmerodemolesgaseososenlareacción.

c)Verdadero.Elprimerprincipiodelatermodinámicasugierequelaenergíadelsistemasemantieneconstante.


1.132.¿Quénombrerecibeunatransformaciónenlacualnohayintercambiodecalor?a)Adiabáticab)Isócorac)Isotermad)Notieneningúnnombreespecífico.



a)Verdadero.Unatransformaciónadiabáticaesaquellaen lanoexistetransferenciadecalor.

b)Falso.Unatransformaciónisócoraesaquellaenlanoexistevariacióndevolumen.

c)Falso.Unatransformaciónisotermaesaquellaenlanoexistevariacióndetemperatura.


1.133.Dadalareacción:

2 (g)2C(s)+4 (g) ΔH°=150kJ.¿Quévalortendrálaentalpíadeformaciónestándardelmetano?a)150kJ b)‐150kJ c)75kJ d)‐75kJ

(O.Q.L.Baleares2006)(O.Q.L.CastillayLeón2012)

Laecuacióntermoquímicadelenunciadosepuedereescribircomo:

C(s)+2H (g)CH (g)ΔH°=‐150kJ2mol

=‐75kJ·


1.134. La entalpía de sublimación del grafito es 724 kJ . La energía de enlace delhidrógenoes+218kJ deátomosdehidrógeno.Laentalpíadeformacióndelmetanoes‐76kJ .¿CuáleslaenergíadelenlaceC–HenkJ ?a)418b)‐418c)255d)‐255


Laecuaciónquímicacorrespondientealaformacióndelmetano,CH (g)es:

C(grafito)+2H (g)CH (g)



En la reacción propuesta se forman 4 moles de enlaces C–H, mientras que se rompen1moldeenlacesC−C(grafito)y2molesdeenlacesH–H.

Considerando que la energía de enlace es energía desprendida (E < 0), la variación deentalpíaasociadaalareacciónes:

ΔH°=[4E ]–[E +2E ]

1molCH‐76kJmolCH

= 4molC‐H·E ‐ 1molC(gr)‐724kJmolC(gr)

+2molH‐H‐218kJmolH‐H

Seobtiene,E =‐415kJ· .



1.135.¿Cuántaenergíaesnecesariaparaobtener10gdeNOa25°Cy1atm?

(g)+ (g)2NO(g)ΔH°=180,7kJa)59,6kJb)180,7kJc)90,35kJd)29,8kJ


RelacionandolacantidaddeNOconlaentalpía:

10gNO1molNO30gNO

180,7kJ2molNO

=30,1kJ


1.136.Cuandoelhidróxidodesodio(s)sedisuelveenagua,latemperaturadeladisoluciónresultanteaumentaconrespectoaladelaguainicial.¿Quécambiosdeentalpíaydeentropíasehanproducidoenesteprocesodedisolución?a)ΔS°>0yΔH°>0b)ΔS°<0yΔH°>0c)ΔS°>0yΔH°<0d)ΔS°<0yΔH°<0


LaecuaciónquímicacorrespondientealprocesodedisolucióndelNaOH(s)es:

NaOH(s)Na (aq)+OH (aq)

Se trata de un proceso exotérmico (ΔH < 0) ya que aumenta la temperatura de ladisolución.

Setratadeunprocesoenelqueaumentaeldesorden(ΔS>0),yaquesepasadeunestadosólidomásordenadoaunadisoluciónacuosaenelqueexistemásdesorden.


1.137.¿Cuáldelossiguientesenunciadosesincorrecto?a)SegúnlaleydeHess,laentalpíadeunareaccióneslamismatantosilareacciónseefectúadirectamenteenunsolopaso,comosiseefectúa indirectamentepormediodevariospasosconsecutivos.b)Parausar la leydeHess,sedebenconocer lospasos intermediospor losque transcurreunareaccióndesdelosreactivosalosproductos.c) Según la ley deHess, las ecuaciones termoquímicas se pueden tratar como ecuacionesmatemáticas.d)LaleydeHessesunaconsecuenciadelprincipiodeconservacióndelaenergía.


a)Correcto.LapropuestacoincideconlaleydeHess.

b)Correcto.ParaaplicarlaleydeHesssedebenconocerlasentalpíascorrespondientesalospasosintermediosdelatransformacióndereactivosenproductos.

c)Correcto.LaleydeHesseslaleydeaditividaddelasentalpías.

d) Incorrecto. La ley de Hess no es consecuencia del principio de conservación de laenergía.



1.138.¿Cuáldelossiguientesenunciadosesincorrecto?a)Laenergíadeenlaceeslaenergíaquesenecesitapararomperunmoldedichosenlaces.b)Enlastablasseencuentranenergíasmediasdeenlace,pueslaenergíadeundeterminadoenlacedependeligeramentedelosotrosátomosnoimplicadosdirectamenteendichoenlace.c)Cuantomásfuerteyestableseaunenlacemenorserásuenergíadeenlace.d) Para romper un enlace se debe adicionar energía, mientras que la formación vaacompañadadedesprendimientodeenergía.


a)Incorrecto.Lapropuestacoincideconlaenergíadedisociación.

b)Correcto.Losvaloresdelastablasonvaloresmedios.

c)Incorrecto.Cuantomásfuerteseaunenlacemayordebeserelvalordelaenergíadeenlace.

d). Correcto. Romper enlaces se corresponde con la energía de disociación y formarenlacessecorrespondeconlaenergíadeenlace.

Lasrespuestascorrectassonayc.

1.139.Señalalareacciónen laqueelsignodeΔG°essiemprepositivo,independientementedelvalordelatemperatura.a) (g)2H(g) ΔH°=+436kJb)2 (g)+ (g)2 (g) ΔH°=‐197,8kJc) (g) (g)+2 (g) ΔH°=‐95,4kJd) (g)+2 (g) (g) ΔH°=+9,1kJ




Paraquesuvalorseasiemprepositivoesprecisoquesecumplaque:

ΔH°>0(procesoendotérmico)

ΔS°<0(disminuyeeldesorden)

Lasreaccionesdelosapartadosaydcorrespondenaprocesosendotérmicos,perosoloenladdisminuyeeldesorden.


1.140.Indicacuálesdelossiguientesprocesosimplicanunaumentodeentropíadelsistema:1)DisolucióndelNaClenagua.2)Congelacióndelagua.3)Evaporacióndeletanol.4)Disolucióndel enagua.5)Sublimacióndel

a)1,2y3b)1,3y4c)1,3y5d)3,4y5e)2,3y4

(O.Q.L.Asturias2006)(O.Q.N.Castellón2008)(O.Q.L.CastillayLeón2010)


1)LaecuacióncorrespondientealadisolucióndeNaCles:

NaCl(s)NaCl(aq)


ΔS°=SNaCl(aq)o SNaCl(s)

o

donde,ΔS°=SNaCl(aq)o >SNaCl(s)


2)Laecuacióncorrespondientealacongelacióndelaguaes:

H O(l)H O(s)


ΔS°=S (s)o S (l)

o

donde, S (s)o <S (l)


3)LaecuacióncorrespondientealaevaporacióndelCH CH OHes:

CH CH OH(l)CH CH OH(g)


ΔS°=S (g)o S (l)

o

donde, S (g)o >S (l)

o , ΔS° > 0. Se produce un aumento de entropía en elsistema.

4)ElN esungascuyasolubilidadenaguaesprácticamentenula,portanto,seproducepuedeconsiderar,singranerror,quenoexistevariacióndeentropíaenelsistema.

5)LaecuacióncorrespondientealasublimacióndelI es:

I (s)I (g)


ΔS°=S (g)o S (g)

o

donde,S (g)o >S (s)



(EnAsturias2006sepreguntaencuáldisminuyelaentropía).

1.141. Sean para un proceso químico, = energía de activación, = energía de losreactivosy =energíadelosproductos.Sepuededecirque:a)Lareacciónesexotérmicasi < b) tieneunvalorintermedioentre y c) – eslaenergíadesprendida

(O.Q.L.LaRioja2006)

Comosededucedeldiagramaentálpicopropuestoparaunprocesoexotérmico:


a)Verdadero.E <E

b)Falso.E eselmáximodeenergíadelproceso.

c)Falso.E −E eslaenergíaabsorbida.


1.142.Elcloroformoesuncompuestoorgánicocuyapresióndevapores197mmHga23°Cy448mmHga45°C.Sucalordevaporizaciónes:a)3,51kJ· b)‐3,51kJ·

c)‐29,2kJ·

d)29,2kJ·

(R=8,314J· · )(O.Q.L.Madrid2006)


lnpp=ΔvapH

R1T

1T

Sustituyendo:

ln448197

=ΔvapH

8,314·10 3

123+273

1

45+273ΔvapH=29,2kJ·mol

–1


1.143.Elsilicioutilizadoen lossemiconductoresseobtieneapartirde medianteunareacciónquesepuededividirentresetapas:

(s)+2C(s)Si(s)+2CO(g) ΔrH=+689,9kJ·

Si(s)+2 (g) (g) ΔrH=‐657,0kJ·

(g)+2Mg(s)Si(s)+2 (s) ΔrH=‐625,6kJ·

SabiendoqueCOy sonsubproductos,laentalpíadeformaciónde100gdesiliciopormediodeestareacciónes:a)‐2117kJb)2117kJc)‐592,7kJd)592,7kJe)658,5kJ

(O.Q.L.Madrid2006)(O.Q.N.Sevilla2010)

DeacuerdoconlaleydeHesslaentalpíaasociadaalareacciónglobales:

SiO (s)+2C(s)+2Mg(s)+2Cl (s)Si(s)+2CO(g)+2MgCl (s)ΔrH=‐592,7kJ·

RelacionandolacantidaddeSiconlaentalpía:


100gSi1molSi28gSi

‐592,7kJ1molSi

=‐2117kJ


1.144.Delareacciónenfasegaseosa:2A+BC+Dseconocequeesespontáneahastalos1200°C,yque ΔH°= ‐12,8kJ.Suponiendoque ΔH°y ΔS°novaríancon la temperatura,¿cuáleselcambiodeenergíalibredelareacción,ΔG°,a298K?a)‐8,69J· b)0c)15,38kJd)‐10,21kJe)‐15,38kJ

(O.Q.N.Córdoba2007)

EnprimerlugaresprecisocalcularelvalordeΔS:

ΔS°=ΔH°T

=‐12,8,7kJ

1200+273 K=8,7·10 3kJ·K

Setratadeunprocesoenelquedisminuyeeldesorden,sepasade3a2molesdegas.

LaexpresiónquepermitecalcularelvalordeΔGes:


Sustituyendo:

ΔG°=‐12,8kJ·298K 8,7·10 3kJ·K =‐10,21kJ


1.145.Cuandoelcincesatacadoporelácidosulfúricodiluidosedesprenden143kJporcadamoldecinca20°Cyapresiónconstante.¿Quéenergíasedesprenderáavolumenconstante?a)Lamismaqueapresiónconstante.b)0kJc)14,3kJd)140,5kJe)145,4kJ

(Dato:R=8,314J· · )(O.Q.N.Córdoba2007)

LaecuacióntermoquímicacorrespondientealareacciónentreH SO yZnes:

H SO (aq)+Zn(s)ZnSO (aq)+H (g); ΔH=‐143kJ·mol

La expresión que relaciona el calor a volumen constante, ΔE, con el calor a presiónconstante,ΔH,es:

ΔE=ΔH–RTΔn

dondeΔneslavariaciónenelnúmerodemolesgaseososentreproductosyreactivos:

Δn=1–0=1

Sustituyendo:

ΔE=‐143kJ1mol8,7·10 3kJmol·K

20+273 K=‐145,4kJ



1.146.LoscaloresdecombustióndelasdosformasalotrópicasdelC,elgrafitoyeldiamantesona298,16K:

C(grafito)+ (g) (g) ΔH°=‐393,13kJ·

C(diamante)+ (g) (g) ΔH°=‐395,03kJ· y lasentropíasmolaresestándar son:S°C (grafito)=5,73 J· yS°C (diamante)=2,37J· .¿CuáleslaΔG°paralatransiciónC(grafito)C(diamante),aesatemperatura?a)1,9kJb)2,9kJc)‐788,16kJd)0,9kJe)‐5kJ




De acuerdo con la ley deHess, las ecuaciones termoquímicas del enunciado se puedenreescribircomo:

C(grafito)+O (g)CO (g) ΔH°=‐393,13kJ

CO (g)C(diamante)+O (g) ΔH°=395,03kJ


C(grafito)C(diamante) ΔH°=1,9kJ

Aplicandoelconceptodeentropíadereacción:

ΔS°=S S =2,37J·K –5,73J·K =‐3,36J·K

SustituyendoenlaexpresióndeΔG°:

ΔG°=1,9kJ298,16K‐3,36JK

1kJ10 J

=2,9kJ


1.147.ParalareacciónA+B2C,laconstantedeequilibrioaunatemperaturavale1000.EstosignificaqueΔG°:a)Esnegativaaesatemperatura.b)Tieneunvalorpositivoyelevado,aesatemperatura.c)Esnegativasilatemperaturaesbaja,peropositivaatemperaturaselevadas.d)Escero.e)Espositiva,comoΔH°yΔS°.


LaexpresiónquepermitecalcularΔG°es:

ΔG°=‐RTlnK

SustituyendoseobtieneelvalordeΔG°enfuncióndelatemperatura:

ΔG°=‐8,314·T·ln 1000 =‐54,7T


Comolatemperaturaessiemprepositiva,elvalordeΔG°siempreseránegativo.


1.148.Paralareacción:

(g)+ (g) (g)+ (g)lavariacióndeenergíainterna(ΔE)cumple:a)ΔE<ΔHb)ΔE>ΔHc)ΔE=0d)ΔE=ΔH

(O.Q.L.Murcia2007)

DeacuerdoconelPrimerPrincipiodelaTermodinámica,larelaciónentreΔEyΔHvienedadaporlaexpresión:

ΔE=ΔH–ΔnRT


Δn=2–2=0

portanto,enestecasosecumplequeΔE=ΔH.


1.149.LareaccióndeN,N‐dimetilhidracinaconeltetróxidodedinitrógenosehautilizadoenalgunosviajesespacialescomocombustible.Laecuacióndeestareacciónes:

(l)+2 (l)3 (g)+2 (g)+4 (g)deacuerdoconloanteriorsepuedeafirmar:a)Laentalpíadelosproductosesmayorqueladelosreactivos.b)Laentropíadelosproductosesmayorqueladelosreactivos.c)Lavariacióndeenergíalibredelprocesodebeserpositiva.d)Unaatmósferadeoxígenoesfundamentalparaqueseproduzcalareacción.

(O.Q.L.Murcia2007)

a) Falso. Si se trata de un combustible el proceso debe ser exotérmico, por tanto, laentalpíadelosproductosesmenorqueladelosreactivos.

b) Verdadero. Si se trata de un proceso en el que todos los productos son gaseososmientrasquelosreactivossonlíquidos,portanto,seregistraunaumentodeldesordenenelproceso.

c)Falso.Setratadeunprocesoenelqueseproduceunaumentodeldesorden(ΔS>0)yundesprendimientodecalor(ΔH<0).Deacuerdoconlaecuación:

ΔG=ΔH–TΔS

d) Falso. El comburente en esteproceso es elN O por loqueno seprecisaO para elmismo.


Cuesti

1.150a)Nob)Loc)Lad)La

Enunprod

Lare

1.151espona)Elb)Lac)Lad)No

Elva

Enuntampasíqu

Debe

Lare

1.152

a)‐76b)‐10c)‐45d)‐13

De areesc

Suma

ionesyProble

0.¿Cuáldelaoesnecesariosproductosreaccióntraaenergíade

nprocesoeuctosesme

espuestacor

1. En un sisntáneodeundesordenseaenergíalibrvariacióndohayningún

lordeΔGde

ΔG=ΔH–

nsistemaaipocoserealiuedeacuerd

Δ S=Δ

eaumentare

espuestacor

2.Dadosloss

(s)+6

(l)+6kcal08,8cal54,8kcal37,1kcal

cuerdo concribircomo:

14P (s)+

PCl (l)+C

andoambas

masdelasOlim

assiguientesioaportarcadelareaccianscurresinactivacióne

xotérmicolenorquelad

rrectaeslab

stema totalnatransformehagamáximredeGibbssdeentalpíasencriteriosen

eterminala

TΔS<0

isladonientizatrabajo.Edoconla2ª

S+Δ

eldesorden

rrectaeslaa

siguientesd

(g)

(g)

la ley deH:

6Cl (g)

Cl (g)

secuaciones

mpiadasdeQu

safirmacionalorparainiiónposeenmnnecesidaddesnegativa.

aenergíadedelosreactiv

b.

mente aislamaciónesqumo.sehagamíniehaganegancilloparap

espontaneid

procesoe

tranisaleenEnestecasoleydelater

S>0

enelsistem

a.

atosindicac

4 (l)

(s)

Hess, las ecu

4PCl (l)

PCl (s)

sseobtiene:

uímica.Volume

nesessiempriciarlareacmenosenergídeuncataliz

elosvos.

ado y a volue:

ima.ativa.podersabers

daddeunpr

espontáneo

nergía,poro,elúnicovarmodinámic

ma.

cuálsería

ΔH°=

ΔH°=

uaciones te

) Δ

Δ

:

en2.(S.Menar

recorrectaeción.íaquelosrezador.

umen const

sielproceso

roceso

tanto,ΔH=alordetermca:

°del

=‐304,0kca

=‐32,8kcal

rmoquímica

ΔH°=14‐30

ΔH°=‐32,8k

rgues&F.Latre

enunareacc

activos.

tante, el cri

esespontán(

0,siademáinantedels

(s):

l

(O.Q.L.

as del enun

04,0kcal

kcal

e)

ciónexotérm

(O.Q.L.Murcia

iterio del se

neo.(O.Q.L.Asturias

ás,VesconssignodeΔG

CastillayLeón

nciado se pu

71

mica?

a2007)

entido

s2007)

tante,esΔS,

n2007)

ueden

Cuesti

Lare

1.153losrea)Lab)Lac)Lad)Se

Segúcorreprodsetraquep

Lare

1.154

Elvaes:a)11b)28c)‐11d)‐18

Lare

De areesc

ionesyProble

14P (s)+

52

espuestacor

3.Sienunareactivos,separeacciónabareacciónesreacciónesenecesitaun

n se obseespondienteuctos tienenatadeunarproduceuna

espuestacor

4.Considera

(g)(g)(g)(g)

alordeΔH°

141kJ·807kJ·141kJ·827kJ·

eaccióndela

PH (g)+2


PH3(g)

2O (g)

3H(g)+32

P(g)+52O

masdelasOlim

52Cl (g)

rrectaeslab

reacciónRpuedeafirmabsorbeenergsexotérmicaespontáneacatalizador

erva en ele a una renmayor enreacciónendaabsorción

rrectaeslaa

lassiguient

P(g)+3

2O(g)

2H(g)+

2P(g)+

paralacom

aquesequie

2O (g)

la ley deH:

P(g)+3

4O(g)

32O(g)

O(g)12

mpiadasdeQu

PCl (s)

b.

P,sesabarque:gía.a.a.rparaquese

l diagramaeacción ennergía que ldotérmica,andeenergía

a.

tesreaccione

H(g)

+O(g)

+5O(g)

mbustiónde

ereconocer

12P2O5(g)

Hess, las ecu

H(g)

32H O(g)

12P O (g)

uímica.Volume

Δ

bequelaene

everifiquela

a energéticla que lo

los reactivoaquellaenla.

esysuscorre

ΔH°=

ΔH°=

ΔH°=

ΔH°=

1molde

ΔH°es:

)+32H2O(g

uaciones te

en2.(S.Menar

ΔH°=‐108,8

ergíadelos

areacción.

ossa

espondientes

=965kJ·

=490kJ·

=930kJ·

=3382kJ·

(g)para

g)

rmoquímica

ΔH°=

ΔH°=

ΔH°=

ΔH°=

rgues&F.Latre

8kcal

productoses

svariacione

producir

(

as del enun

=1mol965mo

=2mol490mo

=32mol

‐93m

=12mol

‐33m

e)

esmayorque

(O.Q.L.Madrid

esdeentalpí

(g)y

(O.Q.L.LaRioja

nciado se pu

kJol

kJol

30kJmol

382kJmol

72

elade

d2007)

ía:

(g)

a2007)

ueden



PH3(g)+2O2(g)12P O (g)+

32H O(g)ΔH°=‐1141kJ·


1.155.¿CuáldelassiguientesafirmacionesesCORRECTA?a)Elcalorestándardeformación( °)deunelementoesnegativo.b)LaΔHdecombustióndeunasustanciaesnegativa.c)EnunprocesoendotérmicoΔHesnegativad)SiΔHesnegativa,entonceselprocesoesespontáneo.

(O.Q.L.LaRioja2007)

a)Falso.Porconvenio,elcalordeformacióndeunelementoensuformamásestableencondicionesestándarescero.

b)Verdadero.Enunacombustiónsedesprendeenergíaenformadecalor,portanto,ΔH<0.

c)Falso.UnprocesoendotérmicoesaquelenelsistemaabsorbecalordelentornoytieneunvalordeΔH>0.

d)Falso.LaespontaneidaddeunprocesovienedadaporelvalordeΔG.Esta funciónsecalculapormediodelaexpresiónΔG=ΔH–TΔS.ParaqueunprocesoseaespontáneosedebecumplirqueΔG<0.

Enestecaso,siΔH<0peroΔS<0,atemperaturaselevadasΔG>0,yentonces,elprocesoesnoespontáneo.


1.156.Paraelproceso:

C(s)+ (g) (g)aunaciertatemperatura,laenergíalibreofuncióndeGibbs(ΔG)esnegativa.Estosignificaque:a)Elsistemaseencuentraenequilibrio.b)Elprocesoesimposible.c)Seforma espontáneamente.d)El sedescomponeespontáneamente.

(O.Q.L.LaRioja2007)

LaespontaneidaddeunprocesovienedadaporelvalordeΔG.SisecumplequeΔG<0,elprocesoesespontáneo.


1.157.Determina la temperaturadeebullicióndelaguaaunapresiónde100mmHg si sesupone que la variación estándar de entalpía se mantiene constante al variar latemperatura.a)13°Cb)83°Cc)34°Cd)52°Ce)135°C

(Datos. °(298K)enkJ· : (l)=‐284,3; (v)=‐241,8)(O.Q.N.Castellón2008)


Sedeseaconocerlatemperaturaasociadaalproceso:

H O(l)H O(v)

Lavariacióndeentalpíadelprocesoes:

ΔH°=1molH O(v)‐241,8kJ

1molH O(v)1molH O(l)

‐284,3kJ1molH O(l)

=42,5kJ


lnpp=ΔvapH

R1T

1T

Teniendoencuentaqueunlíquidohierve(T =T )cuandosupresióndevaporseigualaalapresiónatmosférica(p =760mmHg):

ln760100

=42,5

8,314·10 3

1Teb

1

100 273Teb=325K=52°C


1.158.Elhierroseobtieneporreduccióndelóxidodehierro(III)mineralconcarbón,queesoxidadoadióxidodecarbono.Determina,haciendousodelosdatostermodinámicos,apartirdequetemperaturapuedeproducirseelproceso,silapresiónparcialdeldióxidodecarbonoes1atm.a)NopuededeterminarsesinconocerlaentalpíadelCydelFe.b)1200Kc)2400Kd)818Ke)298K

(Datos. °( )=‐821kJ ; °( )=‐393kJ ;S°( )=88,8J ;S°( )=217,4J ;S°(C)=5,72J ;S°(Fe)=27,12J )

(O.Q.N.Castellón2008)

LaecuaciónquímicaajustadacorrespondientealaobtencióndeFeapartirdeFe O es:

2Fe O (s)+3C(s)4Fe(s)+3CO (g)



oreactivos

Sustituyendo:

ΔH°=3molCO‐393kJ

1molCO2molFe O

‐821kJ1molFe O

=463kJ

Lavariacióndeentropíaasociadaalprocesopuedecalcularseapartirdelaexpresión:

ΔS°=Σ νi·SioproductosΣ νi·Si

oreactivos

Sustituyendo:

ΔS°= 3molCO217,4J

K·molCO+4molFe

27,12JK·molFe


2molFe O88,8J

K·molFe O+3molC

5,72JK·molC

=565,92JK

Relacionando las ecuaciones que permiten calcular la temperatura de equilibrio seobtiene:

ΔG°=ΔH°‐TΔS°

ΔG°=‐RTlnKT=

ΔH°ΔS°‐RlnK

Paraestareacción:

K =p K =1

T=463kJ

565,92J·K–110 J1kJ

=818K


1.159. La termodinámica nos describe la posibilidad de que tenga lugar un determinadoproceso segúnel signode ∆Hyde ∆S.Siestamosestudiandounosprocesosque tienen lossignosde∆Hyde∆Squeseindicanenlatabla:

Proceso ∆H ∆S

(I) +

(II) + (III) (IV) + +

¿Cuáldelassiguientesafirmacionesescorrecta?a)Elproceso(I)esespontáneoyelproceso(II)tienelaposibilidaddeserlo.b)Losprocesos(II)y(III)sonespontáneosyelproceso(IV)tienelaposibilidaddeserlo.c)Elproceso(III)esespontáneoylosprocesos(I)y(II)tienenlaposibilidaddeserlo.d)Elproceso(IV)esespontáneoyelproceso(I)tienelaposibilidaddeserlo.e)Elproceso(I)esespontáneoylosprocesos(III)y(IV)tienenlaposibilidaddeserlo.


ElvalordelaenergíalibredeGibbs,quesecalculamediantelasiguienteexpresión:

ΔG=ΔH–TΔS

queproporcionaelcriterioparadecidirsiunprocesoesonoespontáneo.Asípues:

ΔG>0 procesonoespontáneo

ΔG<0 procesoespontáneo.

Proceso(I)secaracterizaportener:



Setratadeunprocesoespontáneoacualquiertemperatura,yaque,|ΔH||TΔS| 0.

Proceso(II)secaracterizaportener:




Setratadeunprocesonoespontáneoacualquiertemperatura,yaque,|ΔH||TΔS| 0.

Proceso(III)secaracterizaportener:



Se tratadeunprocesoqueesespontáneosoloa temperaturabajas,a lasquesecumpleque|ΔH||TΔS| 0.

Proceso(IV)secaracterizaportener:



Se trata de un proceso espontáneo solo a temperatura altas, a las que se cumple que|ΔH||TΔS| 0.


1.160. A una cierta temperatura la entalpía de combustión de la glucosa ( ) es ‐2816,8kJ/moly ladeletanol,( ),es ‐1366,9kJ/mol.Aesatemperatura, laentalpíacorrespondientealaformacióndeunmoldeetanolsegúnlareacción:

(s)2 (l)+2 (g)a)83,0kJb)‐83,0kJc)‐166,0kJd)‐41,5kJe)41,5kJ


Lasecuacionestermoquímicascorrespondientesalosdatosproporcionadosson:

C H O (s)+6O (g)6CO (g)+6H O(l) ΔH°=‐2816,8kJ

C H OH(l)+3O (g)2CO (g)+3H O(l) ΔH°=‐1366,9kJ

DeacuerdoconlaleydeHessestasecuacionessepuedenreescribircomo:

C H O (s)+6O (g)6CO (g)+6H O(l) ΔH°=‐2816,8kJ

2[2CO (g)+3H O(l)C H OH(l)+3O (g)] ΔH°=2(1366,9kJ)


C H O (s)2C H OH(l)+2CO (g) ΔH°=‐83,0kJ

Lacantidaddecalorquesedesprendeenlaproduccióndeunmoldeetanoles:

‐83,0kJ2molC H OH

‐41,5kJ

mol



1.161.Setienelareacción:

(g) (g)+½ (g) conΔH°=‐81,6kJyΔS°=75,3J/K.Conestosdatos,puedeafirmarseque:a)Alformarse32gde encondicionesestándarsedesprenden81,6kJ.b)Lareacciónsoloseráespontáneaparatemperaturasmayoresque298K.c)Lareacciónsoloseráespontáneaparatemperaturasmenoresque298K.d)Lareacciónseráespontáneaacualquiertemperatura.e)Lareacciónseguiráunacinéticadeordenuno.


a)Falso.Lacantidaddecalorquesedesprendealformarse32gdeO es:

32gO 1molO32gO

‐81,6kJ

0,5molO=‐40,8kJ

b‐c) Falso. El valor de la energía libre de Gibbs, que se calcula mediante la siguienteexpresión:

ΔG=ΔH–TΔS

proporcionaelcriterioparadecidirsiunprocesoesonoespontáneo.Asípues:

Lareacciónpropuestasecaracterizaportener:

ΔH<0,esdecir,sedesprendecalor(exotérmico)

ΔS>0aumentaeldesorden

Setratadeunareacciónqueesespontáneaacualquiertemperatura,yaque,

ΔHTΔS<0.

d)Verdadero.Deacuerdoconloexpuestoenelapartadoanterior.

e)Falso.Losdatosaportadosnoproporcionaninformaciónparapredecirlacinéticadelareacción.


1.162.Unsistemarecibeunacantidaddecalorde3000calyelsistemarealizauntrabajode5kJ.¿Cuáleslavariaciónqueexperimentasuenergíainterna?(1cal=4,18J).a)Aumentaen8000Jb)Disminuyeen2000Jc)Disminuyeen7540Jd)Aumentaen17540Je)Aumentaen7540J

(O.Q.N.Castellón2008)(O.Q.L.CastillayLeón2010)

Deacuerdoconel1erPrincipiodelaTermodinámicalavariacióndeenergíainternadeunsistema,ΔE,secalculamediantelasiguienteexpresión:

ΔE=Q+W

Sielsistemamodificasuenergíainternaesqueentraosaleenergíadeélenformadecalorotrabajo.

CuandoelsistemaganaenergíaΔE>0

CuandoelsistemapierdeenergíaΔE<0


Qrepresentaelcalorintercambiadoporelsistemaconelentorno.

SielcaloresabsorbidoporelsistemaQ>0

SielcaloresdesprendidoporelsistemaQ<0

Wrepresentaeltrabajorealizadosobreelsistema.

SieltrabajoesrealizadoporelsistemaW<0,yaquecorrespondeaunaenergíaqueabandonaelsistema.

Si el trabajo es realizado contra el sistema W > 0, ya que corresponde a unaenergíaqueentraelsistema.

Sustituyendolosvaloresdados:

ΔE=3000cal4,18J1cal

+(‐5000J)=7540J


1.163.Lavariacióndeentalpíaparaunareacciónquímicaes‐94,6kJ/molylavariacióndeentropía‐181,1J/molK.Supuestasconstanteslasmagnitudesanterioresconlatemperatura,señalalatemperaturaapartirdelacualdichareacciónesespontánea:a)T>500Kb)T<500Kc)T<200Kd)Nosepuedecalcular

(O.Q.L.Murcia2008)

Se trata una reacción en la que se desprende calor (ΔH < 0) y disminuye el desorden(ΔS<0).Laespontaneidadenestetipodereaccionesdependedelvalordelatemperatura.

UnareacciónesespontáneasiΔG<0ynoespontáneasiΔG>0.

LarelaciónentreΔSyΔHvinedadaporlaecuación:

ΔG=ΔH–TΔS

LatemperaturadeequilibriosecalculateniendoencuentaqueΔG=0:

T=ΔHΔS

=‐94600J·mol‐181J·mol ·K

=522,7K

SiT<522,7K,secumpleque:

|ΔH|<|TΔS|entoncesΔG<0reacciónespontánea


1.164. Si eres aficionado a la leche chocolateada y has observado el proceso que suponeañadiralalecheelpolvo,quizástehayasdadocuentadequeduranteelmismoseproduceunaumentodetemperatura.Sepodríaafirmar:a) Que ese aumento de temperatura se dará en mayor medida cuanto más polvochocolateadoañadas.b)Estoesconsecuenciadequeelprocesoesendotérmico.c)Estoesconsecuenciadequeelprocesoimplicaunaumentodeentropía.d)Debehaberun error,puestoque esteprocesonopuede traerasociadounaumentodetemperatura.

(O.Q.L.Murcia2008)

Cuesti

Si sechoco

Lare

1.165conlaa)Noyenlb)Sí,c)Sí,deacd)Sí,

Comoentalmismdifer

La enpartienerginver

Lare

1.166

a)+4b)‐59c)+4d)‐79

De areesc

Suma

Lare

ionesyProble

e trata deolateadose

espuestacor

5.¿Puededaamismaeneo,lasreacciolasendotérmsiemprequeporqueelcctivación.siempreque

o se obserlpías ambasma energíaenteenergía

ntalpía de lr de la dgías de arsa.

Δ H=E

espuestacor

6.¿Cuálesel

S(rómbico)

S(monoclíni

(g)+½

401J/mol94,21kJ/mo44,27kcal/m90,53kJ/mo


S(rómbico)

SO (g)

SO (g)+12

andolasecu

S(rómbico)

espuestacor

masdelasOlim

un procesoañada,elau

rrectaeslaa

arseelcasodergíadeactionesexotérmmicaséstasieeunareaccicarácterexo

esetratede

va en el ds reaccionede activacióadeactivac

a reacción siferencia eactivación,

E

rrectaeslac

lΔH°delatr

+ (g)

ico)+3/2

½ (g)

olmolol

la ley deH:

+O (g)

S(monoclı

12O (g)

uacionesseo

S(mon

rrectaeslaa

mpiadasdeQu

o exotérmicumentodete

a.

dedosreaccivación?micassecaraempreesnegiónsealarea‐oendotérm

ereacciones

diagrama dees tienen laón directa yióninversa.

se obtiene antre ambasdirecta e

c.

ransformaci

(g)

(g)

(g)

Hess, las ecu

SO (g)

ınico)+32O

SO (g)

obtiene:

noclínico)

a.

uímica.Volume

co (aumentemperatura

cionesquími

acterizanpogativa.accióninvermicodeuna

catalizadas

eay.

ase

ión:S(rómbic

ΔH

(g) ΔH

ΔH

uaciones te

ΔH°

(g)ΔH°

ΔH°=

ΔH°

en2.(S.Menar

ta la tempeaserámayor

icas,unaexo

orposeerene

rsadelaotrareacciónes

endisolució

co)S(mo

H°=‐296,9k

H°=‐395,47k

H°=‐98,16kJ

rmoquímica

°=‐296,9kJ

=395,47kJ/

=‐98,16kJ/

=0,401kJ/

rgues&F.Latre

eratura), cur.

otérmicayo

ergíasdeac

a.sindependie

ón.

onoclínico)?

kJ/mol

kJ/mol

J/mol

(O.Q.L.

as del enun

/mol

/mol

/mol

/mol

e)

uanto más

otraendotér

ctivaciónpos

entedesuen

(O.Q.L.Murcia

CastillayLeón

nciado se pu

79

polvo

rmica,

sitivas

nergía

a2008)

n2008)

ueden


1.167.Sabiendoquea40°Clapresióndevapordelaguaes55,3mmHg,lapresióndevapora35°Ces:a)40,0mmHgb)202mmHgc)50mmHgd)42,0mmHg(Datos. ( ) = 44,0 kJ· y se considera constante para este intervalo detemperatura;R=8,314J· · )

(O.Q.L.Madrid2008)


lnp2p1=ΔvapH

R1T1

1T2

Teniendoencuentaqueunlíquidohierve(T1=Teb)cuandosupresióndevaporseigualaalapresiónatmosférica(p1=1atm),laexpresiónanteriorquedacomo:

lnp2=ΔvapH

R1Teb

1T2

+lnp1

Sustituyendo:

lnp2=44,0

8,314·10 3

140+273

1

35+273+ln 55,3 p2=42,0mmHg


1.168.Lacantidaddeenergíanecesariaparacalentarunamasadehielode2,0kgdesde0°Chasta25°Ces:a)209Jb)889kJc)680kJd)209kJ

(Datosdel 2 : =4,18J· 1·° 1; =3,4·10 J· 1(O.Q.L.Madrid2008)

Suponiendounsistemaaisladoenelquenoentranisalecalor,Q :

Q =Q ó +Q

donde:

Q ó =calorabsorbidoporelhieloparafundirse

Q =calorabsorbidoporalaguaaumentarlatemperatura

quedacomo:

Q = m Δ H + m C ΔT

Sustituyendo:

Q = 2 103g3,4 102J

g2 103g

4,18Jg K

250 K1kJ103J

=889kJ



1.169.En el siguientediagrama, la entalpíade reacción se puede calcular mediante lasiguienteexpresión:a)ΔH= – b)ΔH= c)ΔH= + d)ΔH=

(O.Q.L.Madrid2008)

Como se deduce del diagrama entálpico propuesto, la variación de entalpía de de lareacciónpuedecalcularseapartirdelaexpresión:

ΔH=EA(directa)–EA(inversa)


1.170. Sabiendo que la entalpía de formación estándar del HCl (g) a 298 K es ‐92,31kJ· ,calculalaentalpíaestándardelasiguientereacción:

2HCl(g) (g)+ (g)a)‐92,31kJb)184,62kJc)92,31kJd)Nosepuedecalcularsoloconestedato.

(O.Q.L.Madrid2008)

LaecuacióncorrespondientealaformacióndeHCl(g)es:

12Cl (g)+

12H (g)HCl(g)ΔH°=‐92,31kJ·mol

portanto,laentalpíaasociadaalareacción:

2HCl(g)Cl (g)+H (g) ΔH°=184,62kJ.


1.171.¿Cuáldelassiguientesreaccionesseproduceconunaumentodeentropía?a)2CO(g)+ (g)2 (g)b) (l) (s)c) (aq)+ (aq)AgCl(s)d)2CaO(s) (g)+2Ca(s)

(O.Q.L.Madrid2008)


S°gas>S°líquido>S°sólido



oreactivos


a)Falso.EnlaecuacióncorrespondientealacombustióndelCO,alfinalhaymenosmolesdegasquealprincipio,portantosecumpleque:

ΔrS<0 yaque Σ(νi·Si(productos))<Σ(νi·Si(reactivos))

b)Falso.Laecuacióncorrespondientealacongelacióndelaguaes:

H O(l)H O(s)


ΔrS=S (s)o S (l)

o

donde, S (s)o <S (l)


c)Falso.En laecuacióncorrespondientea la formacióndeprecipitadodeAgCl,se formaunsólidocristalinoapartirdedisolucionesacuosas,portantosecumpleque:

ΔrS<0 yaque Σ νi·Sioproductos<Σ νi·Si

oreactivos

d)Verdadero.Enlaecuacióncorrespondientea ladescomposicióndelCaO(s)seformaotrosólidoysedesprendeungas,portantosecumpleque:

ΔrS>0 yaque Σ νi·Sioproductos>Σ νi·Si

oreactivos


1.172.Paraunareacciónespontánea,indicacuáldelassiguientesproposicionesescierta:a)Essiempreunareacciónexotérmica.b)Serealizasiempreconaumentodeentropía.c)Puedeserendotérmicaoexotérmica.d)Provocasiempreunadisminucióndelaentropíadeluniverso.


La espontaneidad de una reacción viene determinada por el valor de ΔG que a su vezdependedelosvaloresdeΔHyΔSdeacuerdoconlaexpresión:

ΔG=ΔH–TΔS

a)Falso.Enunareacciónexotérmica,ΔH<0,locualnoimplicaqueΔG<0yaquesiΔS<0atemperaturasuficientementeelevadasecumplequeΔG>0yentonceslareacciónesnoespontánea.

b)Falso.Enunareacciónenlaqueaumentaeldesorden,ΔS>0,siΔH>0atemperaturasuficientementebajasecumplequeΔG>0yentonceslareacciónesnoespontánea.

c)Verdadero.

Una reacción que se caracteriza por tener ΔH < 0 (exotérmica) y ΔS > 0 (aumenta eldesorden)esespontáneaacualquiertemperatura,yaque,ΔG<0.

Unareacciónquesecaracterizapor tenerΔH<0 (exotérmica)yΔS<0 (disminuyeeldesorden)esespontáneaatemperaturasbajas,yaque,ΔG<0.

Unareacciónquesecaracterizapor tenerΔH>0 (endotérmica)yΔS>0 (aumentaeldesorden)esespontáneaatemperaturasaltas,yaque,ΔG<0.


d)Falso.Deacuerdoconel2ºPrincipiodelaTermodinámica“enunareacciónespontáneaaumentalaentropíadeluniverso”:

Δ S=Δ S+Δ S>0


1.173.Dadoelsiguienteprocesodedisolucióndelhidróxidodesodioenagua:

NaOH(s) (aq)+ (aq) ΔH=‐35kJsepuedeafirmarque:a)Esunprocesoendotérmicoyespontáneo.b)Esunprocesoexotérmicoyespontáneo.c)Esunprocesoexotérmico,peronopodeosasegurarqueseaespontáneo.d)Esunprocesoexotérmico,yesespontáneoelprocesoinverso.


Se trata de un proceso exotérmico (ΔH < 0) en el que además aumenta el desorden(ΔS>0),yaquesepasadeunestadosólidomásordenadoaunadisoluciónacuosaenelqueexistemásdesorden.

La espontaneidad de un proceso viene determinada por el valor de ΔG que a su vezdependedelosvaloresdeΔHyΔSdeacuerdoconlaexpresión:

ΔG=ΔH–TΔS

EnestecasosecumplequeΔG<0acualquiertemperatura.


1.174.Sealasiguientereacciónllevadaacaboa298K:

2 (g)+5/2 (g)2NO(g)+3 (g)Si lasentalpíasestándarde formacióndelNO,del ydel son,respectivamente90,‐242y‐46kJ/mol;elcalordereacciónapresiónconstantecuandoreacciona250gde es:a)0kJb)‐454kJc)454kJd)‐3338kJ




oreactivos

Sustituyendo:

ΔH°=3molH O‐242kJmolH O

+2molNO90kJmolNO

2molNH‐46kJmolNH

=‐454kJ


Elcalorreferidoa250gdeNH es:

250gNH1molNH17gNH

‐454kJ

2molNH=‐3338kJ



1.175.Indicasilassiguientesafirmacionessonverdaderasofalsas:i)Todareacciónexotérmicaesespontánea.ii)Cuandounsistemagaseososeexpansionadisminuyesuenergíainterna.

a)Lasdossoncorrectas.b)Lasdossonnocorrectas.c)Laprimeraescorrectaylasegundano.d)Lasegundaescorrectaylaprimerano.


i) Falso. El valor de la energía libre de Gibbs, que se calcula mediante la siguienteexpresión:

ΔG=ΔH−TΔS

paraunprocesoespontáneoΔG<0.

Unprocesoquesecaracterizaportener:

ΔH<0,esdecir,sedesprendecalor(exotérmico)

Si ΔS < 0 (disminuye el desorden) cuando la temperatura es lo suficientementebaja,entoncessepuedecumplirque:

|ΔH|>|TΔS|entoncesΔG<0reacciónespontánea

ii)Verdadero.DeacuerdoconelPrimerPrincipiodelaTermodinámica,larelaciónentreΔEyΔHvienedadaporlaexpresión:

ΔE=ΔH−ΔnRT

dondeΔneslavariaciónenelnúmerodemolesgaseososentreproductosyreactivos.Sielsistema se expansiona, entonces Δn > 0, por lo que pierde energía interna en formadetrabajo.


1.176.Enlareacción:

(s)+2C(s)+2 (g) (g)+2CO(g)se sabe que ΔH° = 33 kJ y ΔS° = 226 J· . Calcula a partir de qué temperatura seráespontánealareacción.a)Apartirde100K.b)Apartirde250K.c)Apartirde146K.d)Apartirde300K.


LaecuaciónquerelacionaΔH°yΔS°ypermitecalcularlatemperaturadeequilibrioes:


EnelequilibriosecumplequeΔG=0:

T=ΔH°ΔS°

=33kJ

226J·K10 J1kJ

=146K



1.177.Calcula el calorde combustióndel carbonoamonóxidode carbono, sabiendoque loscaloresdecombustióndelcarbonoadióxidodecarbonoyeldecombustióndelmonóxidodecarbonoson,respectivamente,‐393,5kJy‐283kJ.a)‐110,5kJb)‐221,6kJc)340,0kJd)‐123,5kJ


LaecuaciónquímicacorrespondientealacombustióndelC(s)aCO(g)es:

C(s)+12O (g)CO(g)


C(s)+O (g)CO (g) ΔH=‐393,5kJ

CO(g)+12O (g)CO (g)ΔH°=‐283kJ

DeacuerdoconlaleydeHess,ambasecuacionessepuedenreescribircomo:

C(s)+O (g)CO (g) ΔH=‐393,5kJ

CO (g)CO(g)+12O2(g)ΔH°=283kJ

Sumandoambasseobtiene:

C(s)+12O (g)CO(g)ΔH°=‐110,5kJ


1.178.Solounadelassiguientesafirmacionesescorrecta.a)Paraunprocesoquetranscurreavolumenconstante,lavariacióndeenergíainterna(ΔU)esigualalcalorabsorbidoporelsistema.b) ΔU es la función quemide la energía de todas las reacciones que se realizan en unlaboratorio.c)ParatodatransformaciónquímicaseverificaqueΔH>>ΔU.d)LarelaciónentreΔHyΔUvienedadaporlaexpresión:ΔH=ΔU+ΔnRTparalareacción: (g)+2 (g) (g)+2 (l)elvalordeΔn=0.e)Paralamismareaccióndelapartadod),Δn=2.

(O.Q.L.Canarias2008)

a)Verdadero. Lavariacióndeenergía interna (ΔU)enunprocesoavolumenconstantecoincideconelcalorabsorbidoporelsistemaenesascondiciones.

b)Falso.Noporqueenunlaboratoriolosprocesossepuedenrealizarapresiónconstante(sistemaabierto)ynosiempreavolumenconstante(sistemacerrado).

c)Falso.La relaciónentreΔHyΔUvienedadapor laexpresión:ΔH=ΔU+pΔV.En losprocesos en que intervienen solo sólidos o líquidos puros (fases condensadas), comoΔV=0,eltérminopΔVseanulayentoncesΔH=ΔU,peronuncaΔH>>ΔU.

d)Falso.EltérminoΔnrepresentalavariaciónenelnúmerodemolesgaseososimplicadosenlareacciónqueenestecasoesΔn≠0.


e)Falso.TeniendoencuentaqueΔn=molesgasproductos–molesgas reactivos,en lareacciónindicadasetieneque:Δn=1–2=‐1.


1.179.Escogelarespuestaadecuadaparacompletarlafrase.Lareaccióndedescomposicióndelamoníacogaseoso, (g),es:

(g)12 (g)+

32 (g)ΔH=45,9kJ

Laecuaciónyelvalordelaentalpíademuestranquelaformacióndel (g):a)Desprende45,9kJporcadamolde formado.b)Desprende23kJporcadamolde empleado.c)Absorbe45,9kJporcadamolde formado.d)Absorbe23kJporcadamolde empleado.

(O.Q.L.LaRioja2008)

LaecuacióntermoquímicacorrespondientealaformacióndeNH (g),procesoopuestoalpropuesto,ladescomposicióndelNH (g),es:

12N (g)+

32H (g)NH (g)ΔH=‐45,9kJ·mol 1

Setratadeunprocesoexotérmicoenelquesedesprendecalor.


1.180.Aunadeterminadatemperatura,elvalordeΔGparalareacción:

(g)C(s)+ (g)es42kJ¿Cuáldelassiguientesafirmacionesescierta?a)Elsistemaestáenequilibrio.b)Elprocesoesexotérmico.c)El seformaespontáneamente.d)El sedescomponeespontáneamente.

(O.Q.L.LaRioja2008)

a)Falso.UnprocesoestáenequilibriocuandoΔG°=0.

b)Falso.ElvalordeΔG=42kJindicaqueΔH>TΔS.Comosetratadeunprocesoenelquedisminuyeeldesorden,ΔS<0,portanto,esprecisoqueΔH>0.

c) Verdadero. En un proceso espontáneo se cumple que ΔG < 0, por tanto, si en ladescomposicióndelCO ,ΔG>0,enelprocesoopuesto,laformacióndelCO ,ΔG<0,luegosetratadeunprocesoespontáneo.

d)Falso.Deacuerdoconloexpuestoenelapartadoanterior.


1.181.Paraunareacciónendotérmica,queserealizaenunasolaetapa,sehadeterminadoelcalordereacción(ΔH=100kJ).Delossiguientesvaloresparalaenergíadeactivación,¿cuálsepuededescartarconseguridad?a)125kJb)150kJc)59kJd)102kJ


Cuesti

Segúcorreendoactivvalorabsu

Lare

1.182

Sepua)Nob)Esc)Espd)Ese)En

Elva

PermΔG°<

Este

Cuan

Lare

1.183

a)+4b)‐45c)+1d)‐10e)‐20

Datos

Lase

ionesyProble

nseobservespondienteotérmica, elvación direcrdeΔH,porrdo.

espuestacor

2.Paralasig

2NO(g)+uedeafirmaroesespontánspontáneaapontáneasospontáneasodoentrópica

lordelaene

ΔG°=ΔH°

mitedetermi<0ysiesno

procesosec

ΔH°<0,

SiΔS<0

ndolatempe

|ΔH|>|T

espuestacor

3.Determina

3C(grafito4544kJ544kJ04kJ04kJ08kJ

s. °(k

ecuacionest

C H (s)+

C(grafito)

masdelasOlim

aeneldiagre a ul valor decta debe serrtanto,elva

rrectaeslac

uientereacc

(g)rqueestareneaacualqucualquierteoloatemperaoloatempera.

ergíalibred

–TΔS°

inarlaespooespontane

caracterizap

esdecir,se

(disminuye

eraturaeslo

TΔS|ento

rrectaeslac

aelcalorde

o)+4 (g)

kJ· ):

termoquímic

5O (g)

+O (g)

mpiadasdeQu

ramaenergéuna reacla energíar mayor qualorde59k

c.

ciónseconoce

2 (g)eacciónes:uiertemperaemperatura.aturasbajasraturasaltas

deGibbs,que

ntaneidaddeo,ΔG°>0.

portener:

desprendec

eeldesorden

osuficientem

oncesΔG

c.

reaccióndel

)

(g)=‐22

cascorrespo

3CO (g)

CO (g)

uímica.Volume

éticoccióna deue elkJes

celaentalpía

)

atura.

s.s.

esecalcula

deunproce

calor(exoté

n)yaquese

mentebaja,

G<0rea

lsiguientep

(g)

219,9;C(gra

ondientesa

)+4H O(l)

en2.(S.Menar

adereacción

ΔH°=‐114

mediantela

so.Siéstee

rmico)

epasademá

entoncesse

cciónespon

proceso:

afito)=‐393,

losdatospr

) ΔH°=‐22

ΔH°=‐39

rgues&F.Latre

:

4,1kJ

asiguientee

sespontáne

ásamenosm

puedecum

ntánea

,5;H2(g)=‐

roporcionad

219,9kJ

93,5kJ

e)

(O.Q.N.Ávila

expresión:

eosecumpl

molesdegas

mplirque:

‐285,8.(O.Q.N.Ávila

dosson:

87

a2009)

leque

s.

a2009)


H2(g)+½O (g)H O(l) ΔH°=‐285,8kJ

DeacuerdoconlaleydeHessestasecuacionessepuedenreescribircomo:

3CO (g)+4H O(l)C H (s)+5O (g) ΔH°=2219,9kJ

3[C(grafito)+O (g)CO (g)] ΔH°=3 ‐393,5kJ

4[H (g)+½O (g)H O(l)] ΔH°=4 ‐285,8kJ

Sumandoestasecuacionesseobtiene:

3C(grafito)+4H (g)C H (g) ΔH°=‐103,8kJ·


1.184.¿Cuántocalor,expresadoenkJ,sedesprendeenladecombustiónde50,0Lde (g)medidosencondicionesestándar(25°Cy1atm)? °( )=‐2877kJ· .a)1,438·10 kJb)5,887·10 kJc)2,887·10 kJd)1,438·10 kJe)2,887·10 kJ

(Dato.R=0,082atm·L· · )(O.Q.N.Ávila2009)

ElnúmerodemolesdeC H es:

n=1atm·50L

0,082atm·L·mol–1·K–1 25+273 K=2,05molC H

Elcalordesprendidoes:

2,05molC H‐2877kJ

1molC H=‐5,887·103kJ


1.185.Elpuntodeebulliciónnormaldelisooctano( ),uncomponentedelagasolina,es99,2°Cysuentalpíadevaporización, °es35,76kJ· .Lapresióndevapora30°Ces:a)0,002atmb)14,0atmc)0,071atmd)0,020atme)2,6atm

(Dato.R=8,314J· · )(O.Q.N.Ávila2009)


lnpp=ΔvapH

R1T

1T



lnp2=ΔvapH

R1Teb

1T2

+lnp1

Sustituyendo:

lnp2=35,76

8,314 10 3

199,2+273

1

30+273p2=0,071atm


1.186.Enuncalorímetro,sedeterminaelcalordeneutralizaciónhaciendoreaccionar10mLde 13Mcon350mLdeNaOH0,5Mproduciéndoseundesprendimientodecalorde7,54kJ.Laentalpíamolardeneutralización, ,es:a)‐7,54kJb)‐58,0kJc)‐43,1kJd)‐3,77kJe)‐1,35kJ

(O.Q.N.Ávila2009)

Laecuaciónquímicacorrespondientealareaccióndeneutralizacióndadaes:

HNO (aq)+NaOH(aq)NaNO (aq)+H O(l)

Elnúmerodemolesdecadareactivoes:

10mLHNO 13M13molHNO

10 mLHNO 13M=0,13molHNO

350mLNaOH0,5M0,5molNaOH

10 mLNaOH0,5M=0,175molNaOH

ComolareacciónesmolamolelHNO queseencuentraenmenorcantidadeselreactivolimitante.

Laentalpíadeneutralizaciónes:

‐7,54kJ0,13molHNO

=‐58kJ·


1.187.Enlazonalevantinahasidohabitualutilizarbotijospararefrescarelaguaenverano.Esteefectosebasaenlaideadequeelrecipienteesporoso,loquepermitequeunapequeñacantidad de agua acceda a la superficie y allí se evapore. Por tanto el proceso deevaporación:a)Hadeserexotérmico.b)DebetenerunaΔG>0.c)Seproduceytienelugarunadisminucióndelaentropía.d)Lequitacaloralaguadelinterioryportantoéstaserefresca.

(O.Q.L.Murcia2009)

a)Falso.En laevaporación,elH O(l)seconvierteenH O(g)yparaellodebenromperseenlacesdeintermolecularesdehidrógenoparaloqueserequiereenergía.


b)Falso.LaevaporacióndelH Oesunprocesoespontáneoquetranscurreconabsorcióndecalor (ΔH>0) y aumentodel desorden (ΔS> 0). Como el término |TΔS| esmayor que eltérmino|TΔS|,entoncesΔG=ΔH–TΔS<0yelprocesoesespontáneo.

c) Falso. En la evaporación, el H O (l) se convierte en H O (g), por lo que aumenta eldesordendelsistema(ΔS).

d)Verdadero. En la evaporación, la energía para romper los enlaces intermoleculares dehidrógenolaaportaelH O(l)loquehacequedesciendasutemperatura.


1.188.Determinaelcalordereacciónparaelproceso:

FeO(s)+ (s) (s)apartirdelossiguientesdatos:

2Fe(s)+ (g)2FeO(s) ΔH°=‐544,0kJ

4Fe(s)+3 (g)2 (s) ΔH°=‐1648,4kJ

(s)3Fe(s)+2 (g) ΔH°=+1118,4kJa)‐1074,0kJb)‐22,2kJc)+249,8kJd)+2214,6kJ

(O.Q.L.LaRioja2009)

DeacuerdoconlaleydeHess,lasecuacionesdadassepuedenreescribircomo:

FeO(s)Fe(s)+12O (g)ΔH°=

12(544,0)kJ

Fe O (s)2Fe(s)+32O (g)ΔH°=

12(1648,4)kJ

3Fe(s)+2O (g)Fe O (s) ΔH°=‐1118,4kJ

Sumandotodasseobtiene:

FeO(s)+Fe O (s)Fe O (s) ΔH°=‐22,2kJ


1.189.UtilizalasenergíasdeenlacedelatablaparaestimarlaΔH°delareacción:

(g)+3 (g)2 (g)Enlace H–H H–N N–N N=N N≡NE(kJ ) 436 386 193 418 941a)‐995kJb)‐590kJc)‐67kJd)815kJ

(O.Q.L.LaRioja2009)




En la reacción propuesta se forman 6 moles de enlaces N–H, mientras que se rompen3moldeenlacesH–Hy1moldeenlacesN≡N.

Considerandoquelaenergíadeenlaceesenergíadesprendidaenlaformacióndeunmoldeenlaces(negativa),lavariacióndeentalpíaasociadaalareaccióndadaes:

ΔH°=[6·E ]–[E ≡ +3E ]

ΔH°=[6 ‐386kJ ]–[ ‐941kJ +3 ‐436kJ ]=‐67kJ


1.190. Indicacuáles laentalpíaestándarde formacióndelacetilenoenkJ sabiendoque:

2 (g)+5 (g)4 (g)+2 (l) ΔH°=‐2243,6kJ

C(s)+ (g) (g) ΔH°=‐393,5kJ

(g)+½ (g) (l) ΔH°=‐285,8kJa)49,0b)98,0c)1121,8d)1564,3

(O.Q.L.LaRioja2009)

DeacuerdoconlaleydeHess,lasecuacionesdadassepuedenreescribircomo:

2CO (g)+H O(l)C H (g)+52O (g)ΔH°=

12(2243,6)kJ

2C(s)+2O (g)2CO (g) ΔH°=‐2(‐393,5)kJ

H (g)+12O (g)H O(l)ΔH°=‐285,8kJ

Sumandotodasseobtiene:

2C(s)+H (g)C H (g) ΔH°=49,0kJ·


1.191.Consideralasiguienteecuaciónquímicaysuvalordeentalpíaasociada:

2 (g)+2 (g)4HCl(g) ΔH°=‐369,2kJ¿CuáldelassiguientesafirmacionesesINCORRECTA?a)Siseconsideralareaccióninversa,elvalordeΔH°es+369,2kJ.b)ElvalordeΔH°será‐369,2kJsielHClseproduceenfaselíquida.c)LoscuatroenlacesHClsonmásfuertesqueloscuatroenlaces y .d)Sedesprenderáunaenergíade92,3kJcuandoseproduzca1moldeHCl.

(O.Q.L.LaRioja2009)

a) Correcto. Si la reacción dada es exotérmica (ΔH° < 0), la reacción inversa seráendotérmica(ΔH°>0).

b) Incorrecto. Si seproduceHCl (l) sedesprendeelcalorcorrespondientealcambiodeestado,portanto,elvalordeΔH°serátodavíamenor.

c) Correcto. Si la reacción dada es exotérmica (ΔH° < 0) quiere decir que se liberamáscaloralformarselosenlacesenelHCl(sonmásfuertes)queelqueseprecisapararomperlosenlacesenelH yCl (sonmásdébiles).


d)Correcto.LaentalpíadeformacióndelHCl(g)es:

‐369,2kJ4molHCl

=‐92,3kJ·mol


1.192.¿Cuántocalorhacefaltaparaelevarlatemperaturade7,35gdeaguade21°Ca98°C?a)2360Jb)1850Jc)2150Jd)3600J(Dato. delagua=4,18J/K·g)


Experimentalmente, se ha determinado que la cantidad de calor intercambiada por unsistemavienedadaporlaexpresión:

Q=m·C ·ΔT

Sustituyendo:

Q=7,35g4,18Jg·K

9821 K=2366J


(EstacuestiónessimilaralapropuestaenExtremadura2005).

1.193.Calcularladiferenciaentre y a298Kparalareacción:

+½ a)3,7kJ/molb)6,4kJ/molc)1,4kJ/mold)5,1kJ/mol(Dato.R=8,314J/mol·K)


LarelaciónentreQ yQ vienedadaporlaexpresión:

Q =Qv+ΔnRT Q −Q =ΔnRT

Sustituyendo:

ΔnRT= 0‐ 1+½8,314·10 3kJ

mol·K298K=‐3,7kJ/mol


1.194.Señalarelenunciadocorrecto:a)Entodoslosprocesosespontáneoslossistemastiendenalmáximodeentropía.b)Entodoslosprocesosespontáneoslossistemastiendenalmáximodeenergíalibre.c)Todoslosprocesosespontáneossonexotérmicos.d)LasreaccionesconΔH°positivoyΔS°positivonuncapuedenserespontáneas.


UnareacciónesespontáneasiΔG°=ΔH°−TΔS°<0.


a)Falso.Deacuerdoconla2ªleydelaTermodinámica,enunprocesoespontáneoexisteunaumentodeentropíatotal.

b)Falso.UnprocesoesespontáneosiΔG°<0.

c) Falso. Si ΔH° < 0 el valor de ΔG° depende de cuál de los términos |ΔH°|o|TΔS°|seamayor,esdecirdependedecuálseaelvalordeT.

SiΔS°>0elprocesoesespontáneoacualquiertemperatura.

SiΔS°<0elproceso soloesespontáneosi la temperaturaes lo suficientementebaja para que se cumpla que |ΔH°|<|TΔS°| y entonces ΔG° < 0 y la reacción seaespontánea.

d) Falso. Si ΔH° > 0 y ΔS° > 0, a altas temperaturas se cumple que |ΔH°|<|TΔS°|yentoncesΔG°<0ylareacciónesespontánea.


1.195.EnunareacciónABsedeterminaque,apresiónytemperaturaconstantes,lareacciónesespontáneayendotérmica.Sededuceque:a)Puestoqueelprocesoesendotérmico,lareacciónnopuedeserespontánea.b)ElcalordeformacióndeAesmáspositivoqueeldeB.c)BtieneunaestructuramásordenadaqueA.d)BtieneunaestructuramenosordenadaqueA.





a)Falso.SiΔH>0yΔG<0,entonceselvalordeTΔSdeterminalaespontaneidad.SiΔS>0a temperaturas altas se cumple que |ΔH|<|TΔS|, entonces ΔG < 0, y la reacción esespontánea.

b)Falso.Laentalpíadelareacciónsecalculamediantelaexpresión:

ΔrH°=ΔHBo ΔHA

o SiΔrH°>0ΔHBo >ΔHA

o .

c)Falso.Laentropíadelareacciónsecalculamediantelaexpresión:

ΔrS°=SBo SA

o

Comosehavistoenelapartadoa),ΔrS°>0,loquequieredecirqueSBo >SA

o .

c)Verdadero.Segúnsehademostradoenelapartadoanterior.


1.196.Laenergíareticularserepresentaporlasiguienteecuación:a)Mg(g)Mg(s) ΔH°<0b)O2(g)2O(g) ΔH°>0c)Mg(s)+½ (g)MgO(s) ΔH°<0d)Mg(s)+½ (g)MgO(s) ΔH°>0e) (g)+ (g)MgO(s) ΔH°<0

(O.Q.L.Valencia2009)


a)Falso.Elprocesocorrespondealcalordedeposicióndelmagnesio.

b)Falso.Elprocesocorrespondealcalordedisociacióndeloxígeno.

c)Falso.Elprocesocorrespondealcalordeformacióndelóxidodemagnesio.

d) Falso. El proceso corresponde al calor de formación del óxido de magnesio, pero elvalordebesernegativo,yaqueseformaunsólidoatemperaturaambiente.

e)Verdadero.Pordefinición,laenergíareticulareslaquesedesprendecuandoseformaunmoldesustanciacristalinaapartirdelosionesquelaintegranenestadogaseoso.


1.197. Un estudiantemezcla 100mL de disolución deNaOH 0,5mol· con 100mL dedisolución de HCl 0,5 mol· en un recipiente aislado y se observa un incremento detemperaturade .Cuandoserepiteelexperimentousando200mLdecadadisoluciónseobservauncambiodetemperatura .Sielcalornoesabsorbidoniporlosalrededoresniporelrecipientedondeocurrelareacciónlarelaciónentre y es:a) = b) =0,5 c) =2 d) =4


Se tratadeuna reaccióndeneutralización en la que en ambos experimentos seutilizancantidadesestequiométricasysecumpleque:

Qabsorbidodisolucion=Qdesprendidoneutralizacion

Llamando x al calor desprendido en la neutralización del experimento 1, el calordesprendido en el experimento 2 será 2x, ya que en éste se utiliza doble cantidad dereactivos.

Llamando C al calor específico de la disolución y considerando que V es el volumendisoluciónutilizado,elcalorabsorbidoporlamismaes:

Q=V·C·ΔTi

Lavariacióndetemperaturaencadaunodelosexperimentoses:

ΔT =xV·C

ΔT =2x2V·C

=


1.198.Larepresentacióngráficadelnp°(presióndevapordeunlíquidopuro)frentea1/Tparaunintervalopequeñodetemperaturaesunalínearecta.Sepuedeafirmarque:a)Lapendienteesproporcionalalaentalpíadevaporización.b)Lapendienteesigualalaentalpíadevaporización.c)Laordenadaenelorigenesproporcionalalaentalpíadevaporización.d)Laordenadaenelorigenesigualalaentalpíadevaporización.e)Lapendienteesigualalaentropíadevaporización.

(O.Q.N.Sevilla2010)



lnp°=‐ΔvapH

RT+C

LarepresentacióngráficaparaelH Oes:

Como se puedeobservar en la gráfica,la pendiente de larecta es directamenteproporcionala .

Enestecaso,seobtienequeΔ Hes:

Δ H= 5057,2K 8,314·10 3kJ/K =42,0kJ


1.199. Cuando se sale de la ducha siempre se siente frío porque se evapora agua de lasuperficiedelapiel.Portantoelprocesodeevaporación:a)Esendotérmico.b)DebetenerunaΔG>0.c)Implicaunadisminucióndelaentropía.d)Soloseproducesiseestáalsol.

(O.Q.L.Murcia2010)

a) Verdadero. En la evaporación, el H O (l) se convierte en H O (g) y para ello debenromperseenlacesdeintermolecularesdehidrógenoparaloqueserequiereenergía.

b)Falso.LaevaporacióndelH Oesunprocesoespontáneoquetranscurreconabsorcióndecalor (ΔH>0) y aumentodel desorden (ΔS> 0). Como el término |TΔS| esmayor que eltérmino|TΔS|,entoncesΔG=ΔH–TΔS<0yelprocesoesespontáneo.

c) Falso. En la evaporación, el H O (l) se convierte en H O (g), por lo que aumenta eldesordendelsistema(ΔS).

d)Falso.Enlaevaporación,laenergíapararomperlosenlacesintermolecularesdehidrógenolaaportaelcuerpohumanoqueporesobajasutemperatura.


1.200.¿Cuáldelassiguientesreaccionesnoesunareaccióndeformación?a)2C(grafito)+3 (g) (g)b)2C(grafito)+ (g) (g)c) (g)+ (g) (g)d) (g)+2 (g) (g)

(O.Q.L.Murcia2010)

Unareaccióndeformaciónesaquellaenlaqueseformaunmoldecompuestoapartirdeloselementosquelointegranensuformamásestableencondicionesestándar.

En la reacción del apartado c) se parte de un compuesto C H , por tanto, no se puedeclasificarcomoreaccióndeformación.



1.201.AunatemperaturaT,lareacciónA+BC+D,esespontáneayendotérmica.Portanto:a)Esunareacciónrápida.b)ΔH<0.c)Laentalpíadelosproductosesmayorqueladelosreactivos.d)Esespontáneaacualquiertemperatura.

(O.Q.L.Murcia2010)

Enunprocesoendotérmicosecumpe,que:

Σ νi·Hioproductos>Σ νi·Hi

oreactivosΔH°>0


1.202.Indicacuáldelassiguientesproposicionesescierta:a)Enunsistemaexotérmico,lavariacióndeentalpíaessiemprepositiva.b)Unprocesoen elque lavariaciónde entalpía espositiva,y la variaciónde entropíaesnegativa,nuncaseráespontáneo.c)Unatransformaciónenlacualnohayintercambiodecalorsedenominaisócora.d)Elcalorque intervieneenunprocesoavolumenconstanteproporciona lavariacióndeentalpía.


a)Falso.EnunprocesoexotérmicosecumplequeΔH<0.

b)Verdadero. El criterio de espontaneidad de un proceso se discute de acuerdo con elvalordeΔG.Estesecalculamediantelaexpresión:


SiΔH>0yΔS<0,entonceselvalordeΔG>0paracualquiervalordeT.

c)Falso.Unatransformaciónenlaquenohayintercambiodecalorsedenominaadibática.

d)Falso.Elcalorasociadoaunprocesoavolumenconstanteproporcionalavariacióndeenergíainterna.


1.203. ¿Cuálde las siguientes reacciones representa laentalpíaestándarde formacióndelpropanomedidoa25°Cy1atm?a)3C(s)+8H(g) (g)b)3C(s)+3 (g) (g)c) (g)+ (g) (g)d)3C(s)+4 (g) (g)

(O.Q.L.Madrid2010)(O.Q.L.Asturias2011)

Unareaccióndeformaciónesaquellaenlaqueseformaunmoldecompuestoapartirdeloselementosquelointegranensuformamásestableencondicionesestándar.

a) Falso. Se parte de una formano estable del hidrógeno,H (g), por tanto, no se puedeclasificarcomoreaccióndeformación.

b)Falso.Laestequiometríanoeslaadecuada..

c)Falso.SepartedeuncompuestoC H ,portanto,nosepuedeclasificarcomoreaccióndeformación.



1.204.Sisequema1gdefósforoenunaatmósferadecloroalapresiónconstantede1atm,seobtiene (g)yseliberan9,87kJdeenergía.Laentalpíaestándardeformacióndel (g)es:a)‐9,87kJ· b)‐31,0·9,87kJ· c)+31,0·9,87kJ· d)‐137·9,87kJ·


LaecuacióncorrespondientealaformacióndePCl es:

P(s)+32Cl2(g)PCl (g)


‐9,87kJ1gP

31,0gP1molP

1molP

1molPCl=‐31,0·9,87kJ·


1.205.Cuandoelcambiodeentalpíaespositivoparaladisolucióndesolutoenaguaenunvasodeacero,¿cuáldelassiguientesafirmacionesseobservará?a)Seliberarácalorhaciaelmedioquelorodeayelvasosesentiráfrío.b)Seliberarácalorhaciaelmedioquelorodeayelvasosesentirácaliente.c)Seabsorberácalordesdeelmedioquelorodeayelvasosesentirácaliente.d)Seabsorberácalordesdeelmedioquelorodeayelvasosesentiráfrío.


SiΔH>0,setratadeunprocesoendotérmico,portantoseabsorbecalordesdemedioyporloquebajalatemperaturayelvasodeacerosesientefrío.

Eselcasodelassustanciasqueseempleanparaprepararmezclasfrigoríficas(KCl,NH Cl,NH NO ,etc)



A(g)+B(g)C(g), ΔH°=‐40kJ/molyΔS°=‐40J/molKa25°C.Suponiendoquelasvariacionesdeentalpíaentropíanosemodifiquenconlatemperatura:a)Setratadeunareacciónespontáneasiempre.b)Setratadeunareacciónespontáneaa298,15Kqueseinviertea1K.c)Setratadeunareacciónespontáneaa298,15Kqueseinviertea100K.d)Setratadeunareacciónespontáneaa298,15Kqueseinviertea1000K.


Se trata una reacción en la que se desprende calor (ΔH < 0) y disminuye el desorden(ΔS<0).Laespontaneidadenestetipodereaccionesdependedelvalordelatemperatura.

UnareacciónesespontáneasiΔG°<0ynoespontáneasiΔG°>0.

LarelaciónentreΔS°yΔH°vinedadaporlaecuación:


ΔG°=‐40000Jmol

‒298,15K‐40Jmol K

=‐28074J·mol


Setratadeunareacciónespontánea298,15K.

LatemperaturadeequilibriosecalculateniendoencuentaqueΔG=0:

T=ΔH°ΔS°

=‐40000J·mol‐40J·mol ·K

=1000K

SiT>1000K,secumpleque:

|ΔH°|<|TΔS°|ΔG>0reacciónnoespontánea


1.207.Lareacción:

4Ag(s)+ (g)2 (s) esexotérmica.¿Cuáleslaafirmacióncorrecta?a)Esespontáneaacualquiertemperatura.b)Esespontáneasoloatemperaturasbajas.c)Esespontáneasoloatemperaturasaltas.d)Esnoespontáneaacualquiertemperatura.

(O.Q.L.LaRioja2010)



permitedeterminarlaespontaneidaddeunproceso.SiesteesespontáneosecumplequeΔG°<0ysiesnoespontáneo,ΔG°>0.

Esteprocesosecaracterizaportener:

ΔH°<0,esdecir,sedesprendecalor(exotérmico)

SiΔS°<0(disminuyeeldesorden)yaquesepasademásamenosmolesdegas.

Cuandolatemperaturaeslosuficientementebaja,entoncessepuedecumplirque:

|ΔH°|>|TΔS°|ΔG°<0reacciónespontánea


(CuestiónsimilaralapropuestaenÁvila2009).

1.208. La siguiente reacción forma parte del mecanismo de formación de la nieblafotoquímica:

(g)+ (g)2NO(g)Teniendoencuentalossiguientesdatos:

Enlace N–N N=N N≡N O–O O=O N=OE(kJ ) 193 418 941 142 498 629Sustancia (g) (g) NO(g) S°(J · ) 191,5 205,0 210,6

a)Esespontáneaacualquiertemperatura.b)5978Kc)7328kJd)Ningunadelasrespuestasanteriores.

(O.Q.L.LaRioja2010)




En la reacciónpropuestase forman2molesdeenlacesN=O,mientrasquese rompen1moldeenlacesO=Oy1moldeenlacesN≡N.

Considerandoquelaenergíadeenlaceesenergíadesprendidaenlaformacióndeunmoldeenlaces(negativa),lavariacióndeentalpíaasociadaalareaccióndeformacióndelNOes:

ΔH°=[2·E ]–[E ≡ +E ]=[2 ‐629kJ ]–[ ‐941kJ + ‐498kJ ]=181kJ



oreactivos

Sustituyendo:

ΔS°= 2SNOo SN2

o +SO2o =

= 2molNO210,6JK·mol

1molN191,5JK·mol

+1molO205,0JK·mol

=24,7JK

Se trata de una reacción en la que ΔH° > 0 y ΔS° > 0. En este tipo de reacciones, laespontaneidadde lamismadependedelvalorde la temperaturaa laque tenga lugar lareacción.



permitedeterminarlaespontaneidaddeunproceso.SiésteesespontáneosecumplequeΔG°<0ysiesnoespontáneo,ΔG°>0.

EnelequilibriosecumplequeΔG=0:

T=ΔH°ΔS°

=181kJ

24,7J·K10 J1kJ

=7328K

ParaT>7328K,secumplequeΔG°<0ylareacciónesespontánea.


1.209.¿Cuáleselvalorde °(enkJ)paraestareacción?

2CuO(s) (s)+½ (g)a)141,5b)14,6c)‐14,6d)‐141,5

(ΔfH°/kJ· :CuO=‐156,1; =‐170,7)(O.Q.L.LaRioja2010)


ΔrH°=Σ νi·HioproductosΣ νi·Hi

oreactivos

Sustituyendo:


ΔrH°=1molCu O‐170,7kJmolCu O

‒2molCuO‐156,1kJmolCuO

=141,5kJ



1.210.¿Quéafirmaciónessiemprecorrectaparaunareacciónexotérmica?a)Lavariacióndeentalpíaesnegativa.b)Lavariacióndeentropíaesnegativa.c)Lareacciónabosrbecalordelentorno.d)Lareacciónesespontánea.

(O.Q.L.LaRioja2010)

EnunprocesoexotérmicosedesprendecaloralentornoyΔH<0.


1.211.Unprocesoserásiempreespontáneosies:a)Exotérmicoycondisminucióndeentropía.b)Endotérmicoyconaumentodeentropía.c)Todaslaspropuestassonfalsas.d)Exotérmicoyconaumentodeentropía.

(O.Q.L.CastillayLeón2010)(O.Q.L.CastillayLeón2011)


ΔG=ΔH–TΔS

a)Falso.Enunareacciónexotérmica,ΔH<0,locualnoimplicaqueΔG<0yaquesiΔS<0atemperaturasuficientementeelevadasecumplequeΔG>0yentonceslareacciónesnoespontánea.

b)Falso.Enunareacciónenlaqueaumentaeldesorden,ΔS>0yΔH>0atemperaturasuficientementebajasecumplequeΔG>0yentonceslareacciónesnoespontánea.

d)Verdadero. Una reacciónque se caracteriza por tenerΔH<0 (exotérmica) yΔS>0(aumentaeldesorden)esespontáneaacualquiertemperatura,yaque,ΔG<0.


1.212.Silavariacióndeentalpíadeformacióndelagualíquidaes‐285,84kJ.ElvalordeΔH°paralareacción2 (l)2 (g)+ (g)será:a)‐285,84kJb)+285,84kJc)+571,68kJd)‐571,68kJ


Teniendoencuentaque siuna reacciónes exotérmicaenun sentidoes endotérmicaensentidocontrario:

2molH O285,84kJ1molH O

=571,68kJ



1.213.Siunprocesotranscurreenvariasetapas,lavariacióndeentalpíadelprocesoglobal:a)Eselproductodelasentalpíasdelasetapasindividuales.b)Eslasumadelaentalpíadelaetapainicialyfinal.c)Eslasumadelasentalpíasdelasetapasindividuales.d)Esladiferenciaentrelaentalpíadelaetapainicialyfinal.


DeacuerdoconlaleydeHess:

“lavariacióndeentalpíaasociadaaunprocesoeslamismatantosiésteserealizaenunasolaetapaoenvariasetapassucesivas”.

Dichoenotraspalabras,lavariaciónentalpíadelprocesoeslasumadelasvariacionesdeentalpíadetodaslasetapasquelointegran.


1.214. Para la reacción de descomposición del clorato de potasio en cloruro de potasio yoxígenosesabequeΔH°=‐89,2kJa25°Cy1atm.¿CuáleselvalordeΔU°enkJ?a)‐82b)‐97c)+97d)‐89,5(Dato.R=8,314J/mol·K)


LaecuaciónquímicaajustadacorrespondientealadescomposicióntérmicadelKClO3es:

2KClO3(s)2KCl(s)+3O2(g)

LarelaciónentreΔH°yΔU°vienedadaporlaexpresión:

ΔU°=ΔH°−ΔnRTΔn=molesdegasenproductosmolesdegasenreactivos

ΔU°=‐89,2kJ– 3–08,314·10 3kJ

mol·K298K=‐97kJ


1.215.¿ParacuáldelassiguientesreaccionesΔH=ΔU?(Urepresentalaenergíainterna)a)2CO(g)+ (g)2 (g)b) (g)+ (g)2HBr(g)c)C(s)+2 (g)2 (g)+ (g)d) (g) (g)+ (g)


LarelaciónentreΔHyΔUvienedadaporlaexpresión:

ΔU=ΔH−ΔnRTΔn=molesdegasenproductosmolesdegasenreactivos

AmbosvaloresseránigualescuandoΔn=0.

a)Falso.Δn=(2−3)=‐1

b)Verdadero.Δn=(2−2)=0

c)Falso.Δn=(3−2)=1

d)Falso.Δn=(2−1)=1



1.216.Laentalpíaestándardeformacióndelaurea, (s),es332,2kJ· .¿Aquéreacciónquímicahacereferenciaestedato?a)CO(g)+ (g)+2 (g) (s)b)C(s)+O(g)+2N(g)+4H(g) (s)c)C(s)+O(g)+ (g)+2 (g) (s)d)C(s)+½O2(g)+ (g)+2 (g) (s)e)Ningunadelasanteriores.

(O.Q.N.Valencia2011)

Laentalpíadeformacióndeunasustanciasedefinecomo:

“elcalor intercambiado,medidoenapresiónconstante,en laformacióndeunmoldesustancia a partir de los elementos que la integran en su forma más estable encondicionesestándar”

Lareacciónquecumpleesacondiciónes:

C(s)+½O2(g)+ (g)+2 (g) (s)


1.217.¿Cuáldelassiguientesreaccionesessiempreespontáneaacualquiertemperatura?a) (s)2 (g)+4 (g)+ (g) °=‐225,5kJ· b)4Fe(s)+3 (g)2 (s) °=‐1648,4kJ· c) (g)+3 (g)2 (l) °=+230,0kJ· d)2 (g)+ (g)2 (l) °=‐571,6kJ· e)Ningunadelasanteriores.


LaexpresiónquepermitecalcularelvalordeΔG°yconéldeterminarlaespontaneidaddelareacciónes:


Paraquesuvalorseasiemprenegativo(reacciónespontánea)esprecisoquesecumplaque:

ΔH°<0(procesoexotérmico)

ΔS°>0(aumenteeldesorden)

La única reacción que cumple esa condición es la del apartadoa ya que corresponde aprocesosexotérmicosyenelqueaumentadesorden(molesdegasenproductosyningunoenreactivos).


1.218. Un gas ideal absorbe una cantidad de calor de 1000 cal y, simultáneamente seexpanderealizandountrabajode3kJ.¿Cuáleslavariacióndeenergíainterna?a)+4000Jb)‐2000Jc)+7180Jd)‐1180Je)Ningunadelasanteriores.(Dato.1cal=4,18J).



Deacuerdoconel1erPrincipiodelaTermodinámicalavariacióndeenergíainternadeunsistema,ΔU,secalculamediantelasiguienteexpresión:

ΔU=Q+W


CuandoelsistemaganaenergíaΔU>0

CuandoelsistemapierdeenergíaΔU<0








ΔU=1000cal4,18J1cal

+ ‐3000J =1180J


(CuestiónsimilaralapropuestaenCastellón2008).

1.219.¿Cuáldelassiguientesafirmacionesesverdadera?a)Unprocesoendotérmicoyespontáneotiene <0yΔrS<0b)EnelprocesoA(l)A(g),laentropíadisminuye.c)Encualquiersistema,losprocesossonespontáneoscuando >0.d)Unprocesoendotérmicoynoespontáneopuede llegaraserespontáneoaumentando latemperatura.e)Ningunadelasanteriores.


La espontaneidad de una reacción viene determinada por el valor de Δ G que a su vezdependedelosvaloresdeΔ HyΔ Sdeacuerdoconlaexpresión:

Δ G=Δ H−TΔ S

a)Falso.SielprocesoesespontáneosecumplequeΔrG<0,ysiesendotérmicoΔ H>0,locualimplicaquesiΔrS>0atemperaturasuficientementeelevadasecumplequeΔ G<0.

b)Falso.Siellíquidoseconvierteenvaporserompenlosenlacesquemantienenunidosalosátomosyaumentaeldesordendelsistema,Δ S>0.

c)Falso.LaespontaneidaddeunareacciónimplicaqueelvalordeΔ G<0.

d)Verdadero.UnprocesoquesecaracterizaportenerΔ H<0(endotérmica)yΔ G>0(no espontánea) solo se vuelve espontáneo temperaturas temperaturas elevadas siaumentaeldesordendelsistema,Δ S>0.



1.220. Para la reacción exotérmica 2NO (g) + (g) 2 (g) que tiene lugar apresiónytemperaturasconstantes,¿quéexpresióndelassiguientesescorrecta?a) >0b) < c) = d) > e)Ningunadelasanteriores.


Deacuerdoconel1 PrincipiodelaTermodinámicalavariacióndeenergíainternadeunsistema,ΔU,secalculamediantelasiguienteexpresión:

Δ U=Q+W

Altratrasedeunprocesoapresiónconstante,Q=Δ H:

Wrepresentaeltrabajorealizadosobreelsistema,W=‐pΔV

Δ U=Δ H−pΔV

Como el volumen que ocupan los productos es menor que el que ocupan los reactivosW>0,yaquecorrespondeaunaenergíaqueentraenelsistema.

Enestecasosecumpleque:

<


1.221.Sabiendoque lasenergíasmediasde losenlacesC−H,C−C,C=CyH−H,son414,347,623y435kJ· ,respectivamente,elvalordeΔH°delareacción:

1,3‐butadieno+2 butano será(kJ· )a)‐594b)‐297c)‐234d)+594


Laecuaciónquímicacorrespondientealahalogenacióndelpropenoes:

CH =CH−CH=CH (g)+2H (g)CH −CH −CH −CH (g)



En la reacción propuesta se forman 4moles de enlaces C−H y 2moles de enlaces C−C,mientrasqueserompen2molesdeenlacesC=Cy2molesdeenlacesH−H.


ΔH°=[4·E +2E ]–[2E +2E ]

ΔH°=[4 ‐414kJ +2 ‐347kJ ]–[2 ‐623kJ +2 ‐435kJ ]=‐234kJ



1.222.Determineelcambiodeentalpíapara lareacciónde5,00gde conaluminiometálicodeacuerdoconlaecuación:

(s)+2Al(s) (s)+2Fe(l)a)‐25,8kJb)‐26,2kJc)‐54,2kJd)‐77,9kJ

Datos. °(kJ· ): (s)=‐825,5; (s)=‐1675,7;Fe(l)=12,4Masas(g· ):Fe=55,8;O=16;Al=27

(O.Q.L.LaRioja2011)



oreactivos

Sustituyendo:

ΔH°= 1molAl O‐1675,7kJmolAl O

+2molFe12,4kJmolFe

1molFe O‐825,5kJmolFe O

=‐825,4kJ

Lavariacióndeentalpíacorrespondientea5,00gdeFe O es:

5,00gFe O1molFe O159,6gFe O

‐825,4kJmolFe O

=‐25,8kJ


1.223.¿Cuáldeestosprocesosesexotérmico?a)Condensaciónb)Fusiónc)Sublimaciónd)Vaporización

(O.Q.L.LaRioja2011)

Setratadecuatrocambiosdeestado.Tresdeellossonendotérmicos(ΔH>0)yaqueseabsorbecalorpararomperenlaces intermoleculares: fusión,sublimaciónyvaporización.Elcuarto,condensación,esexotérmico(ΔH<0)yaquesedesprendecaloralformarseenlacesintermoleculares.


1.224.¿CuáldelassiguientesreaccionestieneelmayorvalordeΔS°positivaencondicionesestándar?a) (g)+CO(g) (g)+ (g)b) (s) (g)+CaO(s)c) (g) (aq)d) (l) (s)

(O.Q.L.LaRioja2011)(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2011)






oreactivos

a)Descenso.LaentropíadelH esmenorqueelresto.

b)Aumento.Elsistemasedesordenaalformarseungas.

c‐d) Descenso. Se trata de cambios de estados en los que se forman enlacesintermolecularesyelsistemaseordena.


1.225. ¿Cuáles son los signosde ΔH y ΔSparauna reacción espontánea solamenteabajastemperaturas?a)ΔHesnegativa,ΔSesnegativab)ΔHespositiva,ΔSesnegativac)ΔHespositiva,ΔSespositivad)ΔHesnegativa,ΔSespositiva

(O.Q.L.LaRioja2011)



permitedeterminarlaespontaneidaddeunproceso.SiesteesespontáneosecumplequeΔG°<0ysiesnoespontáneo,ΔG°>0.

Unprocesoqueesespontáneosoloabajastemperaturassecaracterizaportener:

|ΔH|>|TΔS|ΔH<0(exotermico)

ΔS<0(disminuyeeldesorden)ΔG<0(espontaneo)


1.226.Encondicionesestándarparalareacción:

2PbO(s)+2 (g)2PbS(s)+3 (g) ΔH°=830,8kJΔS°=168J· puedeafirmarseque:a)Noesespontáneaenlascitadascondiciones.b)Esexotérmica.c)Suecuacióndevelocidadesv= [PbO].d)Esunareacciónmuylenta.

(O.Q.L.Murcia2011)




Encondicionesestándar:

ΔG°=830,8kJ 25+273 K168JK

1kJ10 J

=780,7kJ>0



1.227.Dadaunareacciónquímicaquecomienzaespontáneamentealsubirlatemperaturaa83°Cpuededecirseque:a)Esendotérmica.b)Laenergíadeactivaciónvaríaconlatemperatura.c)A25°CelvalordeΔGespositivo.c)A48°Clareacciónesrapidísima.

(O.Q.L.Murcia2011)

a)Falso.Nosepuededeterminar.

b)Falso.Laenergíadeactivaciónesunparamétrocinéticodelareacciónquenodependedelatemperatura.

c)Verdadero. Si a partir de una temperatura de 83°C un proceso se hace espontáneo(ΔG°<0)quieredecirquealatemperaturade25°Celprocesoesnoespontáneo(ΔG°>0)

d)Falso.Nosepuededeterminarsindatoscinéticos.


1.228.Para la reacciónA+BC +D, la energíadeactivación es40 kJ/mol.Para lareacción inversa la energía de activación es 60 kJ/mol. Se puede afirmar que la reacciónescrita:a)Esendotérmica.b)Esexotérmica.c)Tieneunaentalpíadereacciónde100kJ/mol.d)Esunareacciónmuylenta.

(O.Q.L.Murcia2011)

Comosededucedeldiagramaentálpicodelareaccióndada,lavariacióndeentalpíadede lareacciónpuedecalcularseapartirdelaexpresión:

ΔH=E –E

ΔH=40kJ/mol–60kJ/mol

ΔH=‐20kJ/mol

Como ΔH < 0 se trata de una reacciónexotérmica.


1.229.Enmuchasgasolinerasseencuentranrecipientesconcafé“autocalentable”.Elsistemafunciona porque el recipiente tiene un compartimento estanco en el que se produce unareacciónquímica.Sepuedededucirqueestareacciónquímica:a)Hadeserendotérmica.b)DebetenerunaΔG<0.c)Debesermuylenta.d)mejoralascualidadesorganolépticasdelcafé.

(O.Q.L.Murcia2011)

Si se trata de un proceso en el que al mezclarse una sustancia, generalmente CaCl oMgSO se con agua se produce una reacción exotérmica de forma espontánea (ΔG < 0)desprendiéndosecaloryaumentandolatemperaturadelconjunto.



1.230.Enunareacciónentregasesexistiráunaumentodeentropíasi:a)Elnúmerodemolesdelosproductosesmayorqueeldelosreactivos.b)Elnúmerodemolesdelosproductosesmenorqueeldelosreactivos.c)Elnúmerodemolesdelosproductosesigualqueeldelosreactivos.d)Enlareacciónsolamenteseproducencompuestossólidos.






oreactivos

Paraqueenunareacciónfasegaseosaexistaaumentodeentropíadebecumplirseque:

ΔS°>0Σ νi·Sioproductos>Σ νi·Si

oreactivos


1.231.Respondacuáldelassiguientespropuestaeslaverdadera:a)Elincrementodeentalpíadependedelnúmerodeetapasenqueseverificalareacción.b)Lavariacióndeentalpíaesigualalincrementodetemperatura.c)Enunprocesoespontáneolavariacióndeenergíalibreespositiva.d)Enlosprocesosexotérmicoslavariacióndeentalpíaesnegativa.


a)Falso.DeacuerdoconlaleydeHess,

“lavariacióndeentalpíaasociadaaunprocesoeslamismatantosiésteserealizaenunsolaetapaotranscurreenvariasetapasdiferentes”

b)Falso.Lavariacióndeentalpíaesigualalcalorintercambiadoenunprocesomedidoapresiónconstante.

c)Falso.UnprocesoespontáneosecaracterizaporqueΔ G<0.

d)Verdadero.UnprocesoexotérmicosecaracterizaporqueΔ H<0.


1.232.¿Quéreaccióntienelugarconmayoraumentodeentropía?a) (g)+ (g) (l)b) (l)+ (g)2BrF(g)c) (aq)+Zn(s)Cu(s)+ (aq)d)4 (g)+7 (g)4 (g)+6 (g)






oreactivos


a)Falso.En laecuación correspondientea la formacióndelH O (l), al finalhaymenosmolesdegasquealprincipio,portantosecumpleque:

ΔS°<0Σ νi·Sioproductos<Σ νi·Si

oreactivos

b)Verdadero. La ecuación correspondiente a la formación de BrF (g), al final haymásmolesdegasquealprincipio,portantosecumpleque:

ΔS°>0Σ νi·Sioproductos>Σ νi·Si

oreactivos

c) Falso. En la ecuación correspondiente a la reducción de Cu (aq), los estados deagregaciónalprincipioyalfinalsonlosmismos,portantosecumpleque:

ΔS°≈0Σ νi·Sioproductos≈Σ νi·Si

oreactivos

d) Falso. En la ecuación correspondiente a la oxidación del NH (g) al final haymenosmolesdegasquealprincipio,portantosecumpleque:

ΔS°<0Σ νi·Sioproductos<Σ νi·Si

oreactivos


1.233. El carbón reacciona con el vapor de agua para producirmonóxido de carbono ehidrógeno. Las entalpías normales de formacióndelmonóxido de carbono ydel vapor deaguason,respectivamente, ‐110,52y ‐241,82kJ.Lasentropíasnormalesdelhidrógenogas,monóxido de carbono gas, carbono sólido y vapor de agua son, respectivamente, 130,68;197,67;5,74y188,82J/mol·K.Conestosdatos:a)LareacciónesespontáneayaqueΔG°a25°Cesmayorquecero.b)LareacciónnoesespontáneayaqueΔG°a25°Cesmayorquecero.c)LareacciónesespontáneayaqueΔG°a25°Cesmenorquecero.d)LareacciónnoesespontáneayaqueΔG°a25°Cesmenorquecero.


Laecuaciónquímicacorrespondientealareaccióndadaes:

C(s)+H O(g)CO(g)+H (g)



oreactivos

Sustituyendo:

ΔH°=1molCO‐110,52kJ1molCO

1molH O‐241,82kJ1molH O

=131,30kJ



oreactivos

Sustituyendo:

ΔS°= 1molH2130,68JK·molH2

+1molCO197,67JK·molCO

1molH2O188,82JK·molH2O

+1molC5,74JK·molC

=133,79JK

LaexpresiónquerelacionaΔG°conΔH°yΔS°es:




Encondicionesestándar:

ΔG°=131,30kJ 25+273 K133,79J

K1kJ10 J

=91,43kJ>0


1.234.¿Cuálserálavariacióndeentalpíalibrealcomprimir2,5molesdegasidealdesdelapresiónde1atma1,5atmyalatemperaturade25°C?a)1,51kJb)0,21kJc)2,51kJd)1,58kJ

(R=8,314·10 kJ· · )(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2011)

Laentalpíalibreserefierealtrabajoútil,queenelcasodeexpansiónisotérmicadeungasidealpuedecalcularsepormediodelaexpresión:

W=‐nRTlnV2V1

Comop V =p V ,tambiénsepuedeescribir:

W=‐nRTlnp1p2

Sustituyendo:

W=‐2,5mol·8,314·10kJ

mol·Kln

1atm1,5atm

=2,51kJ


1.235.Dadalasiguienteecuacióntermodinámica:

2 (g)+ (g)2 (g) ΔH°=‐483,6kJSeñalecuálesdelassiguientesafirmacionessoncorrectas:a)Alformarse18gdeaguaencondicionesestándarsedesprenden483,6kJ.b)Dado que ΔH° < 0, la formación del agua es, casi con completa seguridad, un procesoespontáneo.c)Lareaccióndeformacióndelaguaserámuyrápida.d)Elcaloravolumenconstanteeselmismoqueapresiónconstante.e)Lareacciónnecesitacalorparaquetranscurra.f)Eldatonuméricoeselcalordeformacióndelagua.


a)Falso.Relacionandocantidaddemateriayentalpía:

18gH O1molH O18gH O

‐483,6kJ2molH O

=‐241,8kJ


b)Verdadero.ParadeterminarsiunprocesoesespontáneoesprecisoconocerelvalordeΔG°. Si este valor es < 0 entonces se trata de un proceso espontáneo. La expresión quepermitecalcularΔG°es:


En este caso se cumple que ΔH° < 0 y además, ΔS° < 0, ya que todas las especies songaseosasyexistenmásmolesenreactivosqueenproductos.

c)Falso.Nosepuedeconocerlarapidezdelareacciónsindisponerdedatoscinéticos.

d)Falso.Elcaloravolumenconstanteeslavariacióndeenergíainterna,ΔE°,yelcalorapresiónconstanteeslavariacióndeentalpía,ΔH°.Larelaciónentreambosvienedadaporlaexpresión:

ΔE°=ΔH°−ΔnRT

dondeΔnRTrepresentaeltrabajorealizadosobreelsistema.

Comoenestecaso,elvolumenqueocupanlosproductosesmenorqueelqueocupanlosreactivos,Δn<0,entoncessecumpleque,W>0,yaquecorrespondeaunaenergíaqueentraenelsistemayΔE°≠ΔH°.

e)Falso.Setratadeunprocesoexotérmico,ΔH°<0,enelquesedesprendecalor.

f) Falso. El calorde formación sedefine comoel calor intercambiado,medido apresiónconstante,enlaformacióndeunmoldesustanciaapartirdeloselementosquelaintegranensuformamásestableencondicionesestándar.

Enlareaccióndadasecumplentodaslascondiciones,exceptoqueseforman2molesdesustancia.


1.236.Indiquecuálesrelaciónexistenteentrelavariacióndeentalpía(ΔH)ylavariacióndeenergíainterna(ΔU)delasiguientereacción:

(s)+3C(s)SiC(s)+2CO(g)a)Sonigualesb)ΔH=ΔU−RTc)ΔH=ΔU−2RTd)ΔH=ΔU+RTe)ΔH=ΔU+2RT

(O.Q.N.ElEscorial2012)

DeacuerdoconelPrimerPrincipiodelaTermodinámica,larelaciónentreΔEyΔHvienedadaporlaexpresión:

ΔU=ΔH–ΔnRT


Δn=2–0=2

portanto,enestecasosecumplequeΔH=ΔU+2RT.



1.237.Delassiguientesreaccionesquímicas:

1)S(s)+ (g) (g)2) (s)CaO(s)+ (g)3) (g)+HCl(g) (s)4) (s)KCl(s)+ (g)

Lavariacióndeentropíaesmáspositivaymásnegativa,respectivamente,para:a)(1)y(4)b)(1)y(2)c)(4)y(3)d)(2)y(4)e)Nosepuedeconocersindatostermodinámicosdelasreacciones.






oreactivos

1)ΔrS°>0,yaque,sepasadesólidoygasagas.

2‐4)ΔrS°>0,yaque,sepasadesólidoasólidoygas.

3)ΔrS°<0,yaque,sepasadegasasólido.

DelastresreaccionesconΔrS°>0,laquetienemayorvaloresla4,yaquesetratadelareacciónenlaqueseformamayorcantidaddegas.


1.238.Unodelospasosenlasíntesisdelácidosulfúricoeslaoxidacióndeldióxidodeazufre:

2 (s)+ (g)2 (g)Silareacciónocurreatemperaturaypresiónconstantes:a)Elsistemarealizauntrabajosobreelentorno.b)Elsistemanorealizatrabajo.c)Serealizauntrabajosobreelsistema.d)Elsistemasolorealizatrabajosiabsorbecalor.e)Elsistemasolorealizatrabajosilareacciónesexotérmica.



ΔE=Q+W

Wrepresentaeltrabajorealizadosobreelsistemaysecalculamediantelaexpresión:

W=‐pΔV

ComoΔV<0(sepasade3molesdegasa2),eltrabajoesrealizadocontraelsistemaquesecomprimeyW>0,yaquecorrespondeaunaenergíaqueentraelsistema.



1.239. Un gas se calienta a volumen constante. Señale la afirmación correcta para esteproceso:a)Lavariacióndeentalpíadelprocesoesigualalcalorabsorbidoporelgas.b)Lavariacióndeenergíainternaesigualaltrabajorealizadoenelproceso.c)Laenergíainternaaumenta.d)Elgasrealizauntrabajoacostadelcalorqueabsorbe.e)Latemperaturadelprocesopermanececonstante.


a‐b‐d)Falso.LarelaciónentreΔHyΔUvienedadaporlaexpresión:ΔH=ΔU+pΔV.Enlosprocesos en que intervienen solo sólidos o líquidos puros (fases condensadas), comoΔV=0,eltérminopΔVseanulayentoncesΔH=ΔU.

c)Verdadero. Lavariacióndeenergía interna (ΔU)enunprocesoavolumenconstantecoincideconelcalorabsorbidoporelsistemaenesascondiciones,ycomoQ>0,entoncesΔU>0.

e)Falso.Alabsorbercalorlasmoléculasdelgasseagitandeformamásdesordenadaconloqueaumentasutemperatura.


1.240.Laenergíainternadeunsistemaaumentaen500Jcuandoabsorbe700Jenformadecalor:a)Elsistemanorealizatrabajo.b)Elsistemarealiza200Jdetrabajo.c)Serealizan200Jdetrabajosobreelsistema.d)Elsistemarealiza1200Jdetrabajo.e)Serealizan1200Jdetrabajosobreelsistema.



ΔE=Q+W


CuandoelsistemaganaenergíaΔE>0

CuandoelsistemapierdeenergíaΔE<0








Cuesti

El sigsobre

Lare

1.24equireaca)Elaseb) Δabsoc) Δabsod)Δe)Δ

La ectemp

Como–ΔH/

Dela

Am

Lar

Lar

Lare

1.242“volcentredetertenera)Esb)Enc)Nod)Es

a) Fdespunpr

Laec

ionesyProble

500J=70

gnonegativeelentorno

espuestacor

41. En el sigilibrio frentccionescorreEstagráficaentalpíasdeΔH° de 1 eoluto).ΔH° de 1 eoluto).ΔH°de1espH°de1esn

cuación deperatura:

lnK=‐ΔHRT

o se puede/R.

agráficadad

mbasrectast

rectacorres

rectacorres

espuestacor

2.Unexperimán”casero.e el bicarborgente lavavrmásinformsteesunprocnesteprocesosetienendastevolcánes

Falso. Se trrendiminetorocesoendo

cuaciónquím

masdelasOlim

0J+W

vodel trabajo.

rrectaeslab

guiente gráfte a 1/T. ¿Qespondientenoproporcreacción.es menor qu

es mayor qu

positivayΔHegativayΔH

van’t Hoff

HT+C

observar e

dasepueden

tienenelmis

spondientea

spondientea

rrectaeslad

mentoespecLa“lava”deonato de sovajillas, etc.)maciónque:cesoexotérmsoΔGesnegaatosparacomuyaburri

rata de unodecalor.Lotérmico.Se

micaajustad

mpiadasdeQu

jo quiere de

b.

fico se reprQué se puedes?ciona inform

ue ΔH° de

ue ΔH° de

H°de2esnegH°de2espo

relaciona la

en la gráfica

nextraerlas

smovalorde

alareacción

alareacción

d.

ctacularparaeestevolcánodio y el vi)paradar e

mico.ativo.onocerelsigndo.

na reacciónLaquelavapuedeconf

dacorrespon

uímica.Volume

W=‐

ecir quees

resenta el lode deducir

mación sobre

2 (en valo

2 (en valo

gativa.ositiva.

a constante

a, la pendie

ssiguientes

elapendien

n1tienepen

n2tienepen

aniños(ytanseconsiguinagre en pelaspectoq

nodeΔG.

n de neutrariacióndeefirmarconsu

ndienteala

en2.(S.Menar

200J

elsistema

ogaritmo nerespecto de

e

r

r

e de equilib

ente de la

conclusione

nteenvalor

ndientenega

ndienteposi

ambiénmayoueconelgapresencia dequemásnos

ralización eentalpía,ΔrHultandolase

reacciónes

rgues&F.Latre

aelquerea

eperiano dee los valore

(O.Q

brio de una

recta es dir

es:

absoluto(tg

ativa,porlo

itiva,porlo

ores)eslacosdesprendide algunos asguste. Sep

en el queH°>0,porlentalpíasen

:

e)

alizaun tra

e la constanes de ΔH° d

Q.N.ElEscoria

a reacción c

rectamente

gα).

oqueΔ1H°>

queΔ2H°<

onstruccióndode lareaaditivos (pinpuedeafirma

(O.Q.L.Murcia

no se obloquesetranlabibliogra

114

abajo

nte dede las

l2012)

con la

igual

> .

.

deunacciónntura,ar sin

a2012)

bservaatadeafía.


CH COOH(l)+NaHCO (s)CO (g)+H O(l)+NaCH COO(s)



oreactivos

Sustituyendo:

ΔH°= 1molCO2‐393,5kJmolCO2

+1molH2O‐285,8kJmolH2O

+1molNaCH3COO‐708,8kJ

molNaCH3COO

1molCH COOH‐483,4kJ

molCH COOH+1molNaHCO

‐285,8kJmolNaHCO

=833,1kJ

b)Verdadero.Setratadeunprocesoespontáneo.EnestoselvalordeΔG°<0.

c)Falso.Segúnsehajustificadoenelapartadoanterior.

d) Falso. Como se observa en la ecuación química, se trata de una explosión no de unacombustión,porloquenoserequiereoxígeno.


1.243. La nitroglicerina es un compuesto líquido altamente explosivo a temperaturaambiente,porloqueesmuysensibleacualquiermovimiento.Porlogeneralsetransportaencajasacolchadasabajatemperatura.

4 (l)12 (g)+6 (g)+ (g)+10 (g)Deacuerdoconloanteriorsepuedeafirmarque:a)Eltransportesehaceabajatemperatureparaahorrarenergía.b)Laentropíadelosproductosesmayorqueladelosreactivos.c)Laentalpíadelosproductosesmayorqueladelosreactivos.d)Unaatmósferadeoxígenoesfundamentalparaqueseproduzcalareacción.

(O.Q.L.Murcia2012)

a)Falso.Eldescensodelatemperaturadificultalavaporizacióndelanitroglicerinayconellosuexplosión.

b)Verdadero.Elvalordelaentropíamolardelassustanciases:




oreactivos

Todos los productos son gaseosos, y además, el númerodemolesde productos esmuysuperioraldereactivos,portanto,ΔrS°>0.

c) Falso. Se trata de un proceso exotérmico, ΔrH°<0, por tanto, la entalpía de losproductosesinferioraladelosreactivos.

d) Falso. Como se observa en la ecuación química, se trata de una explosión no de unacombustión,porloquenoserequiereoxígeno.


Cuesti

1.244

234,0a)Seb)Sec)Sea)La

a)Fa

b)Fa

c)Fa

d)Veobtie

Enes

Lare

(Simi2010

1.245reaccreacca)‐10b)‐90c)+1d)+9

Deacsistem

Sielp

Sielp

Laec

Susti

ionesyProble

4.Paralarea

−08kJ/mol.Coetratadeuntratadeuntratadeunaaenergíade

also.Setrata

also.Setrata

also.Nosedi

erdadero.Ceneapartird

Δ H=E

stecaso:

75,24kJ=

espuestacor

ilara lacue0).

5. Al hacerciónserealizciónseráde:0kJ0kJ0kJ90kJ

cuerdoconma,ΔE,sec

ΔE=Q+W

procesoser

procesoser

cuaciónante

Q =Q +

ituyendolos

‐100kJ=‐

masdelasOlim

acción:

onestosdatareaccióneareaccióneareaccióndactivaciónd

adeunproc

adeunapro

isponededa

Comoseobdeladiferen

E

234,08kJ–

.=158,84k

rrectaeslad

estiónpropu

una reacciózaapresión:

el1erPrincialculamedi

W

realizaaVc

realizaapct

eriorqueda

W

svaloresdad

90kJ+W

mpiadasdeQu

= +Htos,sepuedeexotérmica.endogámica.deorden1.delareacció

esoendotér

opuestaabsu

atoscinético

servaenelnciaentream

E .

kJ

d.

uestaenMu

ón a volumenconstantes

piodelaTeantelasigui

te.ΔE>Q

te.ΔH>Q

delaforma:

dos:

uímica.Volume

HBr ΔH=decirque:

óninversaes

rmicoyaque

urda.

osparapod

diagramadmbasenerg

urcia

en constantesedesprend

ermodinámiienteexpres

Q

Q

:

W=‐

en2.(S.Menar

75,24kJ/m

s158,84kJ/m

eΔ H>0.

erdetermin

deenergía, líasdeactiva

e, se despreden90kJ.El

icalavariacsión:

10kJ

rgues&F.Latre

oly laenerg

mol.

narlaecuaci

laentalpíadación,direct

ndieron 100trabajodes

(

ióndeenerg

e)

rgíadeactiv

(O.Q.L.Murcia

ióndeveloc

de lareaccitaeinversa:

0 kJ. Si lamsarrolladoen

(O.Q.L.Asturias

gíainterna

116

vación

a2012)

idad.

iónse:

mismanesta

s2012)

deun

Cuesti

El sigsobre

Lare

1.246igual

a)3,b)3,a)3,a)1,

Porcond

De lacond

Lare

1.247cuyofigurde laafirmreacca)‐58b)‐13c)+1d)+5

Comoladif

Enes

Lare

ionesyProble

gnonegativeelentorno

espuestacor

6.Indicacuálacero:

1)2)3)C

6,85,95,6,82,5,7,9

convenio, ladicionesestá

as especiesdicionesestá

3)C(grafi

espuestacor

7. La entalpdiagrama

ra,esde ‐22a reacciónmar que lacióndirecta86kJ34kJ34kJ586kJ

oseobservaferenciaentr

Δ H=E

stecaso:

‐226kJ=E

espuestacor

masdelasOlim

vodel trabajo.

rrectaeslaa

álesde lass

(g) (g) (grafito)

a entalpíaándarescer

propuestasándarson:

ito)6)

rrectaeslaa

pía de unaentálpico

26kJy laeninversa esenergía dees:

aeneldiagrreambasen

E′

E –

rrectaeslac

mpiadasdeQu

joquiere de

a.

iguientessu

4)C(5)6)

de formacióo.

s, las únicas

.(s)8

a.

reacción qse presentanergíadeac360 kJ. See activación

ramadeenenergíasdeac

360kJ

c.

uímica.Volume

ecir quees

ustanciastie

(diamante)(g)

(s)

ón de un e

s que son e

8) .(l)

química,a en lactivacióne pueden de la

ergía,laentactivación,di

en2.(S.Menar

elsistema

nenunaent

7) 8) 9)

elemento en

elementos e

alpíadelareirectaeinve

.=13

rgues&F.Latre

aelquerea

talpíaestánd

) (g)) (l))I(g)

(

n su forma

en su forma

(

eacciónseobersa:

4kJ

e)

alizaun tra

dardeform

(O.Q.L.Asturias

más estab

a más estab

(O.Q.L.Asturias

btieneapar

117

abajo

mación

s2012)

ble en

ble en

s2012)

rtirde

Cuesti

1.248para

sesac((2

(3(4

¿Cuála)Tob)(1)c)(1)d)(2)

El vaproce

Como

37T·Δenc

323

423

Lasp

Lare

1.249kJ

sepua)Enb)Enc)Exd)Ex

La enenerg

ionesyProble

8. Estudiandelproceso:Zn(l)caronlassig(1) ΔGespos(2) Pordeba

estableq(3) A373Ks(4) ΔGesposlessonciertodas)y(3))y(4))y(3)

alorde la eneso:

ΔG<0

ΔG>0

ΔG=0

oseobserva

3K el valoΔS, por tantcuentraene

3KΔHTΔS

3KΔHTΔS

propuestas(

espuestacor

9.Apartirdytenien

(g)+uededecirqundotérmicoyndotérmicoyxotérmicoycxotérmicoyc

ntalpía de ugíasdeenla

ΔH°=Σ νi

masdelasOlim

do el siguie

Zn(g)guientesconsitivapordeajode373K,queZn(l).sealcanzaelsitivaporenas?

nergía libre

procesoes

procesono

procesoen

aenlagráfic

r deΔH coito, ΔG = 0equilibrio.

=42,5kJ=32,5kJ

=37,5kJ=50,0kJ

(1)y(3)son

rrectaeslab

de lasenergndoencuent

(g)2Huelaobtenciyconvariaciyconvariaciconvariaciónconvariació

una reacciócesdelassu

·Ei enlacesfor

mpiadasdeQu

ente diagra

clusiones:ebajode373K,Zn(g)esm

lequilibrio.cimade373

deGibbs, Δ

spontáneo

oespontáne

nequilibrio

ca:

incide con ey el sistem

ΔG=10,0

ΔG=‐12,5

nverdaderas

b.

íasdeenlactaelproceso

HI(g)ióndeliodurióndeentropióndeentropndeentropíndeentropí

ón se puedeustanciasqu

madosΣ νi·

uímica.Volume

ma

K.más

3K.

ΔG=ΔH–T

eo

el de ma se

0kJ

5kJ

s,yla(2)y(

ce I−I:151ko:

rodehidrógpíapositiva.píanegativaíapositiva.íanegativa.

e calcular (ueintervien

·Ei enlacesroto

en2.(S.Menar

TΔS, determ

(4)sonfalsa

kJ ,H−

enoes:.a.

(de forma aenenlarea

os

rgues&F.Latre

(

mina la espo

as.

−H:436kJ

(

aproximada)cción:

e)

(O.Q.L.Asturias

ontaneidadd

yH−I

(O.Q.L.Asturias

) a partir d

118

s2012)

deun

I:279

s2012)

de las


En la reacción propuesta se forman 2 moles de enlaces I–H, mientras que se rompen2molesdeenlacesI–Iy2molesdeenlacesH–H.


ΔH°=[2E ]–[2E +2E ]

ΔH°=[2 ‐279kJ ][2 ‐151kJ +2 ‐436kJ ]=516kJ

ComolavariacióndeentalpíaΔH°>0setratadeprocesoendotérmico.

Respectoalavariacióndeentropíadelareacción,ΔS:

ΔS°=2SHI 2S +2S

La variación de entropíaΔS°<0 ya que existenmásmoles de gas en reactivos que enproductos.


1.250.Utilizalasiguienteinformacióntermodinámica:

½ (g)+½ (g)NO(g) ΔH°=90,4kJ/mol

½ (g)+ (g) (g) ΔH°=33,8kJ/mol

2 (g) (g) ΔH°=‐58,0kJ/molparacalcular,enkJ/mol,ΔH°paralareacción:

2NO(g)+ (g) (g)a)‐171,2b)‐114,6c)114,6d)171,2

(O.Q.L.LaRioja2012)


2NO(g)N (g)+O (g) ΔH°=2(‐90,4)kJ

N (g)+2O (g)2NO (g) ΔH°=2(33,8)kJ

2NO (g)N O (g) ΔH°=‐58,0kJ


2NO(g)+O (g)N O (g) ΔH°=‐171,2kJ/mol


1.251. Para la sublimación de un componente a temperatura constante, ¿cuál de lassiguientesrespuestaseslacorrecta?a)ΔS<0yΔH<0b)ΔS<0yΔH>0c)ΔS>0yΔH>0d)ΔS>0yΔH<0

(O.Q.L.LaRioja2012)

LaecuacióncorrespondientealprocesodesublimacióndelcompuestoA(s)es:

Cuesti

Seromp

Setsólid

Lare

1.252lareaa)10b)40c)14d)24

Comoladif

Enes

Lare

1.253ácidoental

a)‐83b)‐29c)+2d)+8

Lase

Deac

ionesyProble

A(s)

trata de unperlosenlac

tratadeunpo,másorde

espuestacor

2.Unareaccaccióndirec00kJ/mol0kJ/mol40kJ/mol40kJ/mol

oseobservaferenciaentr

Δ H=E

stecaso:

100kJ=14

espuestacor

3.Lasentalpofórmico(mlpíaestánda

= (g)3393293833

ecuacionest

H C=O(g)

HCOOH(l)

cuerdoconl

H C=O(g)

CO (g)+H

masdelasOlim

A(g)

n proceso ecesintermol

procesoeneenado,aung

rrectaeslac

ciónesendottaes140kJ/

aeneldiagrreambasen

E

40kJ−E

.=40kJ/mo

rrectaeslab

píasestándametanoico),Har,enkJ/mol,

)+½ (g)

termoquímic

+O (g)

)+½O (g)

laleydeHes

+O (g)

H O(l)

mpiadasdeQu

endotérmicoleculares.

elqueaumegasenelque

c.

térmicacon/mol,¿cuále

ramadeenenergíasdeac

ol

b.

ardecombuHCOOH(l),sl,paralasigu

HCOOH

cascorrespo

CO (g)+

CO (g

ssestasecua

CO (g)+

HCOOH(l)

uímica.Volume

o (ΔH > 0)

entaeldesoeexistemás

unaΔH=1eslaentalpía

ergía,laentactivación,di

ustióndel foson‐563y‐uientereacc

H(l)

ondientesa

+H O(l)

g)+H O(l)

acionessep

+H O(l)

+½O (g)

en2.(S.Menar

ya que hay

rden(ΔS>sdesorden.

00kJ/mol.Sadeactivac

alpíadelareirectaeinve

ormaldehído270kJ/mol,ción?

losdatospr

ΔH

ΔH

puedenreesc

ΔH

ΔH

rgues&F.Latre

y que comu

0),yaques

Silaentalpíaióndelarea

(

eacciónseobersa:

o (metanal),respectivam

roporcionad

H°=‐563kJ

H°=‐270kJ

cribircomo:

H°=‐563kJ

H°=270kJ/

e)

unicar calor

sepasadee

adeactivaciaccióninvers

(O.Q.L.Asturias

btieneapar

= (g)mente.¿Cuál

(O.Q.L.Galicia

dosson:

J/mol

J/mol

:

J/mol

/mol

120

r para

estado

ióndesa?

s2012)

rtirde

ydelles la

a2012)



H C=O(g)+½O (g)HCOOH(l) ΔH°=‐293kJ/mol


1.254.Lasreaccionesespontáneassiempre:a)Soncompletasb)Sonrápidasc)Intervienencambiosdefased)Liberanenergíay/ofavorecenunaumentodelaentropíadelsistema.

(O.Q.L.Galicia2012)


ΔG=ΔH–TΔS

Enunareacciónenlaqueseliberacalor, ΔH<0

Enunareacciónenlaqueaumentalaentropía, ΔS>0ΔG<0(espontánea)

Estoocurreacualquiertemperatura.


1.255. Justificasisonverdaderaso falsas lassiguientesafirmacionescorrespondientesaunprocesoquetienelugarconabsorcióndeenergíayaumentodeldesordentermodinámico.a)Elprocesoessiempreespontáneob)Elprocesonuncaesespontáneoc)Elprocesoesespontáneoabajastemperaturasd)Elprocesoesespontáneoaaltastemperaturas


ElcriteriodeespontaneidaddeunprocesosediscutedeacuerdoconelvalordeΔG.Estesecalculamediantelaexpresión:



Si ΔH > 0 y ΔS > 0, entonces el valor de ΔG depende de cuál de los términos|ΔH|o|TΔS|seamayor,esdecirdependedecuálseaelvalordeT.

Atemperaturasaltas:|ΔH|<|TΔS|yentoncesΔG<0ylareacciónesespontánea.

Atemperaturasbajas:|ΔH|>|TΔS|yentoncesΔG>0ylareacciónesnoespontánea.



2.PROBLEMASdeTERMOQUÍMICAYTERMODINÁMICA

2.1.Elplatino seutiliza como catalizador en losautomóvilesmodernos.En la catálisis, elmonóxidodecarbono ( °= ‐110,5kJ· y °= ‐137,3kJ· ) reaccionaconeloxígenoparadardióxidode carbono ( °= ‐393,5 kJ· y °= ‐394,4 kJ· ).Determinasi:a)Lareacciónesespontáneaa25°C.b)Lareacciónesendotérmica.c)ElvalordeΔS°paralareacciónindicandosilaentropíadelsistemaaumentaodisminuye.Lareaccióncatalíticatotalessimpleperoelmecanismodereacciónen fasehomogéneaescomplicadoyconungrannúmerodepasosdereacciónqueson:

1)AdsorcióndeCOyadsorción/disociaciónde (ΔH=259kJ/moldeCO+O)2)Energíadeactivación(105kJ/moldeCO+O)3)Formación/desorciónde (ΔH=21kJ/molde )

Esta reacciónde la oxidacióndeCO a catalizadaporPt se puede representar enundiagrama de energía. Justifica a cuál de los representados en la figura correspondería larespuestacorrecta.

(Canarias1997)

LaecuaciónquímicacorrespondientealaoxidacióncatalíticadelCOes:

CO(g)+½O (g)CO (g)

a)Paradeterminarsi la reacciónesespontáneaa25°CesnecesarioconocerelvalordeΔ G°delareacción.

ΔrG°=Σ ν G productos–Σ ν G reactivos

ΔrG°=1molCO‐394,4kJmolCO

–1molCO‐137,3kJmolCO

=‐257,1kJ

Setratadeunareacciónespontáneaa25°CyaqueelvalordeΔrG°<0.

NosetieneencuentaelvalordeΔ G°delO (g)yaqueporconvenioestevaloresnulo.

b)Paradeterminarsilareacciónesendotérmicaa25°CesnecesarioconocerelvalordeΔ H°delareacción.

ΔrH°=Σ νiH°i productos–Σ νiH°i reactivos

ΔrH°=1molCO‐393,5kJmolCO

–1molCO‐110,5kJmolCO

=‐283,0kJ

Setratadeunareacciónexotérmicaa25°CyaqueelvalordeΔrH°<0.

NosetieneencuentaelvalordeΔ H°delO (g)yaqueporconvenioestevaloresnulo.

Coordenada de reacciCoordenada de reaccióónn

Ener

gEn

erg íí

a P

oten

cial

/ k

Ja

Pot

enci

al /

kJ

105105

259259

304304

22

2121


Ener

gEn

erg íí

a P

oten

cial

/ k

Ja

Pot

enci

al /

kJ

105105

259259

304304

22

2121


Ener

gEn

erg íí

a P

oten

cial

/ k

Ja

Pot

enci

al /

kJ 105105

394,4394,4

11


Ener

gEn

erg íí

a P

oten

cial

/ k

Ja

Pot

enci

al /

kJ 105105

394,4394,4

11


Ener

gEn

erg íí

a P

oten

cial

/ k

Ja

Pot

enci

al /

kJ

105105

259259

2121

33


Ener

gEn

erg íí

a P

oten

cial

/ k

Ja

Pot

enci

al /

kJ

105105

259259

2121

33


Ener

gEn

erg íí

a P

oten

cial

/ k

Ja

Pot

enci

al /

kJ

105105

259259 280280

44


Ener

gEn

erg íí

a P

oten

cial

/ k

Ja

Pot

enci

al /

kJ

105105

259259 280280

44


Ener

gEn

erg íí

a P

oten

cial

/ k

Ja

Pot

enci

al /

kJ

105105

259259

304304

22

2121


Ener

gEn

erg íí

a P

oten

cial

/ k

Ja

Pot

enci

al /

kJ

105105

259259

304304

22

2121


Ener

gEn

erg íí

a P

oten

cial

/ k

Ja

Pot

enci

al /

kJ 105105

394,4394,4

11


Ener

gEn

erg íí

a P

oten

cial

/ k

Ja

Pot

enci

al /

kJ 105105

394,4394,4

11


Ener

gEn

erg íí

a P

oten

cial

/ k

Ja

Pot

enci

al /

kJ

105105

259259

2121

33


Ener

gEn

erg íí

a P

oten

cial

/ k

Ja

Pot

enci

al /

kJ

105105

259259

2121

33


Ener

gEn

erg íí

a P

oten

cial

/ k

Ja

Pot

enci

al /

kJ

105105

259259 280280

44


Ener

gEn

erg íí

a P

oten

cial

/ k

Ja

Pot

enci

al /

kJ

105105

259259 280280

44


c)ParadeterminarelvalordeΔ S°delareaccióna25°Cseutilizalaexpresión:

ΔG°=ΔH°–T·ΔS°

ΔS°=ΔH°–ΔG°

T=

‐283,0kJ·mol – ‐257,1kJ·mol25+273K

103J1kJ

=86,9J· ·

ElsiguientediagramadeenergíamuestralastresdiferentesetapasdelprocesodeoxidacióndelCOaCO :

1)AdsorcióndeCOyadsorción/disociacióndeO

(ΔH=259kJ/moldeCO+O)

2)Energíadeactivación(105kJ/moldeCO+O)

3)Formación/desorcióndeCO (ΔH=21kJ/moldeCO )

2.2.Losalimentosquecomemossufrenunprocesodedegradaciónennuestroorganismoporelqueleproporcionanaéstelaenergíanecesariaparaelcrecimientoylasfuncionesvitales.Laecuacióndecombustióndelaglucosaeslaquemejordescribeelproceso.

(s)+ (g) (g)+ (g)Silacantidaddealimentosqueunapersonaconsumealdíaequivaleaunaingestade856gdeglucosa,calcula:a)Lamasade queseproducecomoconsecuenciade lacombustióndetalcantidaddeglucosa.b)Laenergíaquesesuministraalorganismo.c)Elvolumendeaire,medidoa17°Cy770Torr,quesenecesitaparalatotalcombustióndelacantidadindicada.

(Datos. °(kJ· ): (s)=‐1260; (g)=‐393,5; (g)=‐241,8ConstanteR=0,082atm·L· · .Elairecontieneun21%envolumendeoxígeno)

(Murcia1998)

a)Laecuaciónquímicaajustadacorrespondientealacombustióndelaglucosaes:

C H O (s)+6O (g)6CO (g)+6H O(g)

ElnúmerodemolesdeC H O es:


=4,76molC H O

RelacionandoC H O conCO :

4,76molC H O6molCO

1molC H O44gCO1molCO

=1256g

b)La entalpíade combustiónde laglucosapuedecalcularse apartirde lasentalpíasdeformacióndeproductosyreactivos:

ΔrH°=Σ ν H productos–Σ ν H reactivos

ΔcH° 6molH2O‐241,8kJmolH2O

6molCO‐393,5kJmolCO

– 1molC H O‐1260kJ

molC H O


Ener

gEn

erg íí

a P

oten

cial

/ k

Ja

Pot

enci

al /

kJ

105105

259259

2121

33


Ener

gEn

erg íí

a P

oten

cial

/ k

Ja

Pot

enci

al /

kJ

105105

259259

2121

33


Ener

gEn

erg íí

a P

oten

cial

/ k

Ja

Pot

enci

al /

kJ

105105

259259

2121

33


Ener

gEn

erg íí

a P

oten

cial

/ k

Ja

Pot

enci

al /

kJ

105105

259259

2121

33


ΔcH°=2552kJ·


Laenergíasuministrada:

4,76molC H O‐2552kJ

molC H O=‐1,21·104kJ

c)RelacionandoC H O conO :

4,76molC H O6molO

1molC H O=28,5molO

Considerandocomportamientoideal:

V=28,5mol 0,082atm·L·mol ·K 17+273 K

1atm100Laire20LO

=3,2·104Laire

2.3.Dadalasiguientereacciónenfasegaseosa(queesnecesarioajustar):

amoníaco+oxígenomonóxidodenitrógeno+aguaa)Calculeelcalordereacciónestándar.b)Calculeelcalorabsorbidoodesprendido(especifique)cuandosemezclan5gdeamoníacocon5gdeoxígeno.

(Datos.Entalpíasdeformaciónestándar(kJ· ):amoníaco=‐46;monóxidodenitrógeno=90;agua=‐242)

(Extremadura1998)

a)Laecuaciónquímicaajustadacorrespondientealareacciónpropuestaes:

4NH (g)+5O (g)4NO(g)+6H O(g)



ΔrH° 4molNO90kJmolNO


4molNH‐46kJmolNH

‐908kJ


b)Alexistircantidadesdelosdosreactivos,esnecesariodeterminarpreviamentecuáldeelloseselreactivolimitante:

5gO1molO32gO

=0,16molO

5gNH1molNH17gNH

=0,29molNH

0,16molO0,29molNH

=0,55

Comoseobserva,larelaciónmolarentreO yNH esmenorque5/4,locualquieredecirque sobra NH , por lo que se gasta todo el que es el reactivo limitante y quedeterminalacantidaddecalordesprendido.

5gO1molO32gO

‐908kJ5molO

=‐28,4kJ


2.4.¿Podríacalcularlaafinidadelectrónicadelbromoapartirdelassiguientesecuaciones?Justifiquelarespuestaqueobtengainterpretandocadaunadelasecuaciones:

½ (l)+ 580kJ (aq)

½ (l)+15kJ½ (g)

½ (g)+96kJBr(g)

(g) 351kJ (aq)(Canarias1998)

Laafinidadelectrónicadeunelementosedefinecomo“laenergíaquedesprendeunátomocuandocaptaunelectrón”.Aplicadoalbromo,eslaenergíaasociadaalsiguienteproceso:

Br(g)+e Br (g)+AE

DeacuerdoconlaleydeHesssíquesepuedecalcularlaafinidadelectrónicadelbromoapartir de las ecuaciones químicas propuestas que se pueden reescribir para obtener laecuaciónquímicaproblema.

½Br (l)+e –580kJBr (aq)

Esta ecuación corresponde a tres procesos, disociación de la molécula de bromo,disoluciónacuosadelbromo(l)yformacióndeliónbromuro(aq).

½Br (g)½Br (l)+15kJ

Laecuaciónanteriorcorrespondeauncambiodeestado,lacondensacióndelbromo(g).

Br(g)½Br (g)+96kJ

Estaúltimaecuacióncorrespondealadisolucióndelionbromuro(g).

Br (aq)Br (g)–351kJ

Sumandolasecuacionesquímicasanterioresseobtiene:

Br(g)Br (g)+341kJ

Laafinidadelectrónicadelbromoes,AE=‐341kJ· .

2.5.Las variacionesde entalpíasnormalesde formacióndelbutano,dióxidode carbono yagualíquidason:‐126,1;‐393,7y‐285,9kJ· ,respectivamente.Calculalavariacióndeentalpíaenlareaccióndecombustióntotalde3kgdebutano.

(Canarias1998)

Laecuaciónquímicacorrespondientealacombustióndelbutano,C H ,es:

C H (g)+132O (g)4CO (g)+5H O(l)



ΔcH°= 5molH O‐285,9kJmolH O

+4molCO‐393,7kJmolCO

1molC H‐126,1kJmolC H

ΔcH°=‐2878,2kJ·



Deacuerdoconelsignonegativodelaentalpíasetratadeunprocesoexotérmicoenelqueseliberacalor.

RelacionandolaentalpíadecombustiónconlacantidaddeC H quesequema:

3000gC H1molC H58gC H

‐2878,2kJ1molC H

=‐1,5·105kJ

2.6.Mediantelafotosíntesislasplantastransformaneldióxidodecarbonoyelaguaenhidratosdecarbono,comolaglucosa,obteniendolaenergíanecesariadelaluzsolar.Considerandolareacción:

6 (g)+6 (l) (s)+6 (g)ysabiendoquea25°Cy1atm: (g) (l) (s) (g)

°(kJ· ) ‐393,5 ‐285,8 ‐1273,3 0S°(J· · ) 213,6 69,9 212,1 205Enestascondiciones,determinar:a)Laenergíasolarmínimanecesariaparalaformaciónde9gdeglucosaporfotosíntesis.b)¿Setratadeunprocesoespontáneo?Razoneyfundamentesurespuesta.

(Murcia1999)

a) La energía necesaria para la formación de la glucosa por medio de esa reacción secalculaapartirdelaentalpíadereacción,quepuedecalcularseapartirdelasentalpíasdeformacióndeproductosyreactivos.

6CO (g)+6H O(l)C H O (s)+6O (g)


ΔrH° 1molC H O‐1260kJ

molC H O– 6molH O

‐285,8kJmolH O


ΔrH°=2802,5kJ·mol


Laenergíanecesariaparaobtener9gdeC H O es:


2802,5kJ

1molC H O=140kJ

b)ParasabersisetrataonodeunprocesoespontáneoesnecesariocalcularΔG°:

Δ G°=Δ H° TΔ S°

ComoΔH°yaesconocido,secalculaΔS°apartirdelasentropíasmolaresdeproductosyreactivos:

ΔrS°=Σ ν S productos–Σ ν S reactivos

ΔrS°= 1molC H O212J

K molC H O+6molO

205JK molO

–

– 6molH O69,9J

K molH O+6molCO

213,6JK molCO

=‐258,9J

K mol

LavariacióndeenergíalibredeGibbs:


ΔrG°=2802,5kJmol

–298K‐258,9JK·mol

1kJ

103J=2879,7

kJmol

Setratadeunprocesonoespontáneoa25°CyaqueelvalordeΔrG°>0.

2.7.Elcalordecombustióndelaglucosa( )es2816,8kJ/molyeldeletanoles1366,9kJ/mol.¿Cuáleselcalordesprendidocuandoseformaunmoldeetanolporfermentacióndeglucosa?

(Galicia1999)

Laecuacióntermoquímicacorrespondientealacombustióndelaglucosaes:

C H O (s)+6O (g)6CO (g)+6H O(g)+2816,8kJ

ylaecuacióntermoquímicacorrespondientealacombustióndeletanoles:

C H O(l)+3O (g)2CO (g)+3H O(g)+1366,9kJ

Laecuacióntermoquímicacorrespondientealafermentacióndelaglucosaes:

C H O (s)2C H O(l)+2CO (g)

Aplicando la ley deHess, la entalpía correspondiente a esta reacción se puede obtenercombinandolasreaccionesanteriores:

C H O (s)+6O (g)6CO (g)+6H O(g)+2816,8kJ

4CO (g)+6H O(g)+2733,8kJ2C H O(l)+6O (g)C H O (s)2C H O(l)+2CO (g)+83kJ

Estevalorcorrespondealacantidaddecalordesprendidoenlaformaciónde2molesdeC H Oenlafermentacióndeglucosa.Paraunmol:

‐83kJ2mol

=‐41,5kJ·

2.8.Determinalaentalpíadelareaccióncorrespondientealaobtencióndeltetraclorurodecarbonosegúnlaecuación:

(l)+3 (g) (l)+ (l)sabiendoquelasentalpíasdeformaciónde (l), (l)y (l)son,respectivamente,89,7;‐135,44y‐143,5kJ· .SilaenergíadelenlaceC‐Cles322kJ· ,ladelenlaceCl‐Cles243kJ· ,ladelenlaceC=S es 477 kJ· y la del enlace S‐Cl es 255 kJ· , estima la del enlace entre losátomosdeazufreenel .

(Valencia1999)(Castilla‐LaMancha2011)



Sustituyendo:

ΔrH°= 1molCCl‐135,44kJmolCCl

+1molS Cl‐143,5kJmolS Cl

1molCS89,7kJmolCS

=‐368,64kJ

NosetieneencuentaelvalordeΔ H°delCl (g)yaqueporconvenioestevaloresnulo.


Lavariacióndeentalpíaasociadaaunareaccióntambiénsepuedecalcularapartirdelasenergíasdeenlacemediantelaexpresión:

ΔrH°=Σ ν H enlacesformadosΣ ν H enlacesrotos

Reescribiendolaecuaciónquímicadeformaqueseveantodoslosenlacesexistentes:

Losenlacesformadosenlosproductosylosrotosenlosreactivosson:

ΔrH°= ESS+4·ECCl+2·ESCl 2·EC=S+3·ECCl

Sustituyendoenlaecuacióndelaentalpíayteniendoencuentaquelasenergíasdeenlaceseconsiderannegativasyaquelaformacióndeunenlaceesunprocesoexotérmico:

‐368,64kJ= 1molSS·ESS+4molCCl‐322kJmolCCl

+2molSCl‐255kJmolSCl

2molC=S‐477kJmolC=S

+3molClCl‐243kJmolClCl

Seobtiene,ESS=‐253,64kJ· .

2.9.UtilizandoelciclodeBorn‐Haber,unosalumnosresuelvenelsiguienteproblema:Apartirdelosdatosdelatabla,a25°C,determinanlaenergíareticular(U)deuncompuestoAX(s).(ArepresentaunalcalinoyXunhalógeno):

Energía Valorabsoluto(kcal· )EntalpíadeformacióndeAX(s) 150,0PotencialdeionizacióndeA(g) 95,9AfinidadelectrónicadeX(g) 90,7Energíadedisociaciónde (g) 57,6EnergíadesublimacióndeA(s) 20,6

Cincoalumnosdancincorespuestas,sólounaescorrecta.Justificacuál:

a)U=150,0–20,6+95,9–57,6–90,7=77,0kcal· b)U=‐150,0–(20,6+95,9+57,6–90,7)=‐233,4kcal·

c)U=‐150,0–(20,6+95,9+28,8–90,7)=‐204,6kcal· d)U=‐150,0–(20,6+95,9+28,8+90,7)=‐385,0kcal·

e)U=‐150,0–(‐20,6+95,9+28,8–90,7)=‐163,4kcal· (Valencia1999)

Respectoalsignodelasenergíasimplicadasenelprocesocabedecirque:

‐elpotencialdeionizacióndeA(I)

‐laenergíadedisociacióndeX (E )y,

‐laenergíadesublimacióndeA(ΔsH)

tienensignopositivoyaquecorrespondenaprocesosendotérmicos.

Porotrolado:

‐laafinidadelectrónicadeX(AE)y,


‐laentalpíadeformacióndeAX(ΔfH)

tienensignonegativoyaquecorrespondenaprocesosexotérmicos.

Respectoa la energíadedisociacióndeX (E ), según laestequiometríadelproceso, elvalorautilizareslamitaddelvalordado.

El ciclodeBorn‐Haber permite calcular la energía reticulardeuna sustancia con enlaceiónicocomoAX:

DeacuerdoconlaleydeHesssepuedeescribir:

ΔfH=ΔsH+ED+I+AE+U

DespejandoUysustituyendo:

U=‐150,0– 20,6+95,9+28,8–90,7

U=‐204,6kcal·


2.10.Calculalavariacióndeenergíainternaparaelprocesodefusióndeunmoldehieloa0°C y1atmósferadepresión, sabiendoque en estas condiciones el sistemaabsorbe1440calorías.

(Datos.Densidaddelhieloa0°C=0,92g/ ;densidaddelagualíquida=1,00g/ .ConstanteR=0,082atm·L/mol·K=1,98cal/mol·K)

(Valencia1999)

Elprocesodelquesedeseasaberlavariacióndeenergíainternaes:

H O(s)H O(l)

Lavariacióndeenergíainternadeunprocesovienedadoporlaecuación:

ΔE=QpΔVQ=calorintercambioadoporelsistemapΔV=trabajorealizadocontraelsistema

p·ΔV=1atm 18g1cm3

1g18g

1cm3

0,92g1L

103cm3=‐1,6·10 atm·L

Cambiandounidades

‐1,6·10 atm·L1,98

calmol·K

0,082atm·Lmol·K

=‐0,03cal


SustituyendoenlaexpresióndeΔE:

ΔE=1440 ‐0,03 ≈1440cal/mol

Comoseobserva,eltrabajoesdespreciablecomparadoconelcalor,locualesdebidoalamínimavariacióndevolumenqueexperimentaelhieloalconvertirseenagualíquida.

2.11.La“reacciónde latermita”producehierroporreduccióndeltrióxidodedihierroconaluminio.Sabiendoqueelcalordeformacióndelóxidodealuminioes‐400kcal· yeldeltrióxidodedihierro‐200kcal· ,calcule:a)Elcalorliberadoenlafabricaciónde1kgdehierroporlareaccióndelatermita.b)¿Cuántosgramosdeaguapodríancalentarsede0°Ca100°Cutilizandoelcalorliberadoalformarseunmoldeóxidodealuminioporlareaccióndelatermita?

(Dato.Calorespecíficodelagua=1,00cal· ·° )(CastillayLeón2000)

a)Laecuaciónquímicacorrespondientealareaccióndelatermitaes:

Fe O (s)+2Al(s)2Fe(s)+Al O (s)



ΔrH° 1molAl O‐400kcalmolAl O

1molFe O‐200kcalmolFe O

‐200kcal

NosetieneencuentaelvalordeΔ H°delAl(s)yFe(s)yaqueporconvenioestosvaloressonnulos.

Relacionando la entalpía de reacción con la cantidad de sustancia se obtiene el calordesprendidoenelproceso:

1kgFe103gFe1kgFe

1molFe56gFe

‐200kcal2molFe

=‐1786kcal

b)Considerandoqueelcalentamientodelaguatienelugarenunsistemaaisladoenelquenoentranisalecalor,Qsistema=0,luego:

Qsistema=Q +QreaccionQH2O=calorabsorbidoporelagua

Qreaccion=calorcedidoenlareaccion

Q =m ·C ·ΔT=m ·1calg·°C

1000 °C

Qreaccion=1molAl2O3‐200kcalmolAl2O3

103cal1kcal

=‐2·105cal

mH2O·1calg·°C

1000 °C+ ‐2·105cal =0mH2O=2000g


2.12.Paraladescomposicióndelóxidodeplata,a298Ky1atm,segúnlaecuaciónquímica:

(s)2Ag(s)+½ (g)sesabequeΔH=‐30,6kJyΔS=60,2J· .Calcule:a)ElvalordeΔGparaesareacción.b)LatemperaturaalaqueΔG=0.(SupongaqueΔHyΔSnocambianconlatemperaturayquesesigueestandoa1atm).c)Latemperaturaalaqueseráespontánealareacción.

(Murcia2000)

a)LavariacióndeenergíalibredeGibbsdeunareacciónsepuedecalcularpormediodelaexpresión:


=‐30,6kJ–298K60,2JK

1kJ

103J=‐48,5kJ

b)DespejandoTenlaexpresiónanteriorcuandoΔG=0:

T=Δ H°Δ S°

=‐30,6kJ60,2J·K

103J1kJ

=‐508K

c) Como se observa en el apartado anterior, se obtieneunvalorabsurdodeT, lo cualquieredecirquelareacciónesespontáneaacualquiertemperatura.

Setratadeunprocesoenelqueenelsistema:

disminuyelaenergía aumentaeldesorden.

2.13.Un ciclista consume, durante las carreras, 40 kJ/min de energía por encima de susnecesidades normales. Calcule el volumen de una bebida energética, que contiene unafracciónmolarde sacarosa0,02 y tieneunadensidad1,35g/ ,quehade tomarparacompensarlasnecesidadesextradeenergíaaldisputarunaetapade6horas.(Datos.Fórmuladelasacarosa: ; °( )=‐393,5kJ/mol; °( )=‐285,8kJ/mol; °( )=‐2225kJ/mol)

(Extremadura2000)

Laecuaciónquímicaajustadacorrespondientealacombustióndelasacarosaes:

C H O (s)+12O (g)12CO (g)+11H O(l)



ΔrH°= 11molH O‐285,8kJmolH O


1molC H O‐2225kJ

molC H O

Seobtiene,ΔrH°=‐5640,8kJ.


Relacionandoelconsumoenergéticodelacarreraconlaentalpíadereacciónseobtienelacantidaddesacarosaquesenecesitaparalacarrera:

6h‐40kJmin

60minh

1molC H O

‐5640,8kJ=2,55molC H O


Para relacionar el número demoles de soluto con el volumen de disolución es precisosaberelvolumenqueocupaunaciertamasadedisolución.

UnadisolucióndeC H O cuyafracciónmolardesolutoes0,02:

0,02molC H O0,02molC H O +0,98molH O

contiene0,02molesdeC H O y(1–0,02)molesdeH O.

0,02molC H O342gC H O1molC H O

=6,84gC H O

0,98molH O18gH O1molH O

=17,64gH O

24,48gdisolucion

24,48gdisolucion1mLdisolución1,35gdisolución

=18,1mLdisolucion

Elvolumendebebidaenergéticaquesenecesitaparalacarreraes:

2,55molC H O18,1mLdisolucion0,02molC H O

2315mLdisolución

2.14.Calculalavariacióndeentalpíaparalasiguientereacción:

(g)+2 (g) (g)+2 (l)(Datos. Entalpías de formación (kJ· ): (g) = ‐74,8; (g) = ‐393,5; (l) =‐285,8)

(Canarias2000)



ΔrH°= 2molH O‐285,8kJmolH O


1molCH‐74,8kJmolCH

=‐890,3kJmol



2.15.Lagasolinaesunamezcladehidrocarburosentre y .Calcula:a)Calordesprendidoenlacombustiónde5Ldeunagasolinaquecontiene50%deoctano,30%dehexanoy20%depentano.b)Lasentalpíasdeformacióndelpentanoyhexano.c)Volumendeaire,medidoencondicionesnormales,necesarioparalacombustiónde5Ldegasolina.

(Datos. °(kJ· ): (g)=‐393; (l)=‐286;octano=‐250°(kJ· ):pentano=‐3537;hexano=‐4163

Densidaddelagasolina=0,83g/ .Elairecontiene21%envolumende )(Valencia2000)

a)Elnúmerodemolesdecadacomponentedelamezclaes:


5Lgasolina103cm gasolina1Lgasolina

0,83ggasolina1cm gasolina

=4150ggasolina

4150ggasolina20gC H

100ggasolina1molC H72gC H

=11,5molC H

4150ggasolina30gC H


=14,5molC H

4150ggasolina50gC H


=18,2molC H

Previamente,esnecesariocalcularlaentalpíadecombustióndeloctano,C H ,apartirdelasentalpíasdeformacióndeproductosyreactivos:

C H (l)+252O2(g)8CO2(g)+9H2O(l)


Δ H°=Σ ν H productos–Σ ν H reactivos

Paralaecuacióncitada:

Δ H°= 9molH2O‐286kJmolH2O

+8molCO2‐393kJmolCO2

1molC H‐250kJ

molC H

Seobtiene,Δ H°=‐5468kJ/mol.


Elcalordesprendidoenlacombustióndecadaunodeloscomponentesdelagasolinayelcalortotalson:

Q1=11,5molC H‐3537kJmolC H

=‐40676kJ

Q2=14,5molC H ‐4163kJmolC H

=‐60364kJ

Q3=18,2molC8H18‐5468kJmolC8H18

=‐99518kJ

Qt=‐2,01·105kJ

b)Apartirdelaentalpíadecombustióndelpentano(l)sepuedeobtenersuentalpíadeformación:

C H (l)+8O (g)5CO (g)+6H O(l)

Deacuerdoconelconceptodeentalpíadereacción,paralaecuacióncitada:

‐3537kJ= 6molH O‐286kJmolH O


ΔfH°

Seobtiene,ΔfH° =‐144kJ· .

Repitiendoelprocesoconlacombustióndelhexano(l):


C H (l)+192O (g)6CO (g)+7H2O(l)

‐4163kJ= 7molH O‐286kJmolH O


ΔfH°

Seobtiene,ΔfH° =‐197kJ· .

c)RelacionandoloscomponentesdelagasolinaconO :

n1=11,5molC H8molOmolC H

=92molO

n2=14,5molC H19molO2molC H

=137,8molO

n3=18,2molC8H1825molO2molC8H18

=227,5molO

nt=457,3molO

RelacionandoO conaireencondicionesnormales:

457,3molO 22,4LOmolO

100Laire21LO

=4,9·104Laire

2.16.Para la reacciónhipotéticaA+BC+D,encondiciones tambiénhipotéticas, laenergíadeactivaciónes32kJ· .Paralareaccióninversalaenergíadeactivaciónes58kJ·mol–1.Razonesilareaccióndadaesexotérmicaoendotérmica.

(Canarias2001)

A partir del diagrama de entalpíascorrespondiente al proceso sededuceque:

Δ H=E –E

= 32–58 kJ·mol =

=‐26kJ·mol

El signo negativo de la entalpíaindica que se trata de un procesoexotérmico.

2.17.Enlacombustiónde24,5Ldeunamezclade molesdeetanoy molesdepropano,a25°Cy1atm,seliberan1889kJ.a)Calculeelnúmerototaldemoles( + ).b)Escriba lasecuaciones termoquímicascorrespondientesa lacombustióndeletanoydelpropano.c)Calcule y e indique enque cuantía contribuye cadagasa la entalpía totalde lacombustión.

(Datos. ° (kJ· ): etano (g) = ‐85; propano (g) = ‐104; dióxido de carbono (g) =‐393,5;agua(l)=‐285,8.ConstanteR=0,082atm·L· · )

(CastillayLeón2001)

a)Aplicandolaecuacióndeestadodelosgasesidealesseobtieneelnúmerodemolesdegasqueintegranlamezclaquesequema:


n +n =1atm·24,5L

0,082atm·L·mol ·K 25+273 K=1molmezcla

b‐c) Las ecuaciones químicas correspondientes a las combustiones del etano y propanoson,respectivamente:

(l)+72 (g)2 (g)+3H2O(l)

(l)+5 (g)3 (g)+4 (l)

De acuerdo con el concepto de entalpía de reacción se obtienen las entalpías decombustióndeamboshidrocarburos:


Δ H°= 2molCO‐393,5kJmolCO

+3molH O‐285,8kJmolH2O

1molC H‐85kJ

molC H=‐1559,4kJ


+4molH O‐285,8kJmolH O

1molC H‐85kJ

molC H=‐2219,7kJ


Para calcular la composición de la mezcla combustible es preciso resolver el sistemaformadoporlassiguientesecuaciones:

n molC H +n molC H =1molmezcla

n molC H‐1559,4kJmolC H

+n molC H‐2219,7kJmolC H

=‐1889kJ

n1=0,5molC H

n2=0,5molC H

La contribución de cada gas a la entalpía de mezcla se calcula a partir del calordesprendidoalquemarselascantidadesdecadaunodelosgases:

C H 0,5molC H

‐1559,4kJmolC H

1molmezcla‐1889kJmolmezcla

100=41,3%

C H 0,5molC H

‐2219,7kJmolC H

1molmezcla‐1889kJmolmezcla

100=58,7%

2.18.Unquemador industrial,alimentado conaire como comburente, consume24 kgporhoradebutanocomocombustible.¿Cuáleslapotenciaenergéticadeestedispositivo?¿Cuáleslacomposicióndelosgasesemitidosalaatmósfera?(Datos.Entalpíadecombustióndelbutano=‐689,98kcal/mol.Composiciónaproximadadelaireatmosférico: =20%y =80%)

(Galicia2001)

Laecuaciónquímicacorrespondientealacombustióndelbutano(g)es:

C H (l)+132O (g)4CO (g)+5H O(l)

Lacantidaddebutanoconsumidaes:


24kgC Hh

103gC H1kgC H

1molC H58gC H

=413,2molC H

h

Relacionandoestacantidadconlaentalpíadecombustión:

413,2molC Hh

‐689,98kcalmolC H

=‐2,85·105kcalh

LosgasesemitidosalaatmósferasonelCO formadoenlacombustión(elH Oeslíquida)yelN queacompañaalO delaire.

Teniendoencuentaque,deacuerdocon la leydeAvogadro,en losgases lacomposiciónvolumétricacoincideconlacomposiciónmolar,elnúmerodemolesdegasesemitidoses:

413,2molC Hh

4molCOmolC H

=1653molCO

h

413,2molC Hh

6,5molOmolC H

80molN20molO

=10743molN

h

Expresandoelresultadocomoporcentajeenmoles(volumen):

1653molCO /h1653molCO /h+10743molN /h

100=13,3%CO2

10743molN /h1653molCO /h+10743molN /h

100=86,7%

2.19.Unrecipientecerradoyaisladodelexteriora25°Cypresiónde1atmcontiene1moldehidrógenomoleculary0,5molesdeoxígenomolecular.Pormediodeunachispaeléctricaseprovocalaexplosióndelamezcla.Calculalatemperaturaylapresiónmáximasconseguidasteóricamenteporelvapordeaguaformadoenelproceso.Elcalordeformacióndelvapordeaguaavolumenconstantees ‐57,5kcal/moly lacapacidadcaloríficaavolumenconstantedelvapordeaguaentre25°Cytemperaturasmuyelevadasesde0,68cal/°Cg.

(Dato.ConstanteR=0,082atm·L· · )(Baleares2001)

Considerandoquelaformacióndelagua:

H (g)+12O (g)H O(g)

tienelugarenunsistemaaisladoenelquenoentranisalecalor,Q =0,luego:

Qsistema=Q +Q Q =calordesprendidoenlareaccionQ =calorabsorbidoporlaaguaaVcte.

Q =n·ΔfH

Q =mH2O·CV·ΔTn·ΔcH=mH2O·CV·ΔT

1molH O‐57,5kcalmolH O

103cal1kcal

+1molH O18gH O

molH O0,68

calg·°C

T25 °C

Seobtiene,T=4722°C.

Suponiendounrecipientede1Lyaplicandolaecuacióndeestadodelosgasesidealessecalculalapresiónejercidaporelvapordeaguaaesatemperatura:


p=1molH O 0,082atm·L·mol ·K 4722+273 K

1L=410atm

2.20. Determina la entalpía de formación del ácido acético a partir de las siguientesreacciones:

a)C(s)+ (g) (g) ΔH°(kJ· )=‐393,3

b) (g)+½ (g) (l) ΔH°(kJ· )=‐285,5

c) (l)+2 (g)2 (g)+2 (l) ΔH°(kJ· )=‐869,4(Valencia2001)

Laecuacióntermoquímicacorrespondientealaformacióndelácidoacéticoes:

2C(s)+2H (g)+O (g)CH COOH(l)

DeacuerdoconlaleydeHess,lasecuacionestermoquímicasdadaspuedenreescribirse:

2C(s)+2O (g)2CO (g) Δ H°=2mol ‐393,3kJ·mol

2H (g)+O (g)2H O(l) Δ H°=2mol ‐285,5kJ·mol

2CO (g)+2H2O(l)CH COOH(l)+2O (g)Δ H°=1mol 869,4kJ·mol

Sumandoestasecuacionesseobtienelaecuaciónproblema:

2C(s)+2H (g)+O (g)CH COOH(l) Δ H°=‐488,2kJ·

2.21.Eloctano( )esunhidrocarburolíquidodedensidad0,79kg/L.Calcula:a)Laentalpíadecombustióndeloctanoenestadotipo.b)Lavariacióndeenergíainterna,enestadotipo,paralareacciónanterior.c) ¿Cuál será el volumende octano,medido en condicionesnormales, quedebe quemarseparaevaporar100gdeagua,inicialmentea25°C?

(Datos. °(kJ· ): (g)=‐393,5; (l)=‐285,8; (l)=‐249,9.Entalpíadevaporizacióndel (l)=40,6kJ· Capacidadcaloríficamolardel (l)=75,2J· · ConstanteR=8,314J· · )

(Valencia2001)

a)LaecuaciónquímicacorrespondientealacombustióndelC H :

C H (l)+252O (g)8CO (g)+9H O(l)




Δ H°= 9molH O‐285,8kJmolH O



Seobtiene,Δ H°=‐5470,3kJ· .


b)Lavariacióndeenergíainternasecalculapormediodelaexpresión:

ΔE°=ΔH°ΔnRT


siendoΔn=molesdegasenproductosmolesdegasenreactivos


ΔnRT= 8252

mol·8,314·10kJ

mol·K25+273 K=‐11,1kJ

Sustituyendovalores

ΔE°= ‐5470,3kJ·mol ‐11,1kJ·mol =‐5459,2kJ·

c)Considerandocomoaislado,elsistemaformadoporaguayoctano,sepuedeescribir:

Qsistema=QH2O+Qvap+Qcomb=0

QH2O=calorabsorbidoporelH O

Qvap=calordevaporizacion

Qc=calordesprendidoporelC H

[n ·C ·ΔT]+[n ·Δ H°]+[n ·Δ H°]=0

Sustituyendo:

100gH O1molH O18gH O

75,2·10kJ

mol·K·75K+40,6

kJmol

+ nC8H18‐5470,3kJ

mol=0

Seobtiene,n=4,7·10 molC H .

LadensidadpermiterelacionarmolesyvolumendeC H :

4,7·10 molC H114gC H1molC H

1kgC H

103gC H=5,4·10 kgC H

5,4·10 kgC H1LC H

0,79kgC H103mLC H1LC H

=6,8mL

2.22.Secolocan0,6325gdeácidobenzoico(sólidoatemperaturaambiente)enunabombacalorimétrica (calorímetro adiabático que funciona a volumen constante). En la bomba,rodeandoal reactor,hay2Ldeaguaauna temperatura inicialde25,00°C.Lacapacidadcalorífica del calorímetro (excluyendo el agua) se ha determinado en un experimentoanterioryesde44,366calorías/grado.Tras la combustión completa de los 0,6325 g de ácido benzoico la temperatura del aguaalcanzalos26,97°C.a)Calculelaenergíainternadecombustiónpormoldeácidobenzoico.b)Calculelaentalpíadecombustiónpormoldeácidobenzoico.

(Datos.Capacidadcaloríficadelaguaa25°C=4,184J · ;densidaddelaguaa25°C=0,998g ;R=8,3143J · )


a)Laecuaciónquímicacorrespondientealacombustióndelácidobenzoicoes:

C6H5COOH(s)+152O2(g)7CO2(g)+3H2O(l)

ConsiderandoaisladoelsistemaformadoporH2OyC6H5COOH,sepuedeescribir:

Q =QH2O+Q +Q =0

QH2O=calorabsorbidoporelH O

Qcal=calorabsorbidoporelcalorímetroQc=calordesprendidoenlacombustionaVcte


mH2O·CH2O·ΔT + kcal·ΔT + n·QV =0

Sustituyendo:

QH2O=2L10 mL1L

0,998g1mL

4,184Jg K

26,97 25,00 K=16452J

Qcal=44,366calK4,184J1cal

26,97 25,00 K=366J

Q =0,6325gC6H5COOH1molC6H5COOH122gC6H5COOH

QV

16452J+366J+0,6325gC6H5COOH1molC6H5COOH122gC6H5COOH

QV=0

Seobtiene,QV=ΔE°=‐3243,88kJ·

b)La relaciónentreel calormolarapresiónconstante (ΔH)y el calormolaravolumenconstante(ΔE)vienedadaporlaexpresión:

ΔH=ΔE+ΔnRT

Siendo,Δn=molesdegasenproductosmolesdegasenreactivos

Paralacombustióndeunmoldeácidobenzoico:

ΔnRT= 7152

8,3143·103kJ

mol·K25+273 K=‐1,24

kJmol

ΔcH°= ‐3243,88kJ·mol + ‐1,24kJ·mol =‐3245,12kJ·

2.23.Elanálisiselementaldeuncompuestodeterminóqueésteestabaformadoúnicamenteporcarbono,hidrógenoynitrógeno.Porcombustióndeunamuestradelmismoserecogieron72,68litrosdeunamezcladegasesformadapor , y yoxígenosobrante,medidosaunasdeterminadascondicionesdepresión y temperatura. El análisis volumétrico de dicha mezcla arrojó los siguientesresultados:27,74%dedióxidodecarbono,48,53%deaguay6,93%denitrógeno.a)Determinarlafórmulaempíricadelcompuesto.b)Sabiendoque ladensidaddelcompuesto,enestadogaseoso,es1,80g· ,cuando lapresiónesde748Torrylatemperaturade27°C,¿cuálessufórmulamolecular?c) Se sabe que las entalpías de formación del (g) y del (l) son, en condicionesestándar,‐394,76y‐286,75kJ· ,respectivamente,yqueenlacombustiónde32,25gdelcompuesto,tambiénencondicionesestándar,sedesprenden1249,82kJ.¿Cuáleslaentalpíadeformacióndelcompuestoendichascondiciones?

(Dato.ConstanteR=0,082atm·L· · )(Murcia2002)

a)DeacuerdoconlaleydeAvogadro,enunamezclagaseosalacomposiciónvolumétricacoincideconlacomposiciónmolar,asísepuedecalcularelnúmerodemolesdeátomosdecadaelemento:

72,68molmezcla27,74molCO100molmezcla

1molC1molCO

=20,16molC

72,68molmezcla45,83molH O100molmezcla

2molH1molH O

=70,54molH


72,68molmezcla6,93molN

100molmezcla2molN1molN

=10,07molN

Se divide el número demoles de cada elemento por lamenor de estas cantidades parasaber cuántos átomos de cada elemento se combinan con uno del que se encuentre enmenorproporción:

20,16molC10,07molN

=2molCmolN

70,54molH10,07molN

=7molHmolN

formulaempırica:

b) Considerando comportamiento ideal, la ecuación de estado permite calcular lamasamolardelasustanciaproblema:

M=1,80g 0,082atm·L·mol ·K 27+273 K

748Torr·1L760Torr1atm

=45g·

Conlamasamolarylafórmulaempíricaseobtienelafórmulamolecular:

n=45g

2molC12gC1molC +7molH

1gH1molH +1molN

14gN1molN

=1

Lafórmulamoleculardelasustanciaes .

c)Laentalpíadecombustióndelasustanciaes:

Δ H°=‐1249,82kJ

32,25gC2H7N45gC2H7N1molC2H7N

=‐1743,9kJ·

LaecuaciónquímicacorrespondientealareaccióndecombustióndelC H Nes:

C H N(g)+154O (g)2CO (g)+

72H O(l)+

12N (g)

La entalpía de una reacción puede calcularse a partir de las entalpías de formación deproductosyreactivos.


‐1743,9kJ 2molCO‐394,76kJmolCO

72molH O

‐286,75kJmolH O

Δ Ho

Seobtiene,Δ Ho =‐49,25kJ· .

NosetienenencuentalosvaloresdeΔ H°delO (g)yN (g)yaqueporconvenioestosvaloressonnulos.

2.24.A25°Closcaloresdeformacióndelagualíquidaydeldióxidodecarbonoson‐68,31y‐94,03kcal· ,respectivamente.Elcalordecombustióndelacetileno(etino)cuandoelaguaquedaenestado líquidoesde ‐310,61kcal· .Calcularelcalorde formacióndelacetileno.

(Baleares2002)

La entalpía de combustión del acetileno puede calcularse a partir de las entalpías deformacióndeproductosyreactivos:


C H (g)+52O (g)2CO (g)+H O(l)


‐310,61kcal= 1molH O‐68,31kcalmolH O


Δ Ho

Seobtiene,Δ Ho =54,24kcal· .


2.25.Lasentalpíasnormalesdecombustióndelhidrógenogaseoso,carbonosólido,metanogaseosoyetanogaseoso(enkJ· )son,respectivamente,‐285,8;‐393,5;‐889,5y‐1558,3;siendo (l)y (g)losproductosdeestasreacciones.Calcular:a)Laentalpíaestándardeformacióndelmetanoyetanogaseosos.b)ΔH°delareacción:

(g)+ (g)2 (g)c)ΔG°delareacciónanterior.¿Esespontáneaestareacción?(Datos.Sustancia (g) (g) (g)S°(J· · )186,3229,6130,7)

(Canarias2002)(Córdoba2005)

a)Considerandoquelaentalpíasdecombustióndecarbonoehidrógenocoincidenconlasde formacióndedióxidode carbonoyagua, respectivamente, laentalpíade combustióndel metano puede calcularse a partir de las entalpías de formación de productos yreactivos:

CH (g)+2O (g)CO (g)+2H O(l)



‐889,5kJ= 2molH O‐285,8kJmolH O


∆Ho

Seobtiene,∆Ho =‐75,6kJ·mol–1.

Procediendodeigualformaqueconelmetano:

C H (g)+72O (g)2CO (g)+3H O(l)



Δ Ho

Seobtiene,Δ Ho =‐86,1kJ·


b)Laentalpíadelareacción:

C H (g)+H (g)2CH (g)

puedecalcularseapartirdelasentalpíasdeformacióndeproductosyreactivos:


ΔrH°= 2molCH4‐75,6kJmolCH4


=‐65,1kJ

NosetieneencuentaelvalordeΔ H°delH (g)yaqueporconvenioestevaloresnulo.

c) La variación de entropía de la reacción anterior puede calcularse a partir de lasentropíasmolaresdelosreactivosyproductos:

Δ S°=Σ ν S productos–Σ ν S reactivos=

= 2molCH186,3JK mol

1molH130,7JK mol

+1molC H229,6JK mol

=12,3JK

EnelapartadoanteriorsehaobtenidoqueΔ H°=‐65,1kJ,porlotanto,comoΔ S°>0,esunareacciónenlaqueseacualseaelvalordelatemperatura,secumpleque °<0,porlotanto,setratadeunareacciónqueesespontáneaacualquiertemperatura.

LavariacióndeenergíalibredeGibbsdeunareacciónsepuedecalcularpormediodelaexpresión:


Δ G°=‐65,1kJ–298K12,3JK

1kJ

103J=‐68,7kJ

Se obtiene, Δ G° =102,5kJ. De acuerdo con el signo negativo, se trata de unprocesoespontáneoa298K.

(EnelproblemapropuestoenCanarias2002sólosepreguntanlosapartadosayb).

2.26.Tanto el etanol ( ) como la gasolina (supuestamente octanopuro, ) seusancomocombustiblesparaautomóviles.a)Establecelasreaccionesdecombustióndeamboscompuestos.b)Calculalasentalpíasdecombustióndeletanolylagasolina.c)Silagasolinaseestávendiendoa0,900€/L.¿Cuáldeberíaserelpreciodellitrodeetanolparaproporcionarlamismacantidaddeenergíaporpeso?

(Datos.Densidades(g· ):octano=0,7025;etanol=0,7894.°(kJ· ):octano=‐249,9;etanol=‐277,0; =‐393,5; =‐285,8)

(CastillayLeón2002)(CastillayLeón2009)

a) Las ecuaciones químicas ajustadas correspondientes a la combustión del etanol yoctano,respectivamente,son:

C H OH(l)+3O (g)2CO (g)+3H O(l)

C H (l)+252O (g)8CO (g)+9H O(l)

b)Laentalpíadeestareacciónpuedecalcularseapartirdelasentalpíasdeformacióndeproductosyreactivos.


Paraeletanol:



1molC H OH‐277kJ

molC H OH



Paraeloctano:






c)Relacionandoenlagasolinaelprecioconsupotenciaenergética:

0,900€LC H

1LC H

10 mLC H1mLC H

0,7025gC H114gC H1molC H

1molC H5470,3kJ

=2,7·10€kJ

Relacionandolapotenciaenergéticadelagasolinaconeletanol:

2,7·10 €kJ

1374,4kJ

1molC H OH1molC H OH46gC H OH

=8,1·10 €gC H OH

8,1·10 €gC H OH

0,7984gC H OH1mLC H OH

10 mLC H OH1LC H OH

=0,647€

L

2.27.CalculalaenergíadelenlaceO−Hapartirdelossiguientesdatos:

= + ΔH=‐11kcalEnergíasdeenlace(kcal· ):C=C:147;C−H:99;C−C:83;C−O:86

(Valencia2002)

La variación de entalpía asociada a una reacción se calcula a partir de las energías deenlacemediantelaexpresión:

Δ H°=Σ ν H enlacesformados–Σ ν H enlacesrotos

Reescribiendolaecuaciónquímicadeformaqueseveantodoslosenlacesexistentes:


Δ H°=(ECC+5·ECH+ECO+EOH)(EC=C+4·ECH+2·EOH)=

=(ECC+ECH+ECO)(EC=C+EOH)


‐11kcal= 1molCC‐83kcalmolCC

+1molCH‐99kcalmolCH

+1molC‐O‐86kcalmolCO

1molC=C‐147kcalmolC=C

+1molOH·EOH

Seobtiene,EO–H=‐110kcal· .


2.28.Calculalaafinidadelectrónicadelcloroapartirdelossiguientesdatos:Energíadesublimacióndelcalcio:46kcal/molPrimerpotencialdeionizacióndelcalcio=6,1eVSegundopotencialdeionizacióndelcalcio=11,9eVEnergíadedisociacióndelenlaceCl−Cl=58kcal/molEnergíareticulardel =‐513kcal/molEntalpíadeformacióndel =‐179kcal/mol

(Datos.1eV=1,6·10 J;1J=0,24cal;NúmerodeAvogadro,L=6,022·10 )(Valencia2002)

Escribiendotodaslasenergíasenlasmismasunidades,kJ·mol :

E =46kcalmol

1kJ

0,24kcal=191,7

kJmol

I =6,1eVatomo

1,6·1019J

1eV6,022·1023atomo

1mol1kJ

103J=587,7

kJmol

I =11,9eVatomo

1,6·1019J

1eV6,022·1023atomo

1mol1kJ

103J=1146,6

kJmol

E =58kcalmol

1kJ

0,24kcal=241,7

kJmol

U =‐513kcalmol

1kJ

0,24kcal=‐2137,5

kJmol

Δ Ho =‐179kcalmol

1kJ

0,24kcal=‐745,8

kJmol

El ciclo de Born‐Haber permite calcular laenergía reticular de una sustancia con enlaceiónico.Noobstante,unaaplicacióndelcicloes,conocida la energía reticular, calcular laafinidad electrónica del nometal que forma elcompuesto.


Δ Ho =E +ECl–Cl+ I +I +

+2AE +U

‐745,8kJ=191,7kJ+241,7kJ+1734,3kJ+

+2AE + ‐2137,5kJ

Seobtiene,

AE =‐388kJ· .


2.29. En un recipiente cerrado se introducen 1,89 g de ácido benzoico (C6H5COOH) y unexcesodeoxígeno,colocandoposteriormenteelrecipientedentrodeotro, tambiéncerradocon18,84kgdeaguaa25°C.Elcalorquesedesprendeenlacombustióndelácidobenzoicoelevalatemperaturadelagua0,632°C.Calcula:a)Elcalormolarestándardecombustiónavolumenconstantedelácidobenzoico.b)Elcalormolarestándardecombustiónapresiónconstantedelácidobenzoico.(Datos.Elácidobenzoicoessólidoencondicionesestándar;R=1,9872cal· ·

Capacidadcaloríficaespecíficadelaguaa25°C=0,998cal· ·° )(Valencia2002)

a)Laecuaciónquímicacorrespondientealacombustióndelácidobenzoicoes:

C6H5COOH(s)+152O2(g)7CO2(g)+3H2O(l)

ConsiderandoaisladoelsistemaformadoporH2OyC6H5COOH,sepuedeescribir:

Q =QH2O+Q =0QH2O=calorabsorbidoporelH O

Qc=calordesprendidoenlacombustionaVcte

mH2O·CH2O·ΔT + n·QV =0

Sustituyendo:

18840gH2O 0,998calg °C

1kcal103cal

0,632°C +1,89gC6H5COOH1molC6H5COOH122gC6H5COOH

QV=0

Seobtiene,QV=ΔE°=‐767,1kcal·

b)La relaciónentreel calormolarapresiónconstante (ΔH)y el calormolaravolumenconstante(ΔE)vienedadaporlaexpresión:

ΔH=ΔE+ΔnRT

Siendo,Δn=molesdegasenproductosmolesdegasenreactivos

Paralacombustióndeunmoldeácidobenzoico:

ΔnRT= 7152

1,9872·103kcalmol·K

25+273 K=‐0,3kcalmol

ΔcH°= ‐767,1kcal·mol + ‐0,3kcal·mol =‐767,4kcal·

(ProblemasimilaralpropuestoenCastillayLeón2001soloqueaquíseomitelacapacidadcaloríticadelcalorímetro).

2.30. Cuando se queman 2,35 g de benceno ( ) a volumen constante y a 25°C sedesprenden98,53kJ.Calculaelcalordecombustióndelbencenoapresiónconstanteyaesamismatemperatura.

(Dato.ConstanteR=8,3·10 kJ· · )(Canarias2003)

Laecuaciónquímicacorrespondientealacombustióndelbencenoes:

C H (l)+152O (g)6CO (g)+3H O(l)


Elcalormedidoavolumenconstanteeslavariacióndeenergíainternaasociadaalprocesoysuvalores:

ΔE=‐98,53kJ2,35gC H

78gC H1molC H

=‐3270,4kJ·mol

Larelaciónexistenteentreelcalormedidoavolumenconstante,ΔE,yelcalormedidoapresiónconstante,ΔH,vienedadaporlaexpresión:

ΔH=ΔE+ΔnRT

siendo,Δn=Σcoef.esteq.productosgas–Σcoef.esteqreactivosgas=(6–7,5)=‐1,5

Sustituyendo:

ΔnRT= 6152

8,3·103kJ

mol·K25+273 K=‐3,7

kJmol

ΔcH°= ‐3270,4kJ·mol + ‐3,7kJ·mol =‐3274,1kJ·

2.31. La propulsión de vehículos teniendo como combustible hidrógeno se presentaactualmente como la alternativa, respecto al motor de explosión clásico, con mayoresposibilidadesdeéxito inmediato.Lasprincipales ventajasque seplantean son la cantidadprácticamente ilimitada de combustible que puede estar disponible y los residuos nocontaminantesdelproceso.Todoelsistemasebasaenhacerreaccionarhidrógenogaseoso( )conoxígenogaseoso( )paraobteneragua(queseríaelúnicoproductodelproceso).Imaginemos que un ingeniero industrial, que intenta diseñar el mencionado sistema depropulsión,lepideayudadadoquecarecequelosconocimientosquímicosnecesarios.¿Seríacapazderesolvertodassusinterrogantes?a)Paraempezar,ledicequehaencontradoenunatablalossiguientesdatos:

BloquededatosA BloquededatosB, =‐237,2kJ· , =‐228,6kJ·

, =‐285,8kJ· , =‐241,8kJ·

, =‐163,2J· · , =‐44,4J· ·

Élsabequeunodeestosconjuntosdedatoscorrespondealprocesoenelqueelaguaapareceen forma gaseosa y el otro al que el agua se produce en forma líquida, ¿pero cuálcorrespondeacuál?Razónelo.b)A continuación lepideque leaclareporqué es interesante esta reacciónparaobtenerenergíayque ledigacuántaenergíasepuedeobtenerdecadakgdecombustibleencadaunodelosprocesos.c)Tambiénquieresabersiseobtendrá,trabajandoa25°C,agualíquidaoenestadogaseoso.d)Porúltimo, indicaque esmuy importantepara éloptimizar el rendimiento energético.Técnicamentepuedelimitarlastemperaturasalasqueseproducelareaccióndentrodeundeterminado rango conun valormínimode0°C,pero ¿cuál sería el valormáximoque sedeberíapermitir?Nota:Asumaquelosvaloresde °y °novaríanenelrangodetemperaturasdetrabajoyquesiemprevamosapodermantenerlascondicionesestándardereactivosyproductos.

(Murcia2003)

a)LaecuaciónquímicacorrespondientealareaccióndecombustióndelH (g)es:

H (g)+½O (g)H O(¿?)

EnelbloqueAseregistraundescensodeentropía,Δ S°,de163,2J·mol ·K ,queesmayorqueelregistradoenelbloqueB,Δ S°,de44,4J·mol ·K .Estoquieredecirque


losdatosdelbloqueAcorrespondenalaformacióndeH2O(l),mientrasquelosdatosdelbloqueBcorrespondenaH O(g).

Si se tiene en cuenta la entalpía, en elbloqueAseregistraunvariacióndeentalpía,Δ H°,de‐285,8·kJ·mol ,queesmayorqueelregistradoenelbloqueB,Δ H°,de‐241,8kJ·mol , la diferencia entre ambos valores es 44,1 kJ·mol , valor positivo que quieredecirqueenelcambiodeestadoseabsorbecalor,por lo tanto, losdatosdelbloqueAcorrespondenalaformaciónde (l),mientrasquelosdelbloqueBcorrespondenaH O(g).

b) La combustión del produce , sustancia que no produce contaminaciónambiental, por lo que desde este punto de vista, se puede decir que el es uncombustiblelimpio.

BloqueA

1000gH1kgH

1molH2gH

‐285,8kJ1molH

=‐1,43·105kJ

kg

BloqueB

1000gH1kgH

1molH2gH

‐241,8kJ1molH

=‐1,21·105kJ

kg

c)Seformará (l)yaqueenelprocesodeformacióndeestasustanciaesenelqueseregistraunmayordescensoenlaenergíalibredeGibbs,‐237,2kJ,frentea‐228,6kJparaH O(g).

d)EnelequilibrioΔG=0,loquepermitecalcularlatemperaturadeequilibriodelproceso:

H O(l)H O(g)

Teniendoencuentaque:


T=Δ H°Δ S°

=‐241,8kJ – ‐285,8kJ‐44,4 – ‐163,2 ]J·K

103J1kJ

=370,4K97,4°C 100°C

Por encimade esta temperatura, elH O (l) se convierte enH O (g) con el consiguienteconsumo de energía, la entalpía de vaporización, con lo que no se optimizaría elrendimientoenergético.


(g)+ (g)2HCl(g) ΔH=‐184,4kJCalcule la entalpía del enlace H−Cl, si las entalpías de los enlaces H−H y Cl−Cl sonrespectivamente435kJ· y243kJ· .

(Córdoba2003)



En lareacciónpropuestase forman2molesdeenlacesH−Cl,mientrasqueserompen1moldeenlacesH−HyotromoldeenlacesCl−Cl.



‐184,4kJ= 2molH‐Cl ΔH‐ClH 1molH‐H‐435kJmolH‐H

+1molCl‐Cl‐243kJmolCl‐Cl

Seobtiene,ΔH‐ClH=‐431,2kJ· .

2.33.a)Con losdatosaportadosen la siguiente tabla,calculeelcalornecesarioapresiónconstanteyavolumenconstanteparadescomponer121gdecarbonatodemagnesioa298Ksegúnlareacción:

(s)MgO(s)+ (g)

Sustancia °(kJ· )S°(J· · )(s)‐1096,265,7

MgO(s)‐601,626,8(g)‐393,5213,4

b)Conlosdatosaportadosenelapartadoa),calculelavariacióndeenergíalibredeGibbsadichatemperatura.¿Esespontáneoelproceso?

(Dato.ConstanteR=8,3J· · )(Córdoba2003)

a)Laentalpíadereacciónsecalculamediantelasiguienteexpresión:



+1molMgO‐601,6kJmolMgO

1molMgCO‐1096,2kJmolMgCO

=101,1kJ

Relacionandolamasadesustanciaconlaentalpíadelareacción:

121gMgCO31molMgCO84,3gMgCO

101,1kJ

1molMgCO=145kJ


ΔE=ΔH–ΔnRT

siendo,Δn=Σcoef.esteq.productosgas–Σcoef.esteqreactivosgas=(1–0)=1

Sustituyendo:

ΔnRT= 10 8,3·103kJ

mol·K25+273 K=2,5

kJmol

ΔE= 101,1kJ·mol 2,5kJ·mol =98,6kJ·

Relacionandolamasadesustanciaconlavariacióndeenergíainternadelareacción:

121gMgCO1molMgCO84,3gMgCO

98,6kJ

1molMgCO=141,5kJ

b)Lavariacióndeentropíadereacciónsecalculamediantelasiguienteexpresión:

Δ S°=Σ ν S productos–Σ ν S reactivos


Δ S°= 1molCO213,4JK mol

+1molMgO26,8JK mol

1molMgCO65,7JK mol

=174,5J K



Δ G°=101,1kJ–298K174,5JK

1kJ

103J=49,1kJ·

Setratadeunareacciónnoespontáneayaque °>0.

2.34.Supongaqueelcarbónestá formadoexclusivamenteporcarbono,elgasnaturalpormetanoylagasolinaporhexano.Cuandosequeman:a)¿Cuáldeestassustanciasproducemayorcantidaddeenergíaporkgdecombustible?b) ¿Cuál de estas sustancias producemayor contaminación (cantidad de ) por kg decombustible?c)¿Quécantidadesdeestastressustanciasserequierenparaobtenerunamismacantidaddeenergía,porejemplo1000kJ?Enestecaso,¿quécombustibleproducemayorcontaminación?

(Datos. °(kJ· ): =‐394; =‐286; =‐75; =‐225)(Valencia2003)

a)CombustióndeC(carbón):

C(s)+O (g)CO (g) ΔcH°=‐394kJ·mol

1000gC1kgC

1molC12gC

‐394kJmolC

=‐32833kJkgC

CombustióndeCH (gasnatural):


Laentalpíadereacciónsecalculamediantelasiguienteexpresión:



ΔcH°= 2molH O‐286kJmolH O


1molCH‐75kJmolCH

Seobtiene,Δ H°=‐891kJ·mol .


1000gCH1kgCH

1molCH16gCH

‐891kJmolCH

=‐55688kJ

kg

CombustióndeC H (gasolina):

C H (l)+192O (g)6CO (g)+7H O(l)

Procediendodeigualformaqueconelmetano:



1molC H‐225kJ

molC H


Seobtiene,Δ H°=‐4141kJ·mol .

1000gC H1kgC H

1molC H86gC H

‐4141kJmolC H

=‐48151kJ

kg

Comoseobserva,elCH4(gasnatural)es lasustanciacuyacombustiónproducemayorcantidaddeenergíaporkgdecombustible.

b)RelacionandocadaunadelassustanciasconelCO producidoenlacombustióndelasmismas:

Carbon1000gC1kgC

1molC12gC

1molCO1molC

=83,3molkgC

Gasnatural1000gCH1kgCH

1molCH16gCH

1molCO1molCH

=62,5molkgCH4

Gasolina1000gC H1kgC H

1molC H86gC H

6molCO1molC H

=69,8molkg

Como se observa, el C (carbón) es la sustancia cuya combustión produce mayorcontaminación(CO2)porkgdecombustible.

c) Relacionando los diferentes valores de energía/kg de combustible con una mismacantidaddeenergía(‐1000kJ):

Carbon‐1000kJ1kgC

‐32833kJ103gC1kgC

=30,5gC

Gasnatural‐1000kJ1kgCH‐55688kJ

103gCH1kgCH

=18,0gCH

Gasolina‐1000kJ1kgC H‐48151kJ

103gC H1kgC H

=20,8gC H

RelacionandoestasdiferentesmasasdesustanciaconlosmolesdeCO queproducen:

Carbon30,5gC1molC12gC

1molCO1molC

44molCO1molCO

=111,8g

Gasnatural18,0gCH1molCH16gCH

1molCO1molCH

44molCO1molCO

=49,5g

Gasolina20,8gC H1molC H86gC H

6molCO1molC H

44molCO1molCO

=63,9g

Como se observa, el C (carbón) es la sustancia cuya combustión produce mayorcontaminación( )porcada1000kJ.

2.35.Calculalavariacióndeentalpíayenergíainterna,a25°Cy1atm,paraelproceso:

(g)+5 (g)3 (g)+4 (l)(Datos.Entalpíasdeformación(kcal· ): (g)=‐94; (l)=‐68,3; (g)=‐24,8.ConstanteR=8,3J· · ;1J=0,24cal)

(Valencia2003)


Cuesti

Susti

Seob

Camb

Nose

Lava

dond

Susti

2.36.leydereacc

(Enprdeun liginiciadela

Enel100m(aq)tiempconela) Esproceb)Demism(Dato° )

a)P

Conscalor

ionesyProble

ΔrH°=Σ ν

ituyendo:

Δ H°= 4m

btiene,Δ H°

biandounid

Δ H°=‐53

etieneencu

ariacióndee

ΔE=ΔH

de,Δn=Σmo

ituyendo:

ΔnRT= 3

ΔE= ‐221

Enuna expeeHesssellevóción:(aqconcentradrimerlugarse(aq)conce

gero excesodalmentea23,reacción,fue

segundoprocmLde (aq1,00M. La tpo, latemperal (g).scriba las doedimiento.emuestreque,ovalorenlasos.Supongaq)

Procedimien

iderandoqur,Q =

masdelasOlim

H productos

molH O‐68mo

=‐530,4kc

dades

30,4kcalmol

0,

uentaelvalo

energíainte

ΔnRT

olesgasenp

6 8,3·10

10,0kJ·mol

eriencia encamóacaboded

do)+HCl(aq)eañadieroneentradoa100deamoníaco)8°C y la temde35,8°C.

cedimiento,qqconcentradtemperaturaaturadelHC

os ecuaciones

e,dentrode lsdosexperienuetodaslasd

ntoexperim

ueelproces0,luego:

mpiadasdeQu

s–Σ ν H re

8,3kcalolH O

+3m

al·mol

1kJ24kcal

=‐2

ordeΔ H°d

rnaasociad

productos

3 kJmol·K

25

‐7,4kJ

minadaademdosmanerasd

)enuncalorím0mLdeHCl1,).Los reactivoperatura fina

quesemuestrdo)paradespldel amoníacol(aq)1,00M

s y calcule l

os límitesdencias,confirmdisolucionest

ental1

sotieneluga

uímica.Volume

eactivos

molCO‐94mol

2210,0kJ·

elO (g)ya

aaunareac

Σmolesde

5+273 K=‐

J·mol =‐

mostrar ladistintasla

(aq)metro8mL,00M(hayos estabanal,después

raparcialmenlazarel o concentradMseelevóde

los valores d

el error expermándoseconetienendensid

arenunsis

en2.(S.Menar

4kcallCO

1m

queporcon

cciónsecalc

gasenreac

‐7,4kJmol

2202,6kJ·

nteenlafigur(g).Estesehido descendió23,8°Ca42,9

de ΔH para

rimental, ΔHllolaleydeHad1g/Lyun

stemaaislad

rgues&F.Latre

molC H‐24mo

nvenioestev

culamediant

ctivos

ra,seburbujeizoburbujearde 19,3°C a9°Ccuando fi

los dos proc

para la reacHess.calorespecíf

(

doenelque

e)

4,8kcalolC H

valoresnul

telaexpresi

eóaireatravren100mLd13,2°C. Alm

finalizó larea

cesos del seg

cciónneta tie

ficode4,18

(Extremadura

enoentran

152

o.

ión:

vésdedeHClmismoacción

gundo

ene el

J

2003)

nisale


Q =QH2O+Q =0QH2O=calorabsorbidoporlasdisolucionesaq

Q =calordesprendidoenlareaccion

m ·C ·ΔT +Q =0

Sustituyendo:

100+8 mLH O1gH O1mLH O

4,18J

g·°C 35,823,8 °C+Q =0

Seobtiene,Q =‐5417J

Relacionandoel calordesprendido con el númerodemoles deHCl que se consumen seobtienelavariacióndeentalpíadelproceso:

‐5417J100mLHCl1M

10 mLHCl1M1LHCl1M

1LHCl1M1molHCl

1kJ10 J

=‐54,2kJ·

Procedimientoexperimental2

Considerandoqueelprocesotienelugarenunsistemaaisladoenelquenoentranisalecalor,Q =0,luego:

Q =QNH3+Q +Q =0

QNH3=calorabsorbidoelNH (aq)

QHCl=calorabsorbidoelHCl(aq)Q =calordesprendidoenlareaccion

donde:

Q =m·C·ΔT=100mLH O1gH O1mLH O

4,18J

g·°C 13,219,3 °C=‐2550J

QHCl=m·C·ΔT=100mLH O1gH O1mLH O

4,18J

g·°C 42,923,8 °C=7984J

Sustituyendo:

‐2550J+7984J+Q =0Q =‐5434J

Relacionandoel calordesprendido con el númerodemoles deHCl que se consumen seobtienelavariacióndeentalpíadelproceso:

‐5434J100mLHCl1M

10 mLHCl1M1LHCl1M

1LHCl1M1molHCl

1kJ10 J

=‐54,3kJ·

b)DeacuerdoconlaleydeHesssecumpleque:

Δ1H=Δ2H

Comoseobservacon,el calor liberadoen lareaccióndeneutralización(1),es iguala lasumadelcalorliberadoporladisolucióndeNH máscalorabsorbidoporladisolucióndeHCl(2).

2.37.Laentalpíadecombustióndeln‐butanoes‐2878,6kJ· .Lasentalpíasnormalesdeformacióndel (g)ydel (l)son,respectivamente,‐393,2kJ· y‐285,6kJ· .Calculalaentalpíanormaldeformacióndeln‐butano.

(Canarias2004)

Laecuaciónquímicacorrespondientealacombustióndeln‐butanoes:


C H (g)+132O (g)4CO (g)+5H O(l)



‐2878,6kJ= 4molCO‐393,2kJmolCO


ΔfH°



2.38.Explica,justificandolasrespuestas,silassiguientesreaccionessonespontáneas:

a)2 (g)2 (g)+ (g) ΔH°=‐50,5kcalb)3 (g)+ (g)2 (g) ΔH°=‐22,1kcalc) (g)2 (g) ΔH°=13,9kcald) (g)+2 (g)2 (g) ΔH°=16,2kcal

(Canarias2004)

LaespontaneidaddeunareacciónsepuedejustificarapartirdesuvalordeΔ G°:

Δ G°<0procesoespontáneo

Δ G°>0procesonoespontáneo

ElvalordeΔ G°secalculamediantelaexpresión:


a)Paraelcasodeladescomposicióndelperóxidodehidrógeno:

2H O (l)2H O(l)+O (g) Δ H°=‐50,5kcal

Se trata de un proceso en el que aumenta el desorden, Δ S° > 0, y por otra parte sedesprendecalor,Δ H°<0,portanto,deacuerdoconlaexpresiónquepermitecalcularlaenergía libre de Gibbs, ° < 0 a cualquier temperatura. Se trata de un procesoespontáneo.

b)Paraelcasodelaformacióndelamoníaco:

3H (g)+N (g)2NH (g) Δ H°=‐22,1kcal

Se trata de un proceso en el que disminuye el desorden, Δ S° < 0, y por otra parte sedesprendecalor,Δ H°<0,portanto,deacuerdoconlaexpresiónquepermitecalcularlaenergíalibredeGibbs,elvalordeΔ G°dependedelvalordelatemperatura:

AbajaTsecumpleque׀Δ H°׀<׀T·Δ S°׀,portanto,Δ G°<0yesunprocesoespontáneo.

A alta T se cumple que Δ׀ H°׀ < T·Δ׀ S°׀, por tanto, Δ G° > 0 y es un proceso noespontáneo.

c)Paraelcasodeladescomposicióndeltetróxidodedinitrógeno:

N O (g)2NO (g) Δ H°=13,9kcal


Setratadeunprocesoenelqueaumentaeldesorden,Δ S°>0,yporotraparteabsorbecalor,Δ H°>0,portanto,deacuerdoconlaexpresiónquepermitecalcularlaenergíalibredeGibbs,elvalordeΔ G°dependedelvalordelatemperatura:

A baja T se cumple que Δ׀ H°׀ < T·Δ׀ S°׀, por tanto, Δ G° > 0 y es un proceso noespontáneo.

AaltaTsecumpleque׀Δ H°׀<׀T·Δ S°׀,portanto,Δ G°<0yesunprocesoespontáneo.

d)Paraelcasodelaformacióndeldióxidodenitrógeno:

N (g)+2O (g)2NO (g) Δ H°=16,2kcal

Se trata de un proceso en el que disminuye el desorden, Δ S° < 0, y por otra parte seabsorbe calor, Δ H° > 0, por tanto, de acuerdo con la expresión que permite calcular laenergía libre de Gibbs, ° > 0 a cualquier temperatura. Se trata de un proceso noespontáneo.

2.39. Sabiendoque las entalpíasde combustióna25°CdeC (s), (g) y (l) son‐393,5;‐285,8y‐1366,8kJ· respectivamente.Calcule:a)Laentalpíadeformacióndeletanol, (l).b)Lavariacióndeenergíainterna.c)ΔG°aesatemperatura.

(Datos.Entropíasmolaresestándar(J· · ):C(s)=5,7; (g)=130,6; (g)=205;(l)=160,7;constanteR=8,3J· · )

(Córdoba2004)

a)Laecuaciónquímicacorrespondientealaformacióndeletanoles:

2C(s)+3H (g)+½O (g)C H OH(l)

Lasecuacionestermoquímicascorrespondientesalasentalpíasdadasson:

C(s)+O (g)CO (g) Δ H°=‐393,5kJ·mol

H (s)+½O (g)H O(l) Δ H°=‐285,8kJ·mol

C H OH(l)+3O (g)2CO (g)+3H O(l) Δ H°=‐1366,8kJ·mol

DeacuerdoconlaleydeHesslasecuacionesanterioressepuedenreescribirdeformaquesumadasproporcionenlaecuacióninicial:

2[C(s)+O (g)CO (g)] Δ H°=2mol ‐393,5kJ·mol

3[H (s)+½O (g)H O(l)] Δ H°=3mol ‐285,8kJ·mol

2CO (g)+3H O(l)C H OH(l)+3O (g)Δ H°=1mol ‐1366,8kJ·mol


b)Larelaciónexistenteentrelavariacióndeenergíainterna,ΔE,ylavariacióndeentalpíaconstante,ΔH,vienedadaporlaexpresión:

ΔE=ΔH–ΔnRT

siendo,Δn=Σcoef.esteq.productosgas–Σcoef.esteqreactivosgas

ΔnRT= 0528,3·103

kJmol·K

25+273 K=‐8,7kJmol


ΔE= ‐277,6kJ·mol ‐8,7kJ·mol =‐268,9kJ·

c)Lavariacióndeentropíadereacciónsecalculamediantelasiguienteexpresión:


Δ S°= 1molC H OH160,7JK mol

2molC5,7JK mol

+3molH130,6JK mol

+12molO

205JK mol

Seobtiene,Δ S°=‐345J·mol ·K .



Δ G°=‐277,6kJ–298K‐345JK

1kJ

103J=‐174,8kJ·

Setratadeunareacciónespontáneayaque °<0.

2.40.Elmetanolesuncombustiblefácilmentemanejablequeseobtienedelareacciónentremonóxidodecarbonoehidrógeno(obtenidosdecarbonoyagua)según:

CO(g)+2 (g) (l)a) ¿Cuantometanol puede obtenerse de 12 g de y 74 g de CO si el rendimiento de lareacciónesdel68%?Elmetanolpuedeutilizarsecomocombustiblesegún:

2 (l)+3 (g)2 (g)+4 (g) ΔH=‐1454kJ/molb)Calcule la energía liberada, en kJ, cuando1gdemetanol reacciona según la ecuaciónanterior.c) Discuta sobre el signo del cambio de entropía asociado a esta reacción. Razone larespuesta.d)¿Podríaestareacciónnoserespontánea?Razonelarespuesta.e) ¿Podemos decir que la reacción se producirá por completo (hasta la extinción de losreactivos)?Razonelarespuesta.

(Murcia2004)

a)Alexistircantidadesdelosdosreactivos,esnecesariodeterminarpreviamentecuáldeelloseselreactivolimitante:

12gH1molH2gH

=6molH

74gCO1molCO28gCO

=2,64molCO

6molH

2,64molCO=2,3

Comoseobserva,larelaciónmolaresmayorque2,locualquieredecirquesobraH ,porloque segasta todoelCO quees elreactivo limitante yquedetermina la cantidaddeCH OHobtenido.

2,64molCO1molCH OH1molCO

32gCH OH1molCH OH

=84,6gCH OH

Alserelrendimientodelprocesodel68%:


84,6gCH OH(teorico)84,6gCH OH(experimental)100gCH OH(teorico)

=57,4g

b)Relacionandolamasademetanolconlaentalpíadelareacción:

1gCH OH1molCH OH32gCH OH

‐1454kJ

2molCH OH=‐22,7kJ

c)Sealareaccióndecombustióndelmetanol:

2CH OH(l)+3O (g)2CO (g)+4H O(g)

Comoseobserva,sepasade2molesdelíquidoy3molesdegasenlosreactivos,a6molesdegasenlosproductos.Seproduceunaumentodeldesordenenelsistema,portanto,laentropíaaumenta, S°>0.

d)ParaqueunprocesoseaespontáneosedebecumplirqueapyTconstantes, G°<0.LaenergíalibredeGibbs,Δ G°,estárelacionadaconΔ H°yΔ S°pormediodelaecuación:


En este caso a cualquier T se cumple que Δ׀ H°׀ > T·Δ׀ S°׀,por tanto, Δ G° < 0 y es unprocesoespontáneo.

e)Siestareacciónesespontáneaacualquiertemperaturasellevaráacabocompletamentehastaqueseagoteunodelosreactivos.

2.41.Calculalavariacióndeentalpíayenergíainterna,a25°Cy1atm,paraelproceso:

(l)+152 (g)6 (g)+3 (l)

(Datos.Entalpíasde formación (kJ· ): (g)= ‐393,1; (l)= ‐285,6; (l)=82,9.ConstanteR=8,3J· · )

(Valencia2004)



Sustituyendo:



1molC H82,9kJmolC H

=‐3298,3kJ


Lavariacióndeenergíainternaasociadaaunareacciónsecalculamediantelaexpresión:

ΔE=ΔHΔnRT

donde,Δn=ΣmolesgasenproductosΣmolesdegasenreactivos

ΔnRT= 6152

8,3·103kJ

mol·K25+273 K=‐3,7

kJmol

ΔE= ‐3298,3kJ·mol ‐3,7kJ·mol =‐3294,6kJ·


2.42.Pordiversasrazonesdeíndoleeconómico,políticoysocial,algunospaísesllevanvariosañosaplicandosustitutosparalagasolinaenelmotordeexplosióndelosvehículos.UnodelosejemplosmássignificativosesBrasil,con lautilizacióndeunamezcladealcoholetílicocon lapropiagasolina.Laventajaesqueelalcohol sepuedeobtenerpor fermentacióndeazúcares(porejemplo,glucosa)obtenidosapartirdeplantas(porejemplo,maíz).Elusodelalcohol como combustible aprovecha el hecho de que la combustión del etanol esfuertemente exotérmica,aunque ciertamenteno lo es tanto como ladel etano, yaque eletanolestáparcialmenteoxidadorespectoalhidrocarburo.Conlosdatosdelatablaqueseaportaybasándoseensusconocimientosrespondaalassiguientescuestiones.a)Escribayajustelasreaccionesquímicasalasquesehahechomención,esdecir,combustióndeetano,combustióndeetanolyoxidacióndeetanoaetanol.b)Calculelosvaloresdelaentalpíadereacción(enkJ/mol)paralareaccióndecombustióndeletanoyparalaoxidacióndeetanoaetanol.c)Calculeloscaloresdecombustiónporgramodeetanoydeetanol.d) Calcule cuanto consumiría un automóvil circulando con etanol puro respecto a lo queconsumiría si lo hiciese con gasolina sabiendo que el calor de combustión de la gasolina es‐48kJ/g.¿Ysilohicieseconetano?e) Si dentro del motor de explosión se alcanzaran 1200 K de temperatura, ¿podríatransformarseetanolenetano?Datos. Etano(g) (g) (g) (g)

°(kJ· ) ‐84,7 0 ‐393,5 ‐241,8° (J· ) 229,5 205 213,6 188,7 Combustiónetanol

, H°(kJ· ) ‐1235,0

, °(J· )217,68 (Murcia2005)

a)Laecuaciónquímicacorrespondientealacombustióndeetanoes:

C H (g)+72O (g)2CO (g)+3H O(g)

Laecuaciónquímicacorrespondientealacombustióndeetanoles:

(l)+3 (g)2 (g)+3 O(g)

Si a la ecuación química correspondiente a la combustión de etano se le resta lacorrespondientea lacombustióndeletanolseobtiene lacorrespondientea laoxidacióndeletanoaetanol:

C H (g)+½O C H O(l)

b)Laentalpíadereaccióncorrespondientea lacombustióndeletanopuedecalcularseapartirdelasentalpíasdeformacióndelosreactivosyproductos:






‐1427,7kJmol


Laecuacióntermoquímicacorrespondientealacombustióndeletanoles:

C H O(l)+3O (g)2CO (g)+3H O(g) Δ H°=‐1235,0kJ·mol


Restandoestaecuacióntermoquímicadelaanterior,seobtienelaecuacióntermoquímicacorrespondientealaoxidacióndeletanoaetanol:


Δ H= ‐1427,7kJ ‐1235,0kJ ·=‐192,7kJ·

c)ExpresandolasentalpíasdecombustiónenkJ/g:

‐1427,7kJmolC H

1molC H30gC H

=‐47,8kJ

g

‐1235,0kJmolC2H6O

1molC2H6O

46gC2H6O=‐26,9

d)Relacionandoloscaloresdecombustióndeletanolydelagasolina:

‐48kJ

ggasolina

‐26,9kJ

gC2H6O

=1,8gC2H6ggasolina

conC2H6Oconsumecasieldoble

Relacionandoloscaloresdecombustióndeletanoydelagasolina:

‐48kJ

ggasolina

‐47,6kJ

gC H

≅1g

ggasolinaconC H consumecasilomismo

e)Paraconocersia1200Ksetienelugardeformaespontáneaesteproceso:


esnecesariocalcularelvalordeΔ G°dedichareacción.Siestevalores<0elprocesoseráespontáneo.

LaexpresiónquepermitecalcularΔ G°es:


ElvalordeΔ H°eselobtenidoenelapartadob)conelsignocontrarioyaquesetratadelareaccióninversa,Δ H°=192,7kJ·mol .

Para calcular el valor de Δ S° es necesario conocer previamente la entropía molar deletanol.EstevalorsepuedecalcularapartirdelvalorΔ S°delareaccióndecombustióndeletanolydelasentropíasmolaresdelrestodeloscomponentesdelamisma.

C H O(l)+3O (g)2CO (g)+3H O(g)


217,68J K = 3molH O188,7JK mol

+2molCO213,6JK mol

S +3molO205JK mol

Seobtiene,S =160,6J·mol ·K .

ConestevalorahorayasepuedecalcularΔ S°delareaccióndeconversióndeetanolenetano:


Δ S°= 1molC H229,5JK mol

+12molO

205JK mol

1molC H O160,6JK mol

171,4J K



Δ G°=192,7kJ–1200K171,4JK

1kJ

103J=‐13kJ

Como se observa, G° < 0, por tanto, a 1200 K el etanol se transformaespontáneamenteenetano.

2.43.Indica,razonandocadarespuesta,comovariarálaentropía(siaumentaodisminuye)enlossiguientesprocesos:a)Solidificacióndelagua.b)Formacióndeltetraclorurodecarbono:C(s)+2 (g) (l)c)Descomposicióndelamoníaco:2 (g) (g)+3 (g)

(Canarias2005)

a)Lacongelacióndelagua:

H O(l)H O(s)

esuncambiodeestadoqueconllevaunadisminucióndelaentropíayaquesepasadeunestadolíquidoconmayorgradodedesordenaestadosólidomásordenado.

b) La formación del tetracloruro de carbono (l) es un proceso en el que disminuye eldesordenyaquesepasadeunestadoenelqueexistengasesaunestadoenelquesólohaylíquido.Porlotantolaentropíadisminuye.

c)Ladescomposicióndelamoníacoesunprocesoenelqueaumentaeldesordenyaquesepasadeunestadoenelqueexisten2molesdegasaunestadoenelquehay4molesdegas.Porlotantolaentropíaaumenta.

2.44. Uno de los componentes del humo del tabaco es el agente cancerígeno llamadobenzo(α)pireno.a)Calcula laentalpíade formacióndelbenzo(α)pireno( )haciendousode la leydeHess y sabiendo que las entalpías de formación del dióxido de carbono y del agua son,respectivamente, ‐393y ‐242kJ· .Laentalpíadecombustióndelbenzo(α)pirenoes ‐16370kJ· .b)Sial fumarunacajadecigarrillosse forman0,2gdebenzo(α)pireno,¿quécantidaddeenergíaseconsumeenesteproceso?

(Canarias2005)

a) Las ecuaciones termoquímicas correspondientes a la formación de H O y CO ycombustióndeC H ,son,respectivamente:

C(s)+O (g)CO (g) Δ H°=‐393kJ·mol

H (g)+½O (g)H O(l) Δ H°=285,8kJ·mol

C H (s)+23O (g)20CO (g)+6H O(g) Δ H°=‐16370kJ·mol


20C(s)+20O (g)20CO (g) ΔH°=20mol ‐393kJ·mol

Cuesti

6

20

Suma

b) Rconsu

2.45.reticuDatosCalorEnergAfinidEnergCalor

ionesyProble

H (g)+3O

0CO (g)+6

andoestase

20C(s)+

Relacionandoumidoalfor

0,2gC H

Hacer unular.s:rdeformacigíadedisocidadelectróngíadeionizardesublima

U LiF = 1

1

masdelasOlim

O (g)6

6H O(g)

ecuacioness

6H (g)

o benzo(α)rmarse0,2g

1molC252gC

esquema de

óndelLiF(siacióndelnicadelF(g)acióndelLi(cióndelLi(s

molLiF6m

molLi520mo

mpiadasdeQu

6H O(g)

C H (

seobtiene:

C H (s

pireno congdeestasus

HH

7058k1mol

el ciclo de

s)(kJ· )(g)(kJ·)(kJ· )(g)(kJ·(s)(kJ·

17kJmol

1

kJol

1mo

uímica.Volume

(s)+23O (

s)

n su entalpstancia:

kJC HC H

=5

Born‐Haber

)=‐617)=154

)=‐328)=520)=161

Aplicando lreticularde

Δ Ho =

=Δ

siendo:

Δ Ho =e

Δ Ho =en

E =en

I =energ

AE =afin

U =ene

molLi161kmol

olF328kJmol

en2.(S.Menar

ΔH

(g) ΔH

Δ

pía de form

5,6kJ

r para el Li

la ley deHeselLiF:

Ho +½E

entalpíadefo

ntalpíadesub

nergíadedis

gíadeionizac

nidadelectrón

ergíareticula

kJl

½mo

U

rgues&F.Latre

H°=6mol

H°=1mol

H°=7058k

mación se o

iF (s) y cal

ss se puede c

+I +A

rmacióndelL

blimacióndel

ociacióndelF

cióndelLi(g)

nicadelF(g)

rdeLiF(s)

olF154kJmol

U LiF =‐104

e)

‐242kJ·mol

16370kJ·m

kJ·mol–1

obtiene el

lcular su en

(Almería

calcular la en

AE +U

LiF(s)

lLi(s)

F (g)

)

)

‐

47kJ·

161

l

mol

calor

nergía

a2005)

nergía


2.46.Esdifícilprepararalgunoscompuestosdeformadirectaapartirdesuselementos.Paraestoscompuestosorgánicosesmásfácilmedirlaentalpíaestándardecombustiónhaciendoreaccionarelcompuestoconexcesode (g)paraformar (g)y (l).Calcularlaentalpíaestándardeformacióndelossiguientescompuestos:a)Etanol(l)( )

Entalpíasdeformacióna25°C(kJ· ) Entalpíadecombustióna25°C(kJ· )(g) (l) (l)

‐393,5 ‐285,8 ‐1365,6b)Ciclohexano(l)( )

Entalpíasdeformacióna25°C(kJ· ) Entalpíadecombustióna25°C(kJ· )(g) (l) (l)

‐393,5 ‐285,8 ‐3920,0(Almería2005)

a)Laentalpíadelareaccióndecombustióndeletanol(l)puedecalcularseapartirdelasentalpíasdeformacióndeproductosyreactivos:

CH CH OH(l)+3O (g)2CO (g)+3H O(l)





Δ Ho


b)Realizandoelmismoprocedimientoenlacombustióndelciclohexano(l):

C H (l)+6O (g)6CO (g)+6H O(l)



Δ Ho


EnambasreaccionesnosetieneencuentaelvalordeΔ H°delO (g)yaqueporconvenioestevaloresnulo.

2.47.Aefectosprácticospuedeconsiderarse lagasolina(densidad=0,8kg/L)comooctano( ).Lasentalpíasestándarde formacióndelaguagaseosa,eldióxidodecarbonoyeloctanoson‐242kJ/mol,‐394kJ/moly‐250kJ/mol,respectivamente.Calcule:a)Elcalorproducidoenlacombustiónde2Ldegasolina.b)Laenergíanecesariaporcadakilómetro,siunautomóvilconsume5Ldegasolinacada100km.

(Cádiz2005)

a)Lareaccióndecombustióndeloctanoes:

C H (l)+252O (g)8CO (g)+9H O(g)

La entalpía de esta reacción puede calcularse a partir de las entalpías de formación deproductosyreactivos.




Δ H°= 9molH O‐242kJmolH O


1molC H‐250kJ

molC H

Seobtiene,Δ H°=‐5080kJ· .


Elcalordesprendidoalquemarse2Ldeoctano:

2LC H0,8kgC H1LC H

10 gC H1kgC H

1molC H114gC H

‐5080kJ1molC H

=‐7,13· kJ

b)Relacionandoelvalorobtenidoenelapartadoanteriorconloskmrecorridos:

‐7,13·10 kJ2LC H

5LC H100km

=‐1783kJkm

2.48.Durantelafotosíntesislasplantasverdesaprovechanlaenergíadelaluzparaelaborarazúcares a partir de dióxido de carbono y agua, liberando oxígeno de acuerdo con lareacción:

6 (g)+6 (l) (s)+6 (g)Enesteproceso lasplantasverdessecomportancomomáquinasmuypocoeficientesen laconversiónde laenergía luminosaenenergíaquímica,porquesóloaprovechanel5%de laenergíaluminosaquereciben.

La glucosa ( , de nombre sistemático 2,3,4,5,6‐pentahidroxihexanal,cuyafórmuladesarrolladaseindicaenlafiguraparalaformaL)elaboradadurantelafotosíntesisquedaenlaplantacomoenergíaquímicaalmacenadaycumplelastressiguientesfunciones:Materiaprimaparaelaborarotrasmoléculasorgánicas(proteínas,hidratosdecarbono,etc.)queformaránlasraíces,tallos,hojas,floresyfrutos. Para realizar la síntesis de las sustancias que se indican en el apartadoanteriortambiénserequiereenergía,que laplantaobtienealdescomponer,durantelarespiracióncelular,partedelaglucosaobtenida.Partede laglucosapermanecerá en laplanta como sustanciade reserva

paratransformaseenotrassustancias,comoalmidón,aceite,etc.Seiluminaunaramitadeunaplantaacuáticaconunalámparade100W.Detodalaenergíaluminosaemitidaporlalámpara,sóloel1%llegaalaplanta,yéstasóloaprovechael5%delaenergíaque le llega.Calculael incrementodepesoexperimentadopor laplantaduranteundía,graciasalafotosíntesis,suponiendoqueel50%delaglucosasintetizadaseconsumeenlarespiraciónparaobtenerenergía.Datosdeenergíasdeenlaceenkcal· :

C=O O−H C−C C−H C−O O=O178 110 83 99 861181cal=4,18J.

(Valencia2005)

Energíaradiadaporlabombilla:

100Js

1dıa86400sdıa

=8,64·106J

Energíaquellegaalaplanta(1%):

H-C-OH

COH

OH-C-H

H-C-OH

H-C-OH

CH OH2


8,64·106J radiada1J recibida100J radiada

=8,64·104J

Energíaabsorbidaporlaplanta(5%):

8,64·104J recibida5J absorbida100J recibida

=4,32·103J1kJ

103J=4,32kJ




Δ H°= 5·ECC+7·ECH+5·ECO+1·EC=O+5·EOH+6·EO=O 12·EC=O+12·EOH =

= 5·ECC+7·ECH+5·ECO+6·EO=O 11·EC=O+7·EOH


Energíadesprendidaconlosenlacesformados:

5molC–C‐83kcalmolC–C

+7molC–H‐99kcalmolC–H

+5molC–O‐86kcalmolC–O

+6molO=O‐118kcalmolO=O

Energíaabsorbidaconlosenlacesrotos:

11molC=O‐178kcalmolC=O

+7molO–H‐110kcalmolO–H

Seobtiene,Δ H°=482kcal·mol

Cambiandounidades:

482kcalmol

4,18kJ1kcal

=2014,8kJmol

Relacionandolaenergíaabsorbidaporlaplantaconlaentalpíadelareacción:

4,32kJ1molC H O2014,8kJ

180gC H O1molC H O

=0,386gC H O

Teniendoencuentaque laplantaconsumeel50%deestacantidaden larespiración, lacantidaddeglucosaacumuladaporlaplantaes:

0,386gC H O producida50gC H O acumulada100gC H O producida

=0,193g

2.49.Losdiamantesconstituyenunmaterialdegranimportanciaindustrial(técnicasláser,puntasdeperforadorasindustriales,etc.),ademástienengranimportanciaenjoyería.Determina las entalpías de formación del diamante, obtenido a partir del grafito y de lahulla,respectivamente.¿Encuáldeloscasosesmenorlaentalpía?

(Datos.EntalpíadecombustiónC(grafito)=‐393,05kJ· EntalpíadecombustiónC(diamante)=‐394,93kJ· )

(Canarias2006)


Lasecuacionestermoquímicascorrespondientesalacombustióngrafito,diamanteyhulla,son,respectivamente:


C(diamante)+O (g)CO (g) ΔH°=‐394,93kJ

C(hulla)+O (g)CO (g) ΔH°=‐404,21kJ

Para la formación del diamante a partir del grafito, de acuerdo con la ley de Hess sepuedeescribir:


CO (g)C(diamante)+O (g) ‐ΔH°=394,93kJ


C(grafito)C(diamante) Δ H°=1,88kJ

Para la formación del diamante a partir del grafito, de acuerdo con la ley deHess sepuedeescribir:

C(hulla)+O (g)CO (g) ΔH°=‐404,21kJ

CO (g)C(diamante)+O (g) ‐ΔH°=394,93kJ


C(hulla)C(diamante) Δ H°=‐9,28kJ

Comoseobserva,esmenorlaentalpíasiseformaeldiamanteapartirdehulla.

2.50.Apartirdelossiguientesdatostermodinámicos,todosellosa25°C:

Sustancia °(kJ· ) S°(J· · )(l) ‐239,1 126,8

CO(g) ‐110,5 197,5(g) 0 130,5

a)CalculalosvaloresdeΔH°yΔS°paralareaccióndesíntesisdelmetanolapartirdeCOygaseosos.

b)Encondicionesestándar,¿seráespontáneadichareacción?(Canarias2006)

a)LaecuaciónquímicacorrespondientealasíntesisdemetanolapartirdeCOyH es:

CO(g)+2H (g)CH OH(l)

La entalpía de reacción puede calcularse a partir de las entalpías de formación deproductosyreactivos.

Δ H°=Σ ν H productos–Σ ν H reactivos=

= 1molCH OH‐239,1kJmolCH OH

– 1molCO‐110,5kJmolCO

=‐128,6kJ·mol–1


ElvalordeΔ S°secalculaapartirdelasentropíasmolaresdeproductosyreactivos:



= 1molCH OH126,8JK·mol

– 2molH130,5JK·mol

+1molCO197,5JK·mol

=‐331,7J

mol·K

b)ParadeterminarlaespontaneidaddelareacciónesnecesariocalcularelvalordeΔ G°.LavariacióndeenergíalibredeGibbssecalculamediantelasiguienteexpresión:


=‐128,6kJmol

–298K‐331,7JK·mol

1kJ

103J=‐29,7

kJmol

Setratadeunprocesoespontáneoa25°Cyaqueelvalorde °<0.

2.51.Con losdatosde lassiguientessustanciasenestadogaseosorespondarazonadamentealascuestionesplanteadas (g) (g) (g) (g)

°(kJ· ) ‐393,5 ‐241,8 ‐125,7 0S°(J· · ) 213,7 188,8 310,2 205,1a)Escribalareaccióndecombustióndelbutano.b)Calculelaentalpíadecombustióndelbutano.c)Calcule lavariacióndeenergía libreestándarpara lacombustióndelbutanocontenidoenunabombonacomercial.d)CalculelaenergíamediadelenlaceO H.e)Determineelnúmerodebombonasdebutanocomercialqueharían faltaparacalentarelaguadeunapiscinaconcapacidadpara50 desde14°Ca27°C.(Datos.Unabombonadebutanocomercialcontiene13,6kgdebutano.Energíasmediasdeenlace(kJ· ): =346; =730; =487; =413Supongaqueelaguatienedensidad=1000kg/ ycalorespecífico=4,18kJ ° )


a)Laecuaciónquímicaajustadacorrespondientealacombustióndelbutanoes:

(g)+132 (g)4 (g)+5 (g)

b) La entalpía de reacción puede calcularse a partir de las entalpías de formación deproductosyreactivos.




– 1molC H‐125,7kJmolC H

ΔcH°=‐2657,3kJ·


c)ParacalcularΔG°seaplicalaecuación:


ComoΔH°yaesconocido,secalculaΔS°apartirdelasentropíasmolaresdeproductosyreactivos:

ΔrS°=Σ ν S productos–Σ ν S reactivos

Cuesti

Lava

Setra

Lava

d)Laenlac

Rees

Lose

Sustiseco

Seob

e)Cocalor

Susti

ionesyProble

ΔrS°= 5m

– 1m

ariacióndee

ΔrG°=‐26

atadeunpr

ariacióndee

13,6kgC

avariacióncemediante

Δ H°=Σ ν

cribiendola

enlacesform

Δ H°=(8E

ituyendoenonsideranne

‐2657,3kJ

btiene,EOH

onsiderandor,Q =

Q =

m ·C

ituyendo:

50m H O

masdelasOlim

molH O1

K m

molC HK

energíalibre

657,3kJmol

–29

rocesoespon

energíalibre

H10 gC1kgC

deentalpíaelaexpresió

ν H enlacesfo

aecuaciónq

madosenlos

EC=O+10EO

laecuaciónegativasyaq

J= 8molC=

3molC

=‐515kJ·

oqueelproc0,luego:

QH2O+Q =

·ΔT + n

O10 kgH O1m H O

mpiadasdeQu

88,8JmolH O

+4

310,2JmolC H

edeGibbs:

98K155,45K·mol

ntáneoa25

ealquemar

HH

1mol58gC

asociadaan:

ormados–Σ ν

uímicadefo

sproductosy

OH)(3EC

ndelaentalpquelaforma

=O‐730kJmolC=O

C‐346kJmolCC

.

cesotienelu

0

n ·Δ H°

O4,18

kJkg·°C

uímica.Volume

4molCO2

K

+132molO

5Jl1kJ

103J=‐2

°Cyaqueel

elC H co

C HC H

‐271mo

unareacció

H enlacesro

ormaquese

ylosrotose

C+10ECH

píaytenienacióndeun

O+10molO

+10molC

ugarenuns

QH2O=cal

Q =calor

° =0

C 2714 °

en2.(S.Menar

213,7JmolCO

–

O205,1JK molO

2703,6kJmol

lvalordeΔr

ntenidoenu

03,6kJolC H

=‐6

ónsecalcula

tos

eveantodos

enlosreacti

+6,5EO=O)

ndoencuentenlaceesun

OH·EOH

CH‐413kJmolCH

istemaaisla

lorabsorbid

rdesprendid

°C+n‐m

rgues&F.Latre

=155,45K

G°<0.

unabombon

6,34· kJ

aapartird

slosenlaces

vosson:

taquelasennprocesoex

JH+6,5molC

adoenelque

doporagua

doenlacom

2657,3kJmolC H

=

e)

JK mol

nacomercia

J

e lasenergí

sexistentes:

nergíasdeexotérmico:

C=O‐487kmolC=

enoentran

mbustion

=0

167

ales:

íasde

enlace

kJ=O

nisale


Seobtiene,n =1022,5mol

RelacionandomolesdeC H conbombonasdebutanocomercial:

1022,5molC H58gC H1molC H

1kgC H10 gC H

1bombona13,6kgC H

=4,4bombonas

2.52.Enelprocesodereaccióndeloxígenoconelcobrepara formaróxidodecobre(II)sedesprenden2,30kJporcadagramodecobrereaccionado,a298Ky760mmHg.Calcule:a)Laentalpíadeformacióndelóxidodecobre(II).b)Elcalordesprendidocuandoreaccionan100Ldeoxígeno,medidosa1,5atmy27°C.

(Dato.ConstanteR=0,082atm·L· · )(Cádiz2006)

a)LareaccióndeformacióndelCuOes:

Cu(s)+½O (g)CuO(s)

La entalpía de esta reacción se obtiene el calor desprendido con la cantidad de Cu quereacciona:

Δ H°=‐2,30kJgCu

63,5gCumolCu

=‐146,05kJmol

b)Suponiendocomportamientoideal,elvolumenocupadoporelgases:

n=1,5atm·100L

0,082atm·L·mol ·K 27+273 K=6,1molO

LacantidaddecalorquesedesprendecuandoreaccionaelO es:

6,1molO‐146,05kJ0,5molO

=‐1781,8kJ

2.53. La dimetilhidracina, , se utiliza como combustible de cohetes. Cuandoreaccionaconoxígenolaecuacióntermoquímicadelareacciónes:

½ (l)+2 (g) (g)+2 (g)+½ (g)ΔH=‐901,6kJa)CalculaΔHparalassiguientesreacciones:

(l)+4 (g)2 (g)+4 (g)+ (g)

(g)+2 (g)+½ (g)½ (l)+2 (g)b)Elcalordevaporizacióndelaguaes44,0kJ· ,calculaΔHparalareacción:

½ (l)+2 (g) (g)+2 (l)+½ (g)c) Los calores de formación del (g) y (g) son ‐393,5 y ‐241,8 kJ· ,respectivamente.Calcula °del (l).d)¿Cuántocalorsedesprendealquemarseenunrecipienteabierto10,0gde (l)?e)Latemperaturadeuncalorímetroaumenta1,78°Ccuandoseabsorben8,55kJ.Calculalacapacidadcaloríficadelcalorímetro.f)Enelcalorímetrodelapartadoanteriorsequemadimetilhidracinaa25°C.Latemperaturaaumentahasta29,55°C.¿Quémasadedimetilhidracinasehaquemado?

(Baleares2006)

a)Laprimeradelasreaccionespropuestaseslareaccióniniciallaquesehaeliminadoelcoeficiente fraccionariode ladimetilhidracinamultiplicandopor2,por tanto, laentalpíadedichareacciónesdobledelaentalpíadada:


Δ H°=2 ‐901,6kJ =‐1803,2kJ

La segundade las reaccionespropuestas es la reacción inversa a la reacción inicial, portanto,laentalpíadedichareacciónesla901,6kJ

b)Lasecuacionestermoquímicaspropuestasson:

½N H CH (l)+2O (g)CO (g)+2H O(g)+½N (g)Δ H°=‐901,6kJ

H O(l)H O(g) Δ H°=44kJ

De acuerdo con la ley deHess, estas ecuaciones termoquímicas se pueden reescribir deformaquesumadasseobtengalareaccióndeseada:

½N H CH (l)+2O (g)CO (g)+2H O(g)+½N (g)Δ H°=‐901,6kJ

2H O(l)2H O(g) Δ H°=2 ‐44kJ ½N H CH (l)+2O (g)CO (g)+2H O(l)+½N (g)Δ H°=‐989,6kJ

c) La entalpía de reacción puede calcularse a partir de las entalpías de formación deproductosyreactivos.


Paralaecuacióndada:

‐901,6kJ= 1molCO‐393,5kJmolCO


– Δ Ho

Seobtiene,Δ Ho =‐24,5kJ·

NosetieneencuentaelvalordeΔ H°delN (g)yaqueporconvenioestevaloresnulo.

d)Relacionandolamasadedimetilhidracinaylaentalpíadereacción:

10gN H CH1molN H CH58gN H CH

‐1803,2kJ

1molN H CH=‐310,9kJ

e)Considerandoqueelprocesotienelugarenunsistemaaisladoenelquenoentranisalecalor,Q =0,luego:

Q =Q +Q=0Q =calorabsorbidoporelcalorímetroQ=calorsuministrado

donde:Q =k ·ΔT=k 1,78K

k 1,78K+ ‐8,55kJ =0k =4,8kJ·

e)Considerandoelcalorímetrounsistemaaislado,secumpleque:

Q =Q +Q =0Q =calorabsorbidoporelcalorímetroQ =calordesprendidoenlacombustion

Sustituyendo

4,8kJK

29,55–25 K+mgN H CH1molN H CH58gN H CH

‐1803,2kJ

1molN H CH=0


Seobtiene,m=0,7g

2.54.Lareaccióndeformacióndelmetanoles:

C(s)+2 (g)+½ (g) (l)Apartirdelasecuacionesquímicassiguientes:

(l)+3/2 (g) (g)+2 (l) ΔH°=‐725kJ

C(s)+ (g) (g) ΔH°=‐393kJ

(g)+½ (g) (l) ΔH°=‐286kJ

a)Elcalormolardeformacióndelmetanol.b)Lamasadehielo,a0°C,quepuedefundirseconlacombustiónde1litrodemetanol).

(Datos.Densidaddelmetanol=0,792g ;calorlatentedefusióndelhielo=334kJ· )(Córdoba2006)

a)DeacuerdoconlaleydeHess,estasecuacionestermoquímicassepuedenreescribirdeformaquesumadasseobtengalareaccióndeseada:

CO (g)+2H O(l)CH OH(l)+3/2O (g) ΔH°=725kJ

C(s)+O (g)CO (g) ΔH°=‐393kJ

2H (g)+O (g)2H O(l) ΔH°=2 ‐286kJ

C(s)+2H (g)+½O (g)CH OH(l) Δ H°=‐240,0kJ·

b)Considerandoqueelprocesotienelugarenunsistemaaisladoenelquenoentranisalecalor,Q =0,luego:

Q =Q +Q =0Q =calorabsorbidoporelhieloparafundirseQ =calordesprendidoenlacombustion

donde:

Q =m ·Δ H°

Q =m ·Δ H°

Sustituyendo:

m334kJkg

+103mLCH OH0,792gCH OH1mLCH OH

1molCH OH32gCH OH

‐725kJ

1molCH OH=0

Seobtiene,m =53,7kg

2.55. El ácido acético se obtiene industrialmente por reacción delmetanol ( ) conmonóxidodecarbono.a)Escribeyajustalareacciónanterior.b)Indicasilareacciónesexotérmicaoendotérmica.c)Calcula lacantidaddeenergía intercambiadaalhacer reaccionar50kgdemetanolderiqueza87%con30kgmonóxidodecarbonoderiqueza70%.Elrendimientodelareacciónesdel80%.

(Datos. °(kJ· ):metanol=‐238;ácidoacético=‐485;monóxidodecarbono=‐110)

(Asturias2006)

a)LaecuaciónquímicacorrespondientealareacciónentreCH OHyCOes:

(l)+CO(g) (l)


b)Lavariacióndeentalpíaasociadaalprocesopuedecalcularseapartirdelaexpresión:


= 1molCH COOH‐485kJ

molCH COOH 1molCH OH

‐238kJmolCH OH


Seobtiene,Δ H°=‐137kJ· .


c)Alexistircantidadesdelosdosreactivos,esnecesariodeterminarpreviamentecuáldeelloseselreactivolimitante.Elnúmerodemolesdecadareactivoes:

50·10 gCH OH87%87gCH OH

100gCH OH87%1molCH OH32gCH OH

=1359,4molCH OH

30·10 gCO70%70gCO

100gCO70%1molCO28gCO

=750molCO

Larelaciónmolares:

1359,4molCH OH750molCO

=1,8

Comolarelaciónmolaresmayorque1quieredecirquesobraCH OH,porloqueCOeselreactivo limitante que determina la cantidad de CH COOH formado y el calordesprendidoenlareacciónconunrendimientodel80%:

750molCO1molCH COOH

1molCO80molCH COOH real100molCH COOH teo

‐137kJ1molCO

=‐8,22· kJ

2.56.Latrinitroglicerina, ,sehausadotradicionalmenteparafabricarexplosivos.AlfredNobelya laempleóen1866para fabricardinamita.Actualmentetambiénseusaenmedicinaparaaliviar laanginadepecho (dolores causadospor elbloqueoparcialde lasarterias que llegan al corazón) al dilatar los vasos sanguíneos. La entalpía dedescomposicióndelatrinitroglicerinaalapresiónde1atmy25°Cdetemperaturaparadarlosgasesnitrógeno,dióxidodecarbonoyoxígeno;yagualíquidaesde‐1541,4kJ/mol.a) Escriba la ecuación química de la reacción ajustada de la descomposición de latrinitroglicerina.b)Calculeelcalorestándardeformacióndelatrinitroglicerina.c)Unadosisdetrinitroglicerinaparaaliviar laanginadepechoesde0,60mg,suponiendoque tardeo tempranoelorganismoquema totalmenteesa cantidad (aunquenode formaexplosiva),segúnlareacciónquímicacalculada.¿Cuántascaloríasseliberan?d) ¿Qué volumen de oxígeno, medido en condiciones normales, se obtendrá de ladescomposición completa de un cartucho de 250 g de trinitroglicerina en condicionesestándar?

(Datos. °(kJ· ): (g)=‐393,5; (l)=‐285,8)(CastillayLeón2006)

a)Laecuaciónquímicaajustadacorrespondientealadescomposicióndelanitroglicerinaes:

4 (l)12 (g)+6 (g)+ (g)+10 (l)

b) La entalpía de la reacciónpuede calcularse a partir de las entalpías de formación deproductosyreactivos:




4molC H N O‐1541,4kJ

molC H N O= 10molH O

‐285,8kJmolH O


∆fHo

Seobtiene,∆fHo =‐1414,4kJ· .

c)RelacionandoC H N O conΔ H°:

0,60mgC H N O1gC H N O

10 mgC H N O1molC H N O227gC H N O

‐1541,4kJ

molC H N O=‐4,07·10 kJ

Expresandoestevalorencalorías:

4,07·10 kJ10 J1kJ

1cal4,18J

=‐0,97cal

d)RelacionandoC H N O conO ysuponiendocomportamientoideal:

250gC H N O 1molC H N O227gC H N O

1molO

4molC H N O22,4LO1molO

=6,2LO2

2.57.Alquemar1gdeetenogas( = )y1gdeetanollíquido( )paraformar (g) y (l) se desprenden 50,42 y 29,73 kJ, respectivamente. Las entalpías de

formacióndel (g)ydel (l)son‐393,84y‐286,01kJ,respectivamente.Calcula:a)Laentalpíadelasreaccionesnoajustadas:

a1) (g)+ (g) (g)+ (l)

a2) (l)+ (g) (g)+ (l)

a3) (g)+ (l) (l)b)Lasentalpíasdeformacióndeletenoyeletanol.c)Lavariacióndeenergíainternaa320°Cdelasreacciones,noajustadas:

c1) (g)+ (g) (g)+ (l)

c2) (l)+ (g) (g)+ (l)d)Utilizando losdatosdeenergíasdeenlacede la tabla,calcula laentalpíade laprimerareacción, y compárala con el valorobtenido en elapartadoa1.Comenta lasdiferencias yjustifícalas.Datos.Enlace: C=CC−HC=OO−HO=OEnergía(kJ)651,58414,57745,39460,64494,14ConstanteR=8,314J· · .

(Valencia2006)(Valencia2008)

a1)Laecuaciónquímicaajustadacorrespondientealacombustióndeletenoes:

C H (g)+3O (g)2CO (g)+2H O(l)

Laentalpíadecombustióndeletenoes:

‐50,42kJgC H

28gC H1molC H

=‐1411,8kJ·

a2)Laecuaciónquímicaajustadacorrespondientealacombustióndeletanoles:

C H OH(l)+3O (g)2CO (g)+3H O(l)


Laentalpíadecombustióndeletanoles:

‐29,73kJgC H OH

46gC H OH1molC H OH

=‐1367,6kJ·

a3)Laecuaciónquímicaajustadacorrespondientealahidratacióndeletenoes:

C H (g)+H O(l)C H OH(l)

De acuerdo con la ley de Hess, las ecuaciones termoquímicas correspondientes a losapartadosa1)ya2)sepuedenreescribircomo:

C H (g)+3O (g)2CO (g)+2H O(l) Δ H°=‐1411,8kJ

2CO (g)+3H O(l)C H OH(l)+3O (g) ‐Δ H°=1367,6kJ

C H (g)+H O(l)C H OH(l) Δ H°=‐44,2kJ·

b)Laecuacióntermoquímicaajustadacorrespondientealacombustióndeletenoes:


La entalpía de la reacción puede calcularse a partir de las entalpías de formación deproductosyreactivos:




= 2molH O‐286,01kJmolH O


∆fHo

Seobtiene,∆fHo =52,1kJ· .

Laecuacióntermoquímicaajustadacorrespondientealacombustióndeletanoles:

C H OH(l)+3O (g)2CO (g)+3H O(l) Δ H°=‐1367,6kJ

Procediendodeigualformaqueconeleteno:

1molC H OH‐1367,6kJmolC H OH



∆fH OHo

Seobtiene,∆fH OHo =‐278,1kJ· .

EnambasreaccionesnosetieneencuentaelvalordeΔ H°delO (g)yaqueporconvenioestevaloresnulo.

c)Lavariacióndeenergíainternadeunareacciónsecalculapormediodelaecuación:

ΔE=ΔH–ΔnRT

donde,Δn=molesdegasenproductosmolesdegasenreactivos

c1)Laecuacióntermoquímicaajustadacorrespondientealacombustióndeletenoes:


SustituyendoenlaecuaciónquepermitecalcularΔE:


ΔnRT= 24 8,3·103kJ

mol·K320+273 K=‐9,8

kJmol

ΔE= ‐1411,8kJ·mol ‐9,8kJ·mol =‐1401,9kJ·

c2)Laecuacióntermoquímicaajustadacorrespondientealacombustióndeletanoles:

C H OH(l)+3O (g)2CO (g)+3H O(l) Δ H°=‐1367,6kJ

Procediendodeigualformaqueconeleteno:

ΔnRT= 23 8,3·103kJ

mol·K320+273 K=‐4,9

kJmol

ΔE= ‐1367,6kJ·mol ‐4,9kJ·mol =‐1362,7kJ·

d)Laecuaciónquímicaajustadacorrespondientealapartadoa1),lacombustióndeleteno,es:

C H (g)+3O (g)2CO (g)+2H O(l)




Δ H°= 4·EC=O+4·EOH EC=C+4·ECH+3·EO=O


Δ H°= 4molC=O‐745,39kJmolC=O

+4molOH‐460,64kJmolOH

1molC=C‐651,58kJmolC=C

+4molCH‐414,57kJmolCH

+3molO=O‐494,14kJmolO=O

Seobtiene,Δ H°=‐1031,8kJ·

Elvalorobtenidoapartirdelasenergíasdeenlaceesinferioralqueseobtieneapartirdelasentalpíasdeformación,‐1411,8kJ.Estoesdebidoaquelosvaloresdelasenergíasdeenlace utilizados son valores promedio y no los vaores experimentales que se obtienencuandosemidelaentalpíadecombustiónconunabombacalorimétrica.

El problema propuesto en 2008 es el mismo sólo que con las entalpías expresadas enkcal·mol ylaenergíainternacalculadaa298K.Lassolucionesson:

a1)∆cHo =‐337,12kcal· a2)∆cH OH

o =‐326,6kcal·

a3)Δ H°=‐10,52kcal· b1)∆fHo =12,42kcal·

b2)∆fH OHo =‐66,4kcal· c1)∆cE

o =‐335,94kcal·

c2)∆cE OHo =‐326kcal· d)Δ H°=‐255kcal· .


2.58.Lasentalpíasdecombustióndeletanolydeletanalson,respectivamente‐327,6y‐279,0kcal· .a)Escribelasreaccionesdecombustióndeletanolydeletanalajustadas.b)Calcularlavariacióndeentalpíadelareaccióndeoxidacióndeletanollíquidoenexcesodeoxígenoparadaretanalyagua,amboscompuestosenestadolíquido.c)¿Cuáldelasdossustanciasproducirámáscalorenelprocesodecombustión?

(Canarias2007)

a)Lasecuacionesquímicasajustadascorrespondientesalacombustióndeletanolyetanalson:

(l)+3 (g)2 (g)+3 (l)

(l)+5/2 (g)2 (g)+2 (l)

b)Laecuaciónquímicaajustadacorrespondientealaoxidacióndeletanoles:

C H OH(l)+½O (g)C H O(g)+H O(l)

Las ecuaciones termoquímicas correspondientes a las combustiones del etanol y etanalson,respectivamente:

C H OH(l)+3O (g)2CO (g)+3H O(l) Δ H°=‐327,6kcal·mol

C H O(l)+5/2O (g)2CO (g)+2H O(l) Δ H°=‐279,0kcal·mol

De acuerdo con la ley de Hess, las ecuaciones termoquímicas anteriores se puedenreescribircomo:

C H OH(l)+3O (g)2CO (g)+3H O(l) Δ H°=‐327,6kcal·

2CO (g)+2H O(l)C H O(l)+5/2O (g) ‐Δ H°=279,0kcal

C H OH(g)+½O (l)C H O(l)+H O(l) Δ H°=‐48,6kJ·

c)Segúnseobservaconlasentalpíasdecombustión,eletanoldesprende,pormol,máscalorqueeletanal.

2.59. Indica,razonando larespuesta,comovaría laentropía(aumentaodisminuye)en lossiguientesprocesos:a)Congelacióndelagua.b)Demolicióndeunedificio.c)Condensacióndeamoníacogaseoso.d)Separacióndeloscomponentesdeunamezcla.

(Canarias2007)

a)Lacongelacióndelagua:

H O(l)H O(s)

esuncambiodeestadoqueconllevaunadisminucióndelaentropíayaquesepasadeunestadolíquidoconmayorgradodedesordenaestadosólidomásordenado.

b)Lademolicióndeunedificioconllevaunaumentodeldesordenyaquesepasadeunaestructura ordenada (paredes, tabiques, etc.) a una estructura menos ordenada(escombros).Porlotantolaentropíaaumenta.

c)Lacondensacióndelamoníaco:

NH (l)NH (l)


esuncambiodeestadoqueconllevaunadisminucióndelaentropíayaquesepasadeunestadogaseosoconmayorgradodedesordenaestadolíquidomásordenado.

d) La separación de los componentes de una mezcla conlleva una disminución deldesordenenelsistemayaquesepararloscomponentesimplicarordenarlos,porlotantolaentropíadisminuye.

2.60. El calor de reacción correspondiente a la descomposición térmica del carbonato decalcioes‐42,49kcal· ,siendolosproductosdereacciónqueseobtienenóxidodecalcioydióxidodecarbono.Calcule:a)Elconsumodecarbónmineralquehayqueañadiraunhornodecalefacciónparaobteneruna toneladadeóxidodecalcio, suponiendoqueel rendimiento térmicodelhorno seadel70%.Sesabequelaentalpíadelareacción:

C+ esigualaΔH=‐94,52kcal· .b)Elvolumende quesedesprendenenesteprocesoencondicionesnormales.

(Cádiz2007)

a)LaecuacióntermoquímicacorrespondientealadescomposicióntérmicadelCaCO es:

CaCO (s)CaO(s)+CO (g) ΔH°=42,49kcal

ElcalornecesarioparaobtenerunatoneladadeCaOes:

10 gCaO1molCaO56gCaO

42,49kcal1molCaO

=7,6·10 kcal

Comoelrendimientotérmicodelhornoesdel70%:

7,6·10 kcal100kcal teorico70kcal real

=1,09·10 kcal

Relacionandoestecalorconelquesedesprendeenlacombustióndelcarbono:

1,09·10 kcal1molC94,52kcal

=1,15·10 molC

Suponiendoqueelcarbóncontiene100%deC,lamasacorrespondientees:

1,15·10 molC12gC1molC

=1,38· gC

b)Suponiendocomportamientoideal,elvolumenocupadoporelCO desprendidoes:

1,15·10 molC1molCO1molC

22,4LCO1molCO

=2,58· L

2.61. Cuando el yoduro de sodio, NaI, se disuelve en agua, la mezcla se enfríaespontáneamente.Contestadeformarazonadaalassiguientescuestiones:a)Cualseráelsignodelavariacióndeentalpía(ΔH).b)¿QuémagnitudesmayorΔHoTΔS?

(Canarias2007)

a)AldisolverelNaIenagua:

NaI(s)Na (aq)+I (aq)


se produce una disminución espontánea de la temperatura. Esto nos indica que en elprocesodedisoluciónseabsorbecalor,porlotantosetratadeunprocesoendotérmico,esdecir,ΔH>0.

b)ComosetratadeunprocesoespontáneolavariacióndeenergíalibredeGibbsesΔG<0.Elprocesodedisoluciónporsuparteimplicaunmayoraumentodeldesordenyaqueseproduce se pasa de un estado sólido más ordenado a una disolución acuosa menosordenada,porloqueseproduceunaumentodelaentropía,ΔS>0ysisetieneencuentaqueelprocesoesendotérmico,ΔH>0,paraquecumplaqueΔG<0,ydeacuerdoconlaexpresión:


tienequecumplirseque׀ΔH׀<׀T·ΔS׀

2.62.Lostubosdeestañodelosórganosdelasiglesiasmuyfríassufrenlallamada“pestedelestaño”,dondeel estañometálico (estañoblanco) se transformaenestañogris (formanometálicadeaspectopulverulento).Apartirdelossiguientesdatosdeterminapordebajodequétemperaturaseproducelapestedelestaño:

°(kJ· ) S°(J· · )Sn(blanco) 0,00 51,55Sn(gris) ‐2,09 44,14

(Canarias2008)

Setratadedeterminarlatemperaturadeequilibriodelproceso:

Sn(blanco)Sn(gris)

Enprimerlugarsedebedeterminarlaentalpíadereacción,quepuedecalcularseapartirdelasentalpíasdeformacióndelosreactivosyproductos:



Δ H°= 1molSn gris‐2,09kJ

molSn gris 1molSn blanco

0kJmolSn blanco

=‐2,09kJ

Seguidamente, se debe determinar la variación de entropía de la reacción, que puedecalcularseapartirdelasentropíasmolaresdelosreactivosyproductos:


Δ S°= 1molSn gris44,14JK·mol

1molSn blanco51,55JK·mol

=‐7,41JK



Cuando se alcanza el equilibrio se cumple que ΔrG°=0, lo que permite calcular latemperaturaalaquesealcanzaeste.Sustituyendolosvalorescalculados:

T=Δ H°Δ S°

=‐2,09kJ

‐7,41J·K103J1kJ

=282K


Seobtiene,T=282K(8,9°C),temperaturapordebajodelacualseproducela“pestedelestaño”,elSn blanco setransformaespontáneamenteenSn gris .

2.63.Calculaelcalordeformacióndelamoníacosisesabequelareacciónentreelhidrógenoy el nitrógeno para dar este compuesto es exotérmica y que el calor desprendido en lareacción de obtención de un litro de amoníaco a 25°C y 1 atmósfera, aumenta 1,3°C latemperaturade0,5kgdeagua.(Dato.Calorespecíficodelagua=4,180J · )

(Baleares2008)


Q =Q +Q =0Q =calorabsorbidoporelaguaQ =calordesprendidoenlareaccion

donde:

Q =mCΔT

Sustituyendo:

500gH O 4,180J

g K1,3K +Q =0Q =‐2717J

Considerandocomportamientoideal,elnúmerodemolesdegases:

n=1atm·1L

0,082atm·L·mol ·K 25+273 K=4,1·10 molNH

RelacionandoelcalordesprendidoconelnúmerodemolesdeNH :

‐2717J

4,1·10 molNH1kJ10 J

=‐66,4kJ·

2.64.Enunhornosedescomponecarbonatodecalciosegún:

(s)CaO(s)+ (g) ∆H°=+179kJ/molSeutilizacomocombustiblepropano( ),cuyaentalpíadecombustiónes∆H°=‐2219,8kJ/mola)¿Quémasadepropanosedebequemarparadescomponer100kgdecarbonatodecalcio,sisóloseaprovechael40%delcalordesprendido?b)Calcula el volumendeaire,a25°C y1atm,necesariopara la combustióndelpropanoutilizado.c)Calculaloskgde emitidosalaatmósferaentodoelproceso.

(Datos.ConstanteR=0,082atm·L· · ;elairetieneun21%envolumendeoxígeno)(Murcia2008)

a)ElnúmerodemolesdeCaCO adescomponeres:

100kgCaCO10 gCaCO1kgCaCO

1molCaCO3100gCaCO3

=10 molCaCO

LaenergíanecesariaparadescomponerelCaCO es:

10 molCaCO179kJ

1molCaCO=1,79·105kJ


LamasadeC H necesariaparasuministraresaenergíaconunrendimientodel40%es:

xmolC H2219,8kJ1molC H

40kJ util100kJ teorico

=1,79·105kJx=201,6molC H

201,6molC H44gC H1molC H

1kgC H10 gC H

8,87kgC3H8

b)LaecuaciónquímicacorrespondientealacombustióndelC H es:

C H (g)+5O (g)3CO (g)+4H O(l)

RelacionandoC H conO :

201,6molC H5molO1molC3H8

1008molO

Considerandocomportamientoideal,elvolumenocupadoporelgases:

V=1008mol 0,082atm·L·mol ·K 25+273 K

1atm=2,46·104LO

Elvolumendeairecorrespondientees:

2,46·104LO100Laire21LO

=1,18·105Laire

c)ElCO emitidoalaatmósferaeselcorrespondientealasreacciones:

DescomposicióndelCaCO

10 molCaCO1molCO1molCaCO

=10 molCO

CombustióndelC H

201,6molC H3molCO1molC H

=605molCO2

1605molCO

LamasadeCO es:

1605molCO44gCO1molCO

1kgCO10 gCO

, kgCO2

2.65. Durante la década de 1940, y debido a la escasez de gasolina, se utilizó comocombustibleparaautomóvileselmonóxidodecarbonoobtenidoapartirdelcarbónen los“gasógenos”.SabiendoquelacombustióndelCO(g)paradar (g)tieneunavariacióndeentalpíade‐238kJ· a25°C:a)Calculalaentalpíadeformacióndelmonóxidodecarbono.b)¿Quécantidaddecalorsepodríaobteneralquemar100 deCOmedidosa25°Cy750mmHg?c)¿Quévolumenocuparíael necesarioparalacombustióndelCOdelapartadoanterior,medidoenlasmismascondicionesdepresiónytemperatura?

(Datos.ConstanteR=0,082atm·L· · ; ° (g)=‐393,5kJ· )(Cádiz2008)

a)Laecuaciónquímicacorrespondientealaformacióndel“gasógeno”es:

CO(g)+½O (g)CO (g) Δ H°=‐238kJ·mol


Laentalpíadereacción,quepuedecalcularseapartirdelasentalpíasdeformacióndelosreactivosyproductos:


1molCO‐238kJmolCO

= 1molCO‐393,5kJmolCO

∆fH COo ∆fH CO

o =‐110,5kJ·

b)Suponiendocomportamientoideal,elvolumenocupadoporelgases:

n=750mmHg·100m

0,082atm·L·mol ·K 25+273 K

1atm760mmHg

10 L1m

=4038molCO

LacantidaddecalorquesedesprendecuandosequemaelCOes:

4038molCO‐238kJ1molCO

=‐7,6· kJ

c)RelacionandoCOyO :

4038molCO0,5molO1molCO

=2019molO

Elvolumenocupadoporestacantidaddegases:

V=2019mol 0,082atm·L·mol ·K 25+273 K

750mmHg760mmHg1atm

1m3

10 L=50

2.66.La combustiónde12,40gdemetano, llevadaa caboapresión constante,desprende689,5kJ,referidosalatemperaturade25°C.Teniendoencuentaqueaestatemperaturaelaguaproducidaestáenestadolíquido,determine:a)Laentalpíaestándardecombustióndelmetano.b)LaenergíadeGibbscorrespondientealacombustióndelmetanoa25°C.c)Laentalpíadeformacióndelmetanoa25°C.Datos.

Sustancia (g) (g) (g) (l)°(kJ· )‐393,5‐285,8

S°(J· · )186,3205,1213,769,9(Córdoba2008)

a)Laentalpíadecombustióndelmetanoes:

‐689,5kJ12,40gCH

16gCH1molCH

=‐889,7kJ·

b)Laecuaciónquímicaajustadacorrespondientealacombustióndelmetanoes:


La variación de entropía de la reacción, que puede calcularse a partir de las entropíasmolaresdelosreactivosyproductos:


= 2molH O69,9Jmol K

+1molCO213,7Jmol K

1molCH186,3Jmol K

+2molO205,1Jmol K

Seobtiene,Δ S°=‐243J·mol ·K


LavariacióndeenergíalibredeGibbssecalculamediantelasiguienteexpresión:

Δ G°=Δ H°TΔ S°

Sustituyendo:

Δ G°=‐889,7kJmol

25+273 K‐243Jmol·K

1kJ10 J

=‐817,3kJ·

c) La entalpía de la reacción puede calcularse a partir de las entalpías de formación deproductosyreactivos:



1molCH‐889,7kJmolCH



∆fHo


NosetieneencuentaelvalordeΔfH°delO2(g)yaqueporconvenioestevaloresnulo.

2.67.Unodelosplásticosmásutilizadosactualmenteeselpolietileno.Elproductodepartidautilizadoensufabricacióneseletileno.Si loscaloresestándarde formacióndeldióxidodecarbonogaseosoydelagualíquidason,respectivamente,‐94,1y‐63,8kcal· ysabiendoqueelcalordecombustióndeletilenogases‐337,3kcal· ,determineelcalorestándardeformacióndelcitadoreactivogaseosodepartida.


La entalpía de combustión del etileno puede calcularse a partir de las entalpías deformacióndeproductosyreactivos:

C H (g)+3O (g)2CO (g)+2H O(l)



1molC H‐337,3kcalmolC H

= 2molH O‐63,8kcalmolH O

+2molCO‐94,1kcalmolCO

∆fHo

Seobtiene,∆fHo =21,5kcal· .


2.68. En cuál de los procesos que se indican tiene lugar un cambio espontáneo a bajastemperaturasynoespontáneoatemperaturasaltas.a) (g)+3 (g) (g)+ (g) °=‐238kJb) (s)+6 (g)6 (g)+6 (l) °=‐2816kJc)CaO(s)+3C(s) (s)+CO(g) °=+462kJd) (g)+3 (g)2 (l) °=+230kJ

(Canarias2009)


Δ G°=Δ H° TΔ S°>0procesonoespontáneo


Δ G°=Δ H° TΔ S°<0procesoespontáneo

Si Δ H° < 0 y Δ S° < 0, entonces el valor de Δ G° depende de cuál de los términos|Δ H°|o|TΔ S°|seamayor,esdecirdependedecuálseaelvalordeT:

SiTeselevada,|Δ H°|<|TΔ S°|Δ G°>0yelprocesoesnoespontáneo

SiTesbaja,|Δ H°|>|TΔ S°|Δ G°<0yelprocesoesespontáneo

SiΔ H°>0yΔ S°>0,elvalordeΔ G°dependedelvalordeT:

SiTeselevada,|Δ H°|>|TΔ S°|Δ G°<0yelprocesoesespontáneo

SiTesbaja,|Δ H°|>|TΔ S°|Δ G°>0yelprocesoesnoespontáneo.

a)CS (g)+3Cl (g)CCl (g)+S Cl (g) Δ H°=‐238kJ

Enestareacción, °<0,yaquehaymenosmolesdegasenproductosquereactivos,portanto, de acuerdo con lo anteriormente expuesto, la reacción es espontánea a bajastemperaturas.

b)C H O (s)+6O (g)6CO (g)+6H O(l) Δ H°=‐2816kJ

En esta reacción, ° > 0, ya que hay más moles de gas y líquido en productos quereactivos, por tanto, de acuerdo con lo anteriormente expuesto, la reacción esespontáneaacualquiertemperatura.

c)CaO(s)+3C(s)CaC (s)+CO(g) Δ H°=+462kJ

Enestareacción, °>0,yaquehaymásmolesdegasenproductosquereactivos,portanto, de acuerdo con lo anteriormente expuesto, la reacción es espontánea a altastemperatura.

d)N (g)+3Cl (g)2NCl (l) Δ H°=+230kJ

Enestareacción, °<0,yaquehaymenosmolesdegasenproductosquereactivos,portanto, de acuerdo con lo anteriormente expuesto, la reacción es no espontánea acualquiertemperatura.

2.69.Enelpuntodeebulliciónnormaldeunlíquidoseencuentranenequilibrioellíquidoyelvapory lapresiónparcialdelvaporesde1atm.Lapresiónsobreel líquidoesde1atm,ytantoellíquidocomoelvaporseencuentranenestadoestándar.Apartirdelosdatosqueseaportan,estimarlatemperaturadeebullicióndeletanol.

Compuesto °(kJ· ) S°(J· · )(l) ‐238,64 127,00(g) ‐201,20 238,00

(Canarias2009)

Elequilibriocorrespondientealavaporizacióndelmetanoles:

CH OH(l)CH OH(g)

La entalpía del proceso de vaporización de metanol puede calcularse a partir de lasentalpíasdeformacióndeproductosyreactivos:



=1molCH OH(g)‐201,20kJ

molCH OH(g)1molCH OH(l)

‐236,64kJmolCH OH(l)

=37,44kJmol



=1molCH OH(g)238J

K·molCH OH(g)1molCH OH(l)

127JmolCH OH(l)

=111J

mol K

LaespontaneidaddeunprocesosevienedeterminadaporsuvalordeΔ G°,queasuvezsecalculapormediodelaexpresión:


Cuando se alcanza el equilibrio se cumple que Δ G° = 0, lo permite calcular latemperaturadelequilibriolíquido‐vapor:

Δ H° TΔ S°=0

T=37,44kJ·mol111J·mol ·K

103J1kJ

=337,3K64,3°C

2.70.Lahidracinalíquida, ,seutilizacomopropulsordecohetes.a)Escribelaecuaciónquímicaparalaformacióndelahidracinaapartirdesuselementos,yutilizandolasecuacionesquímicasdecombustiónsiguientes:

½ (g)+ (g) (g)

(g)+½ (g) (g)

(l)+3 (g)2 (g)+2 (g) Obtén una ecuación en la cual la entalpía de formación de hidracina ° se exprese entérminosde , y .b) En un cohete, la hidracina líquida reacciona con peróxido de hidrógeno líquido paraproducir nitrógeno y vapor de agua. Escribe la ecuación química ajustada para estareacción.c)Calculalaentalpíadereacción °paralareacciónescritaenelapartado(b).d)Calcula °paralareaccióndelapartado(b)apartirdelasenergíasdedisociacióndeenlace:Energíadedisociacióndeenlace(kJ/mol):

N‒N N=N N≡N N‒H O‒O O=O O‒H167 418 942 386 142 494 459

e)¿CuáldelosvalorescalculadosdeΔrH°enlosapartadosc)yd)serámáspreciso?Justificaturespuesta.f)Calculalatemperaturamáximadelosgasesdelacombustiónsitodalaenergíageneradaenlareacciónseinvierteenelevarlatemperaturadeestosgases.Datos.

(l) (l) (g)°(kJ· )50,6 ‐187,8 ‐241,8

Capacidadescaloríficas(J ° ): (g)=29,1; (g)=33,6.(LaRioja2009)

a)Laecuacióntermoquímicacorrespondientealaformacióndelahidracina(l)es:

N (g)+2H (g)N H (l) Δ H


DeacuerdoconlaleydeHess,lasecuacionestermoquímicasdadassepuedenreescribirdeformaqueproporcionenlaecuacióndeseada:

N (g)+2O (g)2NO (g) 2 Δ H

2H (g)+2O (g)2H O(g) 2 Δ H

2NO (g)+2H O(g)N H (l)+3O2(g) ‐Δ H

Sumandolasecuacionesanterioresseobtiene:

N (g)+2H (g)N H (l) =2 +2 –

b)LaecuaciónquímicacorrespondientealareacciónentreN H yH O es:

(l)+2 (l) (g)+4 (g)

c) La entalpía de la reacción puede calcularse a partir de las entalpías de formación deproductosyreactivos:




1molN H50,6kJmolN H



NosetieneencuentaelvalordeΔ H°delN (g)yaqueporconvenioestevaloresnulo.

d) La entalpía de una reacción se puede calcular (de forma aproximada) a partir de lasenergíasdeenlacesdelassustanciasqueintervienenenlareacción:


En la reacción propuesta se forman 8 moles de enlaces H−O, 1 mol de enlaces N≡N;mientrasqueserompen4molesdeenlacesH−N,1moldeenlacesN−N,4molesdeenlacesH−Oy2molesdeenlacesO−O.


Δ H°= 1molN≡N‐942kJmolN≡N

+4molH–O‐459kJmolH–O

4molH–N‐386kJmolH–N

+1molN–N‐167kJmolN–N

+2molO–O‐142kJmolO–O

=‐783kJmol

e)Elvalordelaentalpíacalculadoenelapartadoc)esmásprecisoqueelobtenidoeneld), ya que este último se obtiene a partir de las energías de enlace que son valorespromediocalculadosendiferentessustancias.

f)SitodalaenergíadesprendidaenlareacciónentreN H yH O seempleaenelevarlatemperaturadelosgases.ConsiderandoC constanteconlatemperatura:

Δ H°=Σ n·C ·ΔT


‐642,2kJ10 J1kJ

= 4molH O33,6J

K·molH O+1molN

29,1JK·molN

ΔT

Seobtiene,ΔT=3928°C,portantolatemperaturafinalquealcanzanlosgasesdelcilindroes:

T =T +ΔTT =25°C+3928°C=3953°C

2.71.Sedisponedeunahabitacióndedimensiones4mx4mx3mquesecalientausando1kgdepropanocomocombustible.Calcula:a)Laentalpíadecombustióndelpropano.b)Lavariacióndelacomposición,enmoles,delaireunavezquesehayaconsumidotodoelpropano.

(Datos. °(kJ· ): (g)=‐393,5; (g)=‐241,8; (g)=‐103,9Composiciónvolumétricadelaire:78% y22% .ConstanteR=0,082atm·L· · )Nota. Se supone que el sistema es cerrado, la presión es constante e igual a 1 atm y latemperaturaesde25°C.

(Cádiz2009)

a)Lareaccióndecombustióndelpropanoes:

C H (g)+5O (g)3CO (g)+4H O(g)

La entalpía de esta reacción puede calcularse a partir de las entalpías de formación deproductosyreactivos.

a) La entalpía de la reacción puede calcularse a partir de las entalpías de formación deproductosyreactivos:





=‐2043,8kJmol


b)Lacantidaddeairecontenidainicialmenteenlahabitaciónes:

V= 4m·4m·3m =48m

Considerandocomportamientoideal,elnúmerodemolesdeairees:

n=1atm·48m

0,082atm·L·mol ·mol 25+273 K10 Laire1m aire

=1964,3molaire

De acuerdo con la ley deAvogadro, en unamezcla gaseosa coinciden las composicionesvolumétricaymolar.LascantidadesdeN yO sonrespectivamente:

1964,3molaire78molN100molaire

=1532,2molN

1964,3molaire22molO100molaire

=432,1molO

LacantidaddeO consumidoenlacombustiónde1kgdeC H es:

1kgC H10 gC H1kgC H

1molC H44gC H

5molO 1molC H

=113,6molO


Mientras que la cantidad de N después de la combustión permanece constante, lacantidaddeO quequedaenlahabitaciónes:

432,1molO (inicial)–113,6molO (gastado)=318,5molO (sobrante)

Las cantidades de CO y H O formados en la combustión de 1 kg de C H son,respectivamente:

1kgC H10 gC H1kgC H

1molC H44gC H

3molCO 1molC H

=68,2molCO

1kgC H10 gC H1kgC H

1molC H44gC H

4molH O1molC H

=90,9molH O

Elnúmerototaldemolesdegasenlahabitaciónes:

1532,2molN318,5molO68,2molCO90,9molH O

nt=2009,8molairehúmedo

Lacomposicióndelaireenlahabitacióndespuésdelacombustiónes:

1532,2molN2009,8molaire

100=76,2% 318,5molO2009,8molaire

100=15,8%

68,2molCO2009,8molaire

100=3,4% 90,9molH O2009,8molaire

100=4,5%

Lavariaciónqueexperimentanlosgasesinicialeses:

Δ N =78,0%N (inicial)–76,2%N (final)=1,8%

Δ O =22,0%O (inicial)–15,8%O (final)=6,2%

2.72.Enlaobtencióndelóxidodecalcioseutilizaconciertafrecuenciaelprocesosiguiente:

(s)+ (g)CaO(s)+ (g)Siseconoceque:

°( )=76kJ· °( )=‐794,96kJ·

ElectroafinidaddelO (O/ )=‐133,4kJ· Electroafinidaddel ( / )=845,4kJ· Energíadedisociacióndel =498kJ· PrimeraenergíadeionizacióndelCa=586kJ· SegundaenergíadeionizacióndelCa=1130,2kJ· EnergíareticulardelCaO=‐3480kJ· EnergíadesublimacióndelCa=167,4kJ·

a)CalculeΔHdelareacciónencondicionesestándar.b)¿CuálserálaΔE(energíainterna)queexperimentaelproceso?

(Valencia2009)




SedesconocelaentalpíadeformacióndelCaOysuvalorpuedecalcularsepormediodelciclodeBorn‐Haberyaquesetratadeuncompuestoiónico:

DeacuerdoconlaleydeHess sepuedeplantear:

ΔfH°=ΔsubH+EO22

+ I +I + A +A +UCaO

DespejandoΔfH°ysustituyendo:

ΔfH°= 167,4+249+1716,2+712–3480 kJ

ΔfH°=‐635,4kJ·

SustituyendoenlaexpresióndeΔ H°:

Δ H°= 1molCl O76kJ

molCl O+1molCaO

‐635,4kJmolCaO

1molCaCl‐794,96kJmolCaCl

=235,56kJ

Nose tieneencuenta laentalpíade formacióndelO , un elemento en su forma más estable encondicionesestándarque,porconvenio,escero.

b)Lavariacióndeenergíainternasecalculapormediodelaexpresión:

ΔE=ΔHRTΔn

donde,Δn=molesdegasenproductosmolesdegasenreactivos

ParalaecuacióncitadasetienequeΔn=0,portantosecumplequeΔE=ΔH.

2.73.A25°Cy1bardepresión(aprox.1atm),laentalpíadecombustióndeletano, (g),es ‐1370,2 kJ· y las entalpías de formación del (g), (l) y (g) son,respectivamente,52,2;‐285,5y‐393,1kJ· .Apartirdeestosdatos,calcula:a)Laentalpíadeformacióndeletanoa25°C.b)Elcalordehidrogenacióndeletenoparadaretanoa25°C.c)Lavariacióndeenergíainternaparalareacciónanteriora25°C.

(Dato.ConstanteR=8,3J· · )(Córdoba2009)

a)Laecuaciónquímicacorrespondientealacombustióndeletano(g)es:

C H (g)+72O (g)2CO (g)+3H O(l)







∆fHo




b)Paralahidrogenacióndeleteno:

C H (g)+H (g)C H (g)

Deacuerdoconelconceptodeentalpíadelareacción:

Δ H°= 1molC H‐86,0kJmolC H

1molC H52,2kJmolC H

=‐138,2kJ·


c)Larelaciónexistenteentrelavariacióndeenergíainterna,ΔE,ylavariacióndeentalpíaconstante,ΔH,vienedadaporlaexpresión:

ΔE=ΔH–ΔnRT

siendo,Δn=Σcoef.esteq.productosgas–Σcoef.esteqreactivosgas

ΔnRT= 12 8,3·103kJ

mol·K25+273 K=‐2,5

kJmol

ΔE= ‐138,2kJ·mol ‐2,5kJ·mol =‐135,7kJ·

2.74.Queremos calentar50mLdeaguade18°Ca23°C.Para ello sólodisponemosdeunmecheroquefuncionaconetanol.Asíquevamosalafarmaciayencontramosetanolal96%envolumen.¿Quévolumendeetanolde96%tendremosquequemarparaconseguirnuestroobjetivo?Datosenlascondicionesenlasquenosencontramos:−Cadamoldeaguanecesita75,5Jparaelevarsutemperatura1K.−Elcalordesprendidoenlacombustiónde1moldeetanolpuroenestadolíquidoes1368kJ.−Sóloel1%delcalordecombustiónseinvierteenaumentarlatemperaturadelagua.−Elrestosepierdecalentandoelentornoytransformandoelaguapresenteeneletanolde96%envapordeagua.−Ladensidaddeladisolucióndeetanoles0,802g/mLyladelagua1,000g/mL.

(Murcia2010)


Q =QH2 +Q =0QH2 =calorabsorbidoporelagua

Q =calordesprendidoenlacombustion

donde:

QH2 =mH2O·CH2O·ΔT=18gH O1molH O18gH O

75,5J

mol·K 2318 K=1049J

Qc=xgC H O1molC H O46gC H O

‐1368kJ1molC H O

103J1kJ

1J util100J total

=‐297xJ

1049297x J=0x=3,5gC H O

Ladensidadyriquezadeladisoluciónpermitencalcularelvolumendeetanolde96%quecontienelamasadeC H Ocalculadaycomoeletanoldel96%contieneun4%deH Osepuedeplantearelsiguientesistemadeecuaciones:


0,802gmL

=3,5gC H O+ygH O

VmL

4=

ygH O1g·mLVmL

100

V= , 96%

2.75. El cuerpo humano toma la energía que necesita, entre otras formas, a partir deazúcares(procesodecombustión).Calculalacantidadmáximadeenergíaqueaportaríaalorganismodeunapersonalaingestadeunabarradechocolatinade180g,quecontieneun60%desacarosa( )comoúniconutriente.

(Datos. °( )=‐2221,9kJ· ; °( )=‐393,5kJ· ; °( )=‐285,8kJ· )

(Canarias2010)

Laecuaciónquímicaajustadacorrespondientealacombustióndelasacarosaes:

C H O (s)+12O (g)12CO (g)+11H O(l)





1molC H O‐2221,9kJ

molC H O



RelacionandolacantidaddeC H O conlaentalpíadereacciónseobtienelacantidaddeenergíaenformacalorqueseobtiene:

180gchocolatina60gC H O100gchocolatina

1molC H O342gC H O

‐5643,9kJ

1molC H O=‐1782kJ

2.76.Laoxidacióndelaglucosatienelugarenelcuerpohumanosegúnlasiguienteecuación:

(aq)+6 (aq)6 (aq)+6 (l)Suponiendoque lasentalpíasnosemodificancuandosepasade25°Ca latemperaturadelcuerpohumano (36°C), calcula la cantidadde energía liberada cuando seoxidan20gdeglucosa.Datos:

i) (s) (aq) ΔH=25,08kJ·

ii) (g) (aq) ΔH=‐41,8kJ·

iii) (g) (aq) ΔH=62,7kJ· iv)ΔHformacióndelaglucosa(s) ΔH=‐1358,7kJ·

v)C(s)+ (g) (g) ΔH=‐393,13kJ·

vi) (g)+½ (g) (l) ΔH=‐285,6kJ· (Baleares2010)

DeacuerdoconlaleydeHess,lasecuacionestermoquímicasdadassepuedenreescribirdeformaquepermitancalcularlaentalpíadelareacciónproblema:

C H O (s)C H O (aq) ΔH=1mol ‐25,08kJ·mol


C H O (s)6C(s)+6H (g)+3O (g) ΔH=1mol 1358,7kJ·mol

6C(s)+6O (g)6CO (g) ΔH=6mol ‐393,13kJ·mol

6CO (g)6CO (aq) ΔH=6mol 62,7kJ·mol

6H (g)+3O (g)6H O(l) ΔH=6mol ‐285,8kJ·mol

6O (aq)6O (g) ΔH=6mol 41,8kJ·mol C H O (aq)+6O (aq)6CO (aq)+6H O(l)Δ H°=‐2111,8kJ·mol

Laenergíaliberadaes:


‐2111,8kJmolC H O

=‐234,6kJ

2.77.Elcarbonatodemagnesioesunsólidoblancoqueexisteenlanaturalezacomomineral.Eldealtapureza seutiliza comoantiácido y comoaditivopara la saldemesa,paraqueescurramejor.Además,elcarbonatodemagnesio,másconocidocomúnmentecomo“tiza”,esutilizadoparasecarlasmanosenlaescalada,gimnasiayhalterofilia.a) Al disolver 0,203 g demagnesio en 100 g de ácido clorhídrico diluido en un vaso depoliestireno la temperatura del ácido ascendió 10,2°C. Calcula el calor liberado en elexperimentoy,apartirdeestedato,lavariacióndeentalpíaestándardelareacciónenkJ/kgdemagnesio.Dato.Tomacomocalorespecíficodeladisoluciónresultantedespuésdelareacción 4,20kJ

° .b)Enunexperimentosemejantesehizoreaccionarcarbonatodemagnesiosólidoconexcesodeácidoclorhídricoyseencontróquelavariacióndeentalpíadelareacciónerade‐90,4kJporcadamoldecarbonatodemagnesio.Utilizando alguno de los datos anteriormente obtenidos y las entalpías de formación del

(l)=‐285,8kJ· ydel (g)=‐393,5kJ· ,calculalaentalpíadeformacióndel (s).

(Asturias2010)

a)LaecuaciónquímicacorrespondientealareacciónentreMgyHCles:

Mg(s)+2HCl(aq)MgCl (aq)+H (g)


Q =QH2 +Q =0QH2 =calorabsorbidoporelagua

Q =calordesprendidoenlareaccion

donde:

QH2 =mH2O·CH2O·ΔT=100gH O1kgH O

103gH O75,5

Jkg·°C

10,2 °C=4,284kJ

4,284kJ+Qr=0Qr=‐4,284kJ

Relacionando el calor desprendido con la masa de Mg que reacciona se obtiene lavariacióndeentalpíadelproceso:

‐4,284kJ0,203gMg

10 gMg1kgMg

=‐21103kJ·


ParaelsiguienteapartadosenecesitaelvaloranteriorexpresandoenkJ·mol :

‐21103kJkgMg

1kgMg10 gMg

24,3gMg1molMg

=‐512,8kJ·

b)LaecuacióntermoquímicacorrespondientealareaccióndeformacióndeMgCO es:

C(s)+3/2O (s)+Mg(s)MgCO (s)

De acuerdo con la ley deHess, las datos termoquímicos dadas se pueden reescribir deformaquepermitancalcularlaentalpíadelareacciónproblema:

MgCl (aq)+CO (g)+H O(g)MgCO (s)+2HCl(aq)ΔH=1mol 90,4kJ·mol

C(s)+O (g)CO (g) ΔH=1mol ‐393,5kJ·mol

H (s)+½O (g)H O(g) ΔH=1mol ‐285,8kJ·mol

Mg(s)+2HCl(aq)MgCl (aq)+H (g) ΔH=1mol ‐512,8kJ·mol C(s)+3/2O (s)+Mg(s)MgCO (s) Δ H°=‐1101,7kJ·

2.78. En la combustión, a volumen constante y 25°C, de 1 g de ácido tartárico sólido( )

(s)+52 (g)4 (g)+3 (l)

se desprenden 7691,2 J. Las entalpías de formación del (g), y del (l) son,respectivamente,‐393,5y–285,8kJ· .Calcula laentalpíadecombustiónylaentalpíadeformacióndelácidotartárico.

(Dato.ConstanteR=8,31·10 kJ· · )(Córdoba2010)

Elcalormedidoavolumenconstanteeslavariacióndeenergíainternaasociadaalprocesoysuvalores:

ΔE=‐7691,2J1gC H O

150gC H O1molC H O

1kJ

103J=‐1153,7kJ·mol


ΔH=ΔE+ΔnRT

siendo,Δn=Σcoef.esteq.productosgas–Σcoef.esteqreactivosgas=(4–2,5)=1,5

ΔnRT= 42,5 8,3·103kJ

mol·K25+273 K=3,7

kJmol

Δ H°= ‐1153,7kJ·mol + 3,5kJ·mol =‐1150,0kJ·

De acuerdo con el concepto de entalpía de reacción se puede calcular la entalpía deformacióndelC H O (s):


1molC H O‐1150,0kJ

1molC H O = 3molH O

‐285,8kJmolH O


∆fHo




2.79.Calculeloscaloresdeformacióndel ydelNaOHenestadosólidosabiendoque:

a)Na(s)+ (l)NaOH(aq)+½ (g) ΔH=‐183125,8J

b) (s)+ (l)2NaOH(aq) ΔH=‐235835,6J

c)NaOH(s)NaOH(aq) ΔH=‐42636J

d) (g)+½ (g) (l) ΔH=‐285577,6J

(Valencia2010)

LaecuacióntermoquímicacorrespondientealaformacióndeNa O(s)a25°Cy1atmes:

2Na(s)+½O (g)Na O(s)

DeacuerdoconlaleydeHess,lasecuacionestermoquímicasanterioressepuedenescribirdeformaquesumadasproporcionenlaecuacióndeseada:

2Na(s)+2H O(l)2NaOH(aq)+H (g)] H=2 ‐183125,8J

H (g)+½O (g)H O(l) H=‐285577,6J

2NaOH(aq)Na O(s)+H O(l) H=+235835,6J

2Na(s)+½O (g)Na O(s) Δ H°=‐415993,6J·

Laecuacióntermoquímicacorrespondientea la formacióndeNaOH(s)a25°Cy1atmes:

Na(s)+½O (g)+½H (g)NaOH(s)

DeacuerdoconlaleydeHess,lasecuacionestermoquímicasanterioressepuedenescribirdeformaquesumadasproporcionenlaecuacióndeseada:

Na(s)+H O(l)NaOH(aq)+½H (g) H=‐183125,8J

H (g)+½O (g)H O(l) H=‐285577,6J

NaOH(aq)NaOH(s) H=+42636J

Na(s)+½O (g)+½H (g)NaOH(s) Δ H°=‐426067,4J·

2.80. Considerando la gasolina formada únicamente por octano ( ) y sabiendo que∆fH

o =‐242kJ· ,∆fHo =‐394kJ· y∆fH

o =‐250kJ· ,calcular:a)Laenergíaliberadaenlacombustiónde8Ldegasolinadedensidad800kg/ .quecontiene50%deoctano,30%dehexanoy20%depentano.b)El volumen de aire necesario (en condiciones normales) en la anterior combustión. Seseabequeelairetiene21%envolumendeoxígeno.c)Elvolumende desprendidoendichacombustiónmedidoa30°Cy1atm.

(Dato.ConstanteR=0,082·atm·L· · )(Murcia2011)

a)Laentalpíadecombustióndeloctano,C H ,sepuedecalcularpartirdelasentalpíasdeformacióndeproductosyreactivos:

C H (l)+252O (g)8CO (g)+9H O(g)







1molC H‐250kJ

molC H

Seobtiene,Δ H°=‐5080kJ/mol.


Elnúmerodemolesdedeoctanoes:

8LC H1m3C H10 LC H

800kgC H1m3C H

10 gC H1kgC H

1molC H114gC H

=56,1molC H

Elcalordesprendidoenlacombustióndeestacantidaddesustanciaes:

56,1molC H ‐5080kJmolC H

=‐2,85· kJ

b)RelacionandomolesdeoctanoconO yconaireencondicionesnormales:

56,1molC H 25molO2molC H

22,4LOmolO

100Laire21LO

=7,5·104Laire

c)RelacionandomolesdeoctanoconCO :

56,1molC H8molCO1molC H

=448,8molCO


V=448,8mol 0,082atm·L·mol ·K 30+273 K

1atm=1,1·104L

2.81. Haciendo uso de los calores de formación del agua líquida, ° (l) = ‐285,9kJ· ydelvapordeagua, ° (g)=‐241,8kJ· .Calcula:a)Laentalpíamolardecondensacióndelagua.b)Elcalorintercambiadocuandounamoléculadeaguavaporpasaalestadolíquido.

(Dato.ConstanteL=6,022·10 )(Canarias2011)

a)Laecuaciónquímicacorrespondientealacondensacióndelaguaes:

H O(g)H O(l)



Laentalpíadecambiodeestadoes:

Δ H°= 1molH O(l)‐285,9kJmolH O(l)

1molH O(g)‐241,8kJ

molH O(g)=‐44,1

kJmol

b)Elcalorintercambiadoparaunasolamoléculaes:


‐44,1kJmolH O

1molH O

6,022 10 moleculaH O=‐7,32·1023

kJmolécula

2.82.Sabiendoque laenergíade laprimera ionizacióndel sodio es 496 kJ· , la afinidad electrónica delcloroes ‐348kJ· y laenergíareticulardelclorurodesodioes‐790kJ· .Identificaycalculalosvaloresdelasenergíasdelasetapas1a5.

(Baleares2011)

Laetapa1correspondealaionizacióndelNa:

Na(g)Na (g)+e

=I =496kJ·

Laetapa2correspondealaafinidadelectrónicadelCl:

Cl(g)+e Cl (g)

=AE =‐348kJ·

Laetapa3correspondealaformacióndelosiones:

Na(g)Na (g)+e

Cl(g)+e Cl (g)

=E +E =I +AE = 496–348 kJ/mol=148kJ·

Laetapa5correspondealaenergíareticulardelNaCl:

Cl (g)+Na (g)NaCl(s)

=U =‐709kJ·

Laetapa4notieneunnombreespecífico:

Na(g)+Cl(g)NaCl(s)

=E +E = 148–709 kJ/mol=‐642kJ·

2.83. a) Calcula la cantidad de calor intercambiado a presión y volumen constante en lacombustióncompletade25gdepentanolíquidopuroa25°C,sabiendoqueelaguaformadaquedaenestadogaseoso.(Datos.∆fH

o = ‐41,39 kcal/mol, ∆fHo = ‐57,8 kcal/; ∆fH

o = ‐94,05 kcal/mol,R=1,987cal/mol·K)

b)Siel50%deesecalorseinvierteencalentaraguaa27°C,¿quécantidaddeaguapasaráavapora100°C?(Datos.Calor específicodelagua, =1 cal/g·°C; calor latentede vaporizacióndelagua,

=540cal/g)(Canarias2012)


a)Laecuaciónquímicacorrespondientealacombustióndelpentano,C H ,es:

C H (l)+8O (g)5CO (g)+6H O(g)

El calor medido a presión constante es la variación de entalpía. Su valor asociado alprocesopuedecalcularseapartirdelaexpresión:





ΔcH°=‐775,66kcal·



RelacionandolaentalpíadecombustiónconlacantidaddeC H quesequema:

25gC H1molC H72gC H

‐775,66kcal1molC H

=‐269,3kcal

Elcalormedidoavolumenconstanteeslavariacióndeenergíainterna.Suvalorasociadoalprocesopuedecalcularseapartirdelaexpresión:

ΔE=ΔH–ΔnRT

siendo,Δn=Σcoef.Esteq.Productosgas–Σcoef.Esteqreactivosgas

ΔnRT= 118 1,987·103kcalmol·K

25+273 K=1,78kcalmol

ΔE= ‐775,66kcal·mol 1,78kcal·mol =‐777,44kcal·

RelacionandolaenergíainternadecombustiónconlacantidaddeC H quesequema:

25gC H1molC H72gC H

‐777,44kcal1molC H

=‐269,9kcal

b) Considerando que el proceso de calentamiento se realiza a presión constante y quetienelugarenunsistemaaisladoenelquenoentranisalecalor,Q =0,luego:

Q =QH2 +Qvap+Q =0

QH2 =calorabsorbidoenelcalentamientodelagua

Qvap=calorabsorbidoenlavaporizaciondelagua

Q =calordesprendidoenlacombustion

donde:

QH2 =m·Ce·ΔTQH2 =m1calg·K

10027 K=73mcal

Qvap=m·LebQvap=m540cal

g=540mcal

Qc=‐269,3kcal103cal1kcal

50cal util100cal total

=‐1,347·105cal

Cuesti

Lam

2.84.afinid

°

2.85.Calcua)Fób)Enc)Ma(Dato

a)La

Aplic

‐222

Seob

Nose

ionesyProble

masadeagua

73mcal+

A partir dedad electrón°( )=21

Laentalpíaula:órmulamolenergíadesprasadeaguaos.∆fH°(kJ·Constante

aecuaciónqu

C H (g

candoelcon

ΔrH°=Σ ν

0kJ= n+1

btiene,n=3

etieneencu

masdelasOlim

avaporizada

540mcal+

e los datosnica de lam114; °(

ade combus

culardelhidrendidaenlaqueseobten

):eR=0,082·a

uímicacorr

g)+3n+12

nceptodeen

H productos

1 molH Om

3.Lafórmula

uentaelvalo

mpiadasdeQu

aes:

‐1,347·105

(todos ellosmolécula

)=‐494

stióndeun

drocarburo.acombustiónndráenlaco(g)=‐393;

atm·L·

espondiente

O (g)

ntalpíadere

s–Σ ν H re

‐286kJmolH O

+n

adelhidroca

ordeΔ H°d

uímica.Volume

5cal =0

s en kJ: ° (K)4,1.

El cicenergíiónicoconocielectró

Deacu

Δ Ho

‐494,1

Seobt

A

hidrocarbur

nde50Ldeombustióna; (l)=‐2· )

ealacombu

nCO (g)+

acción:

eactivos

nmolCO‐m

arburoes

elO (g)ya

en2.(S.Menar

m

) que se) = 89;

clo de Bornía reticular. No obstantidalaenergíaónicadelnom

uerdoconlal

=2Δ Ho

+AE

1kJ=2 89kJ

+AE

iene,

AE =+6

rogaseoso

estegas,meanterior.286;

ustióndelhi

+ n+1 H O

393kJmolCO

1

.

queporcon

rgues&F.Latre

=220g

indican, cal(K) = 419;

(

n‐Haber permde una suste, una aplicaareticular,cametalquefor

eydeHessseo +2EI +

+Δ Ho

+2 419kJ

+ ‐2114k

59,1kJ·

es

edidoa25°C

(g)=‐106.

idrocarburo

(l)

1molC H

nvenioestev

e)

lcular la seg ( ) =

(CastillayLeón

rmite calculatancia con eación del cicalcularlaafinrmaelcompu

epuedeescrib

+AE +

+ ‐48kJ +

kJ

.

de ‐2220kJ

Cy1atm.

6.

(Murcia

o,C H ,e

‐106kmolC H

valoresnul

196

gunda= ‐48;

n2012)

ar lanlacelo es,nidaduesto.

bir:

J/mol.

a2012)

es:

kJ

o.


b)Considerandocomportamientoideal,losmolesdegasquesequemanson:

n=1atm·50L

0,082atm·L·mol ·K 25+273 K=2,05mol

Relacionandolaentalpíadecombustiónconlacantidaddehidrocarburoquesequema:

2,05molC H‐2220kJ

1molC H=‐4551kJ

c)RelacionandolosmolesdehidrocarburoconH O:

2,05molC H4molH O

1molC H18gH O1molH O

=147,6g

2.86.Las entropía estándardelaguagas y elagua líquida son respectivamente,188,64 y69,87J· · .Indicarcómovariarálaespontaneidaddeunsistemaagualíquida‐aguavaporalastemperaturasde0°C,27°C,100°Cy127°C.Suponerquelosvaloresdelaentalpíanocambianalvariarlatemperatura.

(l) (g) ΔH=44kJ(Canarias2012)



= 1molH O(g)188,64JK·mol

– 1molH O(l)69,87JK·mol

=118,77JK

ParadeterminarlaespontaneidaddelareacciónesnecesariocalcularelvalordeΔ G°.LavariacióndeenergíalibredeGibbssecalculamediantelasiguienteexpresión:

Δ G=Δ H TΔ S

Alatemperaturade0°C:

Δ G=44kJ– 0+273 K118,77J

K1kJ

103J=11,6kJ

Setratadeunprocesonoespontáneoa0°Cyaqueelvalorde >0.


Δ G=44kJ– 27+273 K118,77J

K1kJ

103J=8,4kJ

Setratadeunprocesonoespontáneoa27°Cyaqueelvalorde °>0.


Δ G=44kJ– 100+273 K118,77J

K1kJ

103J=‐0,3kJ




Δ G=44kJ– 127+273 K118,77J

K1kJ

103J=‐3,5kJ


2.87. Una de las etapas en la obtención de silicio de alta pureza, para su utilización ensemiconductores, se basa en la reacción, representada en la siguiente ecuacióntermoquímica:

(s)+2C(s)Si(s)+2CO(g) ΔH=+689,9kJDetermine:a)Cuántosiliciopodráobtenerseapartirde12gde y12gdeCsielrendimientodelareacciónesdel68%.b)Laentalpíadeformacióndel .c)Lavariacióndeentropíadelareaccióndeproduccióndesiliciopuro.d)¿Cuálserálamínimatemperatura,en°C,alaquelareacciónesespontánea?

(Datos.∆fH°(kJ· ):CO(g)=‐110,5.S°(J· · ):C(s)=5,7;CO(g)=197,6;Si(s)=18,8; (s)=41,8.

(Galicia2012)

a)Elnúmerodemolesdecadareactivoes:

12gC1molC12gC

=1,0molC

12gSiO1molSiO60gSiO

=0,2molSiO

1,0molC

0,2molSiO=5

comolarelaciónmolaresmayorque2quieredecirquequedaCsinreaccionarporloqueel eselreactivolimitantequedeterminalacantidaddeSiqueseobtiene.

RelacionandoSiO conSiyteniendoencuentaelrendimiento:

0,2molSiO1molSi1molSiO

28gSi1molSi

68gSi(real)100gSi(teo)

=3,8g

b)Deacuerdoconelconceptodeentalpíadereacción:


Deacuerdoconelconceptodeentalpíadereacción,paralaecuacióncitada:

689,9kJ= 2molCO‐110,5kJmolCO

ΔfH°

Seobtiene,ΔfH° =‐910,9kJ· .

No se tienen en cuenta los valores deΔ H°del C (s) y Si (s) ya quepor convenio estosvaloressonnulos.

c)ElvalordeΔ S°secalculaapartirdelasentropíasmolaresdeproductosyreactivos:


= 2molCO197,6JK·mol

+1molSi18,8JK·mol

– 2molC5,7JK·mol

+1molSiO41,8JK·mol

Seobtiene,Δ S°=360,8J· .

Cuesti

d)PaLava

Alat

Setratemp

Cuandele

2.88.esuncuandrecogSu usdestilnaftaLacoa)Calb) Saalquitprese(Dato

a)Laquím

Deac

Seob

Nose

b)La

Elcal

ionesyProble

aradeterminariacióndee

Δ G=Δ H

temperatura

Δ G°=

atadeunprperaturasep

ndosealcanquilibriolíq

Δ H° TΔ

T=689,

360,8

Lanaftalinasólidoblancodo se quemgidaenlafiguso domésticolación de alqleno.mbustióncomlculelaentalpabiendo que etrándehullanteenunatoos. °(kJ·

a fórmulammicaajustada

C H (l)+

cuerdocone

Δ H°=Σ ν

‐5154kJ=

btiene,ΔfH°

etieneencu

amasadena

1talquitrá

lordespren

masdelasOlim

narlaesponenergíalibre

TΔ S

ade25°C:

=689,9kJ–

rocesonoepuedeinver

zaelequilibquido‐vapor

Δ S°=0

9kJJ·K

103J1kJ

(nombrecomoquesevolaan combusturadeallado)es en bolas yuitrán de hu

mpletadeestepíaestándarel aceite obtedelquesedoneladadees

): (g

moleculardeacorrespon

+12O2(g)

elconcepto

ν H productos

4molH O

=75,

uentaelvalo

aftalenocon

án10 galq1talqu

didoenlaco

mpiadasdeQu

ntaneidaddedeGibbsse

25+273 K

espontáneortirlaespont

briosecump:

=1912,1K

mercialdelnaftilizafácilmetibles (su fó).y escamas palla se obtiene

ecompuestoadeformaciónenido en la dispone.Calcutealquitrándg)=‐393,5;

elnaftalenodienteasuc

10CO2

deentalpía

s–Σ ν H re

O‐285,8kJmolH O

+

,8kJ·

ordeΔ H°d

ntenidaenel

uitránitrán

22

100

ombustiónd

uímica.Volume

delareaccióecalculame

K360,8JK

1k

103

oa25°Cyaqtaneidadde

plequeΔ G

1639°C

aftaleno,compenteyseprodórmula semid

ara combatire un aceite q

a25ºCprodundelnaftalenodestilación suuleelcalordedehulla.

(l)=‐285,

queseobticombustión

(g)+4H2O

dereacción

eactivos

+10molCO

.

elO (g)ya

lalquitránd

2gaceitegalquitrán

deestacant

en2.(S.Menar

nesnecesaediantelasig

kJ3J=582,4

queelvalorelproceso.

G=0,loperm

puestoaromáducenaturalmdesarrollada

r la polilla.Eque contiene

uce5154kJ/mo.upone sólo unesprendidoen

8)

ienede la fines:

O(l)

n:

O‐393,5kJmolCO

queporcon

dehullaes:

50gC H100gaceit

tidaddesust

rgues&F.Latre

riocalcularguienteexpr

kJ

de >0.

mitecalcula

ático)menteestá

En la prácticaaproximadam

mol.

n 22% de lan lacombusti

iguraesC

ΔfH°

nvenioestev

te=1,1·10

tanciaes:

e)

relvalorderesión:

.Siseaume

arlatemper

a industrial,mente un 50

amasa iniciaiónde lanaft

(Asturias

H y laecu

valoresnul

gC H

199

Δ G°.

ntala

ratura

de la0% de

al deltalina

2012)

uación

o.


1,1·10 gC H1molC H114gC H

‐5154kJmolC H

=‐4,97· kJ

2.89.A298K,laentalpíadecombustióndelaacetonalíquidaesde‐31kJ/g.Laentalpíadevaporizacióndelaacetona(l)esde40kJ/mol.Lasentalpíasdeformacióndelagualíquidaydel (g) son, respectivamente, ‐68,30 y ‐94,05 kcal/mol. Calcula las entalpías deformación de la acetona líquida y la acetona gas y la variación de la energía internacorrespondientealasreacciones:

(l)+4 (g)3 (g)+3 (l)

(g)+4 (g)3 (g)+3 (l)(Valencia2012)

Cambiandounidades:

‐31kJgCH COCH

58gCH COCH

1mol=‐1798,0

kJmol

‐68,30kcalmol

4,184kJ1kcal

=‐285,8kJmol

‐94,05kcalmol

4,184kJ1kcal

=‐393,5kJmol



Paralacombustióndelaacetona(l):

CH COCH (l)+4O (g)3CO (g)+3H O(l)

1mol‐1798,0kJ

mol= 3molH O

‐285,8kJmolH O


∆fH lo

Seobtiene,∆fH lo =‐239,9kJ· .

Larelaciónexistenteentrelavariacióndeenergíainterna,ΔE,yvariacióndeentalpía,ΔH,vienedadaporlaexpresión:

ΔE=ΔH–ΔnRT

siendo,Δn=Σcoef.esteq.productosgas–Σcoef.esteqreactivosgas=(1–0)=1

Sustituyendo:

ΔnRT= 34 8,314·103kJ

mol·K25+273 K=‐2,5

kJmol

ΔE= ‐1798,0kJ·mol ‐2,5kJ·mol =‐1795,5kJ·

Paralavaporizacióndelaacetona(l):

CH COCH (l)CH COCH (g)

1mol40,0kJmol

=∆fH g o 1molCH COCH l

‐239,9kJ1molCH COCH l

Seobtiene,∆fH go =‐199,9kJ· .


Paralacombustióndelaacetona(g):

CH COCH (g)+4O (g)3CO (g)+3H O(l)

∆fHco= 3molH O

‐285,8kJmolH O


1mol‐199,9kJ1mol

Seobtiene,∆fHco=‐1838,0kJ· .

Lavariacióndeenergíainternaenestecasoes:

ΔnRT= 35 8,314·103kJ

mol·K25+273 K=‐5,0

kJmol

ΔE= ‐1838,0kJ·mol ‐5,0kJ·mol =‐1833,0kJ·


3.CUESTIONESdeCINÉTICAQUÍMICA

3.1.ParalareacciónenfasegaseosaA+BX,laecuacióndevelocidades:

v=k[A [ ].¿Cuálseráelfactordeaumentodevelocidadsielvolumensereducecuatroveces?a)16b)256c)2√2d)Ningunodeellos.

(O.Q.L.Murcia1996)

Laecuacióndevelocidadcorrespondientealareacciónes:

r=k[A]2 B =knA 2

V2nBV

Sielvolumensereducecuatroveces,laecuacióndevelocidades:

r'=k[A]2 B =knA 2

V/4 2 nBV/4

=64knA 2

V2nBV

Larelaciónentreambasvelocidadeses:

r'r=64k

nA 2

V2nBV

knA 2

V2nBV

=64

Elfactordeaumentodevelocidadnocoincideconningunodelospropuestos.


3.2.Lasunidadesdelaconstantedevelocidaddeunareaccióndesegundoorden:a)L· · b)mol· · c) · · d)

(O.Q.L.Murcia1996)

Laecuacióndevelocidadcorrespondienteaunareaccióndesegundoordenes:

r=k[A]2

Laconstantedevelocidades:

k=r

[A]2ylasunidadesson

mol·L ·smol·L 2 = ·L·


Cuesti

3.3.¿aumea)Imb)Auc)Had)Dis

Eldia

a) Fpor idela

b) Fapartíaumetemp

c) Fmismexoté

d)dismdela

Lare

3.4. ¿oportauno

Laecreact

Siselínea

Lare

ionesyProble

Cuáldelassentalavelocimpidequeocuumentalaenacequelavarsminuyelae

agramaener

also. El caigual las ensreacciones

also. La eneículas reenta alperatura.

Falso. El cmo efecto sérmicasque

Verdaderominuye la enreacción.

espuestacor

¿Cuálde lastunas,serepodelosreact

a)

cuacióndevtivoAes:

r=k[A]

representaarectacuya

espuestacor

masdelasOlim

siguientesafiidaddeunaurralareaccergíacinéticriacióndelaenergíadeac

rgéticocorr

talizador dnergías de asdirectaein

ergía cinétieaccionantes

aument

catalizadorsobre las reeendotérmic

o. El canergía de a

rrectaeslad

siguientesgpresentelavetivos,frentea

velocidadco

lavelocidapendientee

rrectaeslaa

mpiadasdeQu

firmacionesedeterminadacióninversa.cadelaspartentalpíadectivacióndel

respondiente

disminuyeactivaciónnversa.

ca de lass solotar la

tiene eleaccionescas.

atalizadoractivación

d.

gráficas seoelocidadinicalaconcentr

b)

orrespondie

d,r,frenteeslaconstan

a.

uímica.Volume

eslaquemejareacción?

tículasdelaslareacciónslareacción.

eaunareac

obtendrá cuacialdeunareracióninicial

)

enteaunar

alaconcenntedeveloci

EEEE

ReactivosReactivosReactivosReactivos

en2.(S.Menar

jorexplicala

ssustanciasrseamásnega

ccióncataliz

ando,una veeacciónquímldeéste?

c)

reacciónde

tracióndelidadk.

CoordenadaCoordenadaCoordenadaCoordenada

EEAA (no (no EEAA (no (no

rgues&F.Latre

aaccióndeu

reaccionanteativa.

adaes:

ez realizadamicadeprim

)

primerord

reactivo,[A

a de reaccia de reaccióónna de reaccia de reaccióónn

catalizada)catalizada)catalizada)catalizada)

EEAA (catalizador(catalizadorEEAA (catalizador(catalizador

e)

uncatalizado

es.

(O.Q.L.Murcia

as las experieerorden,res

d)(O.Q.L.Murcia

denrespecto

A],seobtien

r)r)r)r)

ProdProdProdProd

204

orque

a1997)

enciasspecto

a1997)

oaun

euna

ductosuctosductosuctos


3.5.En lareacciónentre lassustanciasXeYseapreciaquealgunosde loschoquesentre laspartículasdeXylasdeYnodanlugaraproductos.¿Cuáleslaafirmaciónmásadecuadaparaexplicarlo?a)Elsistemayahaalcanzadoelequilibrio.b)Laenergíadeactivacióndelareaccióninversaesmuybaja.c)LaspartículasdeXeYnocolisionanconladebidaorientación.d)El“complejoactivado”esmuyinestable.

(O.Q.L.Murcia1998)

Deacuerdoconlateoríadelascolisiones,paraquelaspartículasquecolisionandenlugaraunproducto,esnecesarioque lohaganconsuficienteenergíacinéticay laorientaciónadecuada.


3.6.Laecuacióndevelocidadparalareacción:

aA+bBProductos

vienedadaporlaexpresiónv=k[ ][B .Portanto,sepuedeafirmarque:a)a=1yb=2.b)Lareacciónesdeorden2.c)Lavelocidadde lareacción sehacecuatrovecesmayoralduplicar laconcentracióndeB,manteniendoconstanteladeA.d)Laconstantedevelocidad(k)esindependientedelasconcentracionesdelosreactivosydelatemperatura.e)Lasunidadesdelaconstantedevelocidadparaestareacciónsonmol· · .

(O.Q.L.Murcia1998)(O.Q.N.Valencia2011)(O.Q.L.LaRioja2011)(O.Q.L.Murcia2012)

a)Falso.Loscoeficientesestequiométricosnotienenporquécoincidirconlosórdenesdereacciónrespectodecadaunodelosreactivos.Solocoincidenenlasetapaselementales.

v=k[A]a[B]b

donde a y b son los órdenes parciales respecto a los reactivos A y B, y sus valoresnuméricosenestecasoson,a=1yb=2.

b)Falso.Elordentotaldelareacciónes(2+1)=3.

c)Verdadero.SiduplicalaconcentracióndeBlavelocidaddelareacciónes:

v'=k A [2B]2 4k A [B]2

Relacionandoambasvelocidades:

v'v=4k A [B]2

A [B]2=4

d) Falso. De acuerdo con la ecuación de Arrhenius, la constante de velocidad dependeexclusivamentedelvalordelatemperatura.

k k exp ‐ERT

yquiendependedelasconcentracionesdelosreactivoseslavelocidaddelareacción.

e)Falso.Lasunidadesdelaconstantedevelocidadson:


k=v

A [Bylasunidadesson

mol·L ·smol·L 3 =mol

2·L ·s


3.7.Enunareacciónquímica,lapresenciadeuncatalizadoralteraomodificala:a)Entalpíadelareacción.b)Energíadeactivación.c)Concentracióninicialdelosreactivos.d)Entropíadelproceso.

(O.Q.L.Murcia1998)

Como se observa en la gráfica, el catalizador disminuye la energía de activación de lareacción.


3.8.Lasumade losexponentesa losqueseelevantodas lasconcentracionesde lassustanciasqueparticipanenlaecuacióndevelocidaddeunareacciónquímicasedenomina:a)Velocidaddelareacción.b)Mecanismodelareacción.c)Ordendelareacción.d)Secuenciadereacción.

(O.Q.L.Murcia1999)

Enunareacciónquetranscurreenunaetapaelemental,comoporejemplo:

aA+bBProductos

loscoeficientesestequiométricoscoincidenconlosórdenesdereacciónrespectodecadaunodelosreactivos.


r=k[A]a[B]b

dondeaybsonlosórdenesdereacciónrespectoacadaunodelosreactivos.Elordentotaldelareacciónes(a+b).


EE


EE


EEAA (no catalizada)(no catalizada)EEAA (no catalizada)(no catalizada)

EEAA (catalizador)(catalizador)EEAA (catalizador)(catalizador)ReactivosReactivos

ProductosProductos

ReactivosReactivos

ProductosProductos


3.9.¿Cuáldelassiguientesafirmacionesescorrecta?a)Laconstantedevelocidaddeunareaccióndeprimerordensepuedeexpresarenmol·dm−3·s−1.b)Lavelocidaddeunareacciónesindependientedelatemperatura.c)Elordendecualquierreacciónessiempreunnúmeroenteroymayorquecero.d)Ningunadelasanterioresescierta.

(O.Q.L.Murcia1999)

a)Falso.Laecuacióndevelocidadcorrespondienteaunareaccióndeprimerordenes:

r=k[A]


k=rAylasunidadesson

mol·L ·smol·L

=

b) Falso. La velocidad de una reacción depende de la constante de velocidad, k, y éstaaumentaconlatemperaturadeacuerdoconlaecuacióndeArrhenius:

k k exp ‐ERT

c) Falso. Desde el punto experimental el orden de una reacción puede tener cualquiervalor.


3.10.Unadisoluciónacuosadeiodoreaccionaconunadisoluciónacuosadepropanona,puestaenexcesoyenpresenciadelasuficienteconcentracióndeunácido,deacuerdoalaecuación:

−CO− (aq)+ (aq) −CO− (aq)+HI(aq)

Lagráficadelafigurarepresentalaconcentracióndeiodoquepermaneceenladisolución,sinreaccionar,a lo largodel tiempo.Segúnella,yen lascondicionesde laexperiencia,sepuededecirquelavelocidaddelareacciónes:a)Directamenteproporcionala[ ].b)Inversamenteproporcionala[ ].c)Directamenteproporcionala[ ][ ].d)Independientede[ ].

(O.Q.L.Murcia1999)

Comoseobservaenlafigura,[I ]:

I2 =[I2]0–kt

Lavelocidaddelareacciónsedefinecomo:

r=‐d I2dt

=‐d [I2]0–kt

dt=‐k


tiempo

[I2]


3.11.Cuando las sustanciasPyQ reaccionanpara formardeterminadosproductos,elordenglobaldelareacciónes3.¿Cuáldelassiguientesecuacionesdevelocidad,correspondientesalareacciónindicada,noseráposible?a)v=k[P ·[ ]b)v=k[P [Q c)v=k[ ]·[Q d)v=k[ ][Q ·[


Elordentotaldelareacciónesparacadaunodeloscasos:

a)orden=2+1=3

b)orden=0+3=3

c)orden=1+3=4

d)orden=1+2=3



2NO(g)+ (g)2NOCl(g)laecuacióndevelocidadvienedadaporlaexpresión:

v=k[NO [ ]

SilasconcentracionesdeNOy aliniciodelareacciónsonambasde0,01mol· ,¿cuálserálavelocidaddelareaccióncuandolaconcentracióndeNOhayadisminuidohasta0,005mol· ?a)k(0,005)(0,0025)b)k(0,005)(0,005)c)k(0,005)2(0,0025)d)k(0,005)(0,0075)e)k(0,005)2(0,0075)

(O.Q.N.Murcia2000)

RelacionandoNOconCl :

0,005molNOdm3

1molCl2molNO

=0,0025molCl

dm3

Elvalorde[Cl ]cuando[NO]0,005mol·dm es:

Cl0,01molCl

dm3 0,0025molCl

dm3 =0,0075molCl

dm3

Sustituyendoenlaecuacióndevelocidad:

v=k 0,005 0,0075


3.13.Cuandoseañadeaunsistemaquímicoenequilibriouncatalizadorpositivo:a)Disminuyeelcalordereacción,ΔH.b)SehacemásnegativoelvalordeΔGy,portanto,lareacciónesmásespontánea.c)Aumentaúnicamentelavelocidaddelareaccióndirecta.d)Aumentanporiguallasvelocidadesdelasreaccionesdirectaeinversa.

(O.Q.L.Murcia2000)(O.Q.L.LaRioja2007)(O.Q.L.Asturias2011)


La adición de un catalizador no tieneningún efecto sobre la entalpía o laenergíalibredeGibbsdeunareacción.El catalizador actúa sobre la energíadeactivacióndelareacción.Talcomose observa en la figura, el catalizadordisminuye por igual las energías deactivación de las reacciones directa einversa.

Al disminuir la energía de activaciónlas reacciones transcurren en menostiempo por lo que aumenta lavelocidaddeambasreacciones.


3.14.Alelevarlatemperaturaalaqueserealizaunareacciónquímica:a) Aumenta la velocidad de la reacción si ésta es endotérmica, pero disminuye si esexotérmica.b)Aumentalavelocidaddelareacción,tantosilareacciónesexotérmicacomoendotérmica.c)Disminuye la concentración de los reactivos y, a consecuencia de ello, la constante develocidad.d)Aumentalavelocidadmediadelaspartículasy,conella,laenergíadeactivación.e)Disminuyelaenergíadeactivación.

(O.Q.N.Murcia2000)(O.Q.L.Cádiz2008)(O.Q.L.Madrid2010)(O.Q.L.Asturias2011)

LavelocidaddeunareacciónAB,vienedadaporlaexpresión:

r=k[A]n

LarelaciónentrelaconstantedevelocidadkylatemperaturavienedadaporlaecuacióndeArrhenius:

k k exp ‐ERT

a)Falso.Deacuerdocon laecuacióndeArrhenius, laconstantedevelocidad,k,aumentacon al aumentar la temperatura, indistintamente, que la reacción sea endotérmica oexotérmica.

b)Verdadero.Segúnsehavistoenlaopciónanterior.

c) Falso. No existe relación entre el aumento de temperatura y la disminución de laconcentracióndelosreactivos.

d‐e) Falso. Aunque al aumentar la temperatura aumenta la velocidad media de laspartículas, tanto la energía de activación, E , como el factor preexponencial o defrecuencia,k ,sonconstantesespecíficasdecadareacción.


EE


EE




ProductosProductos

ReactivosReactivos

ProductosProductos


3.15.Lavelocidaddeunareacciónquímicasedebeexpresaren:a)s· b) · c)mol·L−1· d) ·L· e)Lasunidadesdependendelordentotaldelareacción.f)Lasunidadesdependendelaenergíadeactivación.

(O.Q.L.Murcia2000)(O.Q.L.LaRioja2005)(O.Q.L.LaRioja2007)

Lavelocidaddeunareacciónsedefinecomo:

r=‐d[A]dt

ylasunidadessonmol·L

s=mol· ·


3.16.Laecuacióndevelocidadcorrespondientealareaccióndeformacióndeagua,apartirdehidrógenoyoxígeno,vienedadaporlaexpresión:

v=k[ [ ]Lasunidadesdekdebenser:a) · · b) · ·sc) · · d)mol· ·

(O.Q.L.Murcia2000)

Despejandoelvalordelaconstantedelaecuacióndevelocidad:

k=r

[H2 O2ylasunidadesson

mol·dm ·smol·dm 3 =mol

2· ·


3.17.EnunareacciónA+BC,conunaecuacióndevelocidad:

v=k[A ½[ ]indiquecuáldelassiguientesproposicionesesfalsa:a)SilaconcentracióndeBsereducealamitadlavelocidadsereducealamitad.b)SilasconcentracionesdeAyBseduplicanlavelocidadnosemodifica.c)Elordendereacciónes1,5.d)ElordendereacciónrespectoaAes0,5.

(O.Q.L.Asturias2000)(O.Q.L.Asturias2002)(O.Q.L.CastillayLeón2003)(O.Q.L.Asturias2005)

a)Verdadero.Laecuacióndevelocidades:

v=k[A]½[B]

Laecuacióndevelocidadsi[B]=[B]/2y[A]semantieneconstantees:

v'=k[A]½[B]2


v'v=k[A]½

[B]2

k[A]½[B]=12


AlreducirlaconcentracióndeBalamitad,lavelocidadsereducealamitad.

b)Falso.Laecuacióndevelocidades:

v=k[A]½[B]

Laecuacióndevelocidadsi[A]=[2A]y[B]=[2B]es:

v'=k[2A]½[2B]


v'v=k[2A]½[2B]

k[A]½[B]=2√2

AlduplicarlasconcentracionesdeAyB,lavelocidadnosemantieneconstante.

c)Verdadero.Paraunareaccióncuyaecuacióndevelocidadesv=k[A]a[B]bsuordendereacciónglobales(a+b).Enestecasosetieneque(0,5+1)=1,5.

d)Verdadero.Paraunareaccióncuyaecuacióndevelocidadesv=k A]a[B]bsuordendereacciónrespectoalreactivoAesa.Enestecasosetienequea=0,5.


3.18.Elmecanismopropuestoaparaladescomposicióndelozonomedianteóxidonítricoes:

1)NO+ +

2) + 2 +O

3) +ONO+ Sepuedeafirmarque:a)Laecuacióndevelocidadseráv=k[NO][ ].b)Elmecanismoesimposible.c)ElNOactúacomocatalizador.d)Laetapadeterminantedelavelocidadesla3.

(O.Q.L.Asturias2000)(O.Q.L.Asturias2004)(O.Q.L.Asturias2005)

a)Falso.Sindatoscinéticosnosepuededeterminarcuáleslaecuacióndevelocidad.

b)Falso.Elmecanismopropuestoescorrecto.

c) Verdadero. Sumando las ecuaciones dadas se obtiene la ecuación químicacorrespondientealareacciónglobales:

2O 3O

Comoseobserva,elNOesunasustanciaquenoapareceenestaecuación, loquequieredecirqueniseconsumeniseformaenlamisma,portanto,nosetratanideunreactivonideunproducto,sinodeuncatalizador.

d)Falso.Sinconocerlasconstantesdevelocidadnosepuededeterminarcuáleslaetapadeterminante.



3.19.Señalelaproposicióncorrecta:a)A25°Cy1atm laenergíacinéticamediade lasmoléculasde esmayorque lade lasmoléculasde .b)Laenergíadeactivacióndeunareacciónesindependientedelatemperatura.c)Elordendereacciónnopuedesercero.d) Un catalizador modifica el estado de equilibrio de una reacción aumentando elrendimientodelosproductos.e) Conociendo la constante de velocidad de una reacción a dos temperaturas, se puedecalcularlaentalpíadedichareacción.f)Lasumadelosexponentesalosqueseelevantodaslasconcentracionesdelassustanciasqueparticipanen laecuacióndevelocidaddeunareacción sedenominamecanismode lareacción.

(O.Q.N.Barcelona2001)(O.Q.N.Valencia2011)

a) Falso. De acuerdo con la teoría cinético‐molecular deBoltzmann, como ambos gasesestánalamismatemperaturatienenlamismaenergíacinéticamedia:

Ek=32kTsiendoklaconstantedeBoltzmann

b)Verdadero.TalcomosemuestraenlaecuacióndeArrhenius:

k=k exp ‐ERT

la energía de activación, E , y elfactor preexponencial o defrecuencia, k , son constantesespecíficasdecadareacciónynodependendelatemperatura.

Si se representa gráficamente lnk frente a 1/T se obtiene unarecta cuya pendiente es ‐E /R ycuyaordenadaenelorigenes lnk .

c)Falso.Sea,porejemplo,lareacción:

A+B+CProductos

cuyaecuacióndevelocidades:

r=k A]a B b C]c

enlaqueelordendeunareacciónesigualalasuma(a+b+c)quesípuedeser0.

Enunareacciónmássimple:

AProductos

laecuacióndevelocidades:

r=k A a

silareacciónesdeordencero(a=0),secumpleque:

r=k


Enestecasolavelocidaddelareacciónpermanececonstantealolargodetodalareacción.

d)Falso.Uncatalizadornoactúasobreelestadodeequilibriodeunareacción,sumisiónesdisminuir laenergíadeactivacióndelasreaccionesdirectae inversahaciendoqueseconsiga el equilibrio en menos tiempo, por tanto, no aumenta el rendimiento de losproductos.

e)Falso.DeacuerdoconlaecuacióndeArrhenius,conociendolasconstantesdevelocidadde una reacción a dos temperaturas, se puede obtener su energía de activación, no suentalpía.

lnk2k1

EAR

1T1

1T2

f) Falso. Elmecanismo de una reacción es el conjunto de reacciones que hacen que losreactivossetransformenenproductos.


(EnValencia2011sereemplazalaopciónaporlaf).

3.20. En una reacción química, en la que k es la constante cinética y K la constantetermodinámica,alaumentarlatemperatura,siempretienequeocurrirque:a)AumentankyK.b)DisminuyenkyK.c)EnalgunasreaccionesKaumentayenotrasdisminuye,peroksiempreaumenta.d)Enalgunasreaccioneskaumentayenotrasdisminuye,peroKsiempreaumenta.e)Laenergíadeactivaciónaumenta.

(O.Q.N.Barcelona2001)

a‐b‐d) Falso. Al aumentar la temperatura la constante cinética, k, siempre aumenta,mientras que la constante termodinámica, K, puede aumentar o disminuir según que lareacciónseaendotérmicaoexotérmica.

c) Verdadero. Al aumentar la temperatura la constante cinética, k, siempre aumenta,mientras que la constante termodinámica, K, puede aumentar o disminuir según que lareacciónseaendotérmicaoexotérmica.

e)Falso.TalcomosemuestraenlaecuacióndeArrhenius:

k=k exp ‐ERT

la energía de activación, E , y elfactor preexponencial o defrecuencia, k , son constantesespecíficasdecadareacciónynodependendelatemperatura.

Si se representa gráficamente lnk frente a 1/T se obtiene unarecta cuya pendiente es ‐E /R ycuyaordenadaenelorigenes lnk .




4HBr(g)+ (g)2 (g)+2 (g)a)Lasunidadesdelaconstantedevelocidadnodependendelaecuacióndevelocidad.b)Elorden totalde reacciónpuedepronosticarseapartirde laecuaciónestequiométricaanterior.c)LavelocidaddeformacióndeaguaeslamitaddelavelocidaddedesaparicióndeHBr.d)LavelocidaddeformacióndeaguaesigualalavelocidaddedesaparicióndeHBr.e)Lasunidadesdelavelocidaddereacciónsonmol· · .f)Lasunidadesdelavelocidaddereacciónsonmol· · .g)Lavelocidaddereacciónesmuyelevadayaquesetratadeunareacciónenfasegaseosa.

(O.Q.N.Barcelona2001)(O.Q.L.Asturias2009)(O.Q.N.Sevilla2010)

a)Falso.Laecuacióndevelocidadcorrespondienteaestareacciónes:

r=k[HBr]a[O2]b

Laconstantedevelocidad,k,es:

k=r

[HBr]a[O2]b

Teniendo en cuenta que las unidades de la velocidad son, mol·L ·s y las de lasconcentracionesdelosreactivos,mol·L ,lasunidadesdekson:

k=mol·L ·s

mol·L mol·L=mol ·L ·s

Comoseobserva, lasunidadesdekdependende los valoresdea y b, quea suvez sonespecíficosdecadareacción.

b) Falso. El orden total de la reacción no se obtiene a partir de la estequiometría de lareacción,seobtienedelaecuacióndevelocidadcorrespondientealareacción:

r=k[HBr [O2]b

Elordentotaldelareacciónesigualalasuma(a+b).

c) Verdadero. Las velocidades de desaparición del HBr y de formación del H2O son,respectivamente:

rHBr=‐14d[HBr]dt

rH2O=12d[H2O]dt

Relacionandoambasvelocidadesseobservaque:

rHBrrH2O

=12

d)Falso.Segúnsehavistoenlapropuestaanterior.

e)Falso.Lavelocidaddeunareacciónsedefinecomolacantidaddesustanciaformadaotransformadaporunidaddetiempo:

rHBr=‐14d[HBr]dt

Lasunidadessonmol·L ·s .


f)Verdadero.Segúnsehavistoenlapropuestaanterior.

g) Falso. El que la velocidad de una reacción sea elevada depende cual sea el ordenmagnitud de la constante de velocidad, no depende del estado de agregación de lasespeciesreaccionantes.


(EnSevilla2010cambianlaspropuestascpordyeporf).

3.22.Lavelocidaddeunareacciónsecuadruplicacuandolaconcentracióndeunreactivoseduplica.¿Cuáleselordendereacciónrespectodeestereactivo?a)1b)2c)3d)4

(O.Q.L.Murcia2001)

Suponiendolareacción:

AP

Laecuacióndevelocidades:

r=k[A]n

Siseduplicalaconcentración:

r'=k[2A]n


r'r=k[2A]n

k[A]n=42n=4n=2

Setratadeunareaccióndesegundoorden.


3.23.¿CuáldelassiguientesgráficaspodríallevarrotuladoenelejeX:tiempo,yenelejeY:masadereactante,enunareacciónde1erorden?

a) b) c) d)

(O.Q.L.Murcia2001)

La ecuación que la relaciona la cantidad de reactante con el tiempo en una reacción deprimerordenes:

A=A0·e

Se tratadeunaecuaciónexponencial cuya representacióngráfica se correspondecon lafiguraa.



3.24.Laenergíadeactivacióndeunareacciónquímicapuededisminuirse:a)Aumentandolatemperaturaalaquetienelugarlareacción.b)Aumentandolaconcentracióndeunoodetodoslosreactivos.c)Introduciendouncatalizadorenelsistemaenreacción.d)Comprimiendoelsistemaenreacción.

(O.Q.L.Murcia2001)

Tal como se observa en la figura, la adición de un catalizador disminuye por igual lasenergíasdeactivacióndelasreaccionesdirectaeinversa.


3.25.Lateoríadeloschoquesparalasreaccionesquímicasestableceque:a)Encadachoquemoleculartienelugarunareacciónquímica.b)Soloseproducenchoquesenergéticos.c)Lasvelocidadesdereacciónsondelordendelasvelocidadesmoleculares.d)Lavelocidadesdirectamenteproporcionalalnúmerodechoquesporsegundo.


La teoría de los choques dice que solo los choques que tengan la suficiente energía yorientaciónfavorabledanlugaralaformacióndeproductos.


3.26.Lateoríadeloschoquesexpresaalgunasveceslavelocidaddereacción(v)delaformasiguiente:

v=pZexp(‐ /RT)siendoZlafrecuenciadeloschoques,laexponenciallaprobabilidaddequelaenergíadeunchoqueseaigualomayorque yelfactorestéricopproporcionaunaexplicaciónde:a)Loschoquesmoleculares.b)Loschoquesconenergíainsuficiente.c)Loschoquesconenergíasuficiente.d)Loschoquesconorientaciónfavorable.


El factor estéricop indicaque solo los choques conorientación favorabledan lugar a laformacióndeproductos.Porejemplo,enlareacción:

N O(g)+NO(g)N (g)+NO (g)

Loschoquesconorientaciónfavorableson:

EE


EE




ProductosProductos

ReactivosReactivos

ProductosProductos


Loschoquesconorientacióndesfavorableson:


3.27.Lavelocidaddeunadeterminada reacciónaumentaenun factordecincocuando latemperaturaasciendedesde5°Chasta27°C.¿Cuáleslaenergíadeactivacióndelareacción?a)6,10kJ· ·b)18,9kJ· ·c)50,7kJ· ·d)157kJ· ·e)15,7kJ· ·

(Dato.R=8,314J· · )(O.Q.N.Oviedo2002)

Laconstantedevelocidadesproporcionalalavelocidaddereacción,portanto,larelaciónentrevelocidadeseslamismaquelarelaciónentreconstantesdevelocidad,5/1.

La ecuación de Arrhenius permite obtener la energía de activación conocidas lasconstantesdevelocidaddeunareacciónadostemperaturas:

lnk2k1

EAR

1T1

1T2

Sustituyendo:

ln5=EA

8,314·10 3

1273+5

1

273+27EA=50,7kJ·


3.28.¿Cuáldelassiguientesafirmacionessobrecatalizadoresesincorrecta?a)Loscatalizadoressongeneralmenteespecíficos.b)Loscatalizadoresnoafectanalequilibrio.c)Paraconseguirunaumentoapreciabledelavelocidaddereacciónhayqueañadirmuchocatalizador.d)Haymuchassustanciasquepuedenenvenenarloscatalizadores.

(O.Q.L.Murcia2002)

a)Verdadero.Loscatalizadoressonespecíficosdecadareacción.Porejemplo, lasíntesisde NH está catalizada por Fe O ; el níquel Raney cataliza la hidrogenación de aceitesvegetales;platinoypaladioseusancomocatalizadoresenladestruccióndecompuestosorgánicos volátiles (COV) en las incineradoras y las enzimas son biocatalizadores quecatalizanreaccionesenlosorganismosvivos.

b)Verdadero.Loscatalizadoresnoafectanalequilibrioyaquedisminuyenpor igual lasenergíasdeactivacióndelasreaccionesdirectaeinversa.

NN NN NNOO

OONN NN OO NN OO NN NNNN NN NN

OO

OONN

OO

OONN NN OONN NN OONN NN OO NN OONN OONN OO

NN NN OO NNOO NN NN OO NNOONN NN OONN NN OONN NN OO NNOO NNOO NN NN OONN NN OO NNOO NNOO

NN NN OONNOO NN NN OONNOONN NN OONN NN OONNOO NNOO NN NN OONN NN OONNOO NNOO


c)Falso.Loscatalizadoresactúanenpequeñascantidadesyserecuperaníntegrosalfinaldelareacción.

d)Verdadero.Porejemplo,enobtencióndeNH ,lapurezadelN yH gaseososinfluyenenelenvenenamientodelcatalizadorFe O y lapresenciadesilicio, fósforo,arsénico,uotrosmetalespesadosenlascorrientesdedesechodeCOVproducenelenvenenamientodelcatalizadordeplatino.


3.29.Enunareacciónenlaqueintervienendosreactivos,lavelocidaddereacciónsehizoeldoblecuandolaconcentracióndeunode losreactivossehizoeldobleyelotrosemantuvoconstante.Enotraexperienciasimilar,lavelocidaddereacciónsemultiplicóporunfactorde9cuandolaconcentracióndelsegundodelosreactivossetriplicó,manteniendoconstantelaconcentracióndelprimero.¿Cuáleselordendelareacción?a)23c)5d)6

(O.Q.L.Murcia2002)

Suponiendolareacción:

aA+bBP


r1=r=k[A]a[B]b

SiseduplicalaconcentracióndeA:

r2=2r=k[2A]a[B]b

SisetriplicalaconcentracióndeB:

r3=9r=k[A]a[3B]b

Relacionandolasvelocidades:

r2r1=k[2A]a[B]b

k[A]a[B]b=22a=2a=1

r3r1=k[A]a[3B]b

k[A]a[B]b=93b=9b=2

Elordentotaldelareacciónes(a+b)=(2+1)=3.


3.30.Enunareacciónquímicaendotérmicasecumplequela:a)Velocidaddereacciónnoseveafectadaporlatemperatura.b)Energíadeactivacióndelareaccióninversaesmenorqueladelareaccióndirecta.c)Energíadeactivacióndelareaccióninversaesmayorqueladelareaccióndirecta.d) Energía de activación de la reacción directa aumenta cuantomás endotérmica es lareacción.

(O.Q.L.Murcia2002)

a)Falso.DeacuerdoconlaecuacióndeArrhenius:

Cuesti

al auconstlavequeendo

El diunafigur

b)Ve

c)Fa

d)Fa

Lare

3.31.a)Lalaconb)Lalaconc) Elesteqd)Laental

a)Vecomo

Al dtransrepre

b)Fa

lacon

c)Faejem

ionesyProble

k k exp

umentar latantedevellocidaddella reacc

otérmica.

r=k[A]a

iagrama enereacción ea.

erdadero.C

also.Comose

also.Comos

espuestacor

Entodareaavelocidaddncentraciónaconstantedncentraciónl orden de rquiométricosavariacióndlpíaasociada

erdadero. Lo:

r=‐d[A]dt

disminuir lascursodeltiesentagráfic

also.Deacue

k k exp

nstantedev

also.Solocoplo:

aA+bB

masdelasOlim

p ‐ERT

temperatulocidadypolareacciónción sea

ergético corendotérmica

Comoseobs

eobservaen

eobservaen

rrectaeslab

acciónquímidereaccióndelodelosdevelocidaddelodelosreacción depsdeestos.deentalpíaaaaunareac

La velocidad

a concentraiempo,lavecamentese

erdoconlae

p ‐ERT

velocidadde

incidenenu

Product

mpiadasdeQu

ura aumentor consiguieindistintamexotérmica

rrespondiena sobre en

ervaenlafi

nlafigura,E

nlafigura,Δ

b.

icasecumplesueledisminreactivos.dsueledismireactivos.pende tanto

asociadaauccióndeorde

d de una re

ación delelocidadsehobtiene:

ecuaciónde

eunareacció

unareacción

tos

uímica.Volume

ta laente,

mentea o

nte an la

igura,E

E >

Δ H=E

eque:nuirconelt

inuirconelt

o del númer

unareacciónen1.

eacción se d

reactivo cohacemenor

Arrhenius:

ónsolodepe

nquetransc

en2.(S.Menar

>E

E .

E

transcursod

transcursod

ro de reactiv

ndeorden2

define

on el.Sise

endedelate

curraenun

rgues&F.Latre

.

.

eltiempo,a

deltiempo,a

vos como d

essuperior

emperatura

aetapaelem

[A][A]

e)

lirdisminuy

alirdisminuy

de los coefic

ralavariaci

(O.Q.L.Murcia

a.

mental,com

tt

219

yendo

yendo

ientes

iónde

a2002)

mopor


solo entonces, los coeficientes estequiométricos coinciden con los órdenes de reacciónrespectodecadaunodelosreactivos.


r=k[A]a[B]b

dondeaybsonlosórdenesdereacciónrespectoacadaunodelosreactivos.Elordentotaldelareacciónes(a+b).

d) Falso. No existe ninguna relación entre el orden de una reacción y su variación deentalpía.


3.32. En una reacción que se desarrolla en varias etapas, ¿cuál es la etapa que limita lavelocidaddelareacción?a)Laprimerab)Laúltimac)Lamásrápidad)Lamáslenta

(O.Q.L.Murcia2002)

Enunmecanismodereacción,queetapaquedeterminalavelocidaddelprocesoeslamáslenta.


3.33.Paraunadeterminadareacciónquímicaseproponeelsiguientemecanismo:

A+BC+D

3D2E

2E+B3A+Falavistadelmismo,sepuedeasegurarque:a)AyBsonreactivos,FeselúnicoproductoyC,DyEsonespeciesintermedias.b)DyEsocatalizadores,AyBsonreactivosyFeselúnicoproducto.c)Beselúnicoreactivo,AesuncatalizadorylosproductossonCyF.d)BeselúnicoreactivoylosproductossonA,C,EyF.

(O.Q.L.Asturias2002)(O.Q.L.Murcia2006)

Reescribiendo las ecuacionesquímicasdelprocesoy sumándolas seobtiene la ecuaciónquímicacorrespondientealareacciónglobal:

3A+3B3C+3D

3D2E

2E+B3A+F

Laecuaciónglobales:

4B3C+F

Delasreaccionesparcialesydelareacciónglobal,sededuceque:

Besunreactivo,

CyFsonproductos,


DyEsonproductosintermediosy

Aesuncatalizador.


3.34. En una reacción cuya ΔH = 15 kJ tiene una energía de activación de 70 kJ. Si seintroduce un catalizador la energía de activación baja a 40 kJ. ¿Cuánto vale ΔH para lareaccióncatalizada?a)‐15kJb)15kJc)45kJd)‐45kJ


Como se observa en la figura, laadicióndeuncatalizadordisminuyepor igual las energías de activaciónde las reacciones directa e inversa.Delafigurasededuceque:

Δ H=E E .

Si las energías de activación deambas reacciones descienden lomismo, la entalpía de la reacciónpermanececonstante.


3.35.Enlareaccióndecombustióndelcarbón,éstedebecalentarsepreviamente,¿porqué?a)Lareaccióndecombustiónesendotérmica.b)Elnúmerodemoléculasquepuedensobrepasarlabarreradeactivaciónesmayor.c)Lareaccióndecombustiónesexotérmica.d)Lareacciónatemperaturaambientenoesespontánea.


Enlareaccióndecombustión,conelcalentamientopreviodelasmoléculasdeoxígenoyde los átomosde carbono se consiguequemáspartículas consigan la suficiente energíaparasuperarlaenergíadeactivacióndelprocesoquelasconviertaendióxidodecarbono.


3.36.Enunareaccióndeprimerordendeltipo:

AProductostiene una vidamedia ( ½) de 55,0min a 25°C y 6min a 100°C. ¿Cuál es la energía deactivaciónparaestareacción?a)‐25,8kJ· b)‐38,8kJ· c)347kJ· d)25,8kJ· e)38,8kJ· (Dato.R=8,314J· · )

(O.Q.N.Tarazona2003)

EE


EE




ProductosProductos

ReactivosReactivos

ProductosProductos

Cuesti

Laecprim

Lasc

La econst

Susti

No ckJ·mo

Lare

337.Pa)Deb)Dec)Ded)Aue)Es

Eldia

a)repreparaprodproce

Respposibidént

b)VelosreΔH.

c)Fasiem

ionesyProble

cuaciónquemerordenes

ln2=k·t½

constantesd

k25°C=ln55,

ecuación detantesdeve

lnk2k1

EAR

ituyendo:

ln

ln26,0ln255,0

=

coincide conol .

espuestacor

Paraunadeebeserigualebetenerunebeserigualumentarácomenorquel

agramaener

Falso. Laesentaelmálos reac

uctos, poresoexotérm

pecto al valble queticas.

erdadero.Leactivossec

also.Comospremenorq

E

masdelasOlim

relacionala:

½

develocidad

2,0

min 1

e Arrheniuselocidaddeu

A

R1T1

1T2

EA8,314·10 3

n ninguno d

rrectaeslad

eterminadarlydelmismovalorpositil aladelproonlatemperalaenergíad

rgéticodelp

energíaáximodeenctivos setanto EA >micoporloq

lor absolutambas en

Laenergíadconviertane

seobservaequelaenerg

<E

mpiadasdeQu

aconstante

a25°Cy10

k

s permite ounareacción

3

125+273

de los valor

d.

reacción,ΔHosignoqueΔvo,independcesoinversoatura,indepeactivación

procesoexo

de activanergíarequeconviertan0 y éste e

queΔH<0.

o, sí que snergías fu

deactivaciónenproducto

enlagráficagíadeactiva

uímica.Volume

develocida

00°Cson,res

100°C=ln26,0

obtener lanadostemp

1

100+27

res propues

H=‐100J·ΔH.dientementeocambiadadpendientemendelproceso

térmicoes:

acióneridoen

s un

seríaeran

nrepresentos,portanto

a, laenergíaacióndelare

en2.(S.Menar

adylavida

spectivamen

min 1

energía dperaturas:

73

stos y el qu

.Suener

edelvalordedesigno.entedelvalooinverso.

taelmáximoEA>0suv

adeactivacieaccióninve

rgues&F.Latre

mediapara

nte:

e activación

EA=27

ue más se a

rgíadeactiv

eΔH.

rdeΔH.

(O

odeenergíaalornodepe

ióndelareersa:

e)

aunareacci

n conocida

7,3kJ·

aproxima es

vación:

O.Q.N.Tarazona

arequeridoendedelval

accióndirec

222

ónde

as las

s 25,8

a2003)

oparalorde

ctaes


d)Falso.TalcomosemuestraenlaecuacióndeArrhenius:

k k exp ‐ERT

laenergíadeactivación,E ,yelfactorpreexponencialodefrecuencia,k ,sonconstantesespecíficasdecadareacciónynodependendelatemperatura.

e) Verdadero. Como se observa en la gráfica, la energía de activación de la reaccióndirectaessiempremenorquelaenergíadeactivacióndelareaccióninversa:

E <E

Lasrespuestascorrectassonbye.

3.38.La leche frescasecortaaproximadamenteen4ha28°Cperotarda48hsiestáenelfrigoríficoa5°C.¿Cuáleslaenergíadeactivaciónparaquesecortelaleche?a)32,6kJb)‐32,6kJc)9,04kJd)75,2kJe)‐75,2kJ

(Dato.R=8,314J· · )(O.Q.N.Tarazona2003)

La constantedevelocidadesproporcional a la velocidadde reacción, y ésta a suvez esinversamenteproporcionalaltiempo,portanto,larelaciónentreconstantesdevelocidadeslarelacióninversaentrelostiempos,(1/4)/(1/48)=12.


lnk2k1

EAR

1T1

1T2

Sustituyendo:

ln12=EA

8,314·10 3

15+273

1

28+273EA=75,2kJ·mol

–1


3.39.Laecuacióndevelocidadcorrespondientealareacción:

A(g)+B(g)C(g)vienedadaporlaexpresiónv=k[A][B].Endosexperienciasdistintas,IyII,sehanutilizadolosmismosmolesdegasesreaccionantes,peroenIelvolumenocupadoporelloseraeldoblequeenII.¿CuálserálarelaciónentrelasvelocidadesdeformacióndeCenunayotraexperiencia?a)vI=vIIb)vI=2vIIc)4vI=vIId)2vI=vII

(O.Q.L.Murcia2003)

LaecuacióndevelocidadparalaexperienciaIes:


vI=k[A][B]=knA2VnB2V

LaecuacióndevelocidadparalaexperienciaIIes:

vII=k[A][B]=knAVnBV


vIvII=knA2V

nB2V

knAV

nBV=14seobtiene vI=vII


3.40.Lapropanonareaccionaconeliodoendisoluciónácidasegúnlaecuaciónquímica:

CO (l)+ (l) CO (l)+HI(g)

Losdatosobtenidosalestudiarlareacciónvienendadosenlasiguientetabla:[propanona],M [ ],M [ ],M Velocidadrelativa0,01 0,01 0,01 10,02 0,01 0,01 20,02 0,02 0,01 20,02 0,01 0,02 4

¿Cuáleslaecuacióndevelocidadparaestareacción?a)v=k[ CO ][ b)v=k[ CO 2c)v=k[ CO ][ ][ ]d)v=k[ CO ][ ]

(O.Q.L.Murcia2003)

Laecuacióndevelocidaddelareacciónes:

v=k[CH3COCH3]a[I2]

b[H+]c

Sustituyendoparacadaexperimento:

v1=k(0,01)a(0,01)b(0,01)c=1

v2=k(0,02)a(0,01)b(0,01)c=2

v3=k(0,02)a(0,02)b(0,01)c=2

v4=k(0,02)a(0,01)b(0,02)c=4

Relacionandolasvelocidadesseobtienenlosórdenesdereacciónrespectoacadareactivo.

v2v1=k(0,02)a(0,01)b(0,01)c

k(0,01)a(0,01)b(0,01)c=212a=2a=1

v4v2=k(0,02)a(0,01)b(0,02)c

k(0,02)a(0,01)b(0,01)c=422c=2c=1

v3v2=k(0,02)a(0,02)b(0,01)c

k(0,02)a(0,01)b(0,01)c=222b=1b=0

H



v=k CH3COCH3 [H+]


3.41.SielordendeunareacciónrespectoalcomponenteAescero,esoquieredecirque:a)LavelocidaddereacciónesindependientedelaconcentracióndeA.b)Lavelocidaddereacciónesindependientedelatemperatura.c)Lavelocidaddereacciónnopuededeterminarseexperimentalmente.d)Lareacciónnoesapreciable


LaecuacióndevelocidaddeunareaccióndeordencerorespectodelcomponenteAes:

r=k[A =k

La velocidad de la reacción no depende de [A] y solo depende de k, es decir, según laecuacióndeArrhenius,solodependedelatemperatura.


3.42.Laecuacióndevelocidaddelareacción:

AProductos esv=k[A].Indicarcuáldelassiguientesafirmacionesnoescorrecta:a)Siseañadeuncatalizadorpositivoalmediodondeseproduce lareacción,sinvariar latemperatura,laconstantedevelocidad(k)nopuedeaumentar.b)Lavelocidaddereacciónylaconstantedevelocidadpuedenseriguales.c) La constante de velocidad no se ve afectada por las concentraciones de A y de losproductos.d)Laconstantedevelocidadseveafectadaporlatemperatura.


LaecuacióndeArrheniusrelacionalaconstantedevelocidadconlaenergíadeactivaciónylatemperatura:

k k exp ‐ERT

a) Falso. Si se añade un catalizador disminuye la energía activación de la reacción.DeacuerdoconlaecuacióndeArrheniussilaenergíadeactivacióndisminuye,laconstantekaumenta.

b)Verdadero.Deacuerdoconlaecuacióndevelocidad,si[A]=1M,secumplequev=k.

c) Verdadero. De acuerdo con la ecuación de Arrhenius la constante de velocidad solodependedelvalordelaenergíadeactivaciónydelatemperatura.

d)Verdadero.De acuerdo con la ecuacióndeArrhenius si la temperaturade la reacciónaumenta,laconstantekaumenta.



3.43. ¿Cuáles serán las unidades para la constante de velocidad (k) de una reacción desegundoorden,cuyaecuacióncinéticaesvreacción=k[A ,si laconcentraciónseexpresaenmol· yeltiempoenminutos(min)?a)mol· · b) c) ·L· d) · ·min


Laecuacióndevelocidadcorrespondienteaunareaccióndesegundoordenes:

v=k[A


k=v

[Aylasunidadesson

mol·L ·min(mol·L

= ·L·


(EstacuestiónessimilaralapropuestaenMurcia1996).

3.44.El de laatmósferaprotegea la tierrade laradiaciónultravioleta,quepodríaserpeligrosa,absorbiéndolayemitiendodenuevolaenergíaaunaλdiferente.Sehapropuestoelsiguientemecanismopara ladestruccióndel debidoalNOprocedentede losgasesdecombustióndeltransportesupersónico:

NO+ +

+ONO+ EnesteesquemaelNOes:a)Unproductodelareaccióntotal.b)Uninhibidor.c)Unreactivodelareaccióntotal.d)Uncatalizador.e)Ningunodelosanteriores.

(O.Q.N.ValenciadeD.Juan2004)(O.Q.L.CastillayLeón2008)(O.Q.L.Cádiz2008)

Laecuaciónquímicacorrespondientealareacciónglobales:

O +O2O

Comoseobserva,elNOesunasustanciaquenoapareceenestaecuación, loquequieredecirqueniseconsumeniseformaenlamisma,portanto,nosetratanideunreactivonideunproducto.

Nosetratadeuninhibidor,yaquesinestasustancialareacciónglobalnoseproduce,sinembargo, la presencia de esta sustancia favorece la reacción la reacción dedescomposicióndelO ,portanto,elNOsecomportacomouncatalizador.


3.45.Enunareacciónespontánea:a)Lavelocidaddereacciónaumentaalsubirlatemperatura.b)Lavelocidaddereaccióndisminuyealsubirlatemperatura.c)Lavelocidaddereacciónnocambiaalsubirlatemperatura.d)Lavelocidaddereacciónesdemasiadoaltaparapodermedirla.

(O.Q.L.Murcia2004)

Cuesti

Deac

al auveloc

Lare

3.46.

requia)Reb)Disc)Sed)Ni

a)Falarea

b)Fadelarápid

c) Fdismactivcomotienereacc

Como

d) Veanter

Lare

3.47.secoobsera)Seb)Sec)Lad)La

En ereacc

Lare

ionesyProble

cuerdoconl

k k exp

umentar lacidaddelar

r=k[A]n

espuestacor

Lasíntesisd

(g)+3iereuncatalebajalaenersminuyelaeconsiguequingunadelas

also.Laadiciaccióndirec

also.Laadicireacción.Ado.

Falso. La aminuye porvación tantooladelareae ningún efeción.

oseobserva

Δ H=E

erdadero. Yrioressonfa

espuestacor

Eshabituallocaoroenprvarcomoesdebetenercpuedeconclvelocidaddeaenergíadea

el caso de uciónaument

espuestacor

masdelasOlim

laecuación

p ‐ERT

temperaturreacción.

rrectaeslaa

delamoníac

(g)lizadorparargíadeactivenergíalibreuelareacciósanteriores

ióndeuncactacomolad

ióndeuncaAdemás,elhe

adición der igual lao de la reaccióninverecto sobre l

aenlafigura

E

Ya que las talsas.

rrectaeslad

encontrarapolvofinamespontáneamecuidadoconlluirquelaoxereacciónauactivaciónen

utilizar reactaalaument

rrectaeslac

mpiadasdeQu

deArrheniu

ra aumenta

a.

o:

2 (g)aaumentarlvacióndelaredelprocesonseamásex.

atalizadordidelareacció

atalizadornoechodeque

un catalizaa energíaeacción dirrsaporloqua entalpía d

a:

tres propue

d.

nuestroalreentedivididoenteseprodulasjoyasporxidacióndeloumentaconlnlaoxidación

ctivos cuyotarlasuperf

c.

uímica.Volume

us:

la constan

) ΔH<lavelocidadreaccióndiroylohacemxotérmica.

isminuyepoóninversa.

otieneningeunproceso

adorde

rectauenode la

estas

ededorjoyasoenunaatmuceunallamrsiprodujeraoroesunprolasuperficiendeloroest

estado deficieespecíf

en2.(S.Menar

te de veloc

0delareaccirectaperonomásespontán

origuallaen

gúnefectosooseaespont

sfabricadasmósferadeoma.Portanto:anquemadurocesoendotérdecontactotremendame

agregaciónficadelosm

rgues&F.Latre

cidad y por

iónporque:odelainversneoy,portan

nergíadeac

obrelaeneráneonoqui

conoro.Sinxígenopuro:ras.rmico.entrereactiventealta.

n es sólido,mismos.

e)

r consiguien

sa.nto,másráp

(O.Q.L.Murcia

ctivacióntan

rgíalibredeieredecirqu

embargo,cuosepuedelle

vos.

(O.Q.L.Murcia

la velocida

227

nte, la

pido.

a2004)

ntode

Gibbsuesea

uandoegara

a2004)

ad de


3.48.Paralassiguientesreacciones,sehandeterminadoestosdatosa270°C:

+ClHCl+ ΔH=‐4kJ =17kJ

+BrHBr+ ΔH=63kJ =75kJ¿Cómoserálafraccióndecolisionesefectivasa270°C?a)Mayorparalasegundareacción.b)Igualparaambasreacciones.c)Mayorparalaprimerareacción.d)Noesposiblededucirloconestosdatos.


Teniendoencuentaqueambasreaccionessonalamismatemperatura,lamayorfracciónde colisiones efectivas (mayor velocidad de reacción) corresponderá a la reacción quetengamayorconstantedevelocidad:

r=k[reactivos]

Laconstantedevelocidaddepende laenergíadeactivación,E ,que indica labarreradeenergía que deben superar los reactivos para convertirse en productos, y del factorpreexponencial, k , que está relacionado con la probabilidad de que el choque entrepartículasseproduzcaconenergíasuficienteyorientaciónadecuada:

k k exp ‐ERT

aunque se dispone de datos de energía de activación, se desconoce el valor del factorpreexponencialynosedisponededatosexperimentalesquepermitancalcularlo.


3.49.Señalelaproposicióncorrecta:a) Las unidades de velocidad de una reacción dependen del orden parcial del reactivorespectodelqueseexpresalavelocidad.b)Lasunidadesdevelocidaddeunareaccióndependendelordentotaldereacción.c)EnlaecuacióndeArrhenius:k=A·e /RT,Aeselfactordefrecuenciaytienelasmismasunidadesdelaconstantedevelocidad.d)Lasunidadesdelaconstantedevelocidadenunareaccióndeorden2son .


a‐b)Falso.Lasunidadesdelavelocidad,pordefinición,sonmol·L ·s ,nodependennidelordenparcialnitotaldelareacción.

c)Verdadero.Eltérminoe /RTcarecedeunidadesportratarsedeunaexponencial.

d)Falso.Laecuacióndevelocidadcorrespondienteaunareaccióndesegundoordenes:

v=k[A]2


k vA 2 ylasunidadesson

mol L smol L 2 mol L s



3.50¿Cuáldeestasafirmacionesnoescorrecta?a)Sepuedeacelerarunareacciónaumentandolatemperatura.b)Uncatalizadorpuedeacelerarunareacción.c) En catálisis heterogénea el catalizador está en una fase de lamateria igual que losreactivosyproductos.d)Lasenzimaspresentaactividadcatalítica.


a)Verdadero.Lavelocidaddeunareaccióndependedelaconstantedevelocidadk:

r=k[reactivos]

Laconstantedevelocidaddependedelatemperatura:

k k exp ‐ERT

Portanto,siaumentalatemperaturaaumentalavelocidaddelareacción.

b)Verdadero.Generalmente, loscatalizadoresaumentan lavelocidaddeunareacciónaldisminuirsuenergíadeactivación.

c)Falso. En la catálisis heterogénea el catalizador tiene diferente estado de agregaciónquelasespeciesreaccionantes.

d)Verdadero.Lasenzimassonbiocatalizadores.


3.51.Enunareaccióndesegundoordensepuedeafirmar:A)Lasumadelosexponentesenlaleydevelocidadesiguala2.B)Almenosunodelosexponentesenlaleydevelocidadesiguala2.C)Lavidamedianoesconstante.D)Lavidamediaesconstante.E)Laconstantekpuedeexpresarseen · o · .

a)AyDb)ByDc)A,CyEd)AyCe)ByC

(O.Q.N.Luarca2005)

A) Verdadero. La ecuación de velocidad correspondiente a una reacción de segundoordenes:

r=k[A][B] otambién r=k[A

Lasumadelosexponentesdelamismaes(1+1)=(2+0)=2.

B)Falso.Laecuacióndevelocidadcorrespondienteaunareaccióndesegundoordenes:

r=k[A][B] otambién r=k[A

Comoseobserva,enelprimercasoambosexponentesson1.

C)Verdadero.Laecuacióndevelocidadintegradaparaunareaccióndesegundoordenes:

1[A]

1

[A0]=k·t


Lavidamedia,t½,sedefinecomoeltiempoquetardalasustanciainicialenreducirsealamitad:

[A]=[A0]2


2[A0]

1[A0]

=k·t½seobtienet½=1

k[A0]

Comoseobserva,t½noesconstanteyaquedependede[A0].

D)Falso.Talcomosehademostradoenelapartadoanterior.

E)Falso.Laecuacióndevelocidadcorrespondienteaunareaccióndesegundoordenes:

r=k[A


k=v

[A]2ylasunidadesson

mol·L ·minmol·L

=M ·min

Estasunidadesnocoincidenconlaspropuestas.


3.52.Lareacción:

A+BC+DesdesegundoordenenAydeordenceroenB,yelvalordekes0,012 · .¿Cuáleslavelocidaddeestareaccióncuando[A]=0,125My[B]=0,435M?a)5,0·10 M· b)3,4·10 M· c)1,3M· d)1,9·10 M· e)1,5·10 M·

(O.Q.N.Luarca2005)


r=k[A

Sustituyendo:

r=0,012 0,125 =1,9·10 M·


3.53.UnareacciónAB,transcurreal50%en30minutos.¿Cuántotiempodebepasardesde el inicio de la reacción hasta que transcurre el 75%, suponiendo que es de primerorden?a)45minutosb)75minutosc)60minutosd)Paracalcularlotenemosqueconocerlaconstantedereacción.

(O.Q.L.Murcia2005)



[A]=[A0]2

Laecuacióndevelocidadintegradaparaunareaccióndeprimerordenes:

ln[A][A0]

=‐k·t

Sustituyendoenlaecuación:

lnA0 /2A0

=‐k t½k=ln2t½

=0,69330min

=2,31·10 min

Cuando la reacción ha transcurrido al 75%, se tiene que [A] = 0,25·[A]0 y el tiempoempleadoes:

ln0,25[A0][A0]

=‐2,31·10 ·tt=60min


3.54.ParalareacciónAProductos,seobtienelossiguientesdatos:[A]=1,512mol· t=0min[A]=1,490mol· t=1,0min[A]=1,469mol· t=2,0min

¿Cuáleslavelocidadinicialdelareacciónenesteexperimento?a)0,40mol· · ·b)0,022mol· · ·c)0,089mol· · ·d)9,8·10 mol· · ·e)0,011mol· · ·

(O.Q.L.Madrid2005)(O.Q.L.LaRioja2005)(O.Q.N.Sevilla2010)(O.Q.L.Madrid2011)

Lavelocidadinicialsecalculamediantelaexpresión:

r=‐Δ[A]Δt

Seobtienenlossiguientesvaloresparalavelocidadinicial:

r=‐1,490–1,512 mol·L

1,0–0,0 min=0,022mol·L ·min

r=‐1,469–1,512 mol·L

2,0–0,0 min=0,0215mol·L ·min

r=‐1,469–1,490 mol·L

2,0–1,0 min=0,021mol·L ·min

r=0,022mol· ·


Cuesti

3.55.

Sonca)iyb)Soc)Nind)iy

i) Vefigurrepredebeconv

ii)Vefácilprod

iii)Fqueprod

Lare

3.56.velocsea0a)v=b)v=c)v=d)v=

Laec

Susti

Losv

Lave

Noco

ionesyProble

Delassiguii)Laenergii)Lasreaciii)Lasrea

correctas:iiiloingunaii

erdadero. Ca, la enesenta la bn superarertirseenp

erdadero. Squelosreacuctos.

also.Si,E

los reactivuctos.

espuestacor

La velocidacidadcuando0,2Msilaco=3k=0,5k=2k=8k

cuacióndev

v=k[A [

ituyendopar

8k=k 2

valoresde[A

0,2molC21

0,2molC11

elocidadene

v=k 0,6

oincidening

masdelasOlim

entesafirmagíadeactivaccionesconpaccionescon

Como se obnergía debarrera der los reacroductos.

Si,E

ctivossetra

esavos se tran

rrectaeslad

ad inicial do[A]=2Myncentración

velocidadde

[B

ralosvalore

4

A]y[B]cuan

2molA1molC

=0,

1molB1molC

=0,

estascondic

0,8 =0,48

gunarespue

mpiadasdeQu

aciones:cióneslampequeñaenealtaenergía

bserva en lactivaciónenergía dctivos par

esbaja,ensformenen

alta,esdifícinsformen en

d.

de la reaccióy[B]=4M.¿inicialdeca

elareacción

esdados:

3=a+

ndo[C]=0,2

4molA

2molB

cioneses:

8k

staylaque

uímica.Volume

ínimaenergergíadeactiadeactivaci

landera

esn

iln

ón 2 A + B¿Cuálserálaadaunodel

es:

+2b

2Mson,res

[A]=

[B]=

másseapro

en2.(S.Menar

gíaparaqueivacióntieneióntienenlu

B C esavelocidadclosreactivos

a=b=1

pectivamen

= 10,4 M

= 10,2 M

oximaeslab

rgues&F.Latre

reaccionenenlugarfáciugarfácilmen

(O.Q.L.Casti

ocho vecescuandolacoera1M?

(

te:

M=0,6M

M=0,8M

b.

e)

lasmoléculailmente.nte.

tilla‐LaMancha

s la constanoncentración

(O.Q.L.Asturias

232

as.

a2005)

nte dendeC

s2005)


3.57.Enunareacciónquímicalapresenciadeuncatalizadorafectaa:a)Entalpía,energíalibreyenergíadeactivación.b)Entalpíayenergíadeactivación.c)Energíalibreyenergíadeactivación.d)Energíadeactivación.


Comoseobservaenlafigura,laadiciónde un catalizador disminuye por iguallas energías de activación de lasreacciones directa e inversa. De lafigurasededuceque:

Δ H=E E .

Si lasenergíasdeactivacióndeambasreacciones descienden lo mismo, laentalpía de la reacción permanececonstante.

Laenergíalibrenotienerelacióndirectaconlaenergíadeactivación.


3.58.Lavidamediadeunareaccióndesegundoordenesde25scuando laconcentracióninicialdereactivoes0,5M.¿Cuáleslaconstantedevelocidaddeestareacción?a)3,22L b)8,00·10 c)8,00·10 L · d)2,77·10 e)2,77·10 L

(O.Q.N.Vigo2006)

Laecuacióndevelocidadintegradaparaunareaccióndesegundoordenes:

1[A]

1[A0]

=k·t


[A]=[A0]2


2[A0]

1[A0]

=k·t½k=1

t½[A0]

Sustituyendolosdatosdados:

k=1

25·0,5=8,00·10 L· ·


EE


EE




ProductosProductos

ReactivosReactivos

ProductosProductos


3.59.Lareacción:

2 (g)2 (g)+ (g)

obedecealaleydevelocidad:Δ[ ]/Δt=6,21·10 [ ].Silaconcentracióninicialdees0,5M,¿cuántotiempotardaráendisminuirhastael30%delacantidadinicial?

a)5430sb)5647sc)1939sd)3877se)4354s

(O.Q.N.Vigo2006)

Se trata de una reacción de primer orden y la ecuación de velocidad integrada para lamismaes:

ln[N O ][N O

=‐k·t

Eltiempoquedebetranscurrirparaque[N O ]=0,3[N O ]0

ln0,3·0,50,5

=‐6,21·10 tt=1939s


3.60.Hacemuchotiempoquesequemalamaderaparacalentarse.Sinembargo,sisequieredisponer de este calor, el paso previo es encender el fuego. Esto es debido a que atemperaturaambiente:a)Lasmoléculasnopuedensuperarlaenergíadeactivación.b)Lareacciónnoesespontánea.c)Lareacciónesespontánea.d)Lamaderautilizadanoestáseca.

(O.Q.L.Murcia2006)

Suponiendoquelamaderaescelulosa,atemperaturaambiente,lasmoléculasdecelulosay de oxígeno no tienen la suficiente energía para superar la energía de activación delprocesoquelasconviertaendióxidodecarbonoyagua.


3.61.Unavezencendidoelfuego,lamaderasequemahastaqueseagota.Estodebeindicarque:a)ElvalordeΔGpasadepositivoanegativounaveziniciadoelproceso.b)Alaumentarlatemperaturacambialavelocidaddereacción.c)Alserunareacciónexotérmicacambialaenergíadeactivación.d)Lamaderaesdepinoresinero.

(O.Q.L.Murcia2006)

En la reacción de combustión de lamadera se desprende calor, se trata de un procesoexotérmico.Estecaloraumentalatemperaturadelprocesopor loquedeacuerdoconlaecuacióndeArrheniusaumentalaconstantedevelocidaddelareacción:

k k exp ‐ERT

yporconsiguiente,lavelocidaddelareacción.

r=k[A



3.62.Muchosdelosmodernospegamentosdeacciónrápidaygranfortalezasebasanenlareacción de polimerización del cianoacrilato. En esta reacción el vapor de agua de laatmósferaactúacomocatalizador.Portanto:a)EnausenciadeaguaΔGdelareacciónespositivo.b)Cuandoseproduzcalareacciónsevaaconsumiragua.c)Laenergíadeactivacióndelprocesocambiaconlahumedaddelambiente.d)Elprocesodeenvasadodelpegamentosehaderealizarenunaatmósferaseca.e)Todaslasrespuestassoncorrectas.

(O.Q.L.Murcia2006)(O.Q.L.Madrid2009)(O.Q.L.Asturias2011)

Sielvapordeaguaactúacomocatalizadordelareacciónylapresenciadeuncatalizadordisminuye la energía de activación de una reacción, al cambiar la humedad ambientecambialaenergíadeactivacióndelproceso.


3.63.SilareacciónA+BCesexotérmicaysuecuacióndevelocidades:

v=k[A [ ]puededecirseque:a)Lareacciónesdeorden3.b)SiseaumentalaconcentracióndeAlavelocidadsemultiplicapor2.c)Siseaumentalatemperaturalavelocidadnovaría.d)Siseañadeuncatalizadorpositivolavelocidadnovaría.

(O.Q.L.Murcia2006)

a)Verdadero.Paraunareaccióncuyaecuacióndevelocidadesv=k[A]a[B]bsuordendereacciónglobales(a+b).Enestecasosetieneque(2+1)=3.

b) Falso. Si se aumenta el valor de [A] sí que es cierto que aumenta la velocidad de lareacción,peroelfactordeaumentotambiéndependedelvalorde[B].

c)Falso.DeacuerdoconlaecuacióndeArrhenius:

k k exp ‐ERT

alaumentarlatemperaturaaumentalaconstantedevelocidaddelareacciónytambiénlavelocidaddelareacción.

d)Falso.Laadicióndeuncatalizadordisminuyelaenergíadeactivacióndelareacción.


EE


EE




ProductosProductos

ReactivosReactivos

ProductosProductos


3.64.Paralasiguientereacción2A+BProductos.Determinalaleydevelocidaddereacción,apartirdelossiguientesdatos:

[A],M [B],M Velocidadinicial,M·

0,10 0,10 2,0·10

0,20 0,10 8,0·10

0,30 0,10 1,8·10

0,20 0,20 8,0·10

0,30 0,30 1,8·10 ¿Cuáleslaecuacióndevelocidadparaestareacción?a)v=k[A]b)v=k[A c)v=k[B]d)v=k[A][B]

(O.Q.L.Madrid2006)


r=k[A]a[B]b

Relacionandolasvelocidadesdelosexperimentos1y2:

8·10–

2·10–=k(0,2)a(0,1)b

k(0,1)a(0,1)b2a=22a=2

Relacionandolasvelocidadesdelosexperimentos2y4:

8·10–

8·10–=k(0,2)a(0,2)b

k(0,2)a(0,1)b2b=1b=0

Laleydevelocidaddelareacciónes,v=k[A]2.


3.65.Enunareaccióndeprimerorden,despuésdeunperiododetiempodetresveceslavidamedia,lafraccióndereactivoinicialquequedasinreaccionares:a)1/12b)1/6c)1/16d)1/8

(O.Q.L.Madrid2006)

Enunareaccióndeprimerordenlaecuacióndevelocidadintegradaes:

lnAA0=‐kt

y larelaciónexistenteentre laconstantedevelocidady lavidamediavienedadapor laecuación:

k=ln2t½

Sustituyendo:


lnAA0=‐

ln2t½

3t½ AA0=18


3.66.Cuandosedicequeunareacciónesexplosiva,sepuedeafirmarque:a)Conesonosetieneinformaciónnidesucinéticanidesuentalpía.b)Esrápidaperonosabenadadesuentalpía.c)Esexotérmicaperonosesabenadadesucinética.d)Esrápidayexotérmica.

(O.Q.L.Murcia2006)

Unareacciónexplosivasecaracterizaporque:

Sedesprendeunagrancantidaddecalor,portanto,setratadeunprocesoexotérmico.

Estecalorsedesprendeenmuypoco tiempo, loque implicaque lareacciónse llevaacaboaunaelevadavelocidad.


3.67.Indicacuáldelossiguientesenunciadoseserróneo:a)Lavelocidaddereacciónindicalavariaciónquesufre laconcentraciónde lassustanciaspresentes(reactivooproducto)porunidaddetiempo.b)Lavelocidaddereacciónnoesconstanteydisminuyeamedidaquelareacciónavanza.c)Lavelocidaddereaccióndeunreactivoodeunproductoessiempreunvalorpositivo.d)Lavelocidadconlaqueunreactivodesapareceessiempreigualalavelocidadconlaqueseformanlosproductos.


a)Verdadero.Lavelocidaddeunareacciónsedefinecomo:

r=1 d[A]dt

siendoνelcoeficienteestequiométricodelasustanciaA.

b) Verdadero. Al disminuir la concentración delreactivoconel transcursodel tiempo, lavelocidadsehacemenor.

Si se representa gráficamente se obtiene que lavariaciónesexponencial.

La velocidad viene determinada por la pendientedelarectaencadapuntodelacurva.

c)Verdadero.Lavelocidaddeunareacciónsedefinecomo:

r=1 d[A]dt

siendoelcoeficienteestequiométricoν,<0paraunreactivoy>0paraunproducto.

d) Falso. La velocidad de desaparición de un reactivo solo se iguala a la velocidad deformacióndeunproductocuandosealcanzaelequilibrio.


[A]

t

[A]

t


3.68.Muchasreacciones,aparentementesencillas,transcurrenenrealidadatravésdevariasetapas.Estohaceque lavelocidadglobalestéfuertemente influenciadapor lavelocidaddeaquéllas.Sepuededecirquelavelocidaddelprocesoglobal:a)Eslasumadelasvelocidadesdelasetapas.b)Dependefundamentalmentedelaetapamáslenta.c)Dependefundamentalmentedelaetapamásrápida.

(O.Q.L.LaRioja2006)

Enunmecanismodereacción,queetapaquedeterminalavelocidaddelprocesoeslamáslenta.


(SimilaralapropuestaenMurcia2002).

3.69.Laconstantedevelocidaddeunareacciónquímica:a)Puedeexpresarseen·mol· · b)Puedeexpresarseen·mol· ·sc)Susunidadesdependendelordenglobaldelareacción

(O.Q.L.LaRioja2006)

Laecuacióndevelocidadcorrespondienteaunareaccióndeundeterminadoordennes:

r=k[A]n


k rA n lasunidadesdekson

mol L smol L n mol L s


3.70.Elsmogfotoquímicoconsiste,entreotrosprocesos,enlageneraciónderadicalesOHatravésdelasecuenciadereacciones(contodoslosreactivosyproductosenfasegaseosa)

2NO+ 2 (muylentoaconcentracionesatmosféricas)

+hνNO+O(plenaluzsolar)

O+ 2OH(muyrápida)a)Laterceraetapaeslaetapadeterminantedelavelocidad(e.d.v.).b)El esuncatalizador.c)ElradicalOesuninhibidor.d)Laprimeraetapaeslae.d.v.e)Ningunadelasanteriores.


Laecuaciónquímicacorrespondientealareacciónglobales:

NO+O +H ONO +OH

a)Falso.La etapadeterminantede lavelocidades lamás lenta.Paraestemecanismo laetapamáslentaeslaprimera.

b)Falso.ElNO noesuncatalizadoryaqueesunproducto.Enlasegundaetapasoloseconsumelamitaddelqueseproduceenlaprimera.

c)Falso.Todolocontrariocatalizalatercerareacciónquetranscurremuyrápida.


d)Verdadero.Laetapadeterminantedelavelocidadeslamáslenta.Paraestemecanismolaetapamáslentaeslaprimera.


3.71.Lareacción2AB+Cesdeorden2enA.Lavelocidadde lareaccióncuando[A]=0,2Mes2·10 mol· · .¿Cuáleslaconstantedevelocidad?a)1,5·10 ·L· b)5·10 mol· · c)5·10 ·L· d)5·10 ·L· e)10 ·L·


Laecuacióndevelocidadcorrespondienteaunareaccióndesegundoordenes

r=k[A


k=r

[A=2·10 mol·L ·min

0,2mol·L=5·10 ·L·


3.72.Sisedeseamodificarlaconstantedevelocidaddeunareacción,sepuederecurrira:a)Modificarlaconcentracióndelosproductosyreactivos.b)Introduciruncatalizador.c)Variarelvolumendelrecipientedelareacción.d)Reducirlapresiónatemperaturaconstante.

(O.Q.L.Murcia2007)

a)Falso.Sisemodificaelvalorde[A]yde[P]síqueesciertoquesemodificalavelocidaddelareacción,peronosemodificalaconstantedevelocidad.

b) Verdadero. La adición de un catalizador disminuye la energía de activación de lareacciónperomodificalaconstantedevelocidad.DeacuerdoconlaecuacióndeArrhenius:

k k exp ‐ERT

alcambiarlaenergíadeactivacióndelareacción,cambialaconstantedevelocidaddelamisma.

c‐d)Falso.Sisevaríaelvolumendelrecipienteo lapresiónenel interiordelmismo,semodifica el valor de [A] y de [P], quemodifican la velocidad de la reacción, pero no semodificalaconstantedevelocidad.


3.73.Enunareacciónquímicaqueestáenequilibrio,laadiciónalprocesodeuncatalizadorsemanifiesta:a)Disminuyendoelvalordelaenergíadeactivacióndelareaccióndirecta.b)Disminuyendoelvalordelaenergíadeactivacióndelareaccióninversa.c)Conduciendoaunamayorcantidaddeproductos.d)Noafectandoalasconcentracionesdeproductosyreactivos.



En la figura se muestra el diagramaenergético correspondiente a unareaccióncatalizada.

Laadicióndeuncatalizadordisminuyepor igual lasenergíasdeactivacióndelas reacciones directa e inversa y noafecta a las cantidades de lassustanciaspresentesenelequilibrio.


3.74.Lareaccióndedescomposicióndelaguaoxigenadaeslasiguiente:

(aq) (l)+½ (g)ylaecuacióndevelocidad:

v=k[ ]

Sabiendoquek=7,30·10 ,calculaeltiemponecesarioparaladesaparicióndel60%delaguaoxigenadaapartirdeunaconcentracióninicialde0,5Mes:a)545sb)304sc)20,9mind)11,7min

(O.Q.L.Madrid2007)

Setratadeunareaccióndeorden1ylaecuacióndevelocidadintegradaparaestetipodereaccioneses:

ln[H2O2][H2O2]0

=‐kt

Sustituyendo:

ln0,4·0,50,5

=‐7,30·10 tt=1255s1min60s

=20,9min


3.75.Lainformacióncinéticaparalareacción:

+ es EA=58kcalyparalareaccióncatalizada:

+ es EA=10,7kcal¿Cuálserálaenergíadeactivaciónparalareacciónnocatalizada?a)47,3kcalb)68,7kcalc)25,3kcald)40,7kcal

(Datos. (kcal· ): 2 6=‐20,2; 2 4=12,5)(O.Q.L.Madrid2007)

Conlosdatosproporcionadossepuededibujarelsiguientediagramaenergético:

EE


EE




ProductosProductos

ReactivosReactivos

ProductosProductos

Cuesti

delq

Lare

3.76.a)Sub)Suc)Susd)Su

Deac

elvalE , stempdifer

Lare

3.77.

Paraa)Ladeb)El231sc)Elmayod)Lae)El

Si lareacc

a‐d‐ereacc

b)Vedeun

ionesyProble

quesededuc

Δ H=E

E

E

espuestacor

Sidosreacciusconstantessconstantessconstantessconstantes

cuerdoconl

k k exp

lordeconstsino que dperatura. Poentevalord

espuestacor

Laconstant

2 (g)estareaccióavelocidadd

.tiemponecs.tiemponecorcuantomaareacciónesordengloba

constantecióndeorde

k=r

[N2O5]

e)Falso.Secióndeorde

erdadero.Snareacción

masdelasOlim

ceque:

E

=58kcal–

=25,3kcal

rrectaeslac

ionestienensdevelocidadsdevelocidaddevelocidadsdevelocidad

laecuación

p ‐ERT

tantedevelodepende tamor tanto, audek tendrá

rrectaeslaa

tedevelocid

)4ónpuedeafirdelareacció

esariopara

cesarioparaayoresdichasdeordenunaldelareacc

de velocidaen1.

]

mol·mo

tratadeunen2.

Silaconstandeorden1.

mpiadasdeQu

32,7kcal

l

c.

lamismaendpuedenserdseránsiempdseránsiempdseránigual

deArrheniu

ocidad,k,dembién delnque dos rándiferente

a.

daddelarea

(g)+ (g)rmarseque:ónesdirecta

quelaconc

que laconcaconcentranorespectoaciónessiete.

ad tiene un

L ·sol·L

=s

nareacción

ntedeveloci

uímica.Volume

ergíadeactirdistintasincpredistintaspreiguales.lessilatemp

us:

ependenosfactor de freacciones tvalordeka

acción:

):amenteprop

centraciónin

centración icióninicial.al .

nidades de

deorden1

idadtieneu

en2.(S.Menar

ivación:clusoalamissindependien

peraturaesla

olodelvalofrecuencia,tengan el maunadeterm

es3·10

orcionalalc

nicialde

inicialde

s quiere

y lapropue

unidadesde

rgues&F.Latre

smatemperantementede

amisma.(

rdelaenergk , para u

mismo valorminadatemp

.

cuadradode

sereduzc

sereduz

(O

decir que

estaseríaco

s–1quiered

e)

atura.latemperat

(O.Q.L.LaRioja

gíadeactivauna determde E , si tperatura.

elaconcentr

caalamitad

zcaa lamit

O.Q.N.Castellón

se trata de

orrectapar

decirquese

241

tura.

a2007)

ación,minadatienen

ración

dvale

tades

n2008)

e una

auna

etrata


Enunareaccióndeorden1,t½seobtienemediantelaexpresión:

t½=ln 2k=

ln 2

3·10 s=231s

c)Falso.Enelcasodeunareaccióndeorden1eltiempoquetardaenreducirsealamitadlaconcentracióndeunreactivoesindependientedelaconcentracióninicialdelmismo.

t½=ln 2k

Sin embargo, sería correcto para una reacción de orden 2 en la que el valor de t½ seobtienemediantelaexpresión:

t½=1

k[A0]


3.78.¿Cuáleselefectodeuncatalizadorsobreunareacciónenequilibrio?a)Aumentarelrendimientodelareacción.b)LograrquelavariacióndelaenergíalibredeGibbs(ΔG)sehaganegativa.c)Ninguno,porqueafectaporigualalareacciónydirectaquealainversa.d)Permitequelasreaccionesendotérmicastranscurranatemperaturaambiente.

(O.Q.L.Murcia2008)

La adición de un catalizador no tieneningún efecto sobre la entalpía o laenergíalibredeGibbsdeunareacción.Elcatalizadoractúasobrelaenergíadeactivacióndelareacción.

Tal como se observa en la figura, elcatalizador disminuye por igual lasenergías de activación de lasreaccionesdirectaeinversa.

Aldisminuir laenergíadeactivación lasreacciones transcurrenenmenostiempopor loqueaumentalavelocidaddeambasreacciones.Aplicadoalequilibrioquímico,éstenoseveafectadoporlapresenciadelcatalizador, loqueocurreesqueelequilibriosealcanzaantes.


3.79.ParalareacciónA(g)+B(g)C(g)lavelocidadvienedadapor:v=k[A][B]

Si se reducea lamitad el volumenocupadopor losgases reaccionantes, ¿cuánto variará lavelocidaddereacción?a)Seguirásiendolamisma.b)Sereduciráalamitad.c)Seharácuatrovecesmayor.d)Seduplicará.

(O.Q.L.Murcia2008)


EE


EE




ProductosProductos

ReactivosReactivos

ProductosProductos


r=k A B =knAVnBV

Sielvolumensereducealamitad,laecuacióndevelocidades:

r'=k A B =knAV/2

nBV/2

=4knAVnBV


r'r=4knAV nBV

knAV nBV

=4

Elfactordeaumentodevelocidades4.


3.80.DeunareacciónquímicaentreAyBsehanobtenidolossiguientesdatos:

[A]inicialM[B]inicialMvinicialM· Experiencia1 0,10 0,20 32Experiencia2 0,10 0,10 8Experiencia3 0,30 0,10 24

Sededucequelaecuacióndevelocidadesa)v=k[ ]·[B b)v=k[B c)v=k[A][B]d)v=k[A ·[B

(O.Q.L.Murcia2008)


v=k[A]a[B]b


v1=k(0,10)a(0,20)b=32

v2=k(0,10)a(0,10)b=8

v3=k(0,30)a(0,10)b=24


v1v2=k(0,10)a(0,20)b

k(0,10)a(0,10)b=3282b=22b=2

v3v2=k(0,30)a(0,10)b

k(0,10)a(0,10)b=2483a=3a=1


v=k[A][B]2



3.81.Paralasiguientereaccióndecombustión:

2 +6 4 +6 Lavelocidaddedesaparicióndeetanola)Esigualalavelocidaddedesaparicióndeoxígeno.b)Eseldobledelavelocidaddeformaciónde .c)Eslatercerapartedelavelocidaddeformaciónde .d)Estresvecesmayorquelavelocidaddedesaparicióndeoxígeno.

(O.Q.L.Madrid2008)

Lavelocidaddereacciónes:

r=‐12d[CH CH OH]

dt=‐

16d[O ]dt

=14d[CO2]dt

=16d[H2O]dt

a‐d)Falso.Larelaciónentrelasvelocidadesdedesaparicióndeletanolydeloxígenoes:

12r =

16r r =

13r

b)Falso.Larelaciónentre lasvelocidadesdedesaparicióndeletanolyde formacióndelCO es:

12r =

14r r =

12r

c)Verdadero.LarelaciónentrelasvelocidadesdedesaparicióndeletanolydeformacióndelH Oes:

12r =

16r r =

13r


3.82.En lasiguientereacción.A+BC+D,en laque la leydevelocidadesdeorden2respecto a la sustancia A, siendo el orden global 2. El sistema puede ser sometido a lossiguientescambios:

1.UnaumentodelaconcentracióndeA.2.UnaumentodelaconcentracióndeB.3.Unaumentodelatemperatura.

¿Cuálócualesdeloscambiospropuestosaumentarálavelocidaddelareacción?a)Soloel1yel2.b)Soloel3.c)Soloel1yel3.d)El1,el2yel3.



r=k[A

1)Siaumenta[A]elvalorderaumenta.

2)Siaumenta[B]elvalorderpermanececonstante.

3)DeacuerdoconlaecuacióndeArrhenius,siaumentalatemperaturaaumentaelvalordek:

k k exp ‐ERT


ysiaumentaelvalordektambiénaumentaelvalorder.


3.83.Paralareacción:A+BC,laecuacióndevelocidades:v=k[A ½[ ].¿Cuáldelassiguientesafirmacionesesfalsa?a)SilaconcentracióndeBsereducealamitadlavelocidadsereducealamitad.b)Elordentotaldelareacciónes1,5.c)SilasconcentracionesdeAyBseduplicanlavelocidaddereacciónnosemodifica.d)ElordendereacciónrespectoaAes0,5.


a)Verdadero.Deacuerdoconlaecuacióndelavelocidadysuponiendoque[A]=cte:

v1=k[A ½[B]

sisereducelaconcentracióndeBalamitad,lavelocidaddereacciónes:

v2=k[A ½ [B]2

relacionandoambasvelocidadessetieneque:

v1v2=2

Comoseobserva,lavelocidadsereducealamitad.

b)Verdadero.Elorden totaldeunareacciónes iguala lasumade losórdenesparcialesqueseindicanenlaecuación.Enestecaso,ordentotal=0,5+1=1,5.

c)Falso.Deacuerdoconlaecuacióndelavelocidad:

v1=k[A ½[B]

siseduplicanlasconcentracionesdeAyB,lavelocidaddereacciónes:

v2=k[2A ½[2B]


v1v2=2 ,

Comoseobserva,lavelocidadsemodifica.

d)Verdadero.ElordendelareacciónconrespectoalreactivoAes0,5.


3.84.Alelevarlatemperaturaalaqueserealizaunareacciónquímica:a)Aumentalavelocidadsilareacciónesendotérmica,perodisminuyesiesexotérmica.b)Aumentasiemprelavelocidaddereacción.c)Disminuyelaconcentracióndelosreactivosyporellodisminuyelaconstantedevelocidad.d)Aumentalavelocidadmediadelasmoléculasyconellolaenergíadeactivación.

(O.Q.L.LaRioja2008)(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2010)

a)Falso.Alaumentar latemperatura,aumentalaenergíacinéticadelasmoléculasyconello la velocidad de la reacción independientemente de que ésta sea exotérmica oendotérmica.


b)Verdadero.Alaumentarlatemperatura,aumentalaenergíacinéticadelasmoléculasyconellolavelocidaddelareacción.

c)Falso.Laconcentracióndelosreactivosesindependientedelatemperaturaalaqueserealizalareacción.

d)Falso.Alaumentarlatemperatura,aumentalaenergíacinéticadelasmoléculasyconellolavelocidaddelareacción,perolaenergíadeactivaciónesunparámetrocinéticodelamismaynodependedelatemperatura.


3.85.Alañadiruncatalizadoraunareacción:a)Desplazaelequilibriohacialareaccióndirecta.b)LareacciónsehacemásespontáneaalhacersemásnegativoΔG.c)Lasvelocidadesdelasreaccionesdirectaeinversaaumentanporigual.d)Disminuyeelordentotaldelareacción.

(O.Q.L.LaRioja2008)

La adición de un catalizador notiene ningún efecto sobre laenergía libre de Gibbs de unareacción o sobre el orden dereacción de la misma. Elcatalizadoractúasobre laenergíadeactivacióndelareacción.

Tal como se observa en la figura,elcatalizadordisminuyeporiguallas energías de activación de lasreaccionesdirectaeinversa.

Aldisminuir laenergíadeactivación lasreacciones transcurrenenmenostiempopor loqueaumentalavelocidaddeambasreacciones.


3.86.Lacombustióndelgaspropanotienelugarsegúnlaecuación:

+5 3 +4 Conestainformaciónpuedeasegurarseque:a)Elordentotaldelareaccióndirectaes6.b)Elordentotaldelareaccióninversaes7.c)Paraquemarunmoldepropanosenecesitan5molesde .d)Elordentotaldelareaccióndirectadependedelapresiónde .e)Losmolesde necesariosparaquemar1moldepropanodependendelmecanismodelareacción.

(O.Q.L.LaRioja2008)(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2010)(O.Q.L.LaRioja2012)

a‐b) Falso. Sin datos cinéticos experimentales es imposible determinar el orden de unareacción.Laestequiometríade lareacciónsolocoincideconelordende lamismaen lasreaccioneselementales,aquellasquetranscurrenenunaúnicaetapa.

c)Verdadero.Laestequiometriadelareacciónindicaqueunmoldepropanoreaccionaconcincomolesdeoxígeno.

EE


EE




ProductosProductos

ReactivosReactivos

ProductosProductos


d)Falso.Laecuacióndelavelocidaddelareacciónes:

r=k C3H8 a O2 b

Sin datos cinéticos experimentales es imposible determinar los valores de a y b, losórdenesparcialesrespectoacadareactivo.

e)Falso.LosmolesdeO necesariosparalacombustióndelpropanovienendeterminadosporlaestequiometríadelareacción.


(EnCastilla‐LaMancha2010se reemplaza lapropuestadpor la eyenLaRioja2012secambialacombustióndeC3H8porC5H12).

3.87.Lareaccióndeoxidacióndelmonóxidodenitrógenoadióxidodenitrógeno:

2NO(g)+ (g)2 (g)a250°Cesdeordenparcial2respectoalmonóxidodenitrógenoyordenparcial1respectoaloxígeno y el valorde la constante cinética es k=6,5·10 · · .Por lo tanto,adicha temperatura, cuando las concentraciones inicialesde los reactivos son [NO]=0,100mol· y[ ]=0,210mol· ,lavelocidaddereacciónserá:a)13,7mol· · b)273 c)54,6mol· · d)6,8mol· ·

(O.Q.L.LaRioja2008)

Laecuacióndelavelocidaddelareacciónes:

r=k[NO]2[O2]

Sustituyendo

r= 6,5·10 mol ·L ·s 0,100mol·L 2 0,100mol·L =13,7mol· ·


3.88.Paraunareacciónquímica:a)Laecuacióndevelocidadv=k[ ]·[B indicaquelasunidadesdelaconstantedecinéticasonL· · .b)Lasunidadesdelavelocidaddependendelordenlareacción.c)Laenergíadeactivaciónesindependientede latemperaturaperovaríacon lapresenciadeuncatalizador.d)Lavelocidaddereacciónpuedeaumentarodisminuirdependiendodelsignodelaenergíadeactivación.e)Lasunidadesdelaconstantedevelocidadsonsiempremol·L–1·s–1.

(O.Q.N.Ávila2009)

a)Falso.Paraesareacciónlasunidadesdelaconstantedevelocidadson:

k r

A B 2 mol L smol L 3 L mol s

b) Falso. La velocidad de reacción se define como la cantidad de sustancia formada otransformadaporunidaddetiempo.Lasunidadesdelavelocidadsonmol·L ·s .


c)Verdadero.DeacuerdoconlaecuacióndeArrhenius, laenergíadeactivación,E ,yelfactorpreexponencial, k , son los llamadosparámetros cinéticosde la reacciónque sonindependientesdelatemperatura.

k k exp ‐ERT

Sin embargo, la adición de un catalizadorhacedisminuir la energía de activacióndela reacción, lo que hace aumentar lavelocidaddelamisma.

d) Falso. Como puede apreciarse en laanterior gráfica, la energía de activaciónrepresentalabarreradeenergíaquedebenvencer los reactivos para convertirse enproductosyessiemprepositiva.

e) Falso. Tal como se ha demostrado en el apartado a) las unidades de la constante develocidaddependendelordentotaldelareacción.


3.89.Sisehabladeuncatalizadorsepuedeafirmarquealadicionarloenunareacción:a)Modificalaentalpíadelareacción.b)Modificalaenergíalibredelproceso.c)Rebajalaenergíadeactivación.d)Modificaelestadodeequilibriodelareacción.

(O.Q.L.Murcia2009)

Eldiagramaenergéticocorrespondienteaunareaccióncatalizadaes:

a‐b)Falso.Elcatalizadornoafectaalvalorde la entalpía ni de la energía libre de lareacción.

c)Verdadero.El catalizadordisminuye laenergíadeactivacióndelareacción.

d)Falso.Elcatalizadornoafectaalestadodeequilibriodelareacción.


3.90.Elprocesodetransformacióndediamanteengrafitoesunprocesomuylento.Portanto:a)Coneltiempo,todoslosqueahorasondiamantestendráncolornegro.b)Estoaseguraqueelprocesonoesespontáneo.c)Estavelocidadnovaacambiaraunqueseaumentelatemperatura.d)Laenergíadeactivacióndelprocesohadesermuybaja.

(O.Q.L.Murcia2009)

Sielprocesoesmuylentoquieredecirquesuenergíadeactivaciónesmuyalta,porestemotivo,conelpasodeltiempo,muchotiempo,losdiamantesacabaránconvirtiéndoseengrafitodecolornegro.


EE


EE




ProductosProductos

ReactivosReactivos

ProductosProductos

EE


EE




ProductosProductos

ReactivosReactivos

ProductosProductos


3.91.ParaelprocesoA+B+C2Dseconoceexperimentalmenteque laecuacióndevelocidadesv=k[A][B].Portanto,¿cuáldelassiguientesexpresionesescorrecta?a)Lasunidadesdelavelocidaddereacciónsonmol· · .b)ElordendereaccióndelasustanciaCescero.c)ElreactivoCnoseconsumeduranteelproceso.d)Lasunidadesdekson ·L· .

(O.Q.L.Madrid2009)

a)Verdadero.Lavelocidaddereacciónsedefinecomolacantidaddesustanciaformadaotransformadaporunidaddetiempo,ydeacuerdoconellosusunidadessonmol·L ·s .

b) Verdadero. Al aparecer el reactivo C en la ecuación de velocidad quiere decir que elordenparcialconrespectoalmismoescero.

c)Falso.Todoslosreactivosseconsumenduranteeltranscursodelareacción.

d)Verdadero.Paraesareacciónlasunidadesdelaconstantedevelocidadson:

k v

A B

mol L s 1

mol L 2 L mol s

Larespuestaincorrectaeslac.

3.92. En relación con el llamado “smog fotoquímico” indica cuál de las siguientesproposicionesesincorrecta:a)Sedebe,sobretodo,alosóxidosdenitrógenogeneradosporlosautomóviles.b)Estípicodelosdíasdeniebla.c)Contieneelozonotroposféricoqueesmuyirritante.d)Esunfenómenocaracterísticodelasgrandesciudadesoccidentales.

(O.Q.L.Madrid2009)

Laformacióndelsmogenlasgrandesciudadessedebealasreacciones:

NO (g)NO(g)+O(g)

O (g)+O(g)O (g)

Larespuestaincorrectaeslab.

3.93.Lavelocidaddeuna reaccióna75°Ces30vecesmás rápidaquea25°C. ¿Cuáles laenergíadeactivaciónparadichareacción?a)58,6kJ· ·b)25,5kJ· ·c)7,05kJ· ·d)1,51kJ· ·

(Dato.R=8,314J· · )(O.Q.L.LaRioja2009)

Laconstantedevelocidadesproporcionalalavelocidaddereacción,portanto,larelaciónentrevelocidadeseslamismaquelarelaciónentreconstantesdevelocidad,30/1.


lnk2k1

EAR

1T1

1T2

Sustituyendo:


ln30=EA

8,314·10 3

125+273

1

75+273EA=58,6kJ·


(CuestiónsimilaralapropuestaenOviedo2002).

3.94.¿Cuálesdeestosfactoresafectanalvalordelaconstantecinéticadeunareacción?i)temperaturaii)concentracionesdereactivosiii)usodecatalizadores

a)Solamenteib)Solamenteiic)Solamenteieiiid)i,iieiii

(O.Q.L.LaRioja2009)

i)Verdadero.Lavelocidaddeunareaccióndependedelaconstantedevelocidad,k,yéstaaumentaconlatemperaturadeacuerdoconlaecuacióndeArrhenius:

k k exp ‐ERT

siendo,k =factorpreexponencialyE =energíadeactivación,losllamadosparámetroscinéticosdelareacción.

ii) Falso. La velocidad de una reacción depende de la constante de velocidad, k, y éstaaumentacon lasconcentracionesde lasespeciesreaccionantesdeacuerdoconecuacióncinética:

r=k[reactivo

siendo,a=ordenparcialrespectoadichoreactivo.

iii)Falso.Elusodecatalizadoresmodificavelocidaddeunareacciónyaquehacedisminuirlaenergíadeactivacióndelamisma.


3.95. Los datos de las velocidades iniciales para la reacción, X+Y Z, se recogen acontinuación:

[X](M) 0,10 0,10 0,30[Y](M) 0,10 0,20 0,30Velocidad(M ) 0,020 0,080 0,540

¿Cuáleslaecuacióncinéticaparaestareacción?a)v=k[X b)v=k[Y c)v=k[X][Y]d)v=k[ ]·[Y

(O.Q.L.LaRioja2009)


v=k[X]a[Y]b


v1=k(0,10)a(0,10)b=0,020

v2=k(0,10)a(0,20)b=0,080


v3=k(0,30)a(0,30)b=0,540


v2v1=k(0,10)a(0,20)b

k(0,10)a(0,10)b=0,0800,020

2b=22b=2

v3v1=k(0,30)a(0,30)b

k(0,10)a(0,10)b=0,5400,020

3a·3b=33sib=2a=1


v=k[X][Y]2


(CuestiónsimilaralaspropuestasenMadrid2006yMurcia2008).

3.96.LaecuaciónquímicaylaecuacióncinéticadelareacciónenfasegasentreNOy son:2NO(g)+2 (g) (g)+2 (g)

v=k[NO [ ]¿Cuálessonlasunidadesdeksieltiempoestáexpresadoensegundosylaconcentraciónenmolesporlitro?a)L·s· b) · · c)mol· · d) · ·

(O.Q.L.LaRioja2009)

Laecuacióndevelocidadcorrespondeaunareaccióndeorden3:

v=k[NO]2[H2]


k v

NO 2 H2 ylasunidadesson

mol L smol L 3 L2


3.97.EnunareaccióndeprimerordendeltipoAP,siel90%deAseconvierteenPen30min,¿cuáleseltiempodevidamedia?a)18,0minb)9,03minc)0,076mind)0,11mine)13,0min

(O.Q.N.Sevilla2010)


[A]=[A0]2


Cuesti

Susti

Susti

Lare

3.98.

a)Elb)Sec)Sed)Si

a) Vdiagrreaccentreeinv

Enes

b)Fa

c)Fa

d)Fa

Lare

3.99.quesa)Seb)Alc)Lad)En

a)Fa

b) Fareaccmism

ionesyProble

ln[A][A0]

=‐k

ituyendoen

ln[A0]/2[A0]

=

ituyendoen

ln0,11=‐

lnt

espuestacor

Siparalare

2 (g)valordelaetratadeunpuedeaseguseañadeun

Verdadero.rama de eciónseobtieeambaseneversa:

Δ H=E

stecaso:

‐57kJ=13

E

also.Setrata

also.Nosedi

also.Segúns

espuestacor

Yaquelarsuecuacióndetratadeunañadiruncvelocidadcncualquierm

also.Setrata

also. La adción de lasma,sinpara

masdelasOlim

k·t

laecuación

=‐k·t½

laecuación

n 2t½

30

rrectaeslab

eacción:

(genergíadeaareaccióneurarquev=ncatalizador

Como senergía, laeneapartirergíasdeact

E

3kJ–E

.=70kJ

adeunproc

isponededa

seobservae

rrectaeslac

reacción2Adevelocidadareaccióndatalizadorlaonlaquesemomentola

adeunareac

ición de unreaccionesellocambia

mpiadasdeQu

:

k=lnt

develocida

t½

b.

(g) laactivaciónpaendotérmica.k[ ½.rlaenergíad

observa enentalpía ddeladiferetivación,dir

.

esoexotérm

atoscinético

eneldiagram

c.

+BC,desv=k[Bdeorden3.areacciónseformaCeslvelocidades

ccióndeord

n catalizadodirecta e irlaentalpía

uímica.Volume

n2t½

ad:

½=9,03min

aenergíadearaelproces.

deactivació

n elde laenciarecta

micoyaque

osparapod

madeenerg

quetranscu:

ehacemenolamismaconsconstantes

den2.

or hace disinversa, loadelareacc

en2.(S.Menar

n

activaciónvsoinversova

ónnovariará

Δ H<0.

erdetermin

gías.

urreenuna

osendotérmnlaquedesasilatempera

minuir la eque hace ación.

rgues&F.Latre

vale13kJyΔaldrá70kJ.

á.

narlaecuaci

solaetapa,

icaysuveloapareceB.aturanovar

energía deaumentar la

e)

ΔH=‐57kJ:

(O.Q.L.Murcia

ióndeveloc

esendotérm

ocidadaume

ría.(O.Q.L.Murcia

activacióna velocidad

252

a2010)

idad.

micay

nta.

a2010)

de lade la


c)Verdadero.ComosetratadeunareacciónelementalenlaqueloscoeficientesdeByC(νB=‐1yνC=+1),portantocomo:

rB=‐1νBd Bdt

rC=1νCd Cdt

secumplequerB=rC.

d) Falso. Si la temperatura no cambia, el valor de k se mantiene constante; pero lavelocidad de reacción también depende de [B], por ello para que la velocidad seaconstanteesprecisoque[B]=constante.


3.100.Lavelocidaddeunareacción:a)AumentaalsubirlatemperaturasiΔH>0.b)DisminuyealsubirlatemperaturasiΔS>0.c)Esunparámetroquenosepuedemedir.d)AumentacuantomásnegativoseaelvalordeΔG.

(O.Q.L.Murcia2010)

a)Verdadero. La velocidadde una reaccióndependede la constante de velocidad, k, yestaaumentaconlatemperaturadeacuerdoconlaecuacióndeArrhenius:

k k exp ‐ERT


Noobstante,lavelocidadaumentaindependientementedecualseaelvalordeΔH.

b‐d)Falso.LavelocidaddeunareacciónnodependedelosvaloresdeΔSyΔG.

c)Falso.Lapropuestaesabsurda.


3.101.EnelprocesodeHaber‐Bosch,paralasíntesisde apartirde y ,seempleauncatalizadorpara:a)Mejorarlapurezadel producido.b)Evitarreaccionesexplosivas.c)Favorecerlosfactorescinéticosdelproceso.d)Amortiguarlosefectosdelapresenciadeimpurezasenlosgasesdeorigen.

(O.Q.L.Murcia2010)

a‐d)Falso.Ambaspropuestascarecendesentido.

b)Falso.LareacciónentreN yH noesexplosiva.

c)Verdadero.Laadicióndeuncatalizadorhacedisminuir laenergíadeactivaciónde lareacción de las reacciones directa e inversa, lo que hace aumentar la velocidad de lamisma.



3.102.Laecuacióndevelocidaddeciertareacciónesv=k[A [ ].Portanto:a)Lavelocidadserá8vecesmayorsisedisminuyeelvolumenalamitad.b)Lasunidadesdeksonmol/L.c)kesindependientedelatemperatura.d)Lavelocidadesconstantemientrastranscurrelareacción.

(O.Q.L.Murcia2010)

a)Verdadero.Deacuerdoconlaecuacióndelavelocidad:

v1=k[A]2[B]=k

[nA]2

V2nBV

sisereduceelvolumenalamitad,lavelocidaddereacciónes:

v2=k[A]2[B]=k

[nA]2

½VnB½V


v2v1=8

b)Falso.Laconstantedevelocidades:

k=v

[A]2[B]ylasunidadesson

mol·L 1·s 1

mol·L 1 2=L·mol 1·s 1

c‐d)Falso.Lavelocidaddeuna reaccióndependede la constantedevelocidad,k, y estaaumentaconlatemperaturadeacuerdoconlaecuacióndeArrhenius:

k k exp ‐ERT



(CuestiónsimilaralapropuestaenMurcia1996).

3.103.Silaecuacióncinéticaoleydevelocidadparaunareacciónquímicaesv=k[A [ ].¿QuéleocurriráalavelocidaddelareacciónsiseduplicanlasconcentracionesdeAyB,enigualdaddecondiciones?a)Seduplicará.b)Seráochovecesmayor.c)Dependerádelvalordek.d)Serácuatrovecesmásgrande.

(O.Q.L.Madrid2010)

Deacuerdoconlaecuacióndelavelocidad:

v1=k[A]2[B]

siseduplicanlasconcentracionesdeambasespecies,lavelocidaddereacciónes:

v2=k[2A]2[2B]



v2v1=8

Comoseobserva,lavelocidadsehaceochovecesmayor.



3.104.Paraestareacción:

+5 3 +4 ¿Cómoeslavelocidaddedesapariciónde enrelaciónconladeproducciónde ?a)Eslamismaquelavelocidaddeproducciónde .b)1/5lavelocidaddeproducciónde .c)3/5lavelocidaddeproducciónde .d)5/3lavelocidaddeproducciónde .

(O.Q.L.LaRioja2010)


r=‐d[C H

dt=‐

15d[Odt

=13d[COdt

=14d[H2Odt

LarelaciónentrelasvelocidadesdedesaparicióndeO yproduccióndeCO es:

15r =

13r r =

3r


3.105. De acuerdo con elgráfico adjunto, ¿cuál es lavelocidaddedesaparicióndelreactivoalos10s?a)0,025 · b)0,050 · c)0,40 · d)0,80 ·

(O.Q.L.LaRioja2010)

Lavelocidadinstantáneasedefinecomo:

v=‐dCdt=‐

ΔCΔt

Eligiendolospuntosdelagráficacorrespondientesalos5y10s,seobtiene:

v=‐0,50‒0,65 M10‒5 s

=0,030·M·

Eligiendolospuntosdelagráficacorrespondientesalos0y10s,seobtiene:


v=‐0,50‒0,83 M10‒0 s

=0,027·M·

Estevalortienemásincertidumbre,yaquelaconcentraciónparat=0sresultamásdifícildeleer.

Larespuestaquemásseaproximaeslaa.

3.106.Bajodeterminadascircunstancias,lareaccióndeCOcon paradar yNOtienelasiguienteecuacióncinética:

v=k[CO][ ]¿Cuálessonlasunidadesdelaconstantecinética?a)mol· · b) · · c)L· d) · ·

(O.Q.L.LaRioja2010)


k=v

[CO][NO2]ylasunidadesson

mol·L ·minmol·L 2 =mol 1·L·


(CuestiónsimilaralapropuestaenMurcia1996yLaRioja2004).

3.107.Uncatalizadorhacequeunareaccióntranscurraaunamayorvelocidaddebidoaque:a)Proporcionaunamayortemperaturadereacción.b)Proporcionaunaalternativadereacciónconmenorenergíadeactivación.c)Hacequelareacciónseamásexotérmica.d)Disminuyelaentropíadelareacción.


La adición de un catalizador no tieneningún efecto sobre la temperatura, laentalpía ni la entropía de una reacción. Elcatalizador actúa sobre la energía deactivacióndelareacción.

Tal como se observa en la figura, elcatalizador disminuye por igual lasenergías de activación de las reaccionesdirectaeinversa.

Aldisminuir laenergíadeactivación lasreacciones transcurrenenmenostiempopor loqueaumentalavelocidaddeambasreacciones.


EE


EE




ProductosProductos

ReactivosReactivos

ProductosProductos

Cuesti

3.108muy

queodescoa)15b)15c)19d)35e)35

Laec

Susti

Lare

3.109

a)Seb)Disc)Cod)Coe)Dis

La aningúGibbsEl caactiv

Talcatalenergdirec

Lare

3.110¿Cuá12,5%a)11b)68c)10d)27

ionesyProble

8.La fosfinarápidaysep

4 (g)obedeceaunompongael55s50s98s5s50s

cuacióndev

ln[A][A0

=‐k

ituyendo:

ln0,51=‐1

espuestacor

9.Cuandose

2 (g)+erebajalaensminuyelaensiguelaquonsiguelaqusminuyepor

adición deún efecto ss ni sobre laatalizador avacióndelar

como seizador disgías de actctaeinversa

espuestacor

0.Unasustantotiempos%delvalori1s8s02s72s

masdelasOlim

aseutilizappuederepres

(g)+

na leydepr50%delafo

velocidadint

kt

1,98·10 t

rrectaeslad

eañadeunca

+ (g)nergíadeacenergíalibreuelareaccióuelareaccióriguallaene

un catalizsobre la ena entalpíadactúa sobrereacción.

observa ensminuye ptivación dea.

rrectaeslae

nciadesparserequeriráinicial?

mpiadasdeQu

paramatarsentarporla

+6 (g)

rimerordenosfina?

tegradapara

d.

atalizadora

2 (gtivacióndeledelprocesonseamásexónseamásenergíadeacti

zador no tnergía libredeuna reacce la energía

n la figurapor iguallas reaccio

e.

ecesiguiendáparaque l

uímica.Volume

insectosyrareacción:

v=1,98·10

aunareacci

t=35s

alequilibrio:

g)lareaccióndoylohacemxotérmica.ndotérmica.ivacióndela

tienee deción.a de

a, ellas

ones

dounacinétlaconcentra

en2.(S.Menar

roedores.La

[ ].¿C

(O.Q.N.V

ióndeorden

H=‐98directaperomásespontán

areaccióndi

ticadeprimeaciónde las

rgues&F.Latre

degradació

Cuáleseltie

Valencia2011)

n1es:

8,9kJnodelainvneoy,portan

irectacomo(O

erorden,consustanciadis

(

e)

ónde la fosfi

empoparaq

)(O.Q.L.Murcia

versa.nto,másráp

delainversa(O.Q.N.Valencia

nun ½de3sminuyehas

(O.Q.L.LaRioja

257

finaes

quese

a2012)

pido.

a.a2011)

34,0s.staun

a2011)



[A]=[A0]2


ln[A][A0]

=‐k·t


ln[A0]/2[A0]

=‐k·t½k=ln2t½

=0,69334s

=2,04·10 s–1

Cuandoquedaun12,5%desustanciaeltiempotranscurridoes:

ln0,125[A0]

[A0]=‐2,04·10 ·tt=102s


3.111. Si para una reacción la constante de velocidad se duplica cuando la temperaturaaumentade15°Ca25°C.¿Cuáldebeserelvalordelaenergíadeactivación?a)487,88kJ· ·b)49,5kJ· ·c)243,94kJ· ·d)975,76kJ· ·



lnk2k1

EAR

1T1

1T2

Sustituyendo:

ln2=EA

8,314·10 3

115+273

1

25+273EA=49,5kJ·


(CuestiónsimilaralapropuestaenLaRioja2009).

3.112. Para una reacción irreversible, A B, ¿qué representación mostraría uncomportamientolinealsilareacciónesdesegundoordenrespectodeA?a)[A]vstiempob)1/[A]vstiempoc)[A]2vstiempod)1/[A]2vstiempo

(O.Q.L.LaRioja2011)


La ecuación de velocidad integrada para unareaccióndesegundoordenes:

1[A]

1[A0]

=k·t

Si se representa 1/[A] frente a t se obtiene unalínea recta cuya pendiente es la constante develocidad k, y cuya ordenada en el origen es1/[A0].


3.113.Uncatalizadorafectaalavelocidaddeunareacción:a)Incrementandolaenergíacinéticadelosreactivos.a)Aumentandoelnúmerodecolisionesentrelosreactivos.c)Disminuyendoladiferenciaenergíaentrereactivosyproductos.b)Proporcionandounaalternativadereacciónconmenorenergíadeactivación.


Laadicióndeuncatalizadornotieneningúnefectosobrelaenergíacinéticanielnúmerodecolisionesquesufrenlosreactivos,nicambiandoadiferenciadeenergíaentrereactivosyproductos.Elcatalizadoractúasobrelaenergíadeactivacióndelareacción.

Tal como se observa en la figura, elcatalizador disminuye por igual lasenergías de activación de las reaccionesdirectaeinversa.

Al disminuir la energía de activación, lasreacciones transcurren en menos tiempopor loqueaumenta lavelocidaddeambasreacciones.


(CuestiónsimilaralapropuestaenCastilla‐LaMancha2010).

3.114. Una reacciónmuy importante en la industria del caramelo es la hidrólisis de lasacarosa:

sacarosa+aguaglucosa+fructosaSetratadeunareaccióndeprimerordendonde v=k[sacarosa] por lo que lasunidadesdelaconstantedevelocidad,k,son:a)L· b) · · c) d)L· ·s

(O.Q.L.Murcia2011)


k=v

[sacarosa]ylasunidadesson

1s=


EE


EE




ProductosProductos

ReactivosReactivos

ProductosProductos


3.115. ¿Cuál(es) de las siguientes propuestas sobre la velocidad de una reacción escorrecta(s)?a)Puedeexpresarseen · .b)Puedeexpresarseenmol· · .c)Cuandoseadicionauncatalizadorlavelocidadsemodifica.d)Suvalornuméricoesconstantedurantetodoeltiempoqueduralareacción.e)Suvalornuméricodependedelatemperaturaaqueserealizalareacción.


a)Falso.Lavelocidaddeunareacciónsedefinecomo:

r=‐d[A]dt

ylasunidadessonmol·L

s=mol· ·

b)Verdadero.Segúnsehavistoenelapartadoanterior.

c)Verdadero.Laadicióndeuncatalizadordisminuyeporiguallasenergíasdeactivaciónde las reacciones directa e inversa. Al disminuir la energía de activación, las reaccionestranscurrenenmenostiempoporloqueaumentasuvelocidad.

d)Falso.LavelocidaddeunareacciónAP,sedefinecomo:

r=‐d[A]dt

=d[P]dt

Como se observa, [A] disminuye con el tiempo,mientras que, [P] aumenta; por tanto lavelocidadnopermanececonstante.

e)Verdadero.Lavelocidaddeunareaccióndependedelaconstantedevelocidad,k:

r=k[A]

yestaaumentaconlatemperaturadeacuerdoconlaecuacióndeArrhenius:

k k exp ‐ERT


Lasrespuestascorrectassonb,cye.

3.116.Laexpresióndelaecuacióndecinéticaparalareacción:A+ Productos,

viene dada por v = k [A [B ]. Si durante una reacción las concentraciones de A y disminuyenalamitad,lavelocidaddelareacción:a)Aumentaenunfactorde4.b)Disminuyeenunfactorde4.c)Aumentaenunfactorde8.d)Disminuyeenunfactorde8.e)Disminuyeenunfactorde16.



r=k[A]2 B

Silacocentracióndeambasespeciessereducealamitad,laecuacióndevelocidades:


r'=k[A]2

2 2 B2

=18k[A]2 B


r'r=

18 k[A]

2 B

k[A]2 B

r'r=8


3.117. Si la constante de velocidad de una reacción se triplica cuando la temperaturaaumentade25°Ca35°C,¿cuálseráelvalordelaenergíadeactivación?a)799J· ·b)83,8J· ·c)83,8kJ· ·d)8,35kJ· ·e)20,0kJ· ·(Dato.R=8,314J· · )



lnk2k1

EAR

1T1

1T2

Sustituyendo:

ln3=EA

8,314·10 3

125+273

1

35+273EA=83,8kJ·

(CuestiónsimilaralapropuestaenLaRioja2011).


3.118.Laproducciónindustriladelamoniacoserepresentaporlaecuación:

+3 2

Si lavelocidaddedesaparicióndehidrógenoes1,2·10 mol/min,¿cuáles lavelocidaddeaparicióndeamoniaco?a)2,4·10 mol/minb)1,8·10 mol/minc)1,2·10 mol/mind)8,0·10 mol/min

(O.Q.L.LaRioja2012)


r=‐d[Ndt

=‐13d[Hdt

=12d[NHdt

LarelaciónentrelasvelocidadesdedesaparicióndeH yaparicióndeNH es:

13r =

12r r =

23r


r =23 1,2·10‐3mol/min r =8,0·10‐4mol/min


(Lasunidadesdadassonincorrectas,debensermol·L ·min ).

3.119. Los valores de tiempos listados en la tabla semidieron a 25°C para la siguientereaccióncuandoseprodujounacantidadde (aq)detectable:

(aq)+2 (aq) (aq)+2 (aq)Losdatosobtenidosalestudiarlareacciónvienendadosenlasiguientetabla:

Experimento [ ]inicial/M [ ]inicial/M tiempo/s1 0,0400 0,0800 392 0,0400 0,0400 783 0,0100 0,0800 1564 0,0200 0,0200 ¿?

¿Cuálseráelvalordeltiempoesperadoparaelexperimento4?a)156sb)234sc)312sd)624s

(O.Q.L.LaRioja2012)


v=k[S O ]a[I ]b

Teniendoencuentaquelavelocidaddereacciónesinversamenteproporcionalaltiempodeduracióndelexperimento:

v1=k(0,0400)a(0,0800)b=1/39

v2=k(0,0400)a(0,0400)b=1/78

v3=k(0,0100)a(0,0800)b=1/156


v1v2=k(0,0400)a(0,0800)b

k(0,0400)a(0,0400)b=1/391/78

2b=2b=1

v1v3=k(0,0400)a(0,0800)b

k(0,0100)a(0,0800)b=

1/391/156

4a=4a=1


v=k[S O ][I ]

Relacionandoelexperimento4conotroseobtieneeltiempodeesteexperimento:

v1v2=k(0,0400)(0,0400)k(0,0200)(0,0200)

=1/781/t

b=312s


Cuesti

3.120vinagconsea)Seb)Sec)Sed)Me

Paraañad

Lare

3.121a)Lab)Lac)Lad)Lae)Nin

Laec

Laco

Tenieconce

Lare

3.122k, patemprepreLaredeaca)b)‐c)‐d)

Talc

laenespec

ionesyProble

0.Enelcasogre, la especeguirmayoreañadetodonecesitaconutilizaelbicejorhacerel

aumentar ldirlamayor

espuestacor

1.Lareaccióaleydevelocaleydevelocleydevelocaleydevelocngunadelas

cuacióndev

v=k[

onstantedev

k=v

[N O ]

endo en cuentraciones

k=mol·L mol

espuestacor

2.Elvalordeara una reperaturas desentación.elaciónentrectivaciónes:/R·R

omosemue

k=k exp

nergíadeactcíficasdeca

masdelasOlim

odel “volcánctacularidadrvelocidad:elvinagreqnocerlaestecarbonatoelexperiment

la velocidadcantidadde

rrectaeslaa

ón cidadesv=kcidadesv=kcidadesv=kcidadesv=ksanteriores

velocidadco

]

velocidad,k

]

uenta que lsdelosreact

·s l·L

=

rrectaeslaa

elaconstanacción hadistintas re

elapendien

estraenlaec

p ‐ERT

tivación,E ,adareacción

mpiadasdeQu

n” fabricadod esmayor

quesepuedaequiometríanbloquescotoenverano

d de la reacevinagrepo

a.

2 esdk[ ]ylak[ 2ylak[ ]ylak[ 2/[esverdader

rrespondien

k,es:

las unidadetivos,mol·L

a.

teespecíficasido determealizándose

tedelarect

cuacióndeA

,yelfactornynodepen

uímica.Volume

ocon la reacuando aum

a.delareacciompactos.oqueeninvie

cción a tempsible(CH C

deprimerordasunidadesdasunidadesasunidadesd

]ylasura

nteaestare

es de la ve,lasunida

adevelocidaminada a dla siguien

taylaenerg

Arrhenius:

preexponenndendelate

en2.(S.Menar

acciónentrementa la ve

ión.

erno.

peratura amOOH6%)a

den.EstoimpdeksondeksonL·deksonL·nidadesdek

eacciónes:

elocidad sonadesdekso

ad,dosnte

gía

ncialodefremperatura.

rgues&F.Latre

elbicarbonlocidad de l

mbiente lomNaHCO en

plicaque:

· ·

ksonL·

(

n, mol·L ·sn:

ecuencia,k

e)

natode sodila reacción.

(O.Q.L.Murcia

más adecuapolvo.

(O.Q.L.Valencia

s y las d

(O.Q.L.Galicia

,sonconst

263

ioyel Para

a2012)

ado es

a2012)

de las

a2012)

tantes


Si se representa gráficamente ln k frente a 1/T se obtiene una recta cuya pendiente es‐ /R.


3.123.Cuando la sacarosa, , sedisuelveenaguaenpresenciadeun catalizadorácido,reaccionasegúnlaecuación:

+ 2 Lareacciónsiguelaleydevelocidad:

v=k[ 1 2 11]Si3,00gdesacarosadisminuyea2,70genuntiempode2,50h,enpresenciadeunaciertacantidad de catalizador ácido, ¿cuál es la vida media para esta reacción en estascondiciones?a)12,5hb)16,4hc)23,7hd)37,9h

(O.Q.L.Galicia2012)

Setratadeunareaccióndeorden1ylaecuacióndevelocidadintegradaparaestetipodereaccioneses:

ln[C H O ][C H O ]0

=‐kt

Sustituyendo:

ln2,703,00

=‐k 2,5h k=4,21·10 h


[C H O ]=[C H O ]0

2


ln[C H O ]0/2

[C H O ]0]=‐k·t½

t½=ln2kt½=

0,6934,21·10 h

=16,4h



4.PROBLEMASdeCINÉTICAQUÍMICA

4.1.Conelobjetodeidentificarlacinéticadeunareaccióndeltipo:

aA+bBProductosse determinaron en el laboratorio las velocidades iniciales de la reacción para distintosvaloresde concentraciónde los reactivos, siempre en lasmismas condicionesdeP yT; lasiguientetablamuestralosvaloresdecadaunodelosparámetrosmedidos.

Experiencia [A]0(M) [B]0(M) Velocidadinicial(M· )1 0,02 0,01 0,000442 0,02 0,02 0,001763 0,04 0,02 0,003524 0,04 0,04 0,01408

a)EncuentreelvalordelordendelareacciónrespectodelreactivoA,delB,yeltotal.b)Determinelaconstantedevelocidaddeestareacción.c)Sabiendoque laconstantedevelocidadsemultiplicapor74cuando latemperaturaa laqueserealizalareacciónpasade300a400K,calculelaenergíadeactivación.

(Dato.ConstanteR=8,314·10 kJ· · )(Murcia2001)

a)Laecuacióngeneraldevelocidaddelareacciónes:

r=k A B

siendoxeylosórdenesparcialesrespectoalosreactivosAyB,respectivamente.

Relacionandolasvelocidadesdelasexperiencias4y3:

rr

0,014080,00352

=k 0,04 0,04k 0,04 0,02

2 =2 y=2


rr

0,003520,00176

=k 0,04 0,02k 0,02 0,02

21=2 x=1

Ordentotaldelareacción=x+y=1+2=3

b)Haciendoloscálculosconlosdatosdelexperimento4:

k=r

[A][Bk=

0,01408M·s0,04M 0,04M

=220 ·

yprocediendodeigualformaparaelrestodelosexperimentosseobtiene:

Experiencia [A (M) [B (M) Velocidadinicial(M·s ) k(M ·s )1 0,02 0,01 0,00044 2202 0,02 0,02 0,00176 2203 0,04 0,02 0,00352 2204 0,04 0,04 0,01408 220

Encasodequelosvaloresobtenidosencadaexperimentoparalaconstantedevelocidadnohubiesensidolosmismos,sehabríacalculadoelvalormediodelosmismos.

c)LaecuacióndeArrheniuspermitecalcularladependenciadelaconstantedevelocidadconlatemperatura:


lnkk=EAR

1T–

1T

Sustituyendo

ln74=EA

8,314·10

1300

–1400

EA=42,9kJ

4.2.Paraladescomposicióndel sehamedidolaconstantedevelocidada25°Cy55°C,encontrándosevaloresde3,46·10 y1,5·10 ,respectivamente.Determina laenergíadeactivaciónylaconstantedevelocidadaunatemperaturade0°C.

(Dato.ConstanteR=8,314·10 kJ· · )(Galicia2003)

LaecuacióndeArrheniuspermitecalcularladependenciadelaconstantedevelocidadconlatemperatura:

lnkk=EAR

1T–

1T

SustituyendoyteniendoencuentaquelasunidadesseexpresanenelS.I.:

ln3,46·10

1,5·10=

EA8,314·10

1328

–1298

EA=102,1kJ

Paraobtenerelvalordeka0°C,sesustituyeelvalorobtenidodeEAenlaexpresiónquerelacionalasconstantes:

lnk

3,46·10=

102,1

8,314·10

1273

–1298

k =7,9·10


2NO(g)+2 (g) (g)+2 (g)Calcula:a)Lavariacióndeentalpíaestándar,asícomoelvalordeesaentalpíaparalareacciónde20gdeNO.b)¿Setratadeunareacciónespontánea?c)Siparalareacciónanteriorsehanobtenidolossiguientesdatos:

Experiencia [NO]mol· [ ]mol· (mol· · )

1 0,1 0,1 1,35·10 2 0,2 0,1 2,70·10 3 0,2 0,2 5,40·10

Calcula laecuacióndevelocidad, laconstantecinéticay lavelocidadcuando[NO]=[ ]=0,15M.

(Datos. °(kJ· ):NO(g)=90,4; (g)=‐241,8.S°(J· · ):NO(g)=211; (g)=188,7; (g)=131; (g)=192)

(Asturias2005)


Δ H°=Σ νiH°i productos–Σ νiH°i reactivos




2molNO90,4kJmolNO

=‐664,4kJ

NosetieneencuentaelvalordeΔ H°delH (g)yN (g)yaqueporconvenioestosvaloressonnulos.

Relacionandomasayentalpía:

20gNO1molNO30gNO

‐664,4kJ2molNO

=‐221,5kJ


Δ G°=Δ H°–TΔ S°


Δ S°=Σ νiS°i productos–Σ νiS°i reactivos=

= 1molN191,2JK mol

+2molH O188,7JK mol

– 2molH131JK mol

+2molNO211JK mol

Δ S°=‐115,4J K

SustituyendoenlaexpresióndelaenergíalibredeGibbs:

Δ G°=‐664,4kJ–298K‐115,4J

K1kJ

103J=‐630kJ

Se trata de un proceso espontáneo a 25°C (temperaturas bajas), ya que el valor de°<0.Noobstante,atemperaturaselevadascambiaelsignodelaenergíalibredeGibbs

yelprocesoesnoespontáneo(Δ G°>0),yaqueentonces:

|Δ H°|<|TΔ S°|Δ G°>0

c)Laecuacióngeneraldevelocidaddelareacciónes:

v=k NO H

siendoxeylosórdenesparcialesrespectoalosreactivosNOyH ,respectivamente.


vv

2,70·10

1,35·10=k 0,2 0,1k 0,1 0,1

21=2 x=1


vv

5,40·10

2,70·10=k 0,2 0,2k 0,2 0,1

21=2 y=1

Laecuacióngeneraldevelocidaddelareacciónes:

=

Haciendoloscálculosconlosdatosdelexperimento1:


k=v

[NO][H ]k=

1,35·10 mol·L ·s0,1mol·L 0,1mol·L

=1,35L· ·

yprocediendodeigualformaparaelrestodelosexperimentosseobtieneelmismovalor.

Elvalordelavelocidadsi[NO]=[H ]=0,15mol·L :

v= 1,35L·mol ·s 0,15mol·L 0,15mol·L =2,70·10 mol· ·

4.4.Lossiguientesdatoscorrespondenacuatroreaccionesquímicasdeltipogeneral:

A+BC+D (kJ· ) ΔG(kJ· ) ΔH(kJ· )Reacción1 1,0 ‐2 0,2Reacción2 0,5 5 ‐0,8Reacción3 0,7 0,7 0,6Reacción4 1,5 ‐0,5 ‐0,3

a)¿Cuáleslareacciónmásrápida?b)¿Quéreaccionessonespontáneas?c) ¿Qué valoresde la tabla sepuedenmodificarmediante laadicióndeun catalizador encualquieradelascondicionesanteriores?

(Canarias2007)

a)Lareacciónmásrápidaesaquellaquetienemenorenergíadeactivación,E .Portanto,lareacciónmásrápidaesla2.

b) Una reacción es espontánea cuando en unas determinadas condiciones de presión ytemperaturasecumplequeΔG<0.Comomuestra latabla, lasreacciones1y4cumplenesacondición.Portanto,lasreacciones1y4sonespontáneas.

c)Lapresenciadeuncatalizadorenprocesoproduceundescensoenvalordelaenergíadeactivaciónsinmodificarelvalordeningunadelasfuncionestermodinámicas.Portanto,sólosemodificaelvalordelaenergíadeactivación, .

4.5.ParalareacciónA+BP,sehanobtenidolossiguientesdatos:[A](M) 0,10 0,20 0,20 0,30 0,30[B](M) 0,20 0,20 0,30 0,30 0,50

(M· ) 0,03 0,059 0,060 0,090 0,089Calcula el orden de reacción con respecto tanto aA como aB, así como la constante develocidad.

(Murcia2007)


r=k A B



rr

0,0590,030

=k 0,02 0,02k 0,01 0,02

21=2 x=1


rr

0,0600,059

=k 0,02 0,03k 0,02 0,02

1=1,5 y=0



k=r[A]

k=0,030M·s0,10M

=0,3

y procediendo de igual forma para el resto de los experimentos se obtienn valoressimilaresdelaconstante.

4.6.Elácido sulfúricopuedeobtenerseapartirde la tostaciónde lablenda (mineralcuyoprincipalcomponenteessulfurodecinc),segúnelproceso:

[1]sulfurodecinc+oxígenoóxidodecinc+dióxidodeazufre

[2]dióxidodeazufre+oxígenotrióxidodeazufre

[3]trióxidodeazufre+aguaácidosulfúricoa)¿Cuántoskilogramosdeblenda,conun53%desulfurodecincsenecesitanparaobtener200kgdeácidosulfúrico3,15M?Densidaddelácidosulfúrico1,19g· .b)¿Quévolumenocupaeloxígenonecesarioen laprimeraetapa,odetostación,medidoa20°Cy3atm?c)¿Cuáleslamolalidadytantoporcientoenpesodelácidosulfúricoobtenido?d) En la reacción [2] se observa que si la concentración inicial de dióxido de azufre seduplica,manteniendoconstante ladeoxígeno, lavelocidaddereacciónsemultiplicapor8,mientrasquesisemantieneconstante ladedióxidodeazufreysetriplica ladeoxígeno, lavelocidaddereacciónsetriplica.Calculeelordendelareacción.e)Silosvaloresdelasconstantesdevelocidaddelareacción[2]son0,55a600Ky1,5a625K,respectivamente,expresadasenlasmismasunidades.¿Cuáleslaenergíadeactivacióndelareacciónenelintervalodetemperaturasconsiderado?

(Datos.ConstanteR=8,314·10 kJ· · =0,082atm·L· · )(Asturias2009)

a)Lasecuacionesquímicascorrespondientesalasreaccionesdelprocesoson:

2ZnS(s)+3O (g)2ZnO(s)+2SO (g)

2SO (g)+O (g)2SO (g)

2SO (g)+2H O(l)2H SO (aq)

Laecuaciónglobaldelprocesoes:

ZnS(s)+2O (g)+H O(l)ZnO(s)+H SO (aq)

ElnúmerodemolesdeH SO quecontieneladisoluciónácidaes:

200·103gH SO 3,15M1cm H SO 3,15M1,19gH SO 3,15M

3,15molH SO

103cm H SO 3,15M=529,4molH SO

RelacionandoH SO conZnSyblenda:

529,4molH SO1molZnS1molH SO

529,4molZnS

529,4molZnS97,4gZnS1molZnS

1kgZnS10 gZnS

100kgblenda53kgZnS

97,3kgblenda

b)RelacionandoblendaconO :


529,4molZnS3molO2molZnS

794,1molO


V=794,1mol 0,082atm·L·mol ·K 25+273 K

3atm=6360L

c)Tomandocomobasedecálculo1000mLdedisolución:

3,15molH SO10 cm H SO 3,15M

1cm H SO 3,15M1,19gH SO 3,15M

98gH SO1molH SO

100=25,9%

Lacantidaddedisolventecontenidaen1000cm dedisoluciónes:

103cm H SO 3,15M1,19gH SO 3,15M1cm H SO 3,15M

–3,15molH SO98gH SO1molH SO

=881,3gH O

Lamolalidaddeladisoluciónes:

3,15molH SO881,3gH O

10 gH O1kgH O

=3,57molkg

d)Laecuacióngeneraldevelocidadparalareacción[2]vienedadaporlaexpresión:

r=k SO O

siendoayblosórdenesparcialesrespectoalosreactivosAyB,respectivamente.

Llamandox=[SO ]ey=[O ]sepuedenescribirlassiguientesecuaciones:

r r=k x y

r 8r=k 2x y

r 3r=k x 3y


rr

8rr=k 2x yk x y

23=2 a=3


rr

3rr=k x 3yk x y

31=3 b=1

Elordentotaldelareacciónes:

a+b=3+1=4

e)LaecuacióndeArrheniuspermitecalcularladependenciadelaconstantedevelocidadconlatemperatura:

lnkk=EAR

1T–

1T

SustituyendoyteniendoencuentaquelasunidadesseexpresanenelS.I.:


ln0,551,5

=EA

8,314·10

1625

–1600

EA=125,1kJ

(Este problema fue propuesto completo en O.Q.N. Murcia 2000 y los apartados a‐c enBaleares2008).

4.7.EnunareaccióndeltipoA+BCseobtieneexperimentalmentequelaecuacióndelavelocidadesv=k[A][B],dondek=A· / .Sepide:a)Explicaquerepresentacadaunodelostérminosdelaecuaciónk=A· / .b)¿Cuáleselordentotaldelareacción?c)Indicadeformarazonadatresformasparaaumentarlavelocidaddelareacción.

(Canarias2009)

a)EnlaleydeArrhenius,k=A·e /

keslaconstantedevelocidad

E eslaenergíadeactivaciónqueindicalabarreradeenergíaquedebensuperarlosreactivosparaconvertirseenproductos.

A es el factor preexponencial o factor de frecuencia que está relacionado con laprobabilidaddequeelchoqueentrepartículasseproduzcaconenergíasuficienteyorientaciónadecuada

Reslaconstantedelosgases

Teslatemperaturaabsoluta.

b)Elordentotaldeunareacciónesigualalasumadelosórdenesparcialesqueseindicanenlaecuación.Enestecaso,comoelordenparcialrespectoacadareactivoes1,elordentotaldelareacciónes2.

c)Laecuacióndevelocidadesv=k[A][B]

Siseaumenta[A]o[B]elvalordevaumenta.

DeacuerdoconlaecuacióndeArrhenius,siseaumentalatemperaturaaumentaelvalordekyconelloelvalordev.

Siseañadeuncatalizadorelvalordevaumenta.

4.8.Sehamedido la velocidad en la reacción:A+2BCa25°C,para loque sehandiseñadocuatroexperimentos,obteniéndosecomoresultadoslasiguientetabladevalores:

Experimneto [ ]mol· [ ]mol· (mol· · )

1 0,1 0,1 5,5·10 2 0,2 0,1 2,2·10 3 0,1 0,3 1,65·10 4 0,1 0,6 3,3·10

Determinalosórdenesdereacciónparcialesytotal,laconstantedevelocidadylavelocidadcuandolasconcentracionesdeAyBseanambas5,0·10 M.

(Canarias2012)


v=k A B




vv

2,2·10

5,5·10=k 0,2 0,1k 0,1 0,1

22=2 x=2


vv

3,3·10

1,65·10=k 0,1 0,6k 0,1 0,3

21=2 y=1

Elordentotaldelareacciónes(2+1)=3.


=


k=v

A Bk=

5,5·10 mol·L ·s0,1mol·L 0,1mol·L

=5,5·10 · ·

yprocediendodeigualformaparaelrestodelosexperimentosseobtieneelmismovalor.

Elvalordelavelocidadsi[A]=[B]=5,0·10 mol·L :

v= 5,5·10 L ·mol ·s 5,0·10 mol·L =6,88·10 mol· ·

Cuesti

5.CU

5.1. Spenda)Nob)Cec)Nod)Poe)Ne

Unaprese

Comovieneposit

Lare

5.2.P

¿Cuála)13b)0,0c)96d)0,1e)0,7

(Dato

Lare

siend

Susti

Lare

5.3.Pa)‐(8b)+(c)+(8d)‐(8e)0

Laex

ionesyProble

UESTIONES

Siparaunadientedelacopuededeteero.opuededeteositiva.egativa.

sustanciaentaelsigui

oseobservaedadapor ltiva.

espuestacor

Paralareacc

2 (g)+leselvalord30024601877

o.R=0,0821

elaciónentre

K =K R

do

Δ=Σcoe

ituyendo:

K =13 0

espuestacor

Paralareacc8,314)(100)(8,314)(373)8,314)(100)8,314)(373)

xpresiónque

masdelasOlim

SdeEQUIL

sustancia lcurvadelpunerminarsesin

rminarsesin

como laientediagra

a,lacurvadlíneaADqu

rrectaeslab

ción:

+ (g)de alam

1atm·L·

elasconstan

RT

f.esteq.pro

0,082 900

rrectaeslad

ción:Hg(l))(2,30)log()(2,30)log()(2,30)log()(2,30)log(

erelacionaΔ

mpiadasdeQu

LIBRIOQUÍ

ladensidadntodefusiónnelpuntocr

nelpuntotr

que se prmadefases

elpuntodeuetienepen

b.

2 (gmismatempe

· )

ntesK yK

ductosgas–

=0,18

d.

Hg(g(0,00036)(0,00036)(0,00036)(0,00036)

ΔG°ylacon

uímica.Volume

ÍMICO

del sólido enes:rítico.

riple.

ropones:

fusiónndiente

g) =1eratura?

vienedada

–Σcoef.este

g), a100

stantedeeq

en2.(S.Menar

esmayorqu

13a900K.

aporlaexpr

eq.reactivo

°Ces0,0003

(O.Q.N.Nava

quilibrioK

rgues&F.Latre

ue ladensida

(O.Q.N

(O.Q.N

resión:

sgas=2–(

36atmyΔG°

cerrada1996)

es:

e)

daddel líqui

N.Navacerrada

N.Navacerrada

(2+1)=‐1

°a100°Ces:

(O.Q.L.Madrid

273

ido, la

a1996)

a1996)

d2011)


ΔG°=‐RTlnK =‐2,30RTlogK

Sustituyendo:

ΔG°=‐2,30(8,314)(373)log(0,00036)



NO(g)+CO(g)½ (g)+ (g) ΔH=‐374kJ¿Quécondicionesfavorecenlaconversiónmáximadereactivosaproductos?a)Altatemperaturaybajapresión.b)Bajatemperaturaybajapresión.c)Altatemperaturayaltapresión.d)Bajatemperaturayaltapresión.e)Ningunadeestascondiciones.

(O.Q.N.Navacerrada1996)(O.Q.L.Murcia2006)(O.Q.L.Asturias2009)(O.Q.L.Madrid2009)(O.Q.L.Asturias2011)(O.Q.L.Madrid2011)

DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelierquediceque:

“cualquiercambioenunadelasvariablesquedeterminanelestadodeequilibriodeunsistema,causaundesplazamientodelequilibrioenelsentidoquetiendeaoponersealcambioenlavariablemodificada”.

Si se aumenta la presión, el sistema se desplaza en el sentido en el que la presióndisminuya, es decir, hacia donde se formen menos moles de gas, en este caso losproductos.

Si se disminuye la temperatura, el sistema se desplaza en el sentido en el que sedesprenda calor y, por tanto, aumente la temperatura del sistema. Como se trata de unprocesoexotérmico,elsistemasedesplazahacialaformacióndelosproductos.



2 (g)+2 (g)4HCl(g)+ (g) =8,0a900K.

Silaspresionesinicialesde (g)y (g)son0,10atmcadaunaylaspresionesdeHCl(g)y (g)son0,25atmcadauna,¿cuáldelassiguientesproposicionesescorrecta?a) < ylareaccióntienelugarhacialaderecha.b) > ylareaccióntienelugarhacialaizquierda.c) < ylareaccióntienelugarhacialaizquierda.d) > ylareaccióntienelugarhacialaderecha.e)Lareacciónestáenequilibrio.

(O.Q.N.Navacerrada1996)(O.Q.L.Extremadura2003)(O.Q.L.Sevilla2004)(O.Q.L.Madrid2009)

ElvalordeQ secalculaconlaspresionesparcialesantesdealcanzarseelequilibrio:

Q =pHCl p

p 2 p 2 =

0,25 0,250,1 2 0,1 2 =9,8

Comoseobserva,Q >K ,yparaquesealcanceelequilibrioQ debehacersemenorhastaigualarseaK .Paraellodebedisminuirelnumeradoryaumentareldenominador,porloquelareaccióntienelugarhacialaizquierda.




3Fe(s)+4 (g) (s)+4 (g)Unaumento en el volumendel recipientede reacciónproduce el siguiente efecto sobre elequilibrio:a)Noseproduceningúncambio.b)Elvalorde disminuye.c)Seproducemás (g).d)Seproducemás (g).e)Elvalorde aumenta.

(O.Q.N.Navacerrada1996)

SetratadeunequilibrioheterogéneoylaexpresióndelaconstanteK es:

K =H2H O

=

n 4

V4

n 4

V4

=n 4

n 4

LarelaciónentrelasconstantesK yK vienedadaporlaexpresión:

K =K RT

siendo

Δ=Σcoef.esteq.productosgas–Σcoef.esteq.reactivosgas=4–4=0

Seobtieneque,K =K .

Estetipodeequilibriosenlosqueexisteelmismonúmerodemolesdegasenproductosqueenreactivosnoestáafectadoniporvariacionesdepresiónnidevolumen.


5.7.Lareacción:

(g)+ (g)2NO(g)se encuentra en equilibrioaunasdeterminadas condicionesdepresión y temperatura.Alañadirnitrógenoalamezcla,sucedeque:a)Nada,porquenosepuedealterarelequilibrio.b)Sedesplazaelequilibrioalaizquierda,paraquetambiénaumentelaconcentraciónde .c)Disminuyeelvalordelaconstantedeequilibrio.d)Sedesplazaelequilibrioaladerecha,conelfindecompensarelefectodelaumentodelaconcentraciónde .

(O.Q.L.Murcia1996)



a)Falso.AlañadirN atemperaturaconstanteelequilibrioserompe.


b)Falso.SiseañadeN ,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueconsumaestasustanciareaccionandoconO hacialaformacióndeNO(derecha)porloquelaconcentraciónO disminuye.

c) Falso. Si se añade N a temperatura constante, de acuerdo con el principio deLe Châtelier, el sistema se desplaza en el sentido en el que consuma esta sustancia, esdecir,hacia la formaciónde losproductos.Lasnuevascantidadesde lassustanciasenelequilibriosondiferentesalasexistentesantesdeañadirN perolarelaciónentreellassemantienedeacuerdoconlaexpresióndeK porloqueelvalordelaconstantenocambiaalnovariarlatemperatura.

d)Verdadero.Talcomosehaexplicadoenelapartadob).


5.8.Paraelequilibrio:

2 (g)2NO(g)+ (g)a) = b)SefavorecelaobtencióndelNOalaumentarlapresión.c)Sedesplazaalaizquierdaalañadir .d)Sedesplazaaladerechaalañadiruncatalizador.

(O.Q.L.Murcia1996)

a)Falso.LarelaciónentrelasconstantesK yK vienedadaporlaexpresión:

K =K RT

siendo


EnestecasosecumplequeK ≠K .



b) Falso. Al aumentar la presión total del recipiente, de acuerdo con el principio deLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelelsentidoenelquebajelapresióntotal,esdecir,enelsentidoelquedisminuyaelnúmerodemoléculasgaseosaspresentesenelequilibrio,enestecasohacialaformacióndeNO .

c)Verdadero. Si se añadeO ,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier, el sistemasedesplaza en el sentido en el que consuma esta sustancia reaccionando con NO hacia laformacióndeNO (izquierda).

d) Falso. Un catalizador disminuye la energía de activación tanto de la reacción directacomoinversa,portantoelequilibrionosemodifica.



5.9.Unareacciónquímicatieneunaconstantedeequilibriomuyelevada.Portanto:a)Elequilibriosealcanzarárápidamente.b)Lamezcladelosreactivospuedeserexplosiva.c)Lavelocidadnodependerádelasconcentracionesdelosreactivos.d)Nosepuededecirnadadelavelocidaddelareacción.

(O.Q.L.Murcia1996)

a) Falso. El tiempo que tarda en alcanzarse el equilibrio no depende del valor de suconstantedeequilibriosinodelvalor lasconstantescinéticasde lasreaccionesdirectaeinversa.

b) Falso. El que lamezcla de reactivos pueda ser explosiva no depende del valor de suconstantedeequilibriosinodelascaracterísticaspropiasdelosreactivos.

c)Falso.LavelocidaddeunareacciónABsedefinecomo:

r=k[A

dondekeslaconstantecinéticaodevelocidad,[A]eslaconcentraciónmolardelreactivoAyneselordenparcialdelareacciónrespectoalmismo.

d)Verdadero.SuponiendoelequilibrioAB,cuyaconstantedeequilibriovienedadaporlaexpresión:

K =B A

el hechode que la constante de equilibrio seamuy elevada quiere decir que [B] >> [A]peronosuministraningunainformaciónsobrelavelocidaddelareacción.


5.10.UnasustanciaABsedescomponeparaformarAyBdeacuerdoconlareacción:

AB(g)A(g)+B(g)siendo laconstantedeequilibrio1,0.Sise introducen2molesdeABenunrecipientedeunlitro,alalcanzarelequilibrioelnúmerototaldemolesserá:a)2b)2,3333c)3d)4

(O.Q.L.Murcia1996)

Latablademolescorrespondientealequilibrioes:

AB A Bninicial 2 — —ntransformado x — —nformado — x xnequilibrio 2–x x x

Laexpresióndelaconstantedeequilibrioes:

K =A BAB

SustituyendoenlaexpresióndeK yteniendoencuentaqueV=1L:


1,0=x2

2xx=1mol

Elnúmerodemolestotalesenelequilibrioes:

nt= 2–x +x+x=2+x=3mol


5.11.Supongaunareacciónendotérmicaenfasegaseosadeltipo2AB:a)Elequilibriosedesplazaalaizquierdaalaumentarlapresión.b)Alaumentarlatemperaturaaumentalaconstantedeequilibrio.c)Laconstantedeequilibrioesindependientedelatemperatura.d)Ningunadelasanterioresescorrecta.

(O.Q.L.Murcia1996)



a) Falso. Al aumentar la presión total del recipiente, de acuerdo con el principio deLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquebajelapresióntotal,esdecir,enelsentidoelquedisminuyaelnúmerodemoléculasgaseosaspresentesenelequilibrio,enestecasohacialaformacióndeB(derecha).

b)Verdadero.Siseaumentalatemperatura,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueseconsumaelcaloraportadoyasídesciendalatemperatura. Al tratarse de un proceso endotérmico la reacción se desplaza hacia laformacióndeB(derecha).

AlalcanzarseelnuevoequilibriosetienequelacantidaddeBesmayorquelaexistenteenelequilibrioanterior,mientrasquelacantidaddeAesmenor.TeniendoencuentaquelaexpresióndeK es:

K =BA

elvalordelaconstanteK alanuevatemperaturaesmayorqueelanterior.

c)Falso.Deacuerdocon la leydel equilibrioquímicoexisteunvalorde la constantedeequilibrioparacadatemperatura.

d)Notienesentido.


5.12.Elpuntodeebulliciónnormaldeunlíquidoes:a)Latemperaturaalaquelapresióndevaporigualaalapresiónatmosférica.b)Latemperaturaporencimadelacualungasnopuedesercondensado.c)Latemperaturaalaquesupresióndevaporesigualaunaatmósfera.d)Latemperaturaalaquesealcanzaelequilibrioentreellíquidoyelgas.e)Ningunodelosanteriores.

(O.Q.N.CiudadReal1997)

Unlíquidohiervecuandosupresióndevaporseigualaalapresiónatmosférica.Elpuntodeebulliciónnormalcorrespondeacuandolapresiónatmosféricaes1atm.

Cuesti

Lare

5.13.a)Lab)Lac)Lad)Lae)La

Alav

a‐c)F(A)elos tsusta

b) FaOA)eseenvapoencu

d)Vepued

e) Faencu

Lare

5.14.Calcu

a)1,5b)1,0c)2,4d)7,2e)4,0(Dato

Laec

Comovalor

Laex

Susti

ionesyProble

espuestacor

Latemperaatemperaturatemperaturtemperaturatemperaturatemperatur

vistadelsigu

Falso.La teesaquellaentres estadoancia.

also. La cuestáformadncuentraner y terminaentraelpun

erdadero.Ldelicuarunv

also. La cuentraneleq

espuestacor

La energíaulalaconsta

(g)+

57·10 07·10 47·10 24·10 06·10 o.R=8,314J

cuaciónterm

12N (g)+

oen lareacrdado,173,3

xpresiónque

K exp

ituyendo:

masdelasOlim

rrectaeslac

aturacríticaraalaquetraalaqueteraalaqueeraporencimraalaquete

uientediagr

mperaturan lacoexistos de agre

urva de subdaporlospulequilibrioa en el punntotriple.

La temperatvaporporm

rva de fusiquilibrioels

rrectaeslad

a libre Gibbsantedeequil

(g)

J· ·

moquímicac

12O (g)

cciónpropu38kJ.

erelacionaK

‐ΔG°RT

mpiadasdeQu

c.

enundiagrienelugarelerminalaculsólido,líqumadelacualerminalacu

ramadefase

delpuntotrenenequiligación de

blimación (luntosenloselsólidoconto A dond

turadelpunmuchoquese

ión (línea Asólidoconel

d.

s de formaclibriodelare

2NO(g)

)

correspondi

NO(g)

estase form

K conΔGe

uímica.Volume

ramadefaselpuntotriplurvadesubliuidoygasexilelgasnoseurvadepunt

es:

ripleibriouna

líneasqueonelde se

ntocrítico(eaumentel

AD) está follíquidoyte

ción delNOreacción:

entealafor

ΔG°

man2moles

es:

en2.(S.Menar

esparaunasle.imación.istenenequepuedelicuatosdefusión

(C)esaquelapresión.

ormada porerminaenel

(g) es 86,6

(O.Q.N.Ciuda

rmacióndeN

°=86,69kJ·

sdeNO,el

rgues&F.Latre

sustanciapu

ilibrio.arporaumen.

(O.Q.

llaporencim

r los puntolpuntoD.

69 kJ·

adReal1997)(

NO(g)es:

mol

valordeΔG

e)

uraes:

ntodepresió

.N.CiudadRea

madecual

s en los qu

a 25°C y 1

(O.Q.L.Asturias

G°eseldob

279

ón.

l1997)

nose

ue se

1 atm.

s2008)

ledel


K =exp‐173,38kJ·mol

8,314·10 kJ·mol ·K 25+273 K=4,06·10

Comosededucedelvalordelaconstante,atemperaturaambiente,seformamuypocoNO.



(g)2 (g) ΔH=+58,2kJ¿Cuálde las siguientesmodificacionesproduciráunaumento en la concentraciónde (g)?a)Unaumentodelatemperatura.b)Unadisminucióndelvolumen.c)Laconcentraciónde (g)permaneceráconstanteyaqueestáenelequilibrio.d)Unaumentodelapresión.e)Unadisminucióndelatemperatura.

(O.Q.N.CiudadReal1997)(O.Q.L.Madrid2010)



a)Verdadero.Siseaumentalatemperatura,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelierelsistema sedesplaza en el sentido en el que se consuma calor y, por tanto, disminuya latemperaturadelsistema.Comosetratadeunprocesoendotérmico,elsistemasedesplazahacialaformacióndeNO .

b‐d)Falso.Sisedisminuyeelvolumenatemperaturaconstante,deacuerdoconlaleydeBoyle aumenta la presión. Si se aumenta la presión, de acuerdo con el principio de LeChâtelierelsistemasedesplazaenelsentidoenelquelapresióndisminuya,esdecir,haciadondeseformenmenosmolesdegas,enestecasoN O .

c) Falso. Carece de sentido, ya que si se altera el equilibrio cambia la composición delmismo.

e) Falso. Si se disminuye la temperatura, de acuerdo con el principio deLeChâtelier elsistema se desplaza en el sentido en el que se produzca calor y, por tanto, aumente latemperaturadelsistema.Comosetratadeunprocesoendotérmico,elsistemasedesplazahacialaformacióndeN O .



4 (g)+7 (g)2 (g)+6 (g)Siinicialmente[ ]=[ ]=3,60mol/L,yenelequilibriolaconcentracióndeaguaquequedasinreaccionares[ ]=0,60mol/L,calcule laconcentracióndeequilibriode (g)enmol/L.a)3,00b)2,00c)2,40d)0,90e)Senecesitalaconstantedeequilibrioparaelcálculo.

(O.Q.N.CiudadReal1997)


Latabladeconcentracionescorrespondientealequilibrioes:

NH O N O H Ocinicial 3,60 3,60ctransformado 2x 6xcformado 4x 7x cequilibrio 4x 7x 3,60– 2x 3,60– 6x

LaconcentracióndeH Oenelequilibriopermiteobtenerelvalordex:

[H O]=3,60–6x=0,60x=0,50M

LaconcentracióndeNH enelequilibrioes:

[NH ]=4 0,5M =2,00M


5.17.Laposicióndeequilibrionoseveafectadaapreciablementeporcambiosenelvolumendelrecipienteparalareacción:a) (g)+ (g)2NO(g)b) (s)+6 (g)4 (l)c) (g)+3 (g)2 (g)d) (g)+ (s)2HI(g)e) (l) (l)+½ (g)

(O.Q.N.CiudadReal1997)(O.Q.L.Cádiz2008)

a)Verdadero.LaexpresióndelaconstanteK es:

K =[NO]2

N O =

nNO 2

V2

nV

nV

=nNO 2

n n

b)Falso.LaexpresióndelaconstanteK es:

K =1

[Cl ]6=

1n 6

V6

=V6

n 6 K sídependedeV

c)Falso.LaexpresióndelaconstanteK es:

K =[NH ]2

N [H ]3=

n 2

V2

nV

n 3

V3

=n 2

n n 3 V2K sídependedeV

d)Falso.LaexpresióndelaconstanteK es:

K =IH]2

H=

nHI 2

V2

nV

=nHI 2

n1VK sídependedeV

e)Falso.LaexpresióndelaconstanteK es:

K = O ]½=n ½

V½K sídependedeV



5.18.Paralareaccióndedescomposicióndecarbamatodeamonio:

(s)2 (g)+ (g)enelequilibriolapresióntotaldelgases0,843atma400K.Laconstantedeequilibrio aestatemperaturaes:a)0,0222b)0,00701c)0,843d)0,0888e)0,599

(O.Q.N.CiudadReal1997)(O.Q.L.Asturias2007)(O.Q.L.LaRioja2011)(O.Q.L.LaRioja2012)


K = p p

Deacuerdoconlaestequiometríadelareacción:

p =2p =2p

DeacuerdoconlaleydeDaltondelaspresionesparciales:

p =p +p =3pp=p3=0,843atm

3=0,281atm

SustituyendoenlaexpresióndeK :

K = 2p ·p=4 0,281 =0,0888


(EnAsturias2007ponenunidadesalaconstantedeequilibrio,atm ,yenLaRioja2011y2012seproponeotratemperaturayotrapresióndeequilibrio).

5.19.Elprocesodadoporlaecuaciónquímica:

(g)+ (g) (g)puededecirsequeestáenequilibriocuando:a)Lasconstantesdevelocidadseigualan.b)Lavelocidaddelareaccióndirectaylavelocidaddelareaccióninversasonnulas.c)Lasvelocidadesdelareaccióndirectaeinversasoniguales.d)Lavelocidaddelareaccióndirectaesdobledelavelocidaddelareaccióninversa.

(O.Q.L.Murcia1997)

Las velocidades de las reacciones directa e inversa correspondientes al equilibriopropuestosedefinen,respectivamente,como:

r1=k1 Cl a PCl b

r2=k2 PCl cenelequilibrior1=r2

donde k1 y k2 son las respectivas constantes de velocidad, [Cl ], [PCl ] y [PCl ] son lasconcentracionesenelequilibrioya,bycson losórdenesrespectivosacadaunade lasespecies.

Desde el punto de vista cinético, cuando las velocidades r1 y r2 se igualan, el sistemaalcanzaelequilibrio.



5.20. Para una determinada reacción química entre sustancias gaseosas se sabe queKp=100.¿Cuáldelassiguientesafirmacionesescierta?a)ΔG°=0,puestoqueelsistemaseencuentraenequilibrio.b)ΔG°<0c)ΔG°>0d)NoesposiblehacerningunaafirmaciónrelativaaΔG°.

(O.Q.L.Murcia1997)

LaexpresiónquerelacionaΔG°conK es:

ΔG°=‐RTlnK

ComoellnK >0,comolosvaloresdeRyTsonsiemprepositivos,entoncesΔG°<0.Setratadeunprocesoespontáneoaesatemperatura.


5.21. La reacción de formación del amoníaco es exotérmica. ¿Cuál de las siguientesafirmacionesesfalsa?a)Lareacciónesmásrápidaalaumentarlatemperatura.b)Alaumentar lapresióndisminuye laconcentraciónde losreactivosyaumenta lade losproductos.c)Alaumentarlatemperaturaaumentalaconcentracióndelosreactivosydisminuyeladelosproductos.d)Alaumentarelvolumendisminuye laconcentraciónde losreactivosyaumenta lade losproductos.

(O.Q.L.Murcia1997)

a)Verdadero.Alaumentarlatemperatura,lasmoléculassemuevenconmayorvelocidad,seproducenmáschoquesentreellasyporlotantoaumentalavelocidaddelareacción.



Porejemplo,enelequilibriocorrespondientealaformacióndeNH :

N (g)+3H (g)2NH (g) ΔH°<0

b)Verdadero.Alaumentar lapresióntotaldelrecipiente,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquebajelapresióntotal,esdecir,enelsentidoelquedisminuyaelnúmerodemoléculasgaseosaspresentesenelequilibrio,enestecasohacialaformacióndeNH porloqueaumentalaconcentracióndeestasustanciamientrasquedisminuyenlasconcentracionesdelosreactivos.

c)Verdadero.Alaumentarlatemperatura,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueseconsumaelcaloraportadoyasídesciendalatemperatura. Al tratarse de un proceso exotérmico la reacción se desplaza hacia laformación de los reactivos por lo que aumenta la concentración de estos,mientras quedisminuyeladelproducto.

d)Falso.Alaumentarelvolumena temperatura constantedisminuye lapresión (leydeBoyle). Al disminuir la presión total del recipiente, de acuerdo con el principio de LeChâtelier,elsistemasedesplazaenelelsentidoenelquesubalapresióntotal,esdecir,en


elsentidoelqueaumenteelnúmerodemoléculasgaseosaspresentesenelequilibrio,eneste caso hacia la formación deN yH , por lo que aumenta la concentración de estassustancias(reactivos)mientrasquedisminuyelaconcentracióndelproducto.


5.22.Lapresióndevapordeunlíquidoenequilibrioconsuvapor:a)Aumentaconlatemperatura.b)Dependedelosvolúmenesrelativosdelíquidoyvaporenequilibrio.c)Dependedeláreadelasuperficiedellíquido.d)Dependedelacantidaddelíquidopresente.e)Nodependedelatemperatura.

(O.Q.N.Burgos1998)

Lapresióndevapordeun líquidosolodependede latemperatura,yaquesiaumenta latemperatura del líquido, éste gana energía que se emplea para romper los enlacesintermoleculares,quemantienenunidasalasmoléculasenlafaselíquida,ypasanalafasevapor haciendoque el número aumente el númerodemoléculas en la fase vapor y conestolapresióndevapor.



2 (s)2CuBr(s)+ (g)

lapresióndel (g)enelequilibrioes1,90·10 kPaa298K.CalculeΔGa298Kcuandolapresióndel (g)producidoenlareacciónes1,00·10 kPa.a)39,9kJ· b)0c)44,1kJ· d)‐3,2kJ· e)‐7,3kJ· (Dato.R=8,314J· · )

(O.Q.N.Burgos1998)

LaexpresiónquepermitecalcularΔG°es:

ΔG°=‐RTlnK

AltratarsedeunequilibrioheterogéneolaexpresióndeK es:

K =p

Teniendoencuentaqueparacalcularlaconstantedeequilibriolapresióndereferenciaes1atm(101,3kPa),elvalordeK es:

K =1,90·10101,3

=1,88·10

Sustituyendo:

ΔG°= ‐8,314·10 kJ·mol ·K 298K·ln 1,88·10 =44,1kJ·mol

LaexpresiónquepermitecalcularΔGes:

ΔG=ΔG°+RTlnQ

ElvalordeQ es:


Q =1,00·10101,3

=9,87·10

Sustituyendo,elvalordeΔGes:

ΔG=44,1kJ·mol + ‐8,314·10 kJ·mol ·K 298K·ln 9,87·10 =‐7,3kJ·



4 (g)+7 (g)2 (g)+6 (g)Siinicialmente[ ]=[ ]=3,60mol/L,yenelequilibrio[ ]=0,60mol/L,calculelaconcentracióndeequilibriodel (g)enmol/L.a)2,40b)0,70c)3,50d)3,00e)Senecesitalaconstantedeequilibrioparaelcálculo.

(O.Q.N.Burgos1998)(O.Q.N.Almería1999)(O.Q.L.Asturias2002)(O.Q.L.Asturias2008)(O.Q.L.Asturias2009)


NH O N O H Ocinicial 3,60 3,60ctransformado 2x 6xcformado 4x 7x cequilibrio 4x 7x 3,60– 2x 3,60– 6x

LaconcentracióndeH Oenelequilibriopermiteobtenerelvalordex:

[H O]=3,60–6x=0,60x=0,50M

LaconcentracióndeO enelequilibrioes:

[O ]=7(0,5M)=3,50M


5.25.Paralareacciónquímica:

3Fe(s)+4 (g)Fe3O4(s)+4 (g),larelaciónentrelasconstantesdeequilibrio y es:a) = b) = / c) = / d) = e) =

(O.Q.N.Burgos1998)(O.Q.L.Murcia2007)(O.Q.L.Murcia2008)

LarelaciónentrelasconstantesKcyKpvienedadaporlaexpresión:

K =K RT

siendo



Seobtiene, = .

Setratadeunequilibrioenelqueexisteelmismonúmerodemolesdegasenproductosqueenreactivos.Estetipodeequilibriosnoestáafectadoniporvariacionesdepresiónnidevolumen.


5.26.Elequilibrio:

(g)2N(g) atemperaturaconstante.a)NovaríasiseañadeArapresiónconstante.b)NovaríasiseintroduceAravolumenconstante.c)Novaríasisereduceelvolumendelrecipiente.d)Solocambiasisemodificalapresión.e)Alaumentarelvolumendelrecipientealdoble,elequilibriosedesplazahacialaizquierda.

(O.Q.N.Burgos1998)(O.Q.L.Extremadura2005)



a)Falso.SiseañadeAr(uninerte)alequilibrioapresiónconstante,deacuerdoconlaleydeBoyleaumentaelvolumendelrecipiente.

LaexpresióndelaconstanteK es:

K =N]2

N=

nN 2

V2

nV

=nN 2

n1V

Comoseobserva,laconstanteK dependedelvalordeV,siestecambiatambiénlohaceelvalordeK porloqueelequilibriosealtera.

b)Verdadero. Si se añadeAr (un inerte) al equilibrio a volumenconstante, aumenta lapresión total del sistema por la adición del nuevo componente, pero manteniéndoseconstanteslaspresionesparcialesdelassustanciasimplicadasenelequilibrioporloqueelvalordelaconstanteK nosealterayelequilibrionocambia.

c)Falso.Sisereduceelvolumendelrecipienteatemperaturaconstante,deacuerdoconlaleydeBoyleaumentalapresiónenel interiordelrecipiente.DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elequilibriosedesplazaenelsentidoeneldisminuyalapresión,esdecir,haciadondehayamenosmolesdegas,enestecasohacialaformacióndeN .Elequilibriosealtera.

d)Falso.Yaqueelequilibriosealteratambiénsicambiaelnúmerodemolesdecualquieradelasespeciesimplicadasenelequilibrio.

Tambiénsealterasisemodificalatemperaturayaquesetratadeunprocesoendotérmicoquesevefavorecidoportemperaturasaltas.

e)Falso.Eslapropuestacontrariaalapartadoc),siseduplicaelvolumendelrecipienteatemperatura constante, de acuerdo con la ley de Boyle la presión en el interior delrecipientesereducealamitad.DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elequilibriose


desplazaenelsentidoenelaumentelapresión,esdecir,haciadondehayamásmolesdegas,enestecasohacialaformacióndeN.Elequilibriosealtera.


5.27.Silaconstantedeequilibrioparalareacción:

2 (g)+ (g)2 (g) es,a800°C, =9 .

El valor de dicha constante a la misma temperatura pero para el equilibrio dado por laecuación:

(g)+½ (g) (g) debeser:a) =9

b) =3

c) =4,5 ½

d) =3 ½(O.Q.L.Murcia1998)(O.Q.L.CastillayLeón2003)

LaexpresióndelaconstanteK paraelequilibriocuyaconstanteesconocidaes:

K =p

p p=9

LaexpresióndelaconstanteKpparaelequilibriocuyaconstantesedeseaconoceres:

K '=p

p p½

Larelaciónentreambasconstantesdeequilibrioes:

K '= K½K '=√9=3 ½


5.28.Unavezalcanzadoelequilibrioquímicoaunadeterminada temperatura,es incorrectoafirmarque:a)Lasconcentracionesdecadaunodelosreactivosyproductospermanecenconstantes.b)Losreactivosdejandetransformarseenproductos.c)Lasvelocidadesdelasreaccionesdirectaeinversasoniguales.d)Lavariacióndeenergíalibredelsistema(ΔGsistema)esiguala0.

(O.Q.L.Murcia1998)

Sea,porejemplo,elequilibrioA(g)B(g)+C(g).

a)Verdadero.Laexpresióndesuconstantedeequilibrioes:

K =B C A

En el instante en el que se alcanza el equilibrio los valores [A], [B] y [C] semantienenconstantes.

b)Falso.Unavezalcanzadoelequilibrioquímico,losreactivossiguentransformándoseenproductosalamismavelocidadquelosproductossetransformanenreactivoscon.


c) Verdadero. Las velocidades de las reacciones directa e inversa correspondientes alequilibriopropuestosedefinen,respectivamente,como:

Las velocidades de las reacciones directa e inversa correspondientes al equilibriopropuestosedefinen,respectivamente,como:

r1 k1 A a

r2 k2 B b C cenelequilibrior1 r2

donde k1 y k2 son las respectivas constantes de velocidad, [A], [B] y [C] son lasconcentracionesenelequilibrioya,bycson losórdenesrespectivosacadaunade lasespecies.

Desde el punto de vista cinético, cuando las velocidades r1 y r2 se igualan, el sistemaalcanzaelequilibrio.

d) Verdadero. Desde el punto de vista termodinámico, cuando un sistema alcanza elequilibriosecumplequelavariacióndeenergíalibredeGibbsdelareacción,ΔGr=0.


5.29.Paraunadeterminadareacciónenequilibriosesabeque a300Kvale1,0yque a600Kvale2,0;portanto,sepuedeafirmarque:a) a450Kvale1,5.b)Elaumentodelapresióndelsistemafavorecelaformacióndeproductos.c)Lareacciónesendotérmica.d) aumentaalaumentarlapresión.e)Lapresiónesunavariablequenoinfluyesobrelaconstantedeequilibriodelsistema.

(O.Q.L.Murcia1998)(O.Q.L.CastillayLeón2003)

a) Falso. La ecuación de van’tHoff relaciona la dependencia de la constante K con latemperatura:

lnK

K=ΔH°R

1T

1T

Comoseobserva,larelaciónentreTyK noeslineal.

b‐d)Falso.Nosepuedeconocercómoafectanlasvariacionesdepresiónalequilibriosinsaberdequéequilibrio se trata,esdecir, sinconocerelnúmerodemoléculasdegasenreactivosyproductos.

c)Verdadero.Sustituyendolosdatosenlaecuacióndevan’tHoff:

ln2,01,0

=ΔH°8,314

1300

1600

ΔH° 3458J

ComoΔH°>0,setratadeunprocesoendotérmico.

e)Falso.Elúnicotipodeequilibriosquenosevenafectadosporlasvariacionesdepresiónson aquellos en los que existe el mismo número de moléculas de gas en reactivos yproductos.



5.30.Algunosestudiantessuelenequivocarsealrealizarcálculosconconstantesdeequilibrioya que utilizanmoles en lugar demoles/L, aunque a veces el resultado numérico sea elmismo.Estaúltimacircunstanciasolosedaenunadelasreaccionessiguientes:a)2CO(g)+ (g)2 (g)b) (g)+ (g)2HCl(g)c) (g) (g)+ (g)d) (g)+3 (g)2 (g)e)C(s)+ (g)2CO(g)

(O.Q.L.Asturias1998)(O.Q.L.Extremadura2003)

El error no importa en aquellos equilibrios en los que el valor de la constante Kc nodependadelvolumen.

a)Falso.LaexpresióndelaconstanteK haciendoaparecerelvolumenes:

K =[CO ]2

[CO]2[O ]=

n 2

V2

nCO 2

V2nV

=n 2

nCO 2 nVK sídependedeV

b)Verdadero.LaexpresióndelaconstanteK haciendoaparecerelvolumenes:

K =[HCl]2

H Cl =

nHCl 2

V2

nV

nV

=nHCl 2

n n

c)Falso.LaexpresióndelaconstanteK haciendoaparecerelvolumenes:

K =PCl Cl PCl

=

nV

nV

nV

=n n

n1VK sídependedeV

d)Falso.LaexpresióndelaconstanteK haciendoaparecerelvolumenes:

K =[NH ]2

N [H ]3=

n 2

V2

nV

n 3

V3

=n 2

n n 3 V2K sídependedeV

e)Falso.LaexpresióndelaconstanteK haciendoaparecerelvolumenes:

K =[CO]2CO

=

nCO 2

V2

nV

=nCO 2

n1VK sídependedeV


(EnAsturias1998sepreguntaencuálK =K ).

Cuesti

5.31.a)Elb)Unc)Lad)Cupresie)La

a) Veatmovalorebull

b)Fa

c)Fa

d)Faambi

e) Fadeunequilconpque lapen

Lare

5.32.

laprepresia)39b)0c)44,d)‐3,e)‐7,(Dato

Laex

Altra

Comoeneqrefer

ionesyProble

Señalelapraguapurahnsólidosublipresióndevualquiergasión.atemperatur

erdadero.osférica.Madrde lapresilicióndelag

also.Depend

also.Lapresi

also.Soloesiente.

also. Observnasustancialibrio sólidopendiente inla temperatnasvaríacon

espuestacor

Paralareac

2 (s)

esióndelióndel (g9,9kJ·

4,1kJ· ,2kJ· 3kJ· o.R=8,314J

xpresiónque

ΔG°=‐RT

atarsedeun

K =p

olapresiónquilibrio.Terenciaes1a

masdelasOlim

roposicióncohierveamenimacuandovapordeunspuede licu

radefusión

Un líquidodridestáamiónatmosféguaesmenor

decomosea

ióndevapo

posiblesila

vando el diaaseobservao‐líquido (Anfinita, lo cutura de fusinlapresión.

rrectaeslaa

cción:

s)2C

(g)eneleq(g)producido

J· ·

epermiteca

lnK

nequilibrioh

ndetrabajoniendoencatm(101,3k

mpiadasdeQu

orrecta:nortemperalapresióndlíquidodepearsea temp

deunsólido

hierve cuamayoralturaéricaesmenr.

eldiagrama

rdeunlíqui

atemperatu

agrama de faquelacurvAD) es una rualquieredónde un só

a.

CuBr(s)+

quilibrioes1oenlareacc

)

alcularΔG°e

heterogéneo

coincidecocuentaquepkPa),elvalor

uímica.Volume

turaenMaddelpuntotripendedelacaperaturaam

ovaríamuch

ando su preaqueAlmernorenMadr

adefasesde

idosolodep

uracríticade

fasesvaderectadecirólido

(g)

1,90·10 kPciónes1,90·

es:

olaexpresió

onlapresióparacalcularrdeK es:

en2.(S.Menar

dridqueenApleesinferioantidaddelímbiente si se

hoconlapre

esión de varíaqueestáridqueenA

elasustanci

pendedelat

edichogase

Paa298K.10 kPa.

óndeK es:

ndeequilibrlaconstant

rgues&F.Latre

Almería.ora1atm.íquido.eaumenta su

sión.(

apor se iguaniveldelmAlmeríay la

ia.

temperatura

esmenorqu

CalculeΔGa

(

brio,elsistetedeequilib

e)

uficientemen

(O.Q.N.Almería

uala a la prmar.Portanatemperatu

a.

uelatemper

a298Kcuan

(O.Q.N.Almería

emaseencubriolapresi

290

nte la

a1999)

resiónnto,elurade

ratura

ndola

a1999)

uentraiónde


K =1,90·10101,3

=1,88·10

Sustituyendo:

ΔG°= ‐8,314·10 kJ·mol ·K 298K ln 1,88·10 =44,1kJ·



(s)+½ (g)MgO(s)+ (g) =2,98

Calculelaconstantedeequilibrioparalareacción:

2 (g)+2MgO(s)2 (s)+ (g)a)0,113b)‐8,88c)0,336d)1,73e)5,99

(O.Q.N.Almería1999)(O.Q.L.Asturias2002)(O.Q.L.Asturias2004)(O.Q.L.Asturias2007)(O.Q.L.Madrid2010)


K =p

p½=2,98

LaexpresióndelaconstanteK delequilibrioquesequiereconoceres:

K '=p

p =2,98

Larelaciónentreambasconstanteses:

K '=1

KK '=

12,98 2 =0,113

Larespuestab)esabsurdayaqueunaconstantedeequilibrionopuedesernegativa.


5.34.¿Encuáldelassiguientesprocesossecumpleque = ,alamismatemperatura?

a)CO(g)+½ (g) (g)b) (g)+ (g) (g)c) (g)+ (g)2HF(g)d) (g)2 (g)

(O.Q.L.Murcia1999)


K =K RT

siendo

Δ=Σcoef.esteq.productosgaseosos–Σcoef.esteq.reactivosgaseosos


ParaquesecumplaqueK =K esprecisoqueΔ=0.

a)Falso.YaqueΔ=1–(1+0,5)=‐0,5.

b)Falso.YaqueΔ=1–(1+1)=‐1.

c)Verdadero.YaqueΔ=2–(1+1)=0.

d)Falso.YaqueΔ=2–1=1.


5.35.Sabiendoque:

2NO(g) (g)+ (g) ΔH=‐181,83kJ.Paraelequilibrio:

(g)+ (g)2NO(g)¿Cuáldelassiguientesafirmacionesserácorrecta?a) esindependientedelatemperatura.b) aumentaconformeaumentalatemperatura.c) disminuyecuandolatemperaturaaumenta.d) varíaconlaadicióndeNO(g)alsistemaenreacción.

(O.Q.L.Murcia1999)

SilareaccióndedescomposicióndelNOesexotérmica,lareacciónopuesta,deformacióndelNO,esunprocesoendotérmico.

a)Falso.Deacuerdocon la leydel equilibrioquímicoexisteunvalorde la constantedeequilibrioK paracadatemperatura.



LaexpresióndelaconstantedeequilibriodelaformacióndeNOes:

K =[NO]2

N O

b)Verdadero.Siaumentalatemperatura,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueseconsumaelcaloraportadoyasídesciendalatemperatura. Al tratarse de un proceso endotérmico la reacción se desplaza hacia laformacióndeNOconloquelaconcentracióndeestasustanciasehacemayoralalcanzarseelequilibrio.

Sielvalorde[NO]aumentayasuvez[N ]y[O2]disminuyen,elvalorde aumenta.

c) Falso. Si disminuye la temperatura, de acuerdo con el principio de Le Châtelier, elsistema se desplaza en el sentido en el que se genere el calor eliminado y así suba latemperatura. Al tratarse de un proceso endotérmico la reacción se desplaza hacia laformacióndeN yO conloquelasconcentracionesdeestassustanciassehacenmayoresalalcanzarseelequilibrio.

Silosvaloresde[N ]y[O ]aumentanyasuvez[NO]disminuye,elvalordeK disminuye.


d)Falso.SiseañadeNO,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueconsumaestasustancia,esdecir,hacialaformacióndeN yO .Losvaloresdelasconcentracionesalalcanzarsedenuevoelequilibriosondiferentesrespectodelasiniciales,peroelvalordelaconstanteK semantiene,yaque,solocambiaalvariarlatemperatura.


5.36.Conelfindereducirlacontaminaciónatmosféricaprovocadaporeldióxidodeazufre,seproponehacerpasarelaireatravésdeóxidodecalcioaaltatemperaturaparaque:

(g)+CaO(s) (s)cumpliéndoseque:a) = b) = c) = d) =p

(O.Q.L.Murcia1999)

a)Verdadero.SetratadeunequilibrioheterogéneoenelqueelvalordelaconstanteK es:

K =1

[SO2]

b‐c)Falso.LarelaciónentrelasconstantesK yK vienedadaporlaexpresión:

K =K RT

siendo

Δ=Σcoef.esteq.productosgas–Σcoef.esteq.reactivosgas=0–1=‐1

Sustituyendo:

K =Kp RT

d)Falso.SetratadeunequilibrioheterogéneoenelqueelvalordelaconstanteK es:

K =1

p


5.37.El puedeobtenerseporoxidacióndelclorurodehidrógenoenestadogaseoso,deacuerdoalaecuación:

4HCl(g)+ (g)2 (g)+2 (g) ΔH<0.Paraaumentarelrendimientodelproceso,interesa:a)Aumentarelvolumendelrecipiente,manteniendoconstantelatemperatura.b)Aumentarlatemperatura.c)Aumentarlapresión,manteniendoconstantelatemperatura.d)Añadiruncatalizador.

(O.Q.L.Murcia1999)

ParaaumentarelrendimientodelprocesoesprecisoquelareacciónsedesplacehacialaobtencióndeCl (derecha).




a)Falso.Al aumentar el volumen a temperatura constantedisminuye la presión (leydeBoyle). Al disminuir la presión total del recipiente, de acuerdo con el principio deLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquesubalapresióntotal,esdecir,enelsentidoelqueaumenteelnúmerodemoléculasgaseosaspresentesenelequilibrio,enestecasohacialaformacióndeHClyO (reactivos),porloquedisminuyeelrendimientodelproceso.

b)Falso.Siaumentalatemperatura,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemase desplaza en el sentido en el que se consuma el calor aportado y así descienda latemperatura. Al tratarse de un proceso exotérmico la reacción se desplaza hacia laformacióndeHClyO (reactivos),porloquedisminuyeelrendimientodelproceso.

c)Verdadero.Alaumentarlapresióntotaldelrecipiente,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquebajelapresión,esdecir,enelsentidoelquedisminuyaelnúmerodemoléculasgaseosaspresentesenelequilibrio,enestecasohacialaformacióndeH OyCl (productos),porloqueaumentaelrendimientodelproceso.

d) Falso. Un catalizador disminuye la energía de activación tanto de la reacción directacomoinversa,portantoelequilibrionosemodifica.


5.38.Lareaccióndirectadelsistemaenequilibrio:

CO(g)+2 (g) (g)esexotérmica.¿Cuáldelassiguientesafirmacionesrespectoadichoequilibrioescorrecta?a)Laconstantedeequilibrioserámayora473Kquea373K.b)Siaumentamoslapresióndelamezclaenequilibrio,aunadeterminadatemperatura,laproporciónde (g)enellaaumentará.c)Launidadquedebecorresponderlealaconstantedeequilibrio esmol· .d) La adición de un catalizador adecuado a lamezcla en equilibrio, a una determinadatemperaturaypresión,haráqueseincrementelaproporciónde (g)enella.e)Siseredujese laconcentracióndeCO(g)ysedejaraevolucionaralsistema,enelnuevoequilibrio,aumentaríalaproporciónde (g)enlamezcla,aunadeterminadapresiónytemperatura.

(O.Q.N.Murcia2000)(O.Q.N.ValenciadeD.Juan2004)



a)Falso.Siseaumentalatemperatura,acuerdoconelprincipiodeLeChâtelierelsistemasedesplazaenelsentidoenelqueseconsumaelcaloraportadoyasíbajelatemperatura.AltratarsedeunprocesoexotérmicolareacciónsedesplazahacialaformacióndeCOyH2.


K =CH OH

[CO][H ]2


SilascantidadesdeCOyH aumentanylaCH OHdisminuye,elvalordelaconstanteK sehacemenor.

b)Verdadero.Siseaumentalapresión,acuerdoconelprincipiodeLeChâtelierelsistemasedesplazaenelsentidoenelquedisminuyalapresión,esdecirenelsentidoenelquehayamenosmolesdegas,enestecasohacia laformacióndeCH OHacostadeCOyH .Porestemotivo,laproporción enlamezclaaumenta.

c)Falso.Lasunidadesdelaconstanteson:

K =mol·dmmol·dm

=mol ·dm

d)Falso.Uncatalizadordisminuyelaenergíadeactivacióntantosobrelareaccióndirectacomoinversa,portantolacantidaddeCH OHproducidaeslamismasoloqueeltiempoquesetardaesmenor.

e)Falso.Sisereduce[CO],acuerdoconelprincipiodeLeChâtelierelsistemasedesplazaenelsentidoenelqueaumentedichaconcentración,esdecirhacialaformacióndeCOyH gastandoCH OH.Porestemotivo,laproporciónCH OHenlamezcladisminuye.


5.39.Paralareacciónquímica1sesabequeΔG°=0;paralareacciónquímica2sesabequeΔG° < 0; para la reacción química 3 se sabe que ΔG° > 0. Llamando , y ,respectivamente,a lascorrespondientesconstantes termodinámicasdeequilibrio. ¿Cuáldelassiguientesordenacioneseslacorrecta?a) > > b) > > c) > > d) > > e) = =

(O.Q.N.Murcia2000)(O.Q.L.Murcia2003)

LaexpresiónquerelacionaK conΔG°es:

K =exp‐ΔG°RT

Δ G°=0K =exp‐Δ G°RT

=0K =1

Δ G°<0K =exp‐Δ G°RT

>0K >1

Δ G°>0K =exp‐Δ G°RT

<00<K <1

Portanto,elordencorrectodelasconstanteses:

> >



5.40.Paralasreacciones:

2 (g)+ (g)2 (g) [1]

(g)+½ (g) (g) [2]secumple,alamismatemperatura,que:a) = b) = c) =2 d) = ½e) =½

(O.Q.N.Murcia2000)(O.Q.L.Asturias2005)(O.Q.L.LaRioja2007)(O.Q.L.Asturias2008)(O.Q.L.Asturias2009)

LarelaciónentrelasconstantesK deambosequilibrioses:

K =p

p p

K =p

p p½

=


5.41. En un recipiente se introduce una cierta cantidad de cloruro de amonio. Una vezcerrado herméticamente se calienta hasta 400 K para que se produzca la reacción dedescomposición:

(s) (g)+HCl(g)y alcance el equilibrio. Si la constante para esta reacción y a dicha temperatura es6·10 ,lapresiónalaqueseencontrarálamezclaenelrecipienteseráde:a)1,55·10 atmb)7,75·10 atmc)6,00·10 atmd)Nosepuedecalcularporfaltadedatos.

(O.Q.L.Murcia2000)


K =p ·pHCl


p =pHCl=p


K =p

p= K = 6·10 =7,75·10 atm

DeacuerdoconlaleydeDaltondelaspresionesparciales,lapresióntotales:

p =p +pHCl=2pp =2 7,75·10 atm =1,55·10 atm




C(s)+ (g)CO(g)+ (g) ΔH>0.¿Cuáldelassiguientesafirmacionesesincorrecta?a)ElaumentodelatemperaturaprovocaráelaumentodelaconcentracióndeCOy enelnuevoequilibrio.b) El aumento de la presión no implicará variación alguna de las concentraciones dereactivosyproductos.c)UnadisminucióndelapresiónprovocaráunaumentodelaconcentracióndeCOy .d)Siseaumentalaconcentraciónde seformarámásagua.

(O.Q.L.Murcia2000)



a)Verdadero.Siaumenta la temperatura,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier, elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueseconsumaelcaloraportadoyasídesciendalatemperatura. Al tratarse de un proceso endotérmico la reacción se desplaza hacia laformacióndeCOyH .

b) Falso. Si aumenta la presión total del recipiente, de acuerdo con el principio de LeChâtelier, el sistema se desplaza en el sentido en el que baje la presión, es decir, en elsentidoelquedisminuyaelnúmerodemoléculasgaseosaspresentesenelequilibrio,eneste caso hacia la formación de C y H O, por lo que sivarían las concentraciones detodaslasespeciesimplicadasenelequilibrio,H O,COyH .

c)Verdadero.Sidisminuyelapresióntotaldelrecipiente,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquesubalapresión,esdecir,enelsentido el que aumente el número demoléculas gaseosas presentes en el equilibrio, enestecasohacialaformacióndeCOyH .

d) Verdadero. Si se aumenta la concentración de H , de acuerdo con el principio deLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelelsentidoenelqueseconsumaestasustancia,esdecir,hacialaformacióndeCyH O.


5.43.Paralareacciónenequilibrio:

2 (g)2NO(g)+ (g)larelaciónentrelasconstantesdeequilibrio y debeser:a) = / b) = c) = ⅔d) =

(O.Q.L.Murcia2000)


K =K RT

siendo



Sustituyendo:

=


5.44.EntrelassustanciasR,SyQseestableceelsiguienteequilibrioquímico:

R(g)+Q(g)S(g)SisemezclanRyQenunmatrazde10Ldecapacidadysedejaquereaccionenhastaquesealcance el equilibrio, a unas determinadas condiciones, lamezcla gaseosa contiene igualnúmerodemolesdeR,QyS.EntalescondicioneslaconstantedeequilibrioKces4mol·dm–3.¿CuántosmolesdeSsehanformado?a)0,25b)0,40c)2,0d)2,5

(O.Q.L.Murcia2000)


K =S

R Q

LlamandoxalosmolesdeR,QySenelequilibrioysustituyendo:

4=

x10x 2

10 2

x=2,5mol


5.45.En cuálde los siguientes equilibriosquímicos, en losque todas las especies están enestadogaseoso,alduplicarlapresión,manteniendolatemperaturaconstante,sefavorecelaformacióndeunamayorcantidaddeproductos:a) + 2HClb)2 + 2 c)N2O42 d) + 2NO

(O.Q.L.Murcia2000)



Siseduplicalapresióntotaldelrecipiente,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquebaje lapresión,esdecir,enelsentidoelquedisminuyaelnúmerodemoléculasgaseosaspresentesenelequilibrio.

Delosequilibriospropuestoselúnicoquetienemenosmolesdegasenproductosqueenreactivoses:

2 + 2



5.46. Sehacen reaccionar iodo ehidrógenoparaobtener, en equilibrio con losanterioreselementos,iodurodehidrógeno.¿Decuáldelassiguientesmagnitudesdependeráelvalordelaconstante ?a)Delaconcentracióninicialdehidrógeno.b)Delatemperatura.c)Delapresiónalaqueseencuentreelsistema.d)DelacantidaddeHIobtenido.

(O.Q.L.Murcia2000)

De acuerdo con la ley del equilibrio químico, el valor de la constante de equilibrio solodependedelatemperatura.


5.47.Elvalorde paraelequilibrio:

(g)2 (g)a25°C,sabiendo =0,040aesatemperaturaes:a)2,0b)1,0c)0,5d)0,98

(Dato.R=0,082atm·L· · )(O.Q.L.CastillayLeón2000)


K =K RT

siendo


Sustituyendo:

K =0,040 0,082 25+273 =0,98


5.48.Predecirelefectodeunincrementodelapresiónsobrelosequilibrios:

1) (g)2 (g)

2) (g)+ (g)2HI(g)a)Enla1hacialaizquierda,enla2hacialaderecha.b)Enla1hacialaderecha,enla2hacialaderecha.c)Enla1hacialaizquierda,enla2noinfluye.d)Enla1hacialaderecha,enla2noinfluye.





Siseaumentalapresióntotaldelrecipiente,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquebaje lapresión,esdecir,enelsentidoelquedesciendaelnúmerodemoléculasgaseosaspresentesenelequilibrio.

Enelequilibrio1,elsistemasedesplazahacialosreactivos(izquierda).

En elequilibrio2, el incremento de presiónno influye al existir elmismo número demoléculasgaseosasenambosladosdelareacción.


5.49.Cuandoseenfríaelequilibrio:

(aq)+ (aq) (aq)

laintensidaddelcolorrojo‐pardodelcompuesto (aq)aumenta.Estoindicaque:a)Lareacciónesendotérmica.b)Lareacciónesexotérmica.c)Latemperaturaactúacomocatalizador.d)Lainformaciónesinsuficienteparadecidir.




Sisebajalatemperatura(seenfría),deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquesegenereelcalorperdidoyasísuba la temperatura.ComoelequilibriosedesplazaenelsentidoenelqueformaFeSCN (colorpardo‐rojizo)quieredecirquesetratadeunareacciónexotérmica.


5.50.Laconstantedeequilibriodelareacción:

(g)2 (g) a100°Ces0,212.Calculacuáleselvalordelaconstantedeequilibriodelareacciónescritacomosigue:

1)2 (g) (g)

2) (g)½ (g)a) =9,44y =4,34b) =4,72y =4,34c) =4,72y =2,17d) =14,16y =6,48



K =p

p=0,212

LasexpresionesdelasconstantesK yK son,respectivamente:

K =p

pK =

1K

K =1

0,212=4,72


K =p ½

pK =

1

KK =

1

√0,212=2,17



2 (g)+ (g)2 (g) =0,35

Sisellenaunrecipientecon conunapresiónparcialde0,10atmycon y conunapresiónparcialcadaunode0,20atm,¿lareacciónestáenequilibrio?a)Nob)Lainformaciónesinsuficienteparadecidir.c)Dependerádelapresióntotal.d)Sí



K =p

p p=0,35

Sustituyendo los valores de la presión dados en la expresión anterior se obtiene elcocientedereacción,Q :

Q =0,1 2

0,2 2 0,2=1,25

Como Q > K quiere decir que el sistema no se encuentra en equilibrio. Para que sealcanceésteesprecisoqueQ sehagamenorhastaquese igualeaK .El sistemadebedesplazarsehacialaformacióndeSO yO .


5.52.Apartirdelasconstantesdeequilibriodelassiguientesreacciones:

i) (g)+½ (g)2NO(g) =1,7·10

ii) (g)+ (g)2NO(g) =4,1·10 Elvalordelaconstantedeequilibrioparalasiguientereacción:

(g)+½ (g) (g) es:

a)7,0·10 b)4,2·10 c)2,4·10 d)1,6·10 e)2,6·10

(O.Q.N.Barcelona2001)(O.Q.L.Extremadura2003)(O.Q.L.Extremadura2005)(O.Q.N.Sevilla2010)

LaexpresióndelaconstanteK delareacciónproblemaes:

K =p

p p½

LaexpresióndelaconstanteK delasreaccionesdadases:


K =p

p p½=1,7·10 K =

p

p p =4,1·10

Comoseobserva,elvalordep noapareceenlaexpresióndelaconstanteK acalcular,portantodespejandodichovalorenK yK eigualandoseobtiene:

p =K p p½

p =K p pK =

p

p p½ =

KK

SustituyendolosvaloresdelasconstantesK yK seobtieneelvalordelaconstanteK :

K =4,1·10

1,7·10=2,4·10



CO(g)+2 (g) (g)

=91,4a350Ky =2,05·10 a298K.¿CuáleselvalordeΔH°?a)49,9kJb)2,08·10 kJc)3,74·10 kJd)217kJe)446kJ

(Dato.R=8,314J· · )(O.Q.N.Barcelona2001)(O.Q.N.Sevilla2010)

Laecuacióndevan’tHoffrelacionaladependenciadelaconstanteK conlatemperatura:

lnK

K=ΔH°R

1T

1T

Sustituyendo:

ln91,4

2,05·10

ΔH°

8,314·10

1298

1350

ΔH°=217kJ



2HgO(s)2Hg(l)+ (g)laexpresióndelaconstantedeequilibrioes:a) =[ ][Hg]2/[HgO]2b) =[ ]c) =[Hg]2/[HgO]2d) =1/[ ]e) =[ ]/[HCl]2

(O.Q.N.Barcelona2001)(O.Q.L.Asturias2004)


=[ ]




(g)+ (g)2HI(g),elvalorde a1100Kes25.Si inicialmentesoloexisteHI (g)conconcentraciónde4,00mol· ,¿cuálserálaconcentraciónde (g)enelequilibrio,expresadaenmol·· ?a)0,363b)2,00c)0,667d)0,571e)0,148

(O.Q.N.Barcelona2001)(O.Q.L.Asturias2004)(O.Q.L.Asturias2009)


H I HIcinicial 4,00ctransformado 2xcformado x x cequilibrio x x 4,00– 2x


K =[HI]2

H [I ]

Sustituyendo:

25=4,00–2x

x2x= I2 =0,571mol·


5.56.Considerandoelequilibriodadoporlaecuación:

(g) (g)+ (g)aldisminuirlacantidaddecloroenlamezclaenequilibrio:a)Aumentalacantidadde (g)ydisminuyelade (g).b)Aumentalacantidadde (g)ylade (g).c)Aumentalacantidadde (g)ydisminuyelade (g).d)Disminuyelacantidadde (g)ylade (g).

(O.Q.L.Murcia2001)



SisedisminuyelacantidaddeCl delamezclaenequilibrio,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelelsentidoenelqueserepongaelCl eliminado,esdecir,haciaformacióndeCl yPCl .

Alalcanzarsedenuevoelequilibrio,aumentanlascantidadesdeCl2y ydisminuyelacantidadde .



5.57.Paraelequilibrioimaginarioindicadoporlaecuaciónquímica:

aA+bBcC+dDsedebecumplirque:a)Lavelocidaddelareaccióndirectaesigualalavelocidaddelareaccióninversa.b) Las concentraciones de A y B pueden variar pero el producto de ambas, [A][B], debepermanecerconstante.c)Noocurreningúntipodereacciónporqueyasehaalcanzadoelequilibrio.d)Loscoeficientesestequiométricosdecadaespeciedebenseridénticos.

(O.Q.L.Murcia2001)

a)Verdadero. Las velocidades de las reacciones directa e inversa correspondientes alequilibriopropuestosedefinen,respectivamente,como:

r1=k1 A a B b

r2=k2 C c D dequilibrior1=r2

donde k y k son las respectivas constantes de velocidad, [A], [B], [C] y [D] son lasconcentracionesenelequilibrioya,b,cydsonlosórdenesrespectivosacadaunadelasespecies.

b)Falso.LaexpresióndelaconstantedeequilibrioK es:

K =C c D dA a B b

Cuandosealcanzaelequilibriolosvaloresde[A],[B],[C]y[D]semantienenconstantesyguardanlarelaciónpropuestaenlaconstanteK .

c)Falso.CuandosealcanzaelequilibriolasespeciesAyBsiguentransformándoseenCyD,ylavez,CyDtambiénsetransformanenAyB.Lapeculiaridaddelequilibrioesquelasvelocidadesdelasreaccionesdirectaeinversasoniguales.

d)Falso.Loscoeficientesestequiométricosde lareacciónson losnecesariosparaquesecumplalaleydeconservacióndelamasa.


5.58.Un recipiente cerrado,de volumenV , contiene2moles deun gasA.Cuando latemperaturaesde25°C,elgassedescomponedeacuerdoconlaecuaciónquímica:

2A(g)2B(g)+C(g) ΔH=65kJ· alcanzándoseelequilibriocuandoenelrecipienteestánpresentesxmolesdeCylapresiónreinanteesdePatm.¿Cuántosmolesformanlamezclagaseosaenequilibrio?a)2–xb)2–2xc)2xd)2+x

(O.Q.L.Murcia2001)


A B Cninicial 2 ntransformado 2x nformado 2x xnequilibrio 2–2x 2x x


Elnúmerototaldemolesenelequilibrioes:

n = 2–2x +2x+x=2+x


5.59.Eldióxidodeazufre reaccionaconeloxígeno,enun recipientecerrado,para formartrióxidodeazufre,segúnlaecuaciónquímica:

2 (g)+ (g)2 (g)Unavezalcanzadoelequilibrioenelrecipientedevolumenfijo,sepuededecirque:a)Sehagastadotodoel y iniciales.b)El yel yanoreaccionanparaformar .c)El nosedescomponeparadar y .d)Lacantidadde permaneceinvariable.

(O.Q.L.Murcia2001)

a) Falso. Cuando se alcanza el equilibrio deben estar presentes todas las especiesimplicadasendichoequilibrio.

b‐c)Falso.CuandosealcanzaelequilibrioSO yO siguenreaccionandoparaformarSO ,alavezqueelSO sedescomponeenSO yO .

d)Verdadero.Cuandosealcanzaelequilibriolascantidadesdelasespeciesimplicadasendichoequilibriopermaneceninvariables.


5.60. Se hacen reaccionar e para dar HI gas. Indique de cuál de las siguientesmagnitudesdependeráelvalordelaconstante cuandosehayaalcanzadoelequilibrio:a)Laconcentracióninicialde .b)Latemperatura.c)Lapresióntotaldelsistema.d)Elvolumendelavasijadereacción.


Paraelequilibrio:

H (g)+I (g)2HI(g)


K =pHI 2

p p


p=p·yi


K =p yHI 2

p y p y=

yHI 2

y y

Comoseobserva,laconstanteK nodependedelapresión.Teniendoencuentaqueparaun gas a temperatura constante, presión y volumen son magnitudes inversamenteproporcionales(leydeBoyle),laconstanteK tampocodependedelvolumendelavasijadereacción.


LaexpresióndeK sepuedesimplificaraúnmás:

K =

nHI 2

nnn

nn

=nHI 2

n n

dondensonlosmolestotales.

Portanto,K nodependede[H ]inicialydeacuerdoconlaleydelequilibrioquímico,laconstante solodependedelatemperatura.


5.61.Elequilibriodinámicoimplica:a)Unatendenciasolohacialaentalpíamínima.b)Unatendenciasolohaciaeldesordenmolecularoentropíamáxima.c)Unreajusteentrelastendenciashacialaentalpíamínimaylaentropíamáxima.d)Unreajusteentrelastendenciashaciaunmáximodecalorymínimotrabajo.


UnsistemaalcanzaelequilibriocuandoΔG=0.Sisetieneencuentaque:

ΔG=ΔH–TΔS

El equilibrio dinámico implica que las especies del equilibrio no tengan tendencia aconvertirseunasenotras.ParaellosenecesitaunreajusteenelsistemaquehagaqueΔHtienda al mínimo, mientras que ΔS tienda al máximo y así perder capacidad dedesordenarse.


5.62.El (s)sedescomponesegúnlareacción:

(s) (s)+ (g)Siendo =0,0095a120°C.Sisequiereimpedircualquierpérdidadepesoalpesar a120°C,lapresiónparcialdel deberáser:a)Mayorque0,0095atm.b)Menorque0,0095atm.c)Igualalapresiónparcialdel (s).d)Iguala1atm.

(O.Q.L:CastillayLeón2001)(O.Q.L.Asturias2005)


K =p

SilapresiónparcialdelCO esmayorde0,0095atm,setendráqueQ >K yparaquesealcance de nuevo el equilibrio a esa temperatura el sistema se debe desplazar hacia laformacióndeAg CO .


Cuesti

5.63.manta)Seb)Sec)Nod)So

Setra

Deac

Si seChâteH Oelsis

Tambdiagr

Enelal auconsthayH

Lare

(CuesMurc

5.64.

¿Cuál

a)Cieb)Ciec)Cied)Cie

Setra

La coequil

ionesyProble

Un recipientieneconstaneformarámáformarámáosedesplazaolidificaráel

atadelequil

H O(l)

cuerdocone

“cualquiersistema,cacambioen

e aumentaelier, el sist(l)esmásdstemasedes

bién puedramadefase

lpuntoBcoumentar latante,sepaH O(l).

espuestacor

stión similcia2006).

Enunmatr

(s)lseríaelefe1)Aument2)Novaria3)Disminu4)Diminuiertasolola1ertasolola2ertasolola3ertasla1yl

atadeuneq

K =p

onstante Klibrio.

masdelasOlim

nte contienentelatempeásvapor.áslíquido.aráelequilibvapor.

(O.Q.L.

librio:

H O(g

elprincipio

r cambioenuausaundesplavariablem

la presión,tema se desdensaqueelsplazahacia

e verse aesdelagua:

oexistenH Opresión asaalpunto

rrectaeslab

lar a la p

azde5Lse

CaOctodeagregtaría aría uiría iríalaveloci123la4

quilibriohet

a determi

mpiadasdeQu

e agua líqueraturayse

brio.

CastillayLeón

g)

deLeChâte

unadelasvaplazamientomodificada”

disminuyeplaza en ellH O(g)ellaformació

a partir d

O(g)yH Oa temperatuB’dondeso

b.

propuesta

estableceel

O(s)+ (ggar1gde

idaddereacc

terogéneoy

nada tempe

uímica.Volume

uida y vaporaumentala

n2001)(O.Q.L.

elierquedice

ariablesqueodelequilibr”.

el volumesentido envolumenquóndemáslíq

del

(l),uraolo

en

siguienteeq

g)(s)ate

ción.

laexpresión

eratura solo

en2.(S.Menar

r a 100°C ypresión:

CastillayLeón

eque:

edeterminanrioenelsen

en, de acuer el quedesueocupaelquido.

quilibrio:

emperatura

ndeK es:

o depende d

rgues&F.Latre

y 1 atm, en

n2007)(O.Q.L.

nelestadodtidoquetien

rdo con elcienda el volíquidoesm

constante?

(O.Q.L.

de la cantid

e)

n equilibrio.

CastillayLeón

deequilibriondeaopone

principio dolumen. Commenor,port

CastillayLeón

dad de CO

307

Si se

n2008)

deunerseal

de Lemo eltanto,

n2001)

en el


Siseañade atemperaturaconstantelacantidadde enelequilibrionovaría,yaquecomoseobserva, laespecieCaCO noapareceen laexpresiónde laconstantedeequilibrio.


5.65.Enunrecipientecerrado,avolumenconstanteyaltatemperatura,seproducedeformaespontánealasiguientereacciónentregases:

4 (g)+5 (g)4NO(g)+6 (g)Comoconsecuenciadeellosehacenlassiguientesafirmaciones:

1)Seproduceunaumentodeladensidaddelsistema.2)Seproduceunaumentodelapresiónenelsistema.3)Seproduceunaumentodelaentropíadelsistema.4)Seproduceunadisminucióndelaenergíalibredelsistema.

Señalesialgunadelasproposicionessiguienteseserrónea:a)2y3b)2y4c)Solo3d)Solo1


1)Errónea.Lamasayelvolumenpermanecenconstantes,portanto,ladensidadtambiénloes.

2) Correcta. Como se produce un aumento en la cantidad de los productos gaseososformados,seproduceunaumentodepresiónenelsistema.

3) Correcta. Como se produce un aumento en la cantidad de los productos gaseososformados,seproduceunaumentodelaentropíaenelsistema.

4)Correcta.Alalcanzarseelequilibrio,seproduceunadisminucióndelaenergíalibredelosproductosydelosreactivoshastaqueΔG=0.


5.66.ElHI(g)estádisociadoenun20%en y a700°Cy1atm.Sisemantieneconstantelatemperaturayseaumentalapresión:a)Ladisociaciónserámayorqueel20%.b)LadisociaciónserámenorqueeI20%.c)Nosedisociará.d)Sedisociaráigual,yaqueIapresiónnoafectaaesteequilibrio.


Setratadelequilibrio

2HI(g)H (g)+I (g)


K =p p

p 2


K =p y p y

p yHI2 K =

y y

yHI2


Portanto,siseaumentalapresiónelgradodedisociaciónpermanececonstante.


5.67.Indiquecuálocuálesdelosequilibriossiguientes,unaumentodelapresiónproduceelefectoindicado:

1) (g)+2 (g) (g)+2 (g)Desplazamientohacialaderecha

2)CO(g)+2 (g) (g)Desplazamientohacialaderecha

3) (g)2 (g)Ningúnefecto

4)C(s)+ (g)2CO(g)Ningúnefectoa)3y4b)2c)1d)Ninguno




Siseaumentalapresióntotaldelrecipiente,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquebaje lapresión,esdecir,enelsentidoelquedesciendaelnúmerodemoléculasgaseosaspresentesenelequilibrio.

1)Falso.Elsistematienelosmismosmolesdegasenreactivosyproductos,portanto,unaumentodepresiónnoleafecta.

2)Verdadero.Elsistematienemásmolesdegasenreactivosqueenproductos,portanto,unaumentodepresiónhacequeelsistemasedesplacehacialaderecha.

3‐4)Falso.Elsistematienemásmolesdegasenproductosqueenreactivos,portanto,unaumentodepresiónhacequeelsistemasedesplacehacialaizquierda.


5.68.Laconstantedeequilibrioparalareacción:

(s) (g)+ (g) es =1,2·10 a25°C.Cuandounamuestrade (s)seencierraenunrecipientea25°C,lapresiónparcialde

enelequilibrioconelsólidoes:a)7,2·10 atmb)0,27atmc)1,1·10 atmd)0,8atme)1,2·10 atm

(Dato.R=0,082atm·L· · )(O.Q.N.Oviedo2002)


K =p ·p


Cuesti

Cons

Susti

Lare

5.69.tempcondia)10b)5,1c)10d)5,1e)1a

Talc

Lare

5.70.y

reacca)1,1b)5,8c)1,7d)9,2e)9,2

ionesyProble

p =p

iderandoqu

NH = H

ituyendoen

K = NH

1,2 10 =

espuestacor

La presiónperatura críicionesdepr0atmy‐25°C1atmy‐25°0atmy33°C1atmy‐100atmy‐56,7°C

omoseobse

espuestacor

Unareaccióylaconstantcióninversa?1·10 8·10 7·10 2·10 2·10

masdelasOlim

=p

uelosgases

H S =pRT

laexpresión

H S

=p2

0,082 298

rrectaeslab

n y la tempítica es 31°CresiónytemC°C

0°CC

ervaeneldi

rrectaeslaa

ón tieneunatedeequilib?

mpiadasdeQu

secomport

ndeK :

K =

8 2

b.

peratura delC. El sóperaturael

iagramadef

a.

aconstanterioes4,0·10

uímica.Volume

tandeforma

=p2

RT

p=

l punto tripólido esmá

esunlí

fasesdelCO

develocida0 .¿Cuálese

en2.(S.Menar

aideal:

0,268atm

ple delás denso quíquidoestabl

O :

a)Verdadeeslíquido.

b) Falso. Agas.

c) Falso. Afluido supencimadel

d)Falso.Asólido.

e) Falso. Agas.

adde lareaelvalordela

rgues&F.Latre

son 5,1 atue el líqleenequilibr

ero.A10at

A 5,1 atm y

A 10 atm ypercrítico (laTcríticayno

5,1 atmy ‐

A 1 atm y ‐5

ccióndirectaconstanted

e)

tm y ‐56,7°íquido. ¿Bajorio?

(O.Q.N.Oviedo

tmy‐25°Ce

‐25°C el C

33°C el CO(SCF), estáosepuedeli

‐100°C el C

56,7°C el C

ta iguala2,develocidad

(O.Q.N.Oviedo

310

°C. Suo qué

o2002)

elCO

O es

O esá poricuar.

O es

O es

,3·10 ddela

o2002)


Sea,porejemplo,lareacciónqueseverificaenúnicaetapa:

AP

lasecuacionesdevelocidaddelasreaccionesdirectaeinversason,respectivamente:

r =k [A]r =k [P]

Cuandosealcanzaelequilibriosecumpleque:

r =r

Igualandolossegundosmiembrosdelasecuaciones:

k [A]=k [P]

Sedefinelaconstantedeequilibrio,K,como:

K=k

k =[P][A]

Sustituyendo:

4,0·10 =2,3·10k

k =5,8·10


5.71Alrepresentarel%deproductopresenteenunamezclaenreacción(ejeY) frentea lapresiónunavezalcanzadoelequilibrio(ejeX),se obtiene la gráfica de la figura. ¿A quésistemaenequilibriodebecorresponderleestagráfica?a) (g)+ (g)2NO(g)b) (g)2 (g)c)3 (g)+ (g)2 (g)d) (g)+ (g)2HI(g)

(O.Q.L.Murcia2002)(O.Q.L.Asturias2011)



Como se observa en la gráfica propuesta, se trata de un equilibrio en el existe menorconcentracióndeproductoconformeaumentalapresióntotalenelsistema.Siseaumentalapresión totaldel recipiente,de acuerdo conel principiodeLeChâtelier, el sistema sedesplazaenelsentidoenelquebajelapresión,esdecir,enelsentidoelquedisminuyaelnúmerodemoléculasgaseosaspresentesenlosreactivos.

Delosequilibriospropuestoselúnicoquetienemenosmolesdegasenreactivosqueenproductoses:

(g)2 (g)



5.72.Encuáldelassiguientesreaccionesenequilibriosecumpleque y tienendistintovaloraunatemperaturadada:a) (g)+CO(g) (g)+ (g)b) (g)+ (g)2HI(g)c) (g)+ (g) (g)+NO(g)d)C(s)+ (g)2CO(g)

(O.Q.L.Murcia2002)


K =K RT

siendo


ParaqueK ≠K esprecisoqueΔ≠0.

Delosequilibriospropuestos,elúnicoenelquesecumplequeΔ≠0es:

C(s)+CO2(g)2CO(g) enestecaso,Δ=2–1=1


5.73.Laexpresióncorrectaparalaconstantedelequilibrio:

(s)+5 (g) (s) es:

a) =[ ]

[ ][ ]5

b) =[ ]5[ ][

c) =[ ]5

d) =1

[ ]5

(O.Q.L.Murcia2002)

Setratadeunequilibrioheterogéneoylaexpresióndesuconstantedeequilibrioes:

=1

[ ]5


5.74.¿Cuáldelassiguientesafirmaciones,referidasalequilibrioquímico,escorrecta?a)Elvalorde lasconstantes y solodependede la temperaturaa laque sealcanceelequilibrio.b)Paralosequilibriosquímicosenfasegaseosa y soniguales.c)Elgradodedisociaciónindicalacantidaddemolesdesustanciaquesehandisociadounavezalcanzadoelequilibrio.d)Lapresiónsiempreinfluyesobreunequilibrioquímico.

(O.Q.L.Murcia2002)

a)Verdadero.Deacuerdoconla leydelequilibrio,elvalordelaconstantedeequilibriosolodependedelatemperatura.


b)Falso.LarelaciónentrelasconstantesK yK vienedadaporlaexpresión:

K =K RT

siendo


ParaqueK =K esprecisoqueΔ=0.

c) Falso. No basta con conocer los moles disociados, ya que el grado de disociación sedefinecomo:

α=molesdisociadosmolesiniciales

d)Falso.Lapresiónnoinfluyeenlosequilibriosenlosqueexisteigualnúmerodemolesdegasenreactivosyproductos.

Porejemplo,paraelequilibrio:

H (g)+I (g)2HI(g)


K =pHI

2

p p


p=p·yi


K =p·yHI

2

p·y p·y=

yHI2

y y

comoseobserva,laconstanteK nodependedelapresión.


5.75.Enelequilibrio:

(dis)+4CO(g) (dis)+4 (g)dondeHbindicahemoglobina,¿cómodeberíamosactuarenloscasosdeenvenenamientopormonóxidodecarbono?a)Disminuyendolapresióndeoxígeno.b)Aumentandolapresióndeoxígeno.c)Disminuyendolaconcentracióndehemoglobina.d)Metiéndoseenunabañera.

(O.Q.L.Murcia2002)




El envenenamiento por CO implica un aumento en la presión de esta sustancia. Si seaumentalapresiónparcialdelCO,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplaza en el sentido en el que baje esta presión, es decir, hacia la formación decarboxihemoglobinayO .

Si se desea impedir el desplazamiento del equilibrio en el sentido de formación de losproductos es necesario aumentar la cantidad de algunos de ellos. En este caso, lo mássencilloseríaincorporaralorganismomáscantidaddeO ,enotraspalabras,aumentandolapresiónparcialdelO .


5.76.Enlareacción:

(g)+ (g)2HF(g)con ΔH= ‐536kJ y energíadeactivación208kJ, ¿cuálde los siguientes enunciadosno escorrecto?a)Elcalordeformaciónes‐268kJ/mol.b)Enelequilibrio,unaumentodelatemperaturafavorecelareaccióninversa,aumentandolaconcentraciónde (g)y (g).c)Enelequilibrio,unaumentode latemperaturay lapresiónfavorece lareaccióndirecta,aumentandolaconcentracióndeHF(g).d)Laenergíadeactivacióndelareaccióninversaes372kJpormoldeHF.




a) Verdadero. Teniendo en cuenta que se forma HF a partir de los elementos que lointegranensuformamásestableencondicionesestándar,sisedesprenden536kJenlaformaciónde2molesdeHF,laentalpíadeformacióndeestasustancia:

‐536kJ2mol

=‐268kJ·mol

b)Verdadero.Siseaumentalatemperatura,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistema se desplaza en el sentido en el que se consuma el calor aportado y así baje latemperatura.Comosetratadeunareacciónexotérmica,elequilibriosedesplazahacialaformacióndeH yF conloqueaumentalaconcentracióndeestasustanciaenelnuevoequilibrio.

c)Falso. Si seaumenta lapresión totaldel recipiente,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier, el sistema se desplaza en el sentido en el que baje la presión, es decir, en elsentidoelquedesciendaelnúmerodemoléculasgaseosaspresentesenelequilibrio.Eneste caso, el aumento de presión no influye al existir el mismo número de moléculasgaseosasenambosladosdelareacción.

Porotraparteelaumentodetemperaturayaestárespondidoenelapartadoanterior.

d)Verdadero.A lavistadeldiagramaenergético,pormoldeHF,correspondienteaesteproceso:


la energía de activación de la reaccióninversaes:

Δ H=E E

E =104kJ– ‐268kJ

E =372kJ


5.77.Paraelsistema:

2 (g)2NO(g)+ (g)Sabiendo que se parte de 1,00mol de en un recipiente de 1,00 L, se postulan lassiguientesexpresionesde siendox= .

1) =

12

2) =

1

3) =2 1

4) = 1

¿Cuáldeestasexpresionesescierta?a)Todasb)Ningunac)Solola2d)Solola1



NO NO Oninicial 1 ntransformado 2x nformado 2x Xnequilibrio 1–2x 2x X


K =[NO]2[O ]

[NO ]2

Teniendoencuentaqueelvolumenes1L:

K =2x 2 x12x 2 =

4x2 x12x 2

Comoseobserva,laexpresiónde nocoincideconningunadelascuatropropuestas.



Ener

gEn

erg íí

a P

oten

cial

/ k

Ja

Pot

enci

al /

kJ

Complejo activadoComplejo activado

EEAA (inversa)(inversa) = 372 kJ= 372 kJ

H H = = --268 kJ268 kJ

HF (g)HF (g)

EEAA (directa)(directa) = 104 kJ= 104 kJ

HH22 (g) + F(g) + F22 (g)(g)


Ener

gEn

erg íí

a P

oten

cial

/ k

Ja

Pot

enci

al /

kJ

Complejo activadoComplejo activado

EEAA (inversa)(inversa) = 372 kJ= 372 kJ

H H = = --268 kJ268 kJH H = = --268 kJ268 kJ

HF (g)HF (g)

EEAA (directa)(directa) = 104 kJ= 104 kJ

HH22 (g) + F(g) + F22 (g)(g)


5.78.Lasiguienteafirmación:“La constante de equilibrio de una reacción exotérmica disminuye cuando aumenta latemperatura”.a)Esfalsa.b)Esciertasiempre.c)Esciertasoloparareaccionesespontáneas.d)Esciertasoloparareaccionesnoespontáneas.e)Esciertasoloparareaccionesenfasegaseosa.

(O.Q.N.Tarazona2003)



Paraelequilibrio:

A(g)B(g) ΔH<0

si se aumenta la temperatura, de acuerdo con el principio deLeChâtelier el sistema sedesplazaenelsentidoenelqueseconsumaelcaloraportadoyasíbajelatemperatura.Altratarse de un proceso exotérmico la reacción se desplaza hacia la formación de losreactivos.

laexpresióndelaconstantedeequilibrioes:

K=[B][A]

Siaumenta[A]y,portanto,disminuye[B]elvalordelaconstantedeequilibriodisminuye.


5.79.Lasiguientereacción:

(g)2 (g)alcanzaelequilibrioalatemperaturade150°Csiendo =3,20moles/L.¿Cuáldebeserelvolumendelreactorenelquetranscurrelareacciónparaqueenélesténenequilibrio1molde y2molesde ?a)1,60Lb)0,80Lc)1,25Ld)2,50L

(O.Q.L.Murcia2003)


K =[NO ]2N O

Sustituyendo:

3,2=2/V 2

1/VV=1,25L



5.80.Enun recipiente vacío se introduce cierta cantidaddehidrógenocarbonatode sodiosólido y se calienta hasta 120°C. Cuando se alcanza el equilibrio dado por la ecuaciónquímica:

2 (s) (s)+ (g)+ (g)lapresiónenelinteriordelrecipienteesde2,26atm.IndicaelvalordeKpparadichoprocesoenlascitadascondiciones.a)6,63 b)5,12 c)1,28 d)1,13



p =pH2O=p


pt=p +p =2pp=pt2p=

2,26atm2

=1,13atm

SetratadeunequilibrioheterogéneoylaexpresióndeKpes:

K =p ·p

Sustituyendo:

K =p K = 1,13 =1,28


5.81.Considerelareacciónenequilibrio

2NO(g) (g)+ (g)¿Qué leocurriráa laconcentracióndeNOcuando,sinvariar latemperatura,sedisminuyahasta1/3de su valor inicial el volumendel recipienteque contiene lamezclagaseosa enequilibrio?a)Setriplicará.b)Seharáseisvecesmayor.c)Sereduciráalaterceraparte.d)Novariará.

(O.Q.L.Murcia2003)



Sisedisminuyeelvolumenhasta la tercerapartea temperaturaconstante, se triplica lapresióntotaldelrecipiente(leydeBoyle),deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquebaje lapresión,esdecir,enelsentidoelquedisminuya el número demoléculas gaseosas presentes en el equilibrio. En este caso, elnúmero demoléculas de gas en ambas partes de la reacción es elmismo, por tanto, lamodificaciónpropuestanoalteraelequilibrio.


Respecto a la concentracióndeNO, si el volumen se reduce a un tercio del inicial laconcentraciónsetriplica.


5.82.Indiquecuáldelassiguientesafirmacionesesfalsa:a) Se alcanza el equilibrio químico cuando la concentración de reactivos es igual a laconcentracióndeproductos.b)Sealcanzaelequilibrioquímicocuandolavelocidaddelareaccióninversaseigualaalavelocidaddelareaccióndirecta.c)Alaumentar latemperaturadeunsistemaenequilibrioésteevoluciona favoreciendo lareacciónendotérmica.d)Enunsistemaenequilibrio,uncatalizadordisminuye,en lamismamagnitud, laenergíadeactivaciónrequeridaparalareaccióndirectayparalainversa.

(O.Q.L.Murcia2003)

a)Falso.Cuandosealcanzaelequilibrio,lasconcentracionesdeproductosyreactivosnotienenporquéigualarse,loqueocurreesquepermanecenconstantes.

b) Verdadero. Cuando se alcanza el equilibrio se igualan las velocidades de la reaccióndirectaeinversa.



c)Verdadero. Si aumenta la temperatura,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier, elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueseconsumaelcaloraportadoyasídesciendalatemperatura.Lareacciónendotérmicaeslaconsumecalorparaproducirse.

d) Verdadero. Como se observa en lagráfica, la adición del catalizadordisminuye por igual la energía deactivación de las reacciones directa einversa.


5.83.Considereelsiguientesistemaenreacciónenunrecipientecerradoyunavezalcanzadoelequilibrio:

(s)CaO(s)+ (g) ΔH°=178,3kJ· .Aunatemperaturadeterminada,¿quiénseráproporcionalalaconstantedeequilibrio?a)Lascantidadesde (s),CaO(s)y (g)enelequilibrio.b)Lacantidadinicialde (g).c)Lacantidadde (g)enelequilibrio.d)Lacantidadde (s)inicial.

(O.Q.L.Murcia2003)

SetratadeunequilibrioheterogéneoylaexpresióndeK es:

K =p

EE


EE




ProductosProductos

ReactivosReactivos

ProductosProductos


Laconstante adeterminadatemperaturasolodependede lacantidadde enelequilibrio.


5.84.Enelequilibrio:

(s) (s)+ (g)+ (g)dondeΔH>0paraelprocesodedescomposición:a)Unaumentodelatemperaturadesplazaelequilibriohacialaderecha.b)Unaumentodelatemperaturanoinfluyeportratarsedeunequilibrio.c)Unaumentodelapresiónfacilitaladescomposicióndelbicarbonato.d) y soniguales.




a)Verdadero.Siseaumentalatemperatura,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueseconsumaelcaloraportadoyasíbaje latemperatura.Comosetratadeunareacciónendotérmica,elequilibriosedesplazahacialaformaciónde (derecha).

b)Falso.Comosehavistoenelapartadoanterior lasvariacionesdetemperaturasíqueinfluyeeneldesplazamientodelequilibrio.Esmás,latemperaturaeslaúnicavariablequehacecambiarlaconstantedeequilibriodeunareacción.

c) Falso. Si se aumenta la presión total del recipiente, de acuerdo con el principio deLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquebajelapresión,esdecir,enelsentidoelquedesciendaelnúmerodemoléculasgaseosaspresentesenelequilibrio.Enestecaso,elequilibriosedesplazahacialaformacióndeCa HCO .

d)Falso.LarelaciónentrelasconstantesK yK vienedadaporlaexpresión:

K =K RT

siendo




5.85.Dadoelequilibrioquímicoenfasegaseosa:

+3 2 ¿Cómoseobtendríamayorcantidaddeamoníaco?a)Aumentandolapresióntotaldelrecipiente.b)Disminuyendolapresióntotaldelrecipiente.c)Disminuyendolapresiónparcialdelnitrógeno.d)Disminuyendolapresiónparcialdelhidrógeno.





a)Verdadero.Siseaumentalapresióntotaldelrecipiente,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier, el sistema sedesplaza en el sentido en el que baje la presión total, esdecir, en el sentido el que disminuya el número demoléculas gaseosas presentes en elequilibrio. En este caso hacia la formación de por lo que la cantidad de estasustanciaaumenta.

b)Falso.Eselopuestoalanterior.ElsistemasedesplazahacialaformacióndeN yH .

c‐d)Falso.SisedisminuyelapresiónparcialdelN (oH ),deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueaumentedichapresiónparcial,esdecir,hacialaformacióndeestassustancias.


5.86.Enunequilibrio = si:a)Todaslasespeciessongases.b)Sehaalcanzadoelequilibrio.c)Seproduceencondicioneshomogéneas.d)Lavariaciónentreelnúmerodemolesgaseososdeproductosyreactivosesnula.



K =K RT

siendo


EnelcasodequeΔ=0,secumplequeK =K .



(g)+ (g) (g)siseañadecloro,manteniendolatemperaturaconstante:a)Elequilibrionosemodifica.b)Seproduceundesplazamientohacialosreactivos.c)Seproduceundesplazamientohacialosproductos.d)Seproduceunaumentodelaconstantedeequilibrio.




a)Falso.AlañadirCl atemperaturaconstanteseequilibrioserompe.

b)Falso.SiseañadeCl ,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaen el sentido en el que consuma esta sustancia, es decir, hacia la formación de losproductos.


c)Verdadero.Siseañade ,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueconsumaestasustancia,esdecir,hacialaformacióndelosproductos.

d) Falso. Si se añade Cl a temperatura constante, de acuerdo con el principio deLe Châtelier, el sistema se desplaza en el sentido en el que consuma esta sustancia, esdecir,hacia la formaciónde losproductos.Lasnuevascantidadesde lassustanciasenelequilibriosondiferentesalasexistentesantesdeañadirCl perolarelaciónentreellassemantienedeacuerdoconlaexpresióndeK porloqueelvalordelaconstantenocambiaalnovariarlatemperatura.


5.88.La del ,es1,8·10 ysuvelocidaddedisociaciónesv=8·10 [ ].¿Cuálseríalaconstantedevelocidaddelareaccióndeasociaciónde y ?a)4,4·10 b)1,25·10 c)4,4·10 d)8·10 e)1,8·10


LaecuaciónquímicacorrespondientealadisociacióndelCH COOH:

CH COOHCH COO +H

Las ecuaciones de velocidad correspondientes a la disociación y a la asociación delCH COOHson,respectivamente:

v =k [CH COOH]v =k [CH COO ][H ]

Cuandoseigualanambasvelocidadessealcanzaelequilibrio:

k [CH COOH]=k [CH COO ][H ]

seobtiene:

kk

=[CH COOH]

[CH COO ][H ]

Segúnlaleydeaccióndemasas,laconstantedeequilibrioes:

K=[CH COOH]

[CH COO ][H ]

Igualandoambasexpresionesseobtiene:

K=kk

Sustituyendo:

1,8·10 =8,0·10k

k =4,4·10



5.89.Cuandosedisuelveenaguaα‐d‐glucosa,sufreunaconversiónparcialaβ‐d‐glucosaconpropiedades físicas ligeramente diferentes.Esta conversión denominadamutarrotación sedetiene cuando el63,6%de laglucosa está en forma α. ¿Cuál sería laKdel equilibriodemutarrotación?a)1,75·10 b)0,636c)6,36·10 d)6,36·10 e)1,75


Laecuaciónquímicacorrespondientealequilibriodemutarrotaciónes:

‐d‐glucosa‐d‐glucosa


‐d‐glucosa ‐d‐glucosacinicial 1 ctransformado x cformado xcequilibrio 1–x x

Sabiendo que x = 0,636 y sustituyendo en la expresión de la constante de equilibrio seobtiene:

K =[α‐d‐glucosa][β‐d‐glucosa]

=0,636

1–0,636=1,75


5.90.Lasacarosa‐Psesintetizaporreaccióndefructosayglucosa‐P,según:

fructosa(aq)+glucosa‐P(aq)sacarosa‐P(aq)Laconstantedeequilibrioes0,05.¿Hastaquévolumendebeserdiluidaunadisoluciónquecontiene 0,05 moles de cada uno de los reactivos, fructosa y glucosa‐P para que en elequilibrioenzimáticosetengaun3%deconversiónasacarosa‐P?a)0,0078 b)78,4 c)784mLd)7,84Le)0,784



fructosa glucosa‐P sacarosa‐Pninicial 0,05 0,05 ntransformado x x nformado Xnequilibrio 0,05–x 0,05– x X


Kc=sacarosa‐P

fructosa glucosa‐P=

xV

0,05–xV

0,05–xV


Sabiendoquelaconversiónesdel3%:

x=0,05mol3molconvertido100molinicial

=0,0015mol

Losmolesdeambosreactivosquequedansinconvertirenelequilibrioson:

0,05molinicial–0,0015molconvertido=0,0485molenequilibrio


0,05=

0,0015V

0,0485 2

V2

V=0,0784L103cm3

1L 78,4


5.91. Se quiere eliminar el vapor de agua de un recipiente. Utilizando la siguienteinformación,¿cuálserálareaccióncorrespondientealmejorreactivodesecante?

a)Cu(s)+ (g)CuO(s)+ (g) =2·10 b)CO(g)+ (g) (g)+ (g) =100c)CO(g)+ (g)C(s)+ (g) =2·10 d)2 (aq)+ (aq) (g)+ (g) =10 e)GdOCl(s)+2HCl(g) (g)+ (s) =0,12


Escribiendo todos los equilibrios de forma que el H O sea un reactivo, la reacción queposeaelmayorvalordelaconstantedeequilibrioseráaquellaenlaqueestépresenteel mejor reactivo desecante, ya que la reacción se encuentra más desplazada hacia laderecha.

Elvalordelaconstantedeequilibriodelasreaccionesinversasenloscasosc),d)ye)son,respectivamente:

c)CO(g)+H (g)C(s)+H O(g) K =2·10

K '=1K=

1

2·10=5·10

d)SO (g)+H O(g)2H (aq)+SO (aq) K =10

K '=1K=

1

10=10

e)GdCl3(s)+H2O(g)GdOCl(s)+2HCl(g) K =0,12

K '=1K=

10,12

=8,3


5.92.Elyodoesunsólidopocosolubleenagua,enlaqueoriginaunadisoluciónmarrón.Elsistema (s) (aq)estáenequilibrioyseañademásyodosólido.¿Quéocurrirá?:a)Ladisoluciónseteñirádemarrónmásoscuro.b)Ladisolucióntomarácolormarrónmásclaro.c)Notendráefectoenelequilibrio.d)Aumentarálaconcentraciónde (aq).

(O.Q.L.Murcia2004)


SetratadeunequilibrioheterogéneoenelquelaexpresióndeK es:

K = I aq

La constante solo depende de la concentración de I (aq) por lo que si se mantieneconstante la temperatura este valor semantiene constante. Por estemotivo, al ser el I insoluble en agua la adicióndemás cantidadde esta sustanciano tieneningúnefectosobreelequilibrioylacantidadañadidasevaalfondodelvaso.


5.93. El trióxido de azufre se utilizaindustrialmenteparaprepararácidosulfúrico.Se forma por la combinación de dióxido deazufreconunexcesodeaire.El puedeutilizarse como catalizadordelareacción:

2 (g)+ (g)2 (g)Elperfildeenergíaparaestareacciónapareceenlafiguraadjunta.

¿Cuálde las siguientesactuacionesmodificará el equilibrio en el sentidodeaumentar laformacióndetrióxidodeazufrealtiempoqueaumentelavelocidaddereacción?a)Disminuirelvolumendelvasodereacciónatemperaturaconstante.b)Incrementarlatemperaturadelvasodereacciónapresiónconstante.c)Disminuirlatemperaturadelvasodereacciónapresiónconstante.d)Incrementarlacantidaddepentaóxidodedivanadio.

(O.Q.L.Murcia2004)

Enlagráficaseobservaqueelcontenidoenergéticodelosproductosesmenorqueeldelosreactivos,loquieredecirquesetratadeunprocesoexotérmico.



Lavelocidaddelareacciónvienedadaporlaexpresión:

r=k[SO [O

A su vez la constante de velocidad k aumenta con la temperatura según la ecuación deArrhenius:

k k exp ‐ERT

a) Verdadero. Si se disminuye el volumen a temperatura constante, se aumenta lapresióntotaldelrecipiente(leydeBoyle),deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquebaje lapresión,esdecir,enelsentidoelquedisminuya el número demoléculas gaseosas presentes en el equilibrio. En este caso, elsistemasedesplazahacialaformaciónde .

Al disminuir el volumen aumenta la concentración de las especies reaccionantes y, portanto,aumentalavelocidaddelareacción.

b)Falso.Siaumentalatemperatura,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemase desplaza en el sentido en el que se consuma el calor aportado y así descienda la

2SO2+O2

2SO3


temperatura.Comosetratadeunareacciónexotérmicaelequilibriosedesplazahacia laformacióndeSO .

c) Falso. Si disminuye la temperatura, de acuerdo con el principio de Le Châtelier, elsistema se desplaza en el sentido en el que se produzca calor y así aumente latemperatura.Comosetratadeunareacciónexotérmicaelequilibriosedesplazahacia laformacióndeSO .

DeacuerdoconlaecuacióndeArrhenius,sidisminuyelatemperaturadisminuyeelvalordekyconellolavelocidaddelareacción.

d)Falso.LaadicióndemáscantidaddelcatalizadorV O noalteraelequilibrioyaqueuncatalizador disminuye por igual la energía de la activación de las reacciones directa einversa.


5.94.Sealareacciónexotérmica(ΔH°<0)enequilibrio:

A(g)+2B(g)3C(g)dondeA,ByCsonsustanciasquesecomportancomogasesideales.Indiquecuáldelassiguientesactuacionesdesplazaráelequilibriohacialaderecha:a)Unadisminucióndepresiónatemperaturaconstante.b)Unadisminucióndelatemperaturadelsistema.c)Laadicióndeuncatalizador.d)LaadicióndeCalsistemaatemperaturaypresiónconstante.

(O.Q.L.Madrid2004)



a) Falso. Al disminuir la presión total del recipiente, de acuerdo con el principio de LeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquesubalapresióntotal,esdecir,enelsentido el que aumente el númerodemoléculas gaseosas presentes en el equilibrio. Eneste caso como existe el mismo número de moléculas gaseosas en cada parte de lareacciónelcambioenlapresiónnoproduceningúnefectosobreelsistemaenequilibrio.

b) Verdadero. Si se disminuye la temperatura, de acuerdo con el principio de LeChâtelierelsistemasedesplazaenelsentidoenelquesegenereelcaloreliminadoyasíaumente latemperatura.Al tratarsedeunprocesoexotérmico lareacciónsedesplazahacialaformacióndelosproductos(derecha).

c) Falso. Un catalizador disminuye la energía de activación tanto de la reacción directacomoinversa,portantoelequilibrionosemodifica.

d)Falso.SiseañadeC,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueconsumaestasustancia,esdecir,hacialaformacióndelosreactivos(izquierda).



5.95.Considerelasiguientereacciónquímicaenequilibrio:

2 (g)+2 (g)4HCl(g)+ (g)Esteequilibriopuededesplazarsehacialaderechapor:a)Eliminaciónde (g)delamezcla.b)Adicióndemás (g)alamezcla.c)AdicióndeNe(g)alamezcla.d)Disminucióndelvolumendelamezcla.e)Aumentodelvolumendelamezcla.

(O.Q.N.Luarca2005)(O.Q.L.Asturias2008)(O.Q.L.Murcia2010)(O.Q.L.Asturias2011)(O.Q.L.CastillayLeón2012)



a) Falso. Si se elimina H O, de acuerdo con el principio de Le Châtelier, el sistema sedesplazaenelsentidoenelqueseformeestasustancia.Lareacciónsedesplazahacialaizquierda.

b)Falso.SiseañadeO ,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaen el sentido en el que se consuma esta sustancia. La reacción se desplaza hacia laizquierda.

c)Falso.SuponiendoqueelNe(uninerte)seañadealequilibrioavolumenconstante,elcambioproducidoesunaumentodelapresióntotaldelsistemaporlaadicióndelnuevocomponente, pero manteniéndose constantes las presiones parciales de las sustanciasimplicadasenelequilibrioporloqueelvalordelaconstanteKpnosealterayelequilibrionocambia.

d)Falso.Sisereduceelvolumendelrecipienteatemperaturaconstante,deacuerdoconlaleydeBoyleaumentalapresiónenel interiordelrecipiente.DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elequilibriosedesplazaenelsentidoeneldisminuyalapresión,esdecir,haciadondehayamenosmolesdegas,enestecasohacialaizquierda,formacióndeH OyCl .

e)Verdadero. Es la propuesta contraria al apartadod), siseaumentaelvolumen delrecipienteatemperaturaconstante,deacuerdoconlaleydeBoylelapresiónenelinteriordel recipiente se reduce. De acuerdo con el principio de Le Châtelier, el equilibrio sedesplazaenelsentidoenelaumentelapresión,esdecir,haciadondehayamásmolesdegas,enestecasohacialaderecha,formacióndeHCly .



(g)2 (g) elvalorde =5,8·10 .Silaconcentracióninicialde (g)=0,040Mylaconcentracióninicialde (g)es0M,¿cuáleslaconcentracióndeequilibriode (g)?a)1,7·10 Mb)3,3·10 Mc)9,4·10 Md)1,2·10 Me)2,3·10 M

(O.Q.N.Luarca2005)(O.Q.L.Madrid2010)



N O NOcinicial 0,040 ctransformado x cformado 2xcequilibrio 0,040–x 2x


K =[NO2]

2N2O4


5,8 10 =2x

0,04xx=6,9 10 M

Elvalorde[N O ]enelequilibrioes:

N O = 0,046,9·10 3 M=3,3·10 2M


(EnlacuestiónpropuestaenMadrid2010lacantidadinicialdeN O es0,50M).

5.97.Siseaumentalatemperatura,laconstantedelequilibrio:

(g)2 (g) ΔH=54,8kJ· .a)Nocambiaperoelequilibriosealcanzamásdeprisa.b)Nocambiaperoelequilibriosealcanzamásdespacio.c)Aumenta.d)Disminuye.

(O.Q.L.Murcia2005)



Siaumenta la temperatura, de acuerdo con el principio deLeChâtelier, el sistema sedesplaza en el sentido en el que se consuma el calor aportado y así descienda latemperatura.ComosetratadeunareacciónendotérmicaelequilibriosedesplazahacialaformacióndeNO conloquelacantidaddeestasustanciaenelequilibriosehacemayormientrasquelaN O sehacemenor.


K =[NO ]2N O

como[NO ]aumentay[N O ]disminuyeelvalorde aumenta.



5.98.Conrespectoalequilibrioquímicopuedeafirmarseque:a)Lafuncióndeuncatalizadoreslasustitucióndelmecanismodereacciónporotroconunaenergíadeactivaciónmásbaja.b)Lapresenciadeuncatalizadorhacemáspositivoelvalordelaconstantedeequilibrio,alaumentarlaconcentracióndelosproductosconrespectoaladelosreactivos.c)Lapresenciadeuncatalizadorenunareacciónreversibledesplazaelequilibriohacia laderecha.d)Loscatalizadoressolotienenefectoenlosequilibrioshomogéneos.

(O.Q.L.Murcia2005)

Comoseobservaen la figura, lamisióndeun catalizador disminuir por igual laenergía de la activación de las reaccionesdirecta e inversa. Por este motivo elequilibrio no se altera, simplemente sealcanzaenmenostiempo.


5.99.Paraelsistemaenequilibrio:

2A(g)+B(g)2C(g) ΔH<0.a)Lavelocidaddereacciónserámayora1000°Cquea640°C.b)Silapresióntotaldelamezclaenequilibrioesde1atm,entonces = .c)Alaumentarlapresióntotalaumenta .d)Siseexpandeelsistema,atemperaturaconstante,sefavorecelaformacióndeC.

(O.Q.L.Murcia2005)

a)Verdadero.Lavelocidaddelareacciónvienedadaporlaexpresión:

Lavelocidaddelareacciónvienedadaporlaexpresión:

r=k[A [B

A su vez la constante de velocidad k aumenta con la temperatura según la ecuación deArrhenius:

k k exp ‐ERT

Portanto,siaumentalatemperaturaaumentalavelocidaddelareacción.

b)Falso.LarelaciónentrelasconstantesK yK vienedadaporlaexpresión:

K =K RT

siendo


En este caso,K ≠K ya queΔ ≠ 0. El que la presion de lamezcla sea 1 atmno tieneningunainfluenciaenlarelaciónentrelasconstantes.

c) Falso. De acuerdo con la ley del equilibrio químico, el valor de la constante K solocambiasicambialatemperatura,nocambiaalvariarlapresión.

EE


EE




ProductosProductos

ReactivosReactivos

ProductosProductos




d)Falso.Siseexpandeelsistemaatemperaturaconstante,disminuyelapresióntotaldelrecipiente(leydeBoyle),deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquesubalapresión,esdecir,enelsentidoelqueaumenteelnúmerodemoléculasgaseosaspresentesenelequilibrio.Enestecaso,el sistemasedesplazahacialosreactivos.


5.100.Laconstantedeequilibrio( )deunareacciónsiempretienecomounidades:a)Moles/litro.b)Esadimensional.c)Lasmismasque .d)Nosepuedenprecisar,dependerádelasespeciesyestequiometríadelareacción.

(O.Q.L.Murcia2005)(O.Q.L.Asturias2006)

LasdimensionesdelaconstanteK dependendequeequilibrioseestudie.

Enelequilibrio:

N (g)+3H (g)2NH (g)


K =[NH ]2

N [H ]3lasunidadesdelaconstantesonL2 mol 2

Enelequilibrio:

I (g)+H (g)2HI(g)


K =[HI]2H I

laconstanteesadimensional


5.101.Lareacción:

2NO(g)+ (g)2 (g) ΔH=‐113,0kJtieneunaecuacióndevelocidadv=k[NO]2[ ].¿Cuáldelossiguientescambiosaumentaráelrendimientode ylavelocidad?a)Unaumentodelapresióntotalatemperaturaconstante.b)Unaumentodelatemperatura.c)Adicióndeuncatalizadoratemperaturaconstante.d)Unaumentodelvolumenatemperaturaconstante.





a)Falso.Siseaumentalapresiónatemperaturaconstante,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquedisminuyalapresión,esdecir,haciadondemenosmoléculasgaseosashaya,enestecasohacialaformacióndeNO porloqueaumentaelrendimientodeestasustancia.

Comolatemperaturapermanececonstantelaconstantedevelocidadnocambia.Además,como la reacción se desplaza hacia la formación de NO , los valores de [NO] y [O ]disminuyenporloquedisminuyelavelocidaddelareacción.

b) Falso. Si se aumenta la temperatura, de acuerdo con el principio de Le Châtelier, elsistema se desplaza en el sentido en el que baje la temperatura y como se trata de unprocesoexotérmico,estossoloestánfavorecidosporundescensodelatemperatura.PorestemotivolacantidaddeNO disminuyeyconelloelrendimiento.

Comolatemperaturaaumentatambiénlohacelaconstantedevelocidad.Además,comolareacciónsedesplazahacialaformacióndeNOyO ,lasconcentracionesdeestasespeciesaumentanporloquetambiénaumentalavelocidaddelareacción.

c)Falso.LaadicióndeuncatalizadoraumentalavelocidaddelareaccióndirectaeinversaporloquenoseaumentaelrendimientoenNO .

d)Falso.Siseaumentaelvolumenatemperaturaconstante,deacuerdoconlaleydeBoyledisminuyelapresión.DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenel sentido en el que aumente la presión, es decir, hacia dondemásmoléculas gaseosashaya,enestecasohacialaformacióndeNOyO porloquedisminuyeelrendimientodeNO .

Comolatemperaturapermanececonstantelaconstantedevelocidadnocambia.Además,comolareacciónsedesplazahacialaformacióndeNOyO ,lasconcentracionesdeestasespeciesaumentanporloquetambiénaumentalavelocidaddelareacción.

Ningunadelasrespuestasescorrecta.

5.102.Enunareacciónenequilibrio:a)Loúnicoquepuedemodificarlasconcentracionesdeloscomponentesesuncambioenlatemperatura.b)Uncambioenlatemperaturanocambiaránuncalasconcentracionesdeloscomponentes.c)Uncambioenlapresiónbastaráparacambiarlasconcentracionesdeloscomponentes.d)Un cambio en la concentración de cualquiera de los componentes cambiará todas lasconcentraciones.


a‐b)Falso.Lasconcentracionesdeloscomponentesdeunamezclaenequilibriocambianademásdeconlatemperaturaconloscambiosenelnúmerodemoles,presiónyvolumen.

c) Falso.Un cambio en lapresiónnoproduceningún cambio en los equilibrios comoelsiguiente:

H (g)+Cl (g)2HCl(g)

enlosqueexisteelmismonúmerodemolesdegasenproductosyreactivos.


d)Verdadero.DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,uncambioenlaconcentracióndeunadelasespeciesdelequilibriohacequeelsistemasedesplaceenelsentidoopuestoloquehacecambiarlasconcentracionesdetodaslasespeciespresentes.


5.103.Siparaelequilibrio:

2 (g)+ (g)2 (g)Se suponeque las concentraciones inicialesde todas lasespecies son2,0M, ¿cuálesde lossiguientesgruposdevaloresnosonposiblescomoconcentracióndeequilibrio?

a)1,8 1,9 2,2b)2,2 2,1 1,8c)2,4 2,4 1,6d)1,4 1,7 2,6


Suponiendo que la reacción transcurre hacia la derecha, la tabla de concentracionescorrespondientealequilibrioes:


SO O SOcinicial 2 2 2ctransformado 2x x cformado 2x Xcequilibrio 2–2x 2– x 2+2x

a)Posible.Suponiendoquex=0,1Mlosvaloreselequilibrioson:

[SO ]=1,8M [O ]=1,9M [SO ]=2,2M

d)Posible.Suponiendoquex=0,3Mlosvaloreselequilibrioson:

[SO ]=1,4M [O ]=1,7M [SO ]=2,6M

Suponiendo que la reacción transcurre hacia la izquierda, la tabla de concentracionescorrespondientealequilibrioes:

SO O SOcinicial 2 2 2ctransformado 2xcformado 2x x cequilibrio 2+2x 2+x 2– 2x

b)Posible.Suponiendoquex=0,1Mlosvaloreselequilibrioson:

[SO ]=2,2M [O ]=2,1M [SO ]=1,8M

c) No posible. En este caso no se cumple la estequiometría para ninguno de los dossentidos ya que es imposible que partiendo de las mismas cantidades iniciales lascantidadesenelequilibriodeSO yO seaniguales.



5.104. ¿Cuál de los siguientes equilibrios se desplazará hacia la formación de reactivoscuandoaumentaelvolumendelareacción?a) (g)+3 (g)2 (g)b) (g)+ (g)2HI(g)c)2 (g)2 (g)+ (g)d)2 (g)3 (g)e) (g)+ (g)2HF(g)f)C(s)+ (g)2CO(g)g)CO(g)+ (g) (g)+NO(g)

(O.Q.L.Madrid2005)(O.Q.L.LaRioja2005)(O.Q.L.LaRioja2011)



Si se aumenta el volumen a temperatura constante, de acuerdo con la ley de Boyledisminuyelapresión.DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenel sentido en el que aumente la presión, es decir, hacia dondemásmoléculas gaseosashaya.

Δν=Σcoef.esteq.productosgaseosos‐Σcoef.esteq.reactivosgaseosos

a)Δν=2−4=‐2.Sedesplazahacialosreactivos.

b‐e‐g)Δν=2−2=0.Noafectaalequilibrio.

c‐d)Δν=3−2=1.Sedesplazahacialosproductos.

f)Δν=2−1=1.Sedesplazahacialosproductos.


(Lasdiferentespropuestasestánrepartidasenlastresolimpiadas).

5.105.Paralasiguientereacción:+ 2AB

el gráfico de concentración de las especiesimplicadasfrentealtiempoes:Elvalordelaconstantedeequilibrioes:a)1b)2c)4d)8

(O.Q.L.Madrid 2005)(O.Q.L.LaRioja2005)


K =[AB]2

A [B ]

Segúnelgráfico,losvaloresdelasconcentracionesdelasespeciesenelequilibrioson:

[AB]=2M [A ]=[B ]=1M

Sustituyendo:

Concentración/M

Tiempo

[A2 ]=[B2]

[AB]


K =2 2

1 2 =4


5.106.Siladensidaddelgrafitoesaproximadamente2g· yladelfullereno1,5g· ,¿enquésentidodesplazaráelequilibriolaaplicacióndeunapresiónelevada?a)Hacialaformacióndegrafito.b)Hacialaformacióndefullereno.c)Nohaydesplazamiento.d)Seformancantidadesaproximadamenteigualesdeambasvariedadesalotrópicas.


Conesosvaloresde ladensidad, las sustanciaspropuestasnosecomportancomogasesideales por lo que no se les puede aplicar el principio de Le Châtelier sobre eldesplazamientodelequilibrio.



(s)+2 (g)Sn(s)+2 (g)a 750°C la presión total del sistema es 32,0mmHg, siendo la presión parcial del agua23,7mmHg.Laconstantedeequilibrioparadichareacciónes:a) =7,30b) =5,25c) =3,80d) =8,15



K =p 2

p 2

LapresiónparcialdeH es:

32,0mmHg–23,7mmHg=8,3mmHg

Sustituyendoseobtiene:

K =23,7mmHg

1atm760mmHg

2

8,3mmHg 1atm760mmHg

2 =8,15


5.108.Paraelequilibriodedisociacióndelcomplejodecobreconamoníaco:

+4 Laafirmacióncorrectaes:a)Laadicióndemás destruyeelcomplejo.b)LaadicióndeCudesplazaelequilibriohacialaderecha.c)LaadicióndeKCldesplazaelequilibriohacialaizquierda.d)Alcalentar,paraeliminar ,elequilibriosedesplazahacialaderecha.





a) Falso. De acuerdo con el principio de Le Châtelier, si se añade NH el equilibrio sedesplazaenelsentidoenelqueseconsumaestasustancia,esdecir,sedesplazahacialaformacióndelcomplejo(izquierda).

b‐c) Falso. Las especies Cu y KCl no están presentes en el equilibrio por lo que no loafectan.

d)Verdadero.DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,siseelimina elequilibriosedesplazaenelsentidoenelqueserepongaestasustancia,esdecir,sedesplazahacialaderechadeformaquesedestruyeelcomplejo.


5.109.Paralareacciónquímica:

A(l)+B(l)C(g) ΔH<0Sepuedepuedeafirmar:a)Lareacciónquímicaesespontánea.b)Soloseráespontáneaatemperaturasbajas.c)Unaumentodelapresióndesplazaelequilibriohacialosproductos.d)Lareacciónquímicanoseveráalteradapormodificacionesdepresión.


LaespontaneidaddeunprocesoserelacionaconelvalordedeΔG°.

ΔG°>0procesonoespontáneo

ΔG°<0procesoespontáneo


ΔG°=ΔH° TΔS°

Comosetratadeunprocesoenelqueaumentaeldesorden,ΔS°>0,yaquenohaygasesen los reactivos y sí en los productos, se trata de una reacción que es espontánea acualquiertemperatura.

a)Verdadero.Segúnsehajustificado.

b)Falso.Segúnsehajustificado.



c‐d)Falso.Siaumentalapresión,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquebajelapresión,esdecir,enelsentidoelquedisminuyaelnúmero de moléculas gaseosas presentes en el equilibrio. Como solo existe gas en losproductossedesplazahacialosreactivos.



5.110.Unaumentodelapresiónenelrecipientedereacciónenelqueseestáproduciendo:

(g)+ (g)2HF(g)haráque:a)Latemperaturadisminuya.b)Elequilibriosedesplacehacialaderecha.c)Elequilibriosedesplacehacialaizquierda.d)Noseafectealequilibrio.



K =p p

p 2


K =p y p y

p yHF2 K =

y y

yHF2

Portanto,siseaumentalapresiónelequilibrionoseafecta.


5.111.Un recipiente cerrado contiene una cierta cantidad de líquido en equilibrio con suvapor.Sielvolumendelrecipientedisminuye,¿quésucedecuandoseestableceelequilibrio?a)Disminuyelatemperatura.b)Condensapartedelvapor.c)Aumentalapresión.d)Disminuyelapresión.e)Partedellíquidopasaalafasevapor.

(O.Q.N.Vigo2006)

Si la temperatura permanece constante, la presión de vapor del líquido tambiénpermanececonstanteyaqueéstasolodependedelatemperatura.

Deacuerdoconlaecuacióndeestadodelosgasesideales:

p=nRTV

para que p se mantenga constante, si V disminuye n debe disminuir, es decir debecondensarpartedelvapor.


5.112.Seintroduceunaciertacantidadde 4 10(s)enunrecipientea400Kyseesperaaquesealcanceelequilibriodelasiguientereacción:

4 10(s) 4(g)+5 (g)Silapresióntotalesde1,86atm,elvalordela adichatemperaturaes:a)9,61·10 b)11,16 c)2,78 d)0,36 e)41,41

(O.Q.N.Vigo2006)

Cuesti

Setra

Deac

Deac

Susti

Lare

5.113laprea)Seb)Sec)Sed)Pa

Setra

Deac

Si seLeChH Osistem

Tamb

ionesyProble

atadeuneq

K p

cuerdoconl

p =5p

cuerdoconl

pt=p +

ituyendoen

K 5p6

espuestacor

3.Unrecipieesiónmanteeformarámáformarámásublimarápartedelagua

atadelequil

H O(s)

cuerdocone


e aumentahâtelier,els(l)esmásdmasedesp

biénpuedev

masdelasOlim

quilibriohet

p 5

laestequiom

=5p

laleydeDal

p =6p

laexpresión

K

rrectaeslac

entecontieneeniendoconsáshielo.áslíquido.partedelhiealíquidapas

librio:

H O(l

elprincipio


la presiósistemaseddensaqueelazahacial

verseapart

mpiadasdeQu

terogéneoy

metríadela

ltondelasp

p=

ndeK :

K 5 0,31

c.

eenequilibrstantelatem

lo.saráavapor

l)

deLeChâte


n, disminudesplazaenelhieloelvolaformació

tirdeldiagra

uímica.Volume

laexpresión

reacción:

presionespa

pt6

atm 6 2,7

riohieloyagmperatura:

r.

elierquedice


ye el volumelsentidoeolumenqueóndemáslí

amadefase

Enelaumesepas

Lares

en2.(S.Menar

ndeK es:

arciales:

p=1,86

6

77

gualíquida

(O.Q.L.

eque:


men, de acenelquedesocupaellíqíquido.

sdelagua:

puntoBcontarlapressaalpuntoB

spuestacorr

rgues&F.Latre

atm6

=0,31

a0°Cy1at

Murcia2006)


cuerdo consciendaelvquidoesme

existenH OiónatempeB’dondesol

rectaeslab.

e)

atm

tm.Siseaum

(O.Q.L.Madrid


el principvolumen.Conor,portan

O(s)yH OeraturaconslohayH O(

.

336

menta

d2009)

deunerseal

io de moelnto,el

(l),alstante,(l).



2 (g)+ (g)2 (g)larelaciónentrelasconstantesdeequilibrio y es:a) = b) = ½c) = d) = e) = f) =

(O.Q.L.Madrid2006)(O.Q.L.Cádiz2008)(O.Q.L.Murcia2012)


K =K RT

siendo


Portanto:

K =K (RT)1obienK =K (RT)–1


(EnMurcia2012eyfreemplazanabyd).

5.115Seintroduce (s)enunrecipientede1La25°Cysealcanzaelequilibriodelasiguientereacción:

(s) (g)+ (g) =1,6·10 .Laconcentraciónmolarenelequilibriode (g)es:a)1,3·10 Mb)3,2·10 Mc)1,3·10 Md)1,6·10 M

(O.Q.L.Madrid2006)


K =[NH ][H S]


[NH ]=[H S]


K NH

Elvalorde[NH ]enelequilibrioes:

NH = K = 1,6·10 =1,3· M



5.116Alaumentarlatemperatura,laconstantedeequilibriodeunareacciónexotérmica:a)Aumentab)Disminuyec)Nodependedelatemperatura.d)Aumentaenlasreaccionesexotérmicasydisminuyeenlasendotérmicas.

(O.Q.L.Madrid2006)



Paraelequilibrio:

A(g)B(g) ΔH<0

siseaumenta latemperatura,deacuerdoconelprincpiodeLeChâtelierelsistemasedesplazaenelsentidoenelqueseconsumaelcaloraportadoyasíbajelatemperatura.Altratarsedeunprocesoexotérmico la reacciónsedesplazahacia la formaciónde losreactivos.


K=[B][A]

Si aumenta [A] y, por tanto, disminuye [B] el valor de la constante de equilibriodisminuye.


(EstacuestiónessimilaralapropuestaenTarazona2003).

5.117.¿Cuáldelassiguientescaracterísticascorrespondeaunestadodeequilibrio?a)Paraquesealcanceelestadodeequilibrioquímicoelsistemadebesercerrado.b)Unverdaderoequilibrioquímicosolosealcanzapartiendodelosreactivosdelareacción.c) El equilibrio se caracteriza por la constancia de algunas propiedades como laconcentración,porloquesetratadeunsistemadecomposiciónconstante.d)Inclusodespuésdealcanzarseelequilibrioquímicocontinúanproduciéndoselasreccionesdirectaeinversaanivelmicroscópico.


a)Falso.Esacondiciónsoloesnecesariaparalosequilibriosenfasegaseosa.

b) Falso. El estado de equilibrio de un sistema puede alcanzarse tanto partiendo dereactivos,deproductosodeambos.

c) Falso. El estado de equilibrio de un sistema no se caracteriza porque se mantengaconstantelaconcentracióndelassustancias,sinoporelvalordelaconstantedeequilibrio.Esdecir,aunamismatemperatura,sepuedetenerelmismovalordelaconstanteKccondiferentesvaloresdelasconcentracionesdereactivosyproductos.

d)Verdadero. El estadode equilibrio se caracteriza por ser dinámico, es decir, que lasreaccionesdirectaeinversacontinúanunavezquesehaalcanzadoéste.



5.118.Dadoelequilibrioquímicorepresentadoporlasiguienteecuación:

(g)+3 (g)2 (g)Siunavezestablecidoelequilibrioseañadeunaciertacantidadde (g),sepuededecir,sinerror,queparaalcanzardenuevoelequilibrio:a)El sistemaevolucionarádisminuyendo lamasade (g)ypermaneciendoconstanteelrestodelosgases.b)Disminuirálamasade (g)yaumentarálade (g),permaneciendoconstantelade(g).

c)El (g)actuarádereactivolimitanteporloqueseconsumirácompletamente.d)Elsistemaevolucionará,peronosepuededecir,enprimeraaproximación,si lamasade

(g)aumentaráodisminuirá.(O.Q.L.Asturias2006)



Siseañade ,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueconsumaestasustancia.Seconsume yseforma .


5.119.Dadoelsiguienteequilibrio:

(s) (g)+HCl(g) ΔH>0señalacuáldelassiguientesafirmacionesrespectoalsistemaesfalsa:a) Aumentando la temperatura a presión constante el equilibrio se desplaza hacia laformacióndelosproductos.b)Añadiendomás 4 (s)elequilibriosedesplazahacialaformacióndelosproductos.c)Aumentando lapresióna temperaturaconstantedisminuye lacantidaddegasesque seencuentranenelequilibrio.d)Enelestadodeequilibrio,el 4 (s)seformaysedescomponeconlamismavelocidad.




a)Verdadero.Siseaumentalatemperatura,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueseconsumaelcaloraportadoyasídesciendalatemperatura. Al tratarse de un proceso endotérmico la reacción se desplaza hacia laderecha,esdecirhacialaformacióndeproductos.

b)Falso.Setratadeunequilibrioheterogéneo,porloqueelNH4Cl(s)nointervieneenlaexpresióndelaconstanteK ,portanto,elequilibrionosemodifica.

c) Verdadero. Al aumentar la presión, de acuerdo con el principio de Le Châtelier, elsistemasedesplazaenelsentidoenelquebajelapresióntotal,esdecir,enelsentidoelquedisminuyaelnúmerodemoléculasgaseosaspresentesenelequilibrio.

d)Verdadero.Elestadodeequilibriodeunsistemasecaracterizaporquelasespeciesquelointegranseformanysedescomponenconlamismavelocidad.



5.120.Dadoelsistemarepresentadopor:

2NO(g)+ (g)2NOCl(g)únicamentesepuedeafirmarque:a)Esunsistemaenelquesecumpleque[NO]eq=[NOCl]eq.b)En esteproceso siempre sedebehacer reaccionar inicialmente eldoblede cantidaddeNO(g)quede 2(g).c)Secumplesiempre,deacuerdoconlaestequiometríadelareacción,quelarelaciónmolardelassustanciaspresentesenelequilibrioesNO: 2:NOCles2:1:2.d)Unavezalcanzadoelequilibrio,existeunarelaciónentrelasconcentracionesquesiempreesconstanteeindependientedelascantidadesinicialspuestasareaccionar.

(O.Q.L.Asturias2006)(O.Q.L.LaRioja2009)(O.Q.L.LaRioja2011)

a) Falso. Cuando el sistema se encuentra en equilibrio no tiene porqué cumplirse que[NO =[NOCl .

b) Falso. El equilibrio se alcanza independientemente de cuáles sean las cantidadesinicialesdeNOyCl .

c) Falso. La relación de especies en el equilibrio no tiene nada que ver con la relaciónmolardadaporlaestequiometriadelproceso.

d) Verdadero. Cuando se alcanza el equilibrio, se mantienen constantes lasconcentraciones de todas las especies implicadas en el equilibrio y estas sonindependientes de cuáles hayan sido las cantidades inciales que se hayan hechoreaccionar.


5.121.Dadaslassiguientesecuaciones:

(g)+ (g)2HI(g)

½ (g)+½ (g)HI(g)

2HI(g) (g)+ (g) Secumpleque:a) = = b) = =1/ c) = ½= 1/ ½d) = 1/ ½=


La expresión de las constantes K , K y K para los equilibrios dados son,respectivamente:

K =[HI]2

H [I ]K =

[HI]

[H ]½[I ]½K =

H [I ]

[HI]2

Larelaciónentrelasdiferentesconstanteses:

=1 = ½ = ½



5.122.Laconstantedeequilibriodeunprocesosumadeotrosdosesigual:a)Alasumadesusconstantes.b)Alproductodesusconstantes.c)Aladiferenciadesusconstantes.

(O.Q.L.LaRioja2006)

Lasconstantesdeequilibrionosonaditivas.Cuandounprocesoeselresultadodelasumadeotrosdos,suconstantedeequilibrioeselproductodelasconstantesdelasreaccionessumadas.


5.123.Lapresenciadeuncatalizadorenelequilibrio:

(g)+3 (g)2 (g) ΔH=‐22kcala)Lodesplazahacialaderecha.b)Noinfluye.c)Lodesplazahacialaizquierda.

(O.Q.L.LaRioja2006)

Un catalizador disminuye la energía de activación tanto de la reacción directa comoinversa,portantonoinfluyeenelequilibrio.


5.124. Alcanzado un equilibrio, se añaden reactivos, sin variar la temperatura. ¿Qué lesucederáa ?a)Aumentaráb)Disminuirác)Novariará

(O.Q.L.LaRioja2006)



Siseinyectanreactivoselsistemaenelequilibrioatemperaturaconstanteelequilibriosedeplaza en el sentido en el que estos se consuman, es decir, hacia los productos. Noobstante,comolatemperaturanovaríalaconstantedeequilibrionocambia.


5.125.Paraelprocesoatemperaturaambiente:

A(g)+B(g)C(g)a) = b) > c) <

(O.Q.L.LaRioja2006)


K =K RT

siendo



Enestecasosecumpleque:

K =K RT >


5.126.Unasustanciagaseosasedisociasegúnelequilibrio:

A(g)B(g)+C(g)

Enunaexperienciaseintroducen0,2molesdeAenunrecipientevacíode2Ldecapacidada300K.Cuandosehaalcanzadoelequilibriolapresióntotalesde4,3atm.Apartirdeestosdatos,laconstante adichatemperaturaes:a)5,46b)0,22c)0,74(Dato.R=0,082atm·L· · )

(O.Q.L.LaRioja2006)

Latablademolesdelareacciónes:

A B Cninicial 0,2 ntransformado x nformado x xnequilibrio 0,2–x x x

ntotal =(0,2–x)+x+x=(0,2+x)

Elvalordeptotal permite calcularx. :Considerandoque losgases se comportande formaidealseaplicalaecuacióndeestado:

0,2+x =4,3atm·2L

0,082atm·L·mol 1 K 1 100+273 Kx=0,15mol

Laspresionesparcialesenelequilibrioson:

pA=p0,2‐x0,2+x

=4,3atm0,2‐0,15 mol0,2+0,15 mol

=0,61atm

pB=pC=px

0,2+x=4,3atm

0,15mol0,2+0,15 mol

=1,84atm

SustituyendoenlaexpresióndelaconstanteK :

K pB pCpA

1,84 2

0,61 5,5


5.127.Paraunareacciónquímicadada,indiquequéafirmaciónesfalsa:a)Elvalordelaconstantedeequilibrioaunatemperaturadadaessiempreelmismo.b) Un aumento de presión desplaza siempre el equilibrio hacia la obtención de mayorcantidaddeproductos.c) Si la reacción es exotérmica y transcurre con aumento de entropía será siempreespontánea.d) Cuando un proceso tiene lugar a volumen constante el calor de reacción es igual a lavariacióndeenergíainternadelsistema..



a)Verdadero.Deacuerdoconlaleydelequilibrioquímicoexisteunvalordelaconstantedeequilibrioparacadatemperatura.

b)Falso.DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelierquediceque:


Siaumentalapresión,esprecisoconocer laestequiometríade lareacciónyelestadodeagregacióndelasespeciesqueintervienenenlamismaparapoderpredecirelsentidoenelquesedesplazaelequilibrio.

c)Verdadero.LaespontaneidaddeunprocesoserelacionaconelvalordeΔG.

ΔG>0procesonoespontáneo

ΔG<0procesoespontáneo

LaexpresiónquepermitecalcularelvalordeΔGes:

ΔG=ΔH TΔS

Comosetratadeunprocesoexotérmico,ΔH<0,enelqueaumentaeldesorden,ΔS>0,setrata de una reacción en la que se cumple que ΔG < 0 que esespontáneaa cualquiertemperatura.

d) Verdadero. La variación de energía interna, ΔU, es el calor desprendido medido avolumenconstante.


5.128.Enunrecipientede2Lseintroducen0,6molesdeunasustanciagaseosaA.Unavezalcanzado el equilibrio quedan 0,2 moles de A. La constante de equilibrio para lareacción:

A(g)2B(g)+C(g)a)0,16b)0,32c)1,28d)0,64



A B Cninicial 0,6 ntransformado x nformado 2x xnequilibrio 0,6–x 2x x

Enelequilibrio:

0,6–x=0,2 seobtiene x=0,4moles


K =B [C][A]


Sustituyendo

K =

2·0,42

0,42

0,22

=0,32


5.129. Las energías libres estándar de formación de (g) y de (g) sonrespectivamente12,39 kcal/mol y23,59 kcal/mol. ¿Cuál es el valorde a25°Cpara elequilibrio:

(g)2 (g)?a)7,459b)0,134c)1,2·10 d)2,25e)2,3·10 (Datos.R=8,314J· · ;1cal=4,184J)


La variación de energía de Gibbs asociada al proceso puede calcularse a partir de laexpresión:

ΔG°=Σ νi·GioproductosΣ νi·Gi

oreactivos

Sustituyendo:

ΔG°=2molNO12,39kcalmolNO

1molN O23,59kcalmolN O

=1,19kcal4,184kJ1kcal

=4,98kJ·mol


K exp‐ΔG°RT

Sustituyendo:

K exp‐4,98kJ mol

8,314·10 kJ mol K 25+273 K 0,134


5.130.Enunmatrazserealizaelvacíoysellenaconmetanoa0°Cy1,00atm,alcalentara1000°Clapresiónseelevarápidamentea4,66atmperoseincrementadespuéshastallegara6,34atmdebidoaladisociación:

(g)C(s)+2(g).

¿Cuáleselvalorde paraelequilibrioanterior?a)1,68b)2,36c)3,79d)0,036e)2,2·10


Latabladepresionesdelareacciónes:


CH Hpinicial 4,66 ptransformado p pformado 2ppequilibrio 4,66–p 2p

Elvalordepes:

p= 6,34–4,66 atm=1,68atm


p =4,66–pp = 4,66–1,68 atm=2,98atm

p =2pp =2 1,68atm =3,36atm


K p 2

p

3,36 2

2,98 3,79


5.131.Enunmatrazde2Lseponehidrógenocarbonatodesodiosólido,sepracticaelvacíoysecalientaa100°C.Aestatemperaturalapresióndelequilibrio:

2 (s) (s)+ (g)+ (g),esde0,962atm.Lamasade (s)quesehadescompuestoserá:a)0,231gb)0,031gc)2,67gd)4,36ge)5,28g

(Dato.R=0,082atm·L· · )(O.Q.N.Córdoba2007)


p =p =p


pt=p +p =2pp=pt2=0,962atm

2=0,481atm

Considerandoquelosgasessecomportandeformaidealseaplicalaecuacióndeestado:

n=p V

RT=

0,481atm·2L0,082atm·L·mol 1 K 1 100+273 K

=0,0315molCO

RelacionandoCO yNaHCO seobtienelamasadesólidoquesedescompone:

0,0315molCO2molNaHCO1molCO

84gNaHCO1molNaHCO

=5,28g


Cuesti

5.132

Siseémboa)Aub)Elc)Eld)Ele)Au

SiseNH

Deac

a‐e)meno

b)Fa

c)Ve

d)Fa

Lare

5.133proce

a)15b)21c)84,d)10e)30

Setra

ionesyProble

2.Imaginem

inyectaaguolofijoylateumentarálaequilibrionequilibrioseequilibrioseumentarála

inyectaH Odisminuyey

cuerdocone


Falso. Se coores.

also.Elequil

erdadero.S

also.Seform

espuestacor

3. La compoeso:C(s)+ (g

5,15%de y1,01%de y4,85%de y0,20%de y0,15%de y

atadeuneq

K =p

p

masdelasOlim

osunsistem

uaconlajeriemperaturaconcentracioseafecta.edesplazahedesplazahconcentraci

Oenelsisteyelequilibr

elprincipio


onsumenH

librioserom

eformaNH

maNH .

rrectaeslac

osición volu

(g)

y84,85%dey78,99%dey15,15%dey89,80%dey69,85%de

quilibriohet

mpiadasdeQu

magaseosoe

inguillaJ(elconstante.ióndehidróg

acialaformacialadescoióndenitróg

ma,elNH ioserompe

deLeChâte


y N para

mpealdisolv

.

c.

métrica de

(g) (

e e e e

terogéneoy

uímica.Volume

enequilibrio

lamoníaco

geno.

macióndeamomposicióngeno.

sedisuelvee.

elierquedice


a formarNH

verseelNH

lamezcla

=5,60)a

laexpresión

en2.(S.Menar

comoeldel

esmuysolub

moníaco.deamoníaco

(O.Q.N.C

enéstacon

eque:


H por lo su

enagua.

gaseosa qu

1000°Ces:

ndelaconst

rgues&F.Latre

lafigura.

bleenagua)

o.

Córdoba2007)

loquelapr


us concentra

e se obtiene

(O

tanteK es:

e)

),mantenien

)(O.Q.L.Galicia

resiónparci


aciones se h

e en el sigu

(O.Q.N.Córdoba

:

346

ndoel

a2010)

ialdel

deunerseal

hacen

uiente

a2007)



p =p·y p =p·y

Portratarsedeunamezclabinaria:

y +y =1y =1y


K =p·y

p 1y

5,60=y

1yy =0,8485

La composición de la mezcla expresada en porcentaje en moles es 84,85% de y15,15%de .


5.134.Dadaslasconstantesdeequilibriodelassiguientesreacciones:

(g)+½ (g) (g)

(g)+ (g)2NO(g) ¿Cuálserálaconstantedeequilibrioparaelproceso?

(g)+½ (g)2NO(g)a)K= + b)K= − c)K= / d)K=

(O.Q.L.Murcia2007)

LaexpresióndelasconstantesK yK paralosequilibriosdadosson:

K =[N ON [O ½K =

[NO 2

N O

LaexpresióndelasconstanteKparaelequilibriosolicitadoes:

K=[NO 2

[N O [O ½

Despejando[N ]delasexpresionesdeK yK2eigualando:

N =[N O

K [O ½

N =[NO 2

K O

[N O

K [O ½ =[NO 2

K O

Simplificandoyordenandoseobtiene:

K=[NO 2

[N O [O ½ =



5.135.Lasformacionesdeestalactitasyestalagmitassondepósitosde queseoriginanapartirdebicarbonatodecalcio, ,disueltoenaguaquesefiltraatravésdelasgrietasdelterreno.Elequilibrioqueseestableceentreestasdossustanciases:

(aq) (s)+ (g)+ (l)deacuerdoconesteequilibrio, lasmejorescondicionespara la formacióndeestalactitasyestalagmitassepresentancuando:a)Seevapora ,peronosedesprende .b)Cristalizael .c)Sedesprende ,peronoseevapora .d)Sedesprende yseevapora simultáneamente.

(O.Q.L.Murcia2007)



Para que se favorezca el depósito de CaCO es preciso que el equilibrio se encuentredesplazadohacialaderecha,esdecir,quesedesprendaCO yseevaporeH O.


5.136.ElpHdelasangreescrítico.SielpHcaepordebajode7,4resultaloquesedenominacomoacidosis.ElpHdelasangresemantienecomoconsecuenciadelsiguienteequilibrio:

(g)+ (l) (aq)+ (aq)portantosepuedereducirlaacidosis:a) Introduciendo agua en la sangre desde las células para desplazar el equilibrio a laderecha.b)Adicionandounaenzimaquecataliceestareacción.c)IntroduciendoclorurodesodioenlasangreparacambiarelpH.d)Forzandounarespiraciónintensaparareducirlosnivelesde ensangre.

(O.Q.L.Murcia2007)



ParareducirelcontenidodeH+enlasangreyasíaumentarelpHesprecisodesplazarelequilibriohacialaizquierda.SiseeliminaCO delasangre,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenesesentidoparareponerelCO eliminado.


5.137.Sielequilibrio:

2ICl(g) (g)+ (g)

tienedeconstante4,8·10 a25°C,esoindicaqueenlasituacióndeequilibrio:a)Haymuchomenos y queICl.b)HabráeldobledeIClquede .c)LaspresionesdeICl, y seránlasmismas.d)Habrámuchomás y queICl.

(O.Q.L.Murcia2007)


Laexpresióndelaconstantedeequilibriodelareacciónes:

K =I2 Cl2ICl

ElqueelvalordeK =4,8·10 quieredecirque[I2][Cl2]<< .


5.138.Consideralareacciónenequilibrioa1000°C:

2CO(g)+ (g)2 (g) ΔH=‐566kJ¿Cuáldelassiguientesmodificacionesconduciráaunaumentodelaconcentraciónde ?a)Undescensodelvolumentotal.b)Unincrementodelatemperatura.c)Laadicióndeuncatalizador.d)UnadisminucióndelapresiónparcialdelCO(g).

(O.Q.L.Murcia2007)



a)Verdadero. Al disminuir el volumen total del recipiente a temperatura constante,según la leydeBoyle aumenta lapresióndel sistema.DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquebajelapresióntotal,esdecir,enelsentidoelquedisminuyaelnúmerodemoléculasgaseosaspresentesenelequilibrio.Enestecasocomohaymenornúmerodemoléculasgaseosasaladerechadelaecuación,elsistemasedesplazahacialaformaciónde .

b) Falso. Si se aumenta la temperatura, de acuerdo con el principio de Le Châtelier, elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueseconsumaelcaloraportadoyasídesciendalatemperatura. Al tratarse de un proceso exotérmico la reacción se desplaza hacia laizquierda,esdecirhacialaformacióndeCOyO .

c) Falso. Un catalizador disminuye la energía de activación tanto de la reacción directacomoinversa,portantoelequilibrionosemodifica.

d)Falso.SidisminuyelapresiónparcialdelCO,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,el sistema se desplaza en el sentido en el que aumente dicha presión, es decir, hacia laformacióndeCO.


5.139.Sielvalorde para lareacciónA Bes2,ysemezclan2molesdeAcon2molesdeB,paraalcanzarelequilibrio:a)AumentaráelnúmerodemolesdeA.b)AumentaráelnúmerodemolesdeB.c)AumentarátantoelnúmerodemolesdeAcomodeBd)Nopasaránada,porqueyaseestáenlasituacióndeequilibrio

(O.Q.L.Murcia2007)

Laexpresióndelaconstantedeequilibriodelareacciónes:

K =BA=2


ElvalordeK =2ysepartedelosmismosmolesdeAyB,entoncesQ =1,ycomoK >Q paraquesealcanceelequilibrioelsistemadebedesplazarsehacialaformacióndeB,portanto,enelequilibrioaumentaelnúmerodemolesdeBydisminuyeelnúmerodemolesdeA.

LarespuestacorrectaeslaB.

5.140.¿Encuálde lassiguientesreaccionesunaumentodevolumenconduceaunaumentodelaformacióndelosproductos?a) (s) (g)+ (g)b)2 (g) (g)c) (g)+ (g)2HI(g)d)2 (g)+ (g)2 (g)

(O.Q.L.Madrid2007)



Si seaumentael volumendel recipientea temperatura constante, según la leydeBoyle,disminuyelapresión.DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquesubalapresión,esdecir,enelsentidoelqueaumenteelnúmerodemoléculas gaseosas presentes en el equilibrio. Esto ocurre en las reacciones en las queΔν>0,donde:


a)Δν=2−0=2.Sedesplazahacialosproductos.

b)Δν=1−2=‐1.Sedesplazahacialosreactivos.

c)Δν=2−2=0Noafectaalequilibrio.

d)Δν=2−3=‐1.Sedesplazahacialosreactivos.


(CuestiónsimilaralapropuestaenMadrid2005).

5.141.Consideralosdosequilibriosgaseososa25C:(g)+½ (g) (g)

2 (g)2 (g)+ (g) ¿Cuáldelassiguientesrelacionesesverdadera?a) = b) = 1/ c) = d) =1/


LaexpresióndelaconstanteK paraambosequilibrioses:

K =p

p pK =

p (p )

p

Larelaciónexistenteentreambasconstanteses:


=


5.142.Enlareacciónenfasegaseosa

+3 2 (ΔH°<0)¿Cuáldelassiguientesaccionesdesplazaráelequilibriohacialaformacióndelproductodereacción?a)Elaumentodelapresiónatemperaturaconstante.b)Laadicióndeuncatalizador.c)Elaumentodelatemperaturadelsistema.d)Laadiciónde atemperaturaypresiónconstante.




a)Verdadero.Alaumentarlapresióndelrecipiente,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier, el sistema sedesplaza en el sentido en el que baje la presión, es decir, en elsentidoelquedisminuyaelnúmerodemoléculasgaseosaspresentesenelequilibrio.Enestecasohacialaformacióndelproducto .

b) Falso. Un catalizador disminuye la energía de activación tanto de la reacción directacomoinversa,portantoelequilibrionosemodifica.

c) Falso. Si se aumenta la temperatura, de acuerdo con el principio de Le Châtelier elsistema se desplaza en el sentido en el que se consuma el calor aportado y así baje latemperatura. Al tratarse de un proceso exotérmico la reacción se desplaza hacia laformacióndelosreactivos.

d) Falso. Si se añade NH , de acuerdo con el principio de Le Châtelier, el sistema sedesplazaenelsentidoenelqueconsumaestasustancia,esdecir,hacialaformacióndelosreactivos.


5.143. Indica cuál de los siguientes cambios no afecta a la descomposición térmica del.

a)Laelevacióndelatemperatura.b)Ladisminucióndelapresión.c)Lavariacióndelaconcentraciónde .d)Unaumentodelacantidadinicialdesustancia.


LaecuaciónquímicacorrespondientealadescomposicióntérmicadelCaCO es:

CaCO (s)CaO(s)+CO (g)

Laconstantedeequilibriocorrespondientees:

K =[CO ]


a)Falso.Deacuerdocon la leydel equilibrioquímico, todos losequilibrios sealteranalmodificarlatemperatura,yaquelaconstantedeequilibriodependedelatemperatura.

b)Falso.Aldisminuirlapresióndelrecipiente,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquesubalapresión,esdecir,enelsentidoelqueaumenteelnúmerodemoléculasgaseosaspresentesenelequilibrio.EnestecasohacialaformacióndeCaCO .

c)Falso.Sisecambia[CO ],cambialaconstantedeequilibrioyelsistemasedesplazaenelsentidoenelqueseanuleelcambio.

d)Verdadero. Si se aumenta la cantidad inicialde , no cambia el valor de laconstantedeequilibrioyelsistemapermaneceinalterado.


5.144.Alaumentarlapresión,elequilibrio:

3Fe(s)+4 (g) (s)+4 (g)sedesplaza:a)Hacialaderecha.b)Hacialaizquierda.c)Noinfluyelapresión.d)DependedelacantidadinicialdeFe(s).

(O.Q.L.LaRioja2007)


K =p

p =

p y

p y=

y

y

Estetipodeequilibriosenlosqueexisteelmismonúmerodemolesdegasenproductosqueenreactivosnoestáafectadoniporvariacionesdepresiónnidevolumen.


(CuestiónmuyparecidaalapropuestaenNavacerrada1996).


2 (s) (s)+ (g)+ (g)adeterminadatemperatura,secumpleque:a) = b) = c) =4 d) =

(O.Q.L.LaRioja2007)(O.Q.L.LaRioja2008)(O.Q.L.CastillayLeón2012)


K =K RT

siendo


Portanto:


Kc=Kp(RT)–2obienKp=Kc(RT)

2


5.146.Enelsistemaenequilibrio:

AB(s)A(g)+B(g)SisedoblalaconcentracióndeA,laconcentracióndeBenelequilibrioessiempre:a)¼desuvalororiginal.b)⅓desuvalororiginal.c)½desuvalororiginal.d)Unvalordistintodelosanteriores.


Laconstantedeequilibriocorrespondientees:

K =[A][B]

Sielnuevovalorde[A]es:

A =2[A0]

paraquesemantengaelvalordeK esprecisoque:

B =[B0]2


5.147.¿Quéseverificaparalareacción:

(g)2Br(g)

con =4·10 a250°C y =3·10 a1500°C, si se empieza con1molde enunrecipientede1L?a)Sisealcanzaelequilibrioa250°Chabrácantidadesigualesde yBr.b)Sisealcanzaelequilibrioa250°ChabráfundamentalmenteátomosdeBr.c)Sisealcanzaelequilibrioa1500°Chabrácasiexclusivamente .d)Sisealcanzaelequilibrioa1500°Chabrácantidadesapreciablesde yBr.


a‐b)Falso.Comolaconstantedeequilibrioa250°CesmuypequeñaquieredecirqueenelequilibrioexistirácasitodoBr .

c)Verdadero.Resolviendoelequilibrioplanteadocuandoseintroduce1moldeBr enunrecipientede1L:

K =Br[Br ]

3·10 =2x1‐x

x=0,027molBr 1‐x =0,973molBr

LocualquieredecirqueenelequilibrioexistirácasitodoBr .

d)Falso.Comosehavistoenelapartadoanterior,lacantidaddeBresmuchomenorqueladeBr .



5.148. La siguiente afirmación: “la constante de equilibrio de una reacción exotérmicadisminuyecuandoaumentalatemperatura”.a)Esciertasoloparareaccionesespontáneas.b)Esciertasiempre.c)Esciertasoloparareaccionesnoespontáneas.d)Esciertasoloparareaccionesenfasegaseosa.


DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,siseaumentalatemperaturaenunareacciónexotérmica,elsistemasedesplazahacialosreactivosparaquedeesaformaseconsumacaloryasídesciendalatemperatura.

Comolaconstantedeequilibrio

K =[productos][reactivos]

Si[reactivos]aumentay[productos]disminuye,elvalordeK disminuye.


5.149.Parasiguientereacción:

2 (g)+2 (g)2 (g)+3S(s)larelaciónentrelasconstantes y es:a) = b) = c) = d) =

(O.Q.L.Madrid2008)


K =K RT

siendo


Sustituyendo:

=


5.150.SabiendoquelavariacióndeenergíadeGibbsestándardeformación, °,delHI(g)es1,70kJ· ,laconstantedeequilibrioparaladisociacióndelHI(g)ensuselementosa298Kserá:a)0,205b)0,502c)0,686d)1,99

(Dato.R=8,314J· · )(O.Q.L.Madrid2008)

LarelaciónentrelaconstantedeequilibrioK ylavariacióndeenergíadeGibbsΔGvienedadaporlaexpresión:


K =exp ‐ΔG°/RT

Sustituyendo:

K exp ‐1,70

8,314·10 2980,504

ObtenidoelvalordeK delareaccióndeformacióndelHI(g),elvalordelaconstanteparalareaccióndedisociacióndelHI(g)seráelinverso:

K 1

0,504 1,99


5.151.Sabiendoquelasconstantesdeequilibriodelassiguientesreaccionesson y

2NO(g) (g)+ (g)

2NO(g)+ (g)2NOBr(g) LaconstantedeequilibrioparalaformacióndeunmoldeNOBr(g)apartirdesuselementosenestadogaseososepuedeexpresarpora) − b) / c) + d) /

(O.Q.L.Madrid2008)

LareaccióncorrespondientealaformacióndelNOBr(g)apartirdesuselementoses:

12N (g)+

12O (g)+

12Br (g)NOBr(g)


K =pNOBr

p ½ p ½ p ½

Lasexpresionesdelasconstantesdeequilibriodelasreaccionesdadasson:

K =p ·p

pNOK =

pNOBr pNO p

Comoseobserva,elvalordepNOnoapareceenlaexpresióndelaK acalcular,portantodespejandodichovalorenlasexpresionesanterioreseigualandoseobtiene:

pNO =p ·p

K

pNO =pNOBrK p

K2K1=

pNOBrp ·p ·p

SacandoraízcuadradaseobtieneelvalordelaconstanteK :

K =pNOBr

p ½ p ½ p ½

K2K1


Comoseobserva,larespuestaobtenidanocoincideconningunadelaspropuestas.

5.152.Lasiguientereacciónseutilizaenalgunosdispositivosparalaobtenciónde :

4 (s)+2 (g)2 (s)+3 (g) =28,5a25°C

Se añade una cierta cantidad de (g) y (s) a unmatraz en el que se ha hechopreviamenteelvacíoysedejaqueseestablezcaelequilibrio.Silapresiónparcialdel enelequilibrioes0,050atm,lapresiónparcialdel es:a)0,74atmb)0,41atmc)0,37atmd)1,2atm


LaexpresióndelaconstanteK delareacciónes:

K =p

p

Sustituyendo:

28,5=p

0,05 p =0,41atm



(s)+2 (g)2 (g)+Sn(l)con a900Kes1,5ya1100Kes10.Paraconseguirunareducciónmáseficientedel (s)deberánemplearse:a)Temperaturaselevadas.b)Altaspresiones.c)Temperaturasbajas.d)Bajaspresiones.

(O.Q.L.Asturias2008)(O.Q.L.Cádiz2009)

a)yc)Paradeterminarsilareacciónesexotérmicaoendotérmicaapartirdelvalordelaconstantedeequilibrio,seaplicalaecuacióndevan’tHoffquerelacionadichasconstantesdeequilibrioconlatemperatura:

lnK

K

ΔH°R

1T1

1T2

ΔH° RlnKK

1T1 1T2

Enestecasolaconstantedeequilibrioaumentaalaumentarlatemperatura.Portantosecumpleque:

Si

T2>T11T1

1T2

>0

K >K lnK

K>0

ΔH°=R(>0)(>0)

>0

Comoseobserva,tantoelnumeradorcomoeldenominadortienenelmismosigno,porlotanto,ΔH°>0,procesoendotérmico.


Si seaumenta la temperatura, de acuerdo con el principio deLeChâtelier, el sistemaevolucionará de forma que se produzca un descenso de la temperatura, es decir en elsentidoenelqueseconsumacalor.Altratarsedeunareacciónendotérmica(seabsorbecalor),elsistemasedesplazahacialaformacióndeSn(l).

Propuestaa):esverdaderoquelastemperaturaselevadasconsiganunareducciónmáseficientedelSnO .

Propuestac):esfalsoquelastemperaturasbajasconsiganunareducciónmáseficientedelSnO .

b)yd)Teniendoencuentaquesetratadeunequilibrioheterogéneo, laexpresiónde laconstantedeequilibrio,K ,es:

K =p

p =

p y

p y=

y

y

Comoseobserva,laconstante nodependedelvalordelapresión.

LaexpresiónquerelacionaK yK :

K =K RT

donde:

ν=coef.esteq.productosgaseosos–coef.esteq.reactivosgaseosos

DesdeelpuntodevistadelprincipiodeLeChâtelier,enestecasosetienequeν=0, loquequieredecirquesetratadeunequilibrioenelquenoafectanlasvariacionesdelapresiónydevolumen.

Propuestab):esfalsoquelaspresioneselevadasconsiganunareducciónmáseficientedelSnO .

Propuestad):esfalsoquelaspresionesbajasconsiganunareducciónmáseficientedelSnO .


5.154.Eldióxidodeazufre, reacciona con eloxígeno y forma trióxidodeazufre, según lareacción:

(g)+½ (g) (g) ΔH=‐98,9kJ¿Cuálesdelassiguientesafirmacionessonciertas?

1.Aldisminuirlapresiónseelevarálaconcentraciónde .2.Elrendimientodeesteprocesodisminuyealelevarlatemperatura.3.Paraaumentarlaconcentraciónde setienequeefectuarlareacciónenpresenciadeuncatalizador.4.Sisedejaexpandirlamezclaenequilibrio,disminuirálaconcentraciónde enelmedio.

a)1y4.b)2y3.c)2y4.d)1y2.





1.Falso.Aldisminuirlapresión,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplaza en el sentido en el que aumente la presión, es decir, en el sentido en el queaumenteelnúmerodemoléculasgaseosasenelequilibrio.Como todas lasespecies songaseosasyhaymásgasenlosreactivos,elsistemasedesplazaenesesentidoporloquenoaumentalaconcentracióndeSO .

2.Verdadero. Al elevar la temperatura, de acuerdo con el principio de Le Châtelier, elsistemasedesplazaenelsentidoenelquebajelatemperaturagastandoelcaloraportado.Comosetratadeunprocesoexotérmicoelsistemasedesplazahacialaformacióndelosreactivosconloquedisminuyeelrendimientodelproceso.

3.Falso.LaadicióndeuncatalizadoraumentalavelocidaddelareaccióndirectaeinversaporloquenoaumentalaconcentracióndeSO .

4.Verdadero.Sielsistemaseexpandeatemperaturaconstante,deacuerdoconlaleydeBoyle disminuye la presión. De acuerdo con el principio de Le Châtelier, el sistema sedesplaza en el sentido en el que aumente la presión, es decir, en el sentido en el queaumenteelnúmerodemoléculasgaseosasenelequilibrio.Como todas lasespecies songaseosasyhaymásgasenlosreactivos,elsistemasedesplazaenesesentidoporloquedisminuyelaconcentracióndeSO .


5.155.Alcanzadounequilibrioquímico,seañadenreactivos,sinvariarlatemperatura.¿Quélesucederáa ?a)Aumentaráb)Disminuirác)Novariarád)Dependerádelacantidaddereactivosañadidos.


Unavezqueunsistemaalcanzaelequilibriolatemperaturasemantieneconstante.

Si se añaden reactivos sin variar la temperatura, de acuerdo con el principio deLe Châtelier, el sistema se desplaza hacia la formación de productos para consumir losreactivosañadidosperomanteniendoelvalordelaconstantedeequilibrioK .


5.156.Lasiguientereaccióntranscurrea150°C:

(g)2 (g) con =3,20¿Cuáldebeserelvolumendelavasijaenlaqueserealizaparaqueesténenequilibriounmolde condosmolesde ?a)1,60Lb)1,25Lc)0,80Ld)0,625L


LaexpresióndelaconstanteK delareacciónes:


K =[NO ]2

[N O ]=

nV

2

nV

=n

n ·V

Sustituyendo:

3,2=2 2

1·VV=1,25L


5.157.Suponiendoquesealcanzaelequilibriodelproceso:

2CO(g)+ (g)2 (g) ΔH=‐567kJ¿Cómosepodríaobtenerunmayorrendimientode ?a)Bajandolatemperaturaylapresión.b)Elevandolatemperaturaylapresión.c)Elevandolatemperaturaybajandolapresión.d)Bajandolatemperaturayelevandolapresión.




Si se baja la temperatura, de acuerdo con el principio de Le Châtelier, el sistemaevolucionará de forma que se produzca un aumento de la temperatura, es decir en elsentidoenelqueseproduzcacalor.Altratarsedeunareacciónexotérmica(sedesprendecalor),elsistemasedesplazahacialaformaciónde (g).

Si se aumenta la presión, de acuerdo con el principio de Le Châtelier, el sistema sedesplazaenelsentidoenelquebajelapresión,esdecir,enelsentidoenelquedisminuyaelnúmerodemoléculasgaseosasenelequilibrio.Comotodaslasespeciessongaseosasyhaymenosgasenlosproductos,elsistemasedesplazahacialaformaciónde (g).


5.158.Considerandolareaccióndeequilibrio:

CO(g)+2 (g) (g)Sisecomprimeelsistemahastaunvolumenmenor,elequilibriosedesplazará:a)Hacialaderecha.b)Hacialaizquierda.c)Noinfluye.d)Dependedelapresióntotal.

(O.Q.L.LaRioja2008)



Si se aumenta la presión, de acuerdo con el principio de Le Châtelier, el sistema sedesplazaenelsentidoenelquebajelapresión,esdecir,enelsentidoenelquedisminuyaelnúmerodemoléculasgaseosasenelequilibrio.Comotodaslasespeciessongaseosasy


haymenosgasenlosproductos,elsistemasedesplazahacialaformaciónde (g),esdecir,hacialaderecha.


5.159.Considerandoelequilibrio:

(g)+ (g)2HCl(g)¿Cuáldelassiguientesafirmacionesesválida?a)Cuandolareacciónalcanzaelequilibrio,noseproduceningunareacciónmás.b)A cualquier temperatura, cuando se establece el equilibrio, el número demoles de losreactivosesigualqueelnúmerodemolesdelosproductos.c) Cuando se establece el equilibrio, la concentración de cada sustancia en el sistema esconstanteconeltiempo.d)Cuandoseestableceelequilibrio,lavelocidaddereacciónescero.

(O.Q.L.LaRioja2008)

a‐d) Falso. El equilibrio es cinético, lo cual quiere decir que la reacción transcurre enambossentidosconlamismavelocidad.

b)Falso.Cuandosealcanzaelequilibrio,elnúmerodemolesdelasdiferentesespeciesnotieneporquéserelmismo.

c) Verdadero. Cuando se alcanza el equilibrio, el número de moles de las diferentesespecies semantieneconstante conel tiempoy su relaciónproporciona la constantedeequilibrioK :

K =[HCl]2

[H2][Cl2]


5.160.¿Encuáldelassiguientesreaccionesunaumentodevolumendereacciónfavorecelaformacióndeproductos?a)2NO(g)+ (g)2 (g)b) (g)+4 (g) (g)+2 (g)c)CO(g)+ (g) (g)+ (g)d)4 (g)+5 (g)4NO(g)+6 (g)e) (g)+½ (g) (g)

(O.Q.N.Ávila2009)



Si seaumentael volumendel recipientea temperatura constante, según la leydeBoyle,disminuyelapresión.DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquesubalapresión,esdecir,enelsentidoelqueaumenteelnúmerodemoléculas gaseosas presentes en el equilibrio. Esto ocurre en las reacciones en las queΔν>0,donde:


a)Δν=2−3=‐1.Sedesplazahacialosreactivos

b)Δν=3−5=‐2.Sedesplazahacialosreactivos


c)Δν=2−2=0.Noafectaalequilibrio

d)Δν=10−9=1.Sedesplazahacialosproductos

e)Δν=1–1,5=‐0,5.Sedesplazahacialosreactivos



5.161.Paralasiguientereacción

(s) (g)+ (g)¿Cuáleselefectodelaadiciónde (s)sobrelaposicióndeequilibrio?a)Lareacciónsedesplazahacialaderecha.b)Lareacciónsedesplazahacialaizquierda.c)Nohayningúncambio.d)ElvalordeKpaumenta.e)Senecesitandatostermodinámicosdelareacción.

(O.Q.N.Ávila2009)


K =p ·p

Comoseobserva,laespecieNH HSnoapareceenlaexpresióndelaconstanteportratarsedeunasustanciasólida.Estoquieredecirquelaadicióndeestasustanciaalequilibrionoproduceningúncambioenelmismo.


5.162.Sepreparaunadisolucióncon[ ]=[ ]=0,050My[ ]=0,150M.Sabiendoquelaconstantedeequilibrioparalasiguientereacciónes =2,98

+ Ag(s)+ Sepuedeafirmarque:a)Seproduciráunareaccióndeizquierdaaderecha.b)Seproduciráunareaccióndederechaaizquierda.c)Lareacciónseencuentraenequilibrio.d)Nosepuedepredecirelsentidodelareacción.e)Estosreactivosnopuedenreaccionar.

(O.Q.N.Ávila2009)

ElvalordeQ secalculaconlasconcentracionesantesdealcanzarseelequilibrio:

Q =[Fe ]

[Ag ][Fe ]=

0,1500,050 2 =60

Comoseobserva,Q >K ,yparaquesealcanceelequilibrioQ debehacersemenorhastaigualarseaK .Paraellodebedisminuirelnumeradoryaumentareldenominador,porloque la reacción tiene lugar de derecha a izquierda, suponiendo que existe cantidadsuficientedeAg(s).



5.163.Laconstantedeequilibrio, ,paralasiguientereacciónes56a900K:

(g)+½ (g) (g)Elvalorde alamismatemperaturaparalareacción

2 (g)2 (g)+ (g) es:

a)1,79·10 b)3,19·10 c)7,16·10 d)8,93·10 e)3,14·10

(O.Q.N.Ávila2009)


K =[SO3]

[SO2][O2 ½ =56

LaexpresióndelaconstanteK paraelequilibriocuyaconstantesedeseaconoceres:

K '=[SO2 2[O2][SO3 2


K ' 1K 2

156 2 3,19·10


5.164.A350°C, =0,12mol/Lpara:

2NOCl(g)2NO(g)+ (g)Elvalorde alamismatemperaturaparalareacción:

NO(g)+½ (g)NOCl(g)a)0,12mol/Lb)0,6mol/Lc)2,88 / ½d)1,66mol/L

(O.Q.L.Murcia2009)


K =[Cl2][NO 2

[NOCl 2=0,12

LaexpresióndelaconstanteK paraelequilibriocuyaconstantesedeseaconoceres:

K '=[NOCl]

[Cl2 ½[NO]


K '1KK '

10,12

2,88



5.165.Dadoelsistemaenequilibrioa25°C:

(s) (aq)+ (aq) ΔH=+3,5kcal/mol¿Cuáldelossiguientescambiosdesplazaráelequilibriohacialaderecha?a)Descensodelatemperaturaa15°C.b)Aumentodelatemperaturaa35°C.c)AdicióndeNaClsólidoalamezclaenequilibrio.d)Adiciónde alamezclaenequilibrio.

(O.Q.L.Murcia2009)



a) Falso. Si se disminuye la temperatura, de acuerdo con el principio deLeChâtelier elsistema se desplaza en el sentido en el que se produzca calor y, por tanto, aumente latemperaturadelsistema.Comosetratadeunprocesoendotérmico,elsistemasedesplazahacialaizquierdaformandoNH Cl.

b)Verdadero.Siseaumentalatemperatura,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelierelsistemasedesplazaenelsentidoenelqueseconsumacalory,portanto,disminuyalatemperatura del sistema. Como se trata de un proceso endotérmico, el sistema sedesplazahacialaderechaformandolosiones.

c‐d)Falso.SiseañadenNaCloNH NO ,seañaden,respectivamente,losionesNH yCl ,portanto,elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueseconsumandichosiones,esdecir,hacialaizquierdaformandoNH Cl.


5.166.Enunrecipientecerradoseencuentraelsiguienteequilibrio:

(g)NO(g)+ (g)Quéocurrirásobreelequilibriocuando:

1)Sedisminuyeelvolumen2)SeretirapartedelNO(g)

a)Elequilibriosedesplazahacialaderechaenlosdoscasos.b)Elequilibriosedesplazahacialaderechaenel1)yhacialaizquierdaenel2).c)Elequilibriosedesplazahacialaizquierdaenel1)yhacialaderechaenel2).d)Enelcaso1)elequilibrionosedesplazayenel2)sedesplazahacialaizquierda.

(O.Q.L.Madrid2009)(O.Q.L.CastillayLeón2010)



1) Si se disminuye el volumen del recipiente a temperatura constante, según la ley deBoyle, aumenta la presión. De acuerdo con el principio de Le Châtelier, el sistema sedesplazaenelsentidoenelquebajelapresión,esdecir,enelsentidoelquedisminuyaelnúmerodemoléculasgaseosaspresentesenelequilibrio,enestecaso,hacialaizquierda.

2)SiseextraeNO,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueseproduzcaestasustancia,esdecir,hacialaderecha.



5.167.Determinaelvalordelaconstantedeequilibriodelareacción:

2NOCl(g)+ (g)2 (g)+ (g)Apartirdelasconstantesdelassiguientesreacciones:

2NOCl(g)2NO(g)+ (g) =1,7·10

2 (g)2NO(g)+ (g) =5,9·10 a)1,0·10 b)1,0·10 c)3,5·10 d)2,9·10

(O.Q.L.LaRioja2009)


K =p ·p

pNOCl p


K =pNO ·p

pNOCl=1,7·10 K =

pNO p

p =5,9·10

Comoseobserva,elvalordepNOnoapareceenlaexpresióndelaK acalcular,portantodespejandodichovalorenlasecuacionesanterioreseigualandoseobtiene:

pNO =KpNOClp

pNO =Kp

p

K

K=

p ·p

pNOCl p


K =K

K=1,7·10

5,9·10=2,9·10



5.168.SiΔG°paraunareaccióna25°Ces30,5kJ .¿CuáleselvalordeK?a)2,2·10 b)1,1c)0,86d)4,5·10


LaexpresiónquerelacionaK conΔGes:

K exp‐ΔG°RT


sustituyendo:

K exp30,5kJ mol

8,314·10 kJ mol K 25 273 K2,2·10


5.169¿Cuáleslaexpresiónde a250°Cparaestareacción?

2 (g) (g)+3 (g)a) = / b) = / c) = d) =

(O.Q.L.LaRioja2009)


K =K RT

siendo


Portanto:

= /


5.170.Enun recipientede5,00 L se introducen0,284molde (g)a50°C, el cual sedescomponeen .Al llegaralequilibrio lapresiónesde2,00atm.Calcularelgradodedisociaciónaesatemperatura.a)0,329b)0,567c)0,123d)0,673

(Dato.R=0,082atm·L· · )(O.Q.L.Castilla‐LaMancha2009)


N O NOninicial 0,284 ntransformado x nformado 2xnequilibrio 0,284–x 2xntotal (0,284–x)+2x=0,284 + x

Considerandocomportamientoideal,elnúmerototaldemolesenelequilibrioes:

npVRT

0,284+x2atm·5,00L

0,082atm·L·mol 1 K 1 50+273 Kx=0,093mol

ElgradodedisociacióndelN O es:



=0,093mol0,284mol

=0,329


5.171.Enlossiguientescasos:

i) (g)2Cl(g)

ii)2 (g)3 (g)

iii)2NO(g)+ (g)2 (g)señalarcuandounaumentodepresiónfavorecealosreactivosycuandoalosproductos.a)i‐reactivos,ii‐productos,iii‐productosb)i‐reactivos,ii‐reactivos,iii‐reactivosc)i‐productos,ii‐reactivos,iii‐productosd)i‐reactivos,ii‐reactivos,iii‐productos




Si se aumenta la presión el sistema se desplaza en el sentido en el que la presióndisminuya,esdecir,haciadondeseformenmenosmolesdegas.

i)SedesplazahacialaformacióndeCl (1mol2mol):reactivos.

ii)SedesplazahacialaformacióndeO (2mol3mol):reactivos.

i)SedesplazahacialaformacióndeNO (3mol2mol):productos.



2NO(g)+O2(g)2 (g) ΔH°=‐114,1kJ¿Cuáldelossiguientescambiosconduceaunaumentode enelequilibrio?a)Aumentodelatemperatura.b)Aumentodelapresión.c)Aumentodelvolumen.d)Adiciónde avolumenconstante.e)Ningunodeloscambiosanteriores.

(O.Q.N.Sevilla2010)



a)Falso.Si seaumenta la temperatura,el sistemasedesplazaenel sentidoenelqueseconsuma calor y, por tanto, disminuya la temperatura del sistema. Como se trata de unprocesoexotérmico,elsistemasedesplazahacialaformacióndeNO.

b)Verdadero.Siseaumentalapresiónelsistemasedesplazaenelsentidoenelquelapresióndisminuya,esdecir,haciadondeseformenmenosmolesdegas,enestecasoNO .


c)Falso.Siseaumentaelvolumenatemperaturaconstante,deacuerdoconlaleydeBoyledisminuyelapresión.Sisedisminuyelapresiónelsistemasedesplazaenelsentidoenelque lapresiónaumente,esdecir,haciadondese formenmásmolesdegas,enestecasoNO.

d)Falso.SiseañadeN (uninerte)aVconstante,elresultadoesunaumentodelapresión,peromanteniéndoseconstanteslaspresionesparcialesdeloscomponentesdelequilibrio,lo que hace que no cambie K , por tanto, la adición del inerte en estas condiciones noproduceningúndesplazamientodelequilibrio.

e)Falso.Lapropuestacarecedesentido.


5.173.Enunrecipienteherméticosetieneelsiguientesistemaenequilibrio:

2A(g)+B(s)2C(s)+2D(g) ΔH<0a)Siseaumentalapresiónelequilibriosedesplazahacialaderecha.b)Siseañadeuncatalizadorsedesplazahacialaizquierda.c)SiseaumentalaconcentracióndeBsedesplazahacialaderecha.d)Siseaumentalatemperaturasedesplazahacialaizquierda.

(O.Q.L.Murcia2010)



a)Falso.Siseaumentalapresión,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplaza en el sentido en el que baje la presión total, es decir, en el sentido el quedisminuyaelnúmerodemoléculasgaseosaspresentesenelequilibrio.Enestecaso,hayhayelmismonúmerodemoléculasgaseosasenambosmiembrosdelareacción,portantoelequilibrioelequilibrionosemodifica.

b) Falso. Un catalizador disminuye la energía de activación tanto de la reacción directacomoinversa,portantoelequilibrionosemodifica.

c) Falso. Como se trata de un equilibrio heterógeneo los sólidos no aparecen en laexpresión de la constante de equilibrio, por tanto, el aumento de la cantidad de B nomodificaelequilibrio.

d)Verdadero.Siseaumentalatemperatura,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueseconsumaelcaloraportadoyasídesciendala temperatura. Al tratarse de un procesoexotérmico la reacción se desplazahacia laizquierda,esdecirhacialaformacióndeAyB.


5.174.Paraunareacciónenlaque > ,sepuedeafirmarque:a)Seencuentraenequilibrio.b)Sedesplazahacialaizquierda.c)Sedesplazahacialaderecha.d)Esexotérmica.

(O.Q.L.Madrid2010)

ElvalordeQ secalculaconlasconcentracionesantesdealcanzarseelequilibrio.


SiQ >K paraquesealcanceelequilibrioQ debehacersemenorhasta igualarseaK .Paraellodebedisminuirelnumeradoryaumentareldenominador,porloquelareaccióntienelugardederechaaizquierda.


5.175.Sienelsistemaequilibrio

(s) (g)+HBr(g)seaumentaelvolumendereacciónaldoble:a)Elvalorde seduplica.b)Seproduceunaumentodelatemperatura.c)Elequilibriosedesplazahacialaderecha.d)Elequilibriopermaneceinalteradoporquehayunafasesólida.

(O.Q.L.Madrid2010)

a)Falso.K permanececonstantemientrasnocambielatemperatura.

b)Falso.EsimposibledeterminarsinconocerelvalordeΔH.

c)Verdadero.Siseaumentaelvolumenatemperaturaconstante,deacuerdoconlaleydeBoyledisminuyelapresión.Sibajalapresión,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquelapresiónaumente,esdecir,haciadondeseformenmásmolesdegas,enestecasohacialaderecha.

d)Falso.SetratadeunequilibrioheterogéneoylaexpresióndelaconstanteK es:

K =p ·p

Comoseobserva,laespecieNH Brnoapareceenlaexpresióndelaconstanteportratarsedeunasustanciasólida.Estonoquieredecirqueelequilibrionosealtereal cambiarelvolumen.


5.176. ¿En cuáles de las siguientes reacciones el equilibrio se desplazará al disminuir lapresiónenelmismosentidoquealaumentarlatemperatura?

A) (g)+ (g)2NO(g) ΔH<0B)2CO(g)+ (g)2 (g) ΔH<0C)2 (g)2H2(g)+ (g) ΔH>0D)4 (g)+5 (g)4NO(g)+6 (g) ΔH>0

a)AyDb)ByCc)Todasd)B,CyD




Si se disminuye la presión, de acuerdo con el principio de Le Châtelier, el sistema sedesplazaenelsentidoenelquesubalapresión,esdecir,enelsentidoelqueaumenteelnúmerodemoléculasgaseosaspresentesenelequilibrio.



A)Δν=2−2=0(nosedesplaza) B)Δν=2−3=‐1(hacialosreactivos)

C)Δν=3−2=1(hacialosproductos) D)Δν=10−9=1(hacialosproductos)

Siseaumentalatemperatura,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplaza en el sentido en el que se consuma el calor aportado y así descienda latemperatura:

En un proceso endotérmico (ΔH> 0) la reacción se desplaza hacia la derecha, es decir,hacialaformacióndelosproductos.

En un proceso exotérmico (ΔH < 0) la reacción se desplaza hacia la izquierda, es decir,hacialaformacióndelosreactivos.

A)ΔH<0(hacialosreactivos) B)ΔH<0(hacialosreactivos)

C)ΔH>0(hacialosproductos) D)ΔH>0(hacialosproductos)


5.177.Unrecipientecerradode10Ldecapacidad,quesemantieneatemperaturaconstante,está llenodeaguahasta lamitad.Sidelmismoseextraen2 lde líquido,¿semodificaráelnúmerodemoléculasvaporizadas?a)No,yaquelaconcentracióndemoléculasenelvaporesigual.b)No,porquelatemperaturanocambia.c)No,porquelaPveslamisma.d)Sí,porqueaumentóelvolumendisponibleparaelvapor.


Setratadelequilibrio:

H O(l)H O(g)

enelqueelvalordelaK es:

K =p

Estevalor,deacuerdoconlaleydelequilibrio,esunaconstanteparacadatemperatura.


5.178.El (s) sedescomponeporcalcinacióngenerandoCaO (s)y (g) según laecuación:

(s)CaO(s)+ (g)Dos experimentadores colocaron lamisma cantidad de (s), uno en un cápsula deporcelana abierta al exterior (primer experimento), el otro en un recipiente cerradoherméticamente (segundo experimento).Ambos calentaron lamuestra a 900°C. Señala laafirmacióncorrecta:a)Enambosexperimentospodrádescomponertodoel (s)inicial.b)Enelsegundoexperimentopodrádescomponermayorcantidadde (s)queenelprimero.c)Soloenelprimerexperimentopodrádescomponertodoel (s).d)Soloenelsegundoexperimentopodrádescomponertodoel (s).


Enelprimerexperimentosetrabajaenunsistemaabierto,porloqueseintercambiamateriaconelentornoynosealcanzaelequilibrio,deformaquesedescomponetodoel (s).

Cuesti

Eninterdesc

Elequnre

Enca

Lare

5.179laecu

Enlalos dcambminua)Aub)Auc)Sed)Dis

Deac

a‐d)prodtemp

c) Fareacccanti

b)Veelsislatemhaciacanti

Lare

5.180

a)Sob)Soc)Iyd)IIy

ionesyProble

n el segundrcambia maomponeto

quilibrioseaecipientede

K =p

asocontrari

espuestacor

9.Lareaccióuación:

(g)+afigura,semdiferentes cobioseejercióutodos?umentolaprumentolateañadió (isminuyóelv

cuerdocone


Falso.Setrauctos y reaperaturacon

also. Si se aciona con IidadesdeH

erdadero.Sstemasedesmperatura.a la izquieridadesaume

espuestacor

0.¿Paracuál

I)2 (g)II)C(s)+III) (g

olamenteIIolamenteIIIIIIyIII

masdelasOlim

do experimteria con eodoel

alcanzasupvolumenV

o,sepodría

rrectaeslac

ónentreel

(g)muestralavomponentesósobreelsi

resiónmperatura(g)volumendel

elprincipio


atadeuneqactivos, pornstante.

añade H (g (g) y el eq(g)ydeHI

SiseaumensplazaenelComosetrarda, es decentanylaH

rrectaeslab

ldeestasrea

+ (g)(g)

(g)2

mpiadasdeQu

mento se trel entorno y(s).

poniendoquparaquese

descompon

c.

(g)yel

2HI(g)variacióndes en funciónistemaeneq

recipiente.

deLeChâte


quilibrioener lo que no

), de acuerdquilibrio seI(g)aument

ntalatempesentidoeneatadeunprir, hacia laI(g)dismin

b.

acciones

2 ( (g)

(g)

uímica.Volume

rabaja en uy se alcanz

ueseintroduealcanceele

nertodoelC

(g)sedesc

ΔH<elaconcentrn del tiempquilibrioap

elierquedice


elqueexisteo le afectan

do con el pdesplazahatanyladeH

eratura,deelquesecorocesoexotéformaciónuye.

= ?

(g)

en2.(S.Menar

un sistemaza el equil

ucecantidadequilibrioa

CaCO (s).

cribepor

0racióndepo. ¿Quépartirdel

eque:


enelmismolos cambio

principio deacia formacH (g)dismin

acuerdoconnsumaelcaérmico(ΔHdeH (g) y

rgues&F.Latre

aislado, poibrio, de fo

dsuficienteesatempera

(O


onúmerodeos de presi

LeChâtelieióndeHI (gnuye.

nelprincipialoraportad<0)lareacy deH (g).

(

e)

or lo que norma que n

edeCaCO (atura:

O.Q.L.Asturias


emolesdegión o volum

er, esta sust(g). Por tant

iodeLeChâdoyasídesccciónsedes. Por tanto,

(O.Q.L.LaRioja

370

no seno se

(s)en

2010)

deunerseal

gasenmen a

tanciato, las

telier,ciendasplazaestas

a2010)



K =K RT

siendo



Delosequilibriospropuestos,elúnicoenelquesecumplequeΔ=0es:

C(s)+ (g) (g) enestecaso,Δ=1–1=0


5.181.¿Paracuáldelassiguientesreaccionesunadisminuciónenelvolumenatemperaturaconstantecausaráundescensoenlacantidaddeproductos?a) (g)+3 (g)2 (g)b)HCl(g)+ (l) (aq)+ (aq)c) (s)+4 (g)3Fe(s)+4 (g)d) (s)CaO(s)+ (g)

(O.Q.L.LaRioja2010)



Sisedisminuyeelvolumendelrecipienteatemperaturaconstante,segúnlaleydeBoyle,aumentalapresión.DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquebajelapresión,esdecir,enelsentidoelquedesciendaelnúmerodemoléculasgaseosaspresentesenelequilibrio.


a)Δν=2−4=‐2.Sedesplazahacialosproductos.

b)Δν=0−1=‐1.Sedesplazahacialosproductos.

c)Δν=4−4=0.Noafectaalequilibrio.

d)Δν=1−0=1.Sedesplazahacialosreactivos.


5.182.Enrecipientede5La690K,semezclan0,5molde ,0,5molde y0,3moldeCO,yseestableceelsiguienteequilibrioadichatempeatura,segúnlareacción:

(g)+ (g)CO(g)+ (g)Lamezclaenequilibriocontiene0,114molde (g).Calculelaconcentracióndeequilibriode (g)enmol· .a)2,00b)0,023c)0,090d)0,077e)Senecesitalaconstantedeequilibrioparaelcálculo.




CO H CO H Oninicial 0,5 0,5 0,3 ntransformado x x nformado x xnequilibrio 0,5−x 0,5−x 0,3+x x

ElnúmerodemolesdeH Oenelequilibrioes,x=0,114mol

Elvalorde[CO ]enelequilibrioes:

CO =0,5 0,114 mol

5L=0,077mol·


5.183.Calculeelvalorde paralareacción:

2 (g)+ (g)2 (g)Apartirdelossiguientesdatosa1200K:

i)C(grafito)+ (g)2CO(g) =0,64

ii) (g)+ (g)CO(g)+ (g) =1,4

iii)C(grafito)+½ (g)CO(g) =10

a)2,19·10 b)4,79·10 c)6,02·10 d)5,64·10 e)3,24·10



K =[H2O]

2

[H2]2[O2]


K =[CO]2

[CO ]=0,64K =

[CO][H2O][CO ][H2]

=1,4K =[CO

[O2]½ =10

Como se observa, [CO ] se encuentra enK yK y se puede eliminar diviendo ambasexpresionesentresí:

K

K=

[CO][H2O][CO2][H2]

[CO]2

[CO2]

K

K=

[H2O][CO][H2]

MultiplicandoestaexpressionporK seelimina[CO]:

K

K·K =

[H2O][CO][H2]

[CO

[O2]½

K

K·K =

[H2O]

[H2][O2]½

Elevandotodoalcuadradoseobtieneelvalordelaconstantedelareacciónproblema:


Kc=K

K·K Kc=

1,40,64

108 =4,79·10


5.184.SedisponedeunrecipientequecontieneC(s), (g), (g)yCO(g)enequilibriosegún:

C(s)+ (g) (g)+CO(g) °=131,3kJ· ¿Cuálocuálesdelassiguientesproposicioneses/soncorrectas?

I.DisminuirálaconcentracióndeCOalelevarlatemperatura.II.AumentarálaconcentracióndeCOalintroducirC(s)enelrecipienteatemperaturaconstante.III.Aumentaráelvalordelaconstantedeequilibrioalaumentarlatemperatura.IV.Disminuiráelvalordelaconstantedeequilibrioalaumentarlapresión.V.DisminuirálacantidaddeC(s)siseaumentalatemperatura.

a)IyIIb)IIIyVc)IyVd)IyIIIe)IyIV




I.Falso.Alelevarlatemperatura,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquebajelatemperaturagastandoelcaloraportado.Comosetrata de un proceso endotérmico el sistema se desplaza hacia la formación de losproductos(CO)conloqueaumentasuconcentración.

II. Falso. Se trata de un equilibrio heterogéneo, por lo que el C (s) no interviene en laexpresióndelaconstanteK ,portanto,elequilibrionosemodifica.

III.Verdadero.Alelevarlatemperatura,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquebajelatemperaturagastandoelcaloraportado.Comosetratadeunprocesoendotérmicoelsistemasedesplazahacialaformacióndelos productos (CO y H ) aumentando la cantidad de estos y disminuyendo la de losreactivos(CyH O),portanto,aumenta laconstantedeequilibrioynoserecuperalatemperaturainicial.

IV.Falso.Alaumentarlapresión,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquebajelapresión,esdecir,enelsentidoenelquedisminuyaelnúmerodemoléculasgaseosasenelequilibrio.Comohaymenosgasenlosreactivos,elsistemasedesplazaenesesentido,sinembargo,elvalordelaconstantedeequilibrionocambiayaquesesuponequesemantieneconstantelatemperatura.

V.Verdadero.Alelevar latemperatura,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier, elsistemasedesplazaenelsentidoenelquebajelatemperaturagastandoelcaloraportado.Comosetratadeunprocesoendotérmicoelsistemasedesplazahacialaformacióndelosproductos (CO y H ) aumentando la cantidad de estos y disminuyendo la de losreactivos(CyH O).



5.185.El esuncompuestoque seutilizaen la investigaciónradiográficadel tractogastrointestinalporqueesopacoa laradiaciónymuypocosoluble.Setieneunadisoluciónsaturadade enequilibrioconlasalsólida:

(s) (aq)+ (aq) queesunprocesoendotérmico

Sedeseareducirlaconcentraciónde (aq),¿quémétodosepuedeutilizar?a)Aumentarlatemperatura.b)Añadirmás (s).c)Reducirlacantidaddedisoluciónsaturadaqueestáenpresenciadelsólido.d)Añadirdisoluciónde .e)Ningunodelosanteriores.




Sisedeseareducir[Ba ]esnecesarioqueelequilibriosedesplacehacialaizquierda.

a)Falso.Alelevarlatemperatura,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquebajelatemperaturagastandoelcaloraportado.Comosetrata de un proceso endotérmico el sistema se desplaza hacia la formación de losproductosBa (aq).

b)Falso.Setratadeunequilibrioheterogéneo,porloqueelBaSO (s)nointervieneenlaexpresióndelaconstanteK ,portanto,elequilibrionosemodifica.

c)Falso.Lareduccióndelacantidaddedisoluciónsaturadanomodificaelequilibrio.

d)Verdadero.Añadirdisoluciónde aportaSO (aq)alequilibrio,porloquedeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,paradisminuirestaespecieelsistemasedesplazahacialaformaciónde (s)conlaconsiguientedisminucióndeBa (aq).


5.186.LasustanciagaseosaAsedescomponeenotrasdossustanciasgaseosasByCsegúnelequilibrio:

A(g)B(g)+C(g) =0,25mol· SemezclanByCenunmatrazde10Ldecapacidadysedejaquereaccionenhastaquesealcance el equilibrio, y en esas condiciones, lamezcla gaseosa contiene igual número demolesdeA,ByC.¿Cuántosmoleshayenelmatraz?a)0,75b)2,00c)2,50d)7,50



K =B CA

LlamandoxalosmolesdeA,ByCenelequilibrioysustituyendo:


0,25=

x10x10

x=2,50mol

Elnúmerototaldemolesenelequilibrioes3x,esdecir,7,50moles.


(SimilaralpropuestoenMurcia2000)

5.187.Laexpresiónde paralareacción:

2S(s)+3 (g)2 (g) es:a) =2[ ]/(2[Hg]+[ ])b) =2[ ]/3[ ]c) =[ /[S [ d) =[ /[

(O.Q.L.LaRioja2011)


=[SO3]

2

[O2]3



2C(s)+ (g)2CO(g) ΔH=‐221kJpuededecirseque:a)AlañadirC(s)noinfluyeenelequilibrio.a)Alaumentarlatemperaturaelequilibriosedesplazahacialaderecha.c)SiseaumentaelvolumendelrecipienteseformarámenosCO(g).d)Pararomperelequilibriosenecesitauncatalizador.

(O.Q.L.Murcia2011)



a)Verdadero.Setratadeunequilibrioheterogéneo,porloqueelC(s)nointervieneenlaexpresióndelaconstanteK ,portanto,elequilibrionosemodifica.

b) Falso. Si se aumenta la temperatura, de acuerdo con el principio de Le Châtelier, elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueseconsumaelcaloraportadoyasídesciendalatemperatura. Al tratarse de un proceso exotérmico la reacción se desplaza hacia laizquierda,esdecirhacialaformacióndereactivos.

c) Falso. Si se aumenta el volumen a temperatura constante, según la ley de Boyledisminuyelapresión.DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueaumentelapresióntotal,esdecir,enelsentidoelquesehagamayorelnúmerodemoléculasgaseosaspresentesenelequilibrio.Enestecaso,sedesplazahacialaformacióndeCO(g)porloquelacantidaddeésteaumenta.

d)Falso.Lapresenciadeuncatalizadorsolobajalaenergíadeactivacióndelasreaccionesdirectaeinversa,portanto,nomodificaelestadodeequilibrio.



5.189.¿Cuándocoincidenlosvaloresdelasconstantesdeequilibrio y ?a)Nunca.b)Cuandohaylosmismosmolestotalesdereactivosquedeproductos.c)Cuandohaylosmismosmolesdereactivosgaseososquedeproductosgaseosos.

(Valencia2011)


K =K RT

Δ=Σcoef.esteq.productosgas–Σcoef.esteq.reactivosgas

SielvalordeΔ=0,entoncessecumplequeKc=Kp.


5.190.Enlareacciónexotérmica:

2A(g)+2B(g)C(g)unaformadehaceraumentarlaconcentracióndeCenelequilibrioes:a)Aumentandoelvolumendeldisolvente.b)Aumentarlaconcentracióndeunodelosreactivos,AoB,conloquetambiénseaumentalaproduccióndeC.c)Disminuir la temperaturade lamezcla, con loque se tenderáadesplazar el equilibriohaciadondesedesprendacalor,esdecirhacialaderecha,generándosemásC.d)Aumentandolatemperaturadelamezclaporloque,alserexotérmica,segenerarámásproductoC.




a) Falso. Se trata de una propuesta absurda, en una reacción en fase gaseosa no tienesentidohablardedisolvente.

b)Verdadero.AlaumentarlaconcentracióndeunodelosreactivosAoB,deacuerdocon el principio de Le Châtelier, para disminuir cualquiera de estas concentraciones elsistemasedesplazahacialaformacióndeC.

c) Verdadero. Si se disminuye la temperatura, de acuerdo con el principio de LeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueaumentelatemperaturaycomosetrata de un proceso exotérmico, estos solo están favorecidos por un descenso de latemperatura.PorestemotivoelequilibriosedesplazahacialaformacióndeC.

d)Falso. Si seaumenta la temperatura, de acuerdo conelprincipiodeLeChâtelier, elsistema se desplaza en el sentido en el que baje la temperatura y como se trata de unprocesoexotérmico,estossoloestánfavorecidosporundescensodelatemperatura.PorestemotivoelequilibriosedesplazahacialaformacióndeAyB.

Lasrespuestascorrectassonayc.


5.191.Laexpresióncorrectaparalaconstantedeequilibriodelareacción:

2 (g)+7 (g)2 (g)+4 (l)

a) =[ /[ [ b) =[ [ /[ c) =[ [ /[ [ d) =[ [ /[ ]



=[NH3]

2

[NO2]2[H2]

7



(g)+4 (g) (g)+2 (g) ΔH=‐231,6kJelequilibriosedesplazahacialaderechacuando:a)Seaumentadelatemperatura.b)Seaumentaelvolumendelrecipientemanteniendolatemperaturaconstante.c)Seadicionauncatalizador.c)Sequema .




a)Falso. Si seaumenta la temperatura, de acuerdo conelprincipiodeLeChâtelier, elsistema se desplaza en el sentido en el que baje la temperatura y como se trata de unprocesoexotérmico,estossoloestánfavorecidosporundescensodelatemperatura.Porestemotivoelequilibriosedesplazahacialaizquierda.

b)Verdadero.Siseaumentaelvolumenatemperaturaconstante,deacuerdoconlaleydeBoyledisminuye lapresión.DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueaumentelapresión,esdecir,haciadondemásmoléculasgaseosashaya,enestecasohacialaderecha.

c) Falso. La adición de un catalizador aumenta la velocidad de la reacción directa einversaporloquenoseaumentaelrendimientoenCH .

d)Falso.NosepuedequemarCH sinqueexistaO enelrecipiente.


5.193.Paraelsistemaenequilibrio:

(s)CaO(s)+ (g) ΔH°=178,4kJ· .Laformacióndel sefavorecemediantelassiguientesalteracionesdelequilibrio:a)Adiciónde (s)avolumenconstante.b)EliminacióndeCaO(s)avolumenconstante.c)Aumentodelatemperaturaapresiónconstante.d)Disminucióndelatemperaturaapresiónconstante.e)Aumentodelapresiónatemperaturaconstante



SetratadeunequilibrioheterogéneoylaexpresióndeK es:

K =p



a‐b)Falso.Comoseobservaenlaexpresióndelaconstantedeequilibrionoaparecenlasespeciessólidas,portanto,loscambiosenellasnoafectanparanadaalequilibrio.

c)VerdaderoSiseaumenta latemperatura,elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueseconsumacalory,portanto,disminuyalatemperaturadelsistema.Comosetratadeunprocesoendotérmico,elsistemasedesplazahacialaformaciónde .

d)Falso.Deacuerdoconelrazonamientoanterior.

e)falso.Siseaumentalapresiónelsistemasedesplazaenelsentidoenelquelapresióndisminuya,esdecir,haciadondeseformenmenosmolesdegas,enestecasohacialosreactivos.


5.194.Paralareaccióndedescomposicióndel2‐propanol:

(g) (g)+ (g)=0,444a452K.¿CuáleselvalordeΔG°?

a)0b)3,05·10 J· c)3,05J· d)1,32·10 J· e)1,32J·

(Dato.R=8,314J· · )(O.Q.N.ElEscorial2012)


ΔG°=‐RTlnK

Sustituyendo:

ΔG°= ‐8,314·10 kJ·mol ·K 452K ln0,444 =3,05kJ·


5.195.¿Cuáldelassiguientesafirmacionesescierta?a) Un valor negativo de la constante de equilibrio significa que la reacción inversa esespontánea.b) Para una reacción exotérmica se produce un desplazamiento hacia la formación deproductosalaumentarlatemperatura.c) En una reacción a temperatura constante con igual número de moles gaseosos dereactivosyproductosnoseproducedesplazamientodelequilibriosisemodificalapresión.d)Paraunareacciónatemperaturaconstantedondeúnicamentesongaseslosproductos,elvalor de la constante de equiibrio disminuye al cuando se disminuye el volumen delrecipiente.



a)Falso.Laconstantedeequilibrionuncapuedetenervalornegativo.

ElprincipiodeLeChâtelierdiceque:


b) Falso. Al aumentar la temperatura, de acuerdo con el principio de Le Châtelier, elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueseconsumaelcaloraportadoyasídesciendalatemperatura. Al tratarse de un proceso exotérmico la reacción se desplaza hacia laformacióndelosreactivos.

c) Verdadero. Al aumentar la presión a temperatura constante, de acuerdo con elprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelelsentidoenelquesubalabajetotal,esdecir,enelsentidoelquedisminuyaelnúmerodemoléculasgaseosaspresentesenelequilibrio.Sielsistemaposeeigualnúmerodemolesdegasenreactivosyproductos,elsistemapermaneceinalterado.

d)Falso.Enunareacciónenlaqueúnicamenteseangaseslosproductoslaexpresióndelaconstantedeequilibrioes:

Kc=[productos]

Haciendoaparecerelvolumenenestaexpresión:

Kc=n

V

Comoseobserva,elvalorlaconstanteKcesinversamenteproporcionalalvolumenV.Portanto,siestedisminuye,Kcaumenta.


5.196.Enunrecipientecerradosetieneelequilibrio:

A(g)2B(g) ΔH°<0ParaincrementarlaconcentracióndeBsedebe:a)Aumentarlapresióndelrecipiente.b)Añadiruncatalizador.c)Aumentarlatemperatura.d)Enfríarelrecipiente.

(O.Q.L.Murcia2012)



a) Falso. Al aumentar la presión del recipiente, de acuerdo con el principio de LeChâtelier, el sistema se desplaza en el sentido en el que baje la presión, es decir, en elsentidoelquedesciendaelnúmerodemoléculasgaseosaspresentesenelequilibrio.Eneste caso comohaymenosmoléculas gaseosas en los reactivos el equilibrio sedesplazahacialaformacióndeA.

b)Falso.Uncatalizador disminuye laenergíadeactivación tantode la reaccióndirectacomoinversa,portantoelequilibrionosemodifica.


c) Falso. Si seaumenta la temperatura, de acuerdo con el principio deLeChâtelier elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueseconsumaelcaloryasíbajelatemperatura.AltratarsedeunprocesoexotérmicolareacciónsedesplazahacialaformacióndeA.

d)Verdadero. Si se enfría el recipiente,disminuye la temperatura, de acuerdo con elprincipiodeLeChâtelierelsistemasedesplazaenelsentidoenelquesegenereelcaloreliminado y así aumente la temperatura. Al tratarse de un proceso exotérmico lareacciónsedesplazahacialaformacióndeB.


5.197.ElvalordeΔG°alatemperaturade25°Cparaunareacciónesiguala‐8,5kJ· .¿Cuáleselvalordelaconstantedeequilibrioaesatemperatura?a)3,1·10 b)3,1·10 c)3,1d)31

(Dato.R=8,314J· · )(O.Q.L.CastillayLeón2012)

LaexpresiónquerelacionaK conΔGes:

K exp‐ΔG°RT

Sustituyendo:

K =exp‐8,5kJ·mol

8,314·10 kJ·mol ·K 25+273 K=3,1·10



+ + ¿Cuáldelassiguientesafirmacionesescorrecta?a)Cuandoseadicionametanolseobtienemáséster.b)Elequilibriosedesplazahacialaizquierdasiseañadeácidoacético.c)Laadiciónconjuntadeácidoacéticoymetanolnoafectaalequilibrio.d)Elequilibriosedesplazahacialaderechacuandoseextraeunacantidaddeéster.




a)Verdadero.Siseañademetanol(CH OH),deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,el sistemasedesplazaenel sentidoenelqueseconsumaesta sustancia.La reacciónsedesplazahacialaformacióndeéster(CH CO CH ).

b) Falso. Si se añade ácido acético (CH CO H), de acuerdo con el principio de LeChâtelier, el sistema se desplaza en el sentido en el que se consuma esta sustancia. Lareacciónsedesplazahacialaformacióndeéster(CH CO CH ).

c)Falso.Segúnsehajustificadoenayb.


d)Falso.Siseextraeéster(CH CO CH ),deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistema se desplaza en el sentido en el que se reponga esta sustancia. La reacción sedesplazahacialaformacióndeéster(CH CO CH ).


5.199.Laexpresiónde paraelsiguienteequilibrio:

CO(g)+2 (g) (l)a) =[ ]/2[CO][ ]b) =[ ]/[CO][ c) =1/2[CO][ ]d) =1/[CO][



=1

[CO [H2]2


5.200.Sobreelequilibrio

2 (g)+ (g)2 (g) ΔH<0 sepuedeafirmar:a)Sidisminuyelatemperaturaelequilibriosedesplazahacialaderecha.b)Alaumentarlapresiónelequilibriosedesplazahacialaizquierda.c)Sidisminuyeelvolumenelequilibriosedesplazahacialaizquierda.b)Alaumentarlapresiónparcialdel elequilibriosedesplazahacialaderecha.




a)Verdadero.Sidisminuyelatemperatura,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueaumentelatemperaturaycomosetratadeunprocesoexotérmico,estossoloestánfavorecidosporundescensodelatemperatura.Porestemotivoelequilibriosedesplazahacialaformaciónde (derecha).

b) Falso. Al aumentar la presión del recipiente, de acuerdo con el principio de LeChâtelier, el sistema se desplaza en el sentido en el que baje la presión, es decir, en elsentidoelquedesciendaelnúmerodemoléculasgaseosaspresentesenelequilibrio.Enestecasocomohaymenosmoléculasgaseosasenlosproductoselequilibriosedesplazahacialaformaciónde (derecha).

c) Falso. Sidisminuye el volumen a temperatura constante, de acuerdo con la ley deBoyle aumenta la presión. De acuerdo con el principio de Le Châtelier, el sistema sedesplaza en el sentidoenelquebaje lapresión, esdecir, haciadondemenosmoléculasgaseosashaya,enestecasohacialaformaciónde (derecha).

d)Falso.Alaumentarlapresiónde ,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquebajedichapresión,esdecir,enelsentidoelqueconsumaSO .Elequilibriosedesplazahacialaformaciónde (izquierda).



5.201.A573Kypresióntotalde6atm,elamoniacosedisociaenun60%.Portanto,sepuedeafirmar:a) = b) =0,4 c) =19,2 d)Elgradodedisociacióndelamoniacoesα=60.


Elequilibriocorrespondientealadisociacióndelamoniacoes:

2NH (g)(g)N (g)+3H (g)

Elgradodedisociación,α,sedefinecomo:


=xn

Latablademolescorrespondientealequilibrioenfuncióndelgradodedisociación,α,ydelacantidadinicial,n,es:

NH N Hninicial n — —ntransformado nα — —nformado — ½nα 1½nαnequilibrio n–nα ½nα 1½nαntotal n–nα +½nα+1½nα=n 1+α

AplicandolaleydeDaltonsecalculanlaspresionesparciales:

p =pn 1αn 1+α

p =610,601+0,60

=1,500atm

p =pnα

2n 1+αp =6

0,602 1+0,60

=1,125atm

p =p3nα

2n 1+αp =6

3·0,602 1+0,60

=3,375atm


K =p p

pK =

1,125 3,3751,500

=19,2

Alaconstantelesobranlasunidadesyaqueesadimensional


5.202.Enlassiguientesreaccionesseñalaaquellacuya seaiguala :

a)2CO(g)+ (g)2 (g)b) (g)+ (g)2HCl(g)c)C(s)+ (g)2CO(g)d) (g) (g)+ (g)

(O.Q.L.LaRioja2012)


K =K RT


siendo


ParaquesecumplaqueK =K esprecisoqueΔ=0.

a)Falso.YaqueΔ=2–(2+1)=‐1.

b)Verdadero.YaqueΔ=2–(1+1)=0.

c)Falso.YaqueΔ=2–(1+0)=1.

d)Falso.YaqueΔ=(1+1)–1=1.



5.203.Seaelequilibrio:

4HCl(g)+ (g)2 (g)+2 (g)Sienunrecipientede1Lsepartede1moldeHCl(g)y4molesde ,¿cuálseríalafracciónmolarde enelequilibrio?

a)

52 2

b)

5+2

c)

52 +2

d)25



HCl O H O Clninicial 1 4 ntransformado x 4x nformado 2x 2xnequilibrio 1–x 4 – 4x 2x 2xntotal (1–x)+(4 – 4x)+2x+2x=5– x

LafracciónmolardelCl es:

y =2x5x


5.204.Paraunciertosistemaenequilibrio,K=1·10 .Estosignificaque:a)Lareacciónocurrelentamente.b)Lareacciónocurrerápidamente.c)Elsistemaenequilibriocontienesobretodoproductos.r)Elsistemaenequilibriocontienesobretodoreactivos.


Laconstantedeequilibriodeunareacciónsedefinecomo:


K=[productos][reactivos]

Sielvalordelaconstantedeequilibrioesmuygrande(K>>)quieredecirqueenelequilibriolosproductosabundanmásquelosreactivos.

Sielvalorde laconstanteequilibrioesmuypequeño(K<<)quieredecirqueenelequilibriolosreactivosabundanmásquelosproductos.


5.205. El primer éxito en la síntesis de diamantes a partir de grafito se obtuvo en loslaboratoriosdela“GeneralElectric”en1955.Dadoelsiguienteequilibrio:

C(grafito)C(diamante) ΔH>0y sabiendoque ladensidaddeldiamanteesmayorque ladelgrafito, ¿qué condicionesdepresiónytemperaturafavoreceránlaformacióndeldiamante?a)Altaspresionesyaltastemperaturas.b)Bajaspresionesybajastemperaturas.c)Altaspresionesybajastemperaturas.d)Bajaspresionesyaltastemperaturas.




Si se eleva la temperatura, de acuerdo con el principio de Le Châtelier, el sistemaevolucionará de forma que se produzca un descenso de la temperatura, es decir en elsentidoenelqueseconsumacalor.Altratarsedeunareacciónendotérmica(seabsorbecalor),elsistemasedesplazahacialaformacióndeCdiamante(g).

De acuerdo con la ley de Boyle, si se aumenta lapresión a temperatura constante seproduce un descenso del volumen, de acuerdo con el principio de Le Châtelier, cuandodisminuye el volumen el sistema se desplaza en el sentido en el que se ocupe menorvolumen.Comoeldiamanteesmásdensoqueelgrafitoocupamenosvolumen,portanto,elsistemasedesplazahacialaformacióndeCdiamante(g).


5.206.Setieneelsiguienteequilibrio:

CO(g)+ (g) (g) =5En un recipiente se introducen las concentraciones siguientes: [CO] = 2M; [ ] = 2M;[CO ]=20M.a)Elsistemaseencuentraenequilibrioynocambianlasconcentracionesinciales.b)Elsistemanoseencuentraenequilibrioyaumentan[CO]y[ ].c)Elsistemanoseencuentraenequilibrioyaumenta[ ].d)Introduciendouncatalizadoraumentarán[ ],[CO]y[ ].


ElvalordeQ secalculaconlasconcentracionesantesdealcanzarseelequilibrio:

Q =COClCO Cl

Q =202 2

=5


Como se observa, = , y por tanto, el sistema se encuentra en equilibrio y nocambianlasconcentracionesinciales.


5.207.Considerelareacciónavolumenconstante:

2 (g)+ (g)2 (g)Para una concentración inicial de dióxido de azufre y de oxígeno de 2,0 y 1,5 M,respectivamente,laconcentraciónenelequilibriodeoxígenoes0,8M.¿Cuáleselvalordelaconstante paraestareacción?a)6,8b)2,9c)0,34d)0,15

(O.Q.L.Galicia2012)


SO O SOninicial 2,0 1,5 ntransformado 2x x nformado 2xnequilibrio 2,0–2x 1,5 – x 2x

Enelequilibrio:

1,5–x=0,8 seobtiene x=0,7M


K =SO

SO [O ]

Sustituyendo

K =2·0,7

0,6 0,8=6,8


5.208.Paralasíntesisdelamoniaco:

(g)+3 (g)2 (g)tieneunvalorde1,2a375°C.¿Cuáleselvalorde aesatemperatura?

a)4,1·10 b)4,2·10 c)1,3·10 d)3,4·10 (Dato.R=0,082atm·L· · )

(O.Q.L.Galicia2012)


K =K RT

siendo


Δ=Σcoef.esteq.productosgas–Σcoef.esteq.reactivosgas=2–(3+1)=‐2

Sustituyendo:

K =1,2 0,082 375 273 =4,2·10


5.209.Dadaslasconstantesdeequilibrio:

A(g)+B(g)C(g) =0,003

C(g)D(g)+E(g) =0,050

laconstantedelequilibrioA(g)+B(g)D(g)+E(g)será:a)0,053b)0,047c)1,5·10 d)0,06e)Ningunadelasanteriores.



K =p p

p p


K =pC

p p=0,003

K =p p

p=0,050

Comoseobserva,elvalordepCnoapareceenlaexpresióndelaK acalcular,portantodespejandodichovalorenK yK eigualandoseobtiene:

pC=K p p

pC=p p

K

K ·K =p p

p p


K =K ·K K = 0,003 0,050 K =1,5·10 4



6.PROBLEMASdeEQUILIBRIOQUÍMICO

6.1.Enunrecipientede2,5Lse introducen12gdeflúory23gdetetrafluorurodeazufre,ambosgaseosos.Alcalentarhasta150°Cseobtienehexafluorurodeazufregaseoso.Aestatemperaturalaconstante =23.Calcula:a)Losgramosdelastresespeciespresentesenelequilibrio.b)Elvalordelasconstantes y alamismatemperatura.Silareacciónanterioresendotérmica:c)¿Cómocambianlasconstantesalvariarlatemperatura?d)Sialsistemaanteriorenelequilibrioseleañaden2gdehexafluorurodeazufre,¿cuálesseránlasconcentracionesalalcanzarsedenuevoelequilibrio?

(Dato.ConstanteR=0,082atm·L· · )(Canarias1992)

a)Elnúmerodemolesinicialesdecadaespeciees:

12gF1molF38gF

=0,316molF 23gSF1molSF108gSF

=0,213molSF

Elequilibrioaestudiares:

F (g)+SF (g)SF (g)


F SF SFninicial 0,316 0,213 —ntransformado x x —nformado — — xnequilibrio 0,316–x 0,213x x


K =[SF ]

[F ][SF ]

Sustituyendo

23

x2,5

0,316–x2,5

0,213–x2,5

x 0,133mol

Elnúmerodemolesylamasadecadagasenelequilibrioson,respectivamente:

n =0,133molSF 0,133molSF146gSF1molSF

19,42g

n = 0,213–0,133 =0,080molSF 0,080molSF108gSF1molSF

8,64g

n = 0,316–0,133 =0,183molF 0,183molF38gF1molF

6,95g


b)LarelaciónentrelasconstantesK yK vienedadaporlaexpresión:

K =K RT

donde

Δν=Σcoef.esteq.productosgaseososΣcoef.esteq.reactivosgaseosos=1–2=‐1

Sustituyendo:

K =23[0,082· 150+273 =0,663


K =p

pSF4 p

De acuerdo con la ley deDalton de las presiones parciales la expresión anterior quedacomo:

K =p·y

p·y p·yK =

1p

y

y y=1pK

Considerando comportamiento ideal, la presión que ejerce la mezcla gaseosa en elequilibrioes:

n =(0,133+0,080+0,183)mol=0,396mol

p=0,396mol 0,082atm·L·mol ·K 150+273 K

2,5L=5,5atm

ElvalordelaconstanteK es:

K =0,663·5,5=3,64

c) La ecuación de van’t Hoff permite estudiar la variación de la constante K con latemperatura:

lnK

K=ΔHR

1T–

1T

SuponiendoqueΔH>0(procesoendotérmico)ysi:

T >T 1T

1T2

>0

Entoncessecumpleque:

lnK

K>0K >K enunprocesoendotérmico,siTaumenta, aumenta.

d)Sialamezclaenequilibrioanteriorseleañaden2gdeSF ,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaelsentidoenelqueseconsumaSF ,esdecir,hacialaformacióndeSF yF :

19,42+2 gSF1molSF146gSF

0,147molSF



F (g)+SF (g)SF (g)


F SF SFninicial 0,183 0,080 0,147ntransformado — — xnformado x x —nequilibrio 0,183+x 0,080+x 0,147– x


23=0,147–x 2,5

0,183+x 0,080+xx 3,7·10 mol

Elnúmerodemolesylaconcentracióndecadagasenelequilibrioson,respectivamente:

nSF6= 0,147–3,7·10 =0,1433molSF [SF ]=0,1433mol

2,5L0,0573M

n = 0,183+3,7·10 =0,1867molSF [SF ]=0,1867mol

2,5L0,0745M

n = 0,080+3,7·10 =0,0837molF [F ]=0,0837mol

2,5L0,0335M

6.2.Enunrecipientede1L,enelquesehahechovacío,seintroducen0,013molesde gaseosoysecalientaa250°C.Aesatemperaturaseproduceladescomposiciónen y gaseososycuandosealcanzaelequilibriolapresiónenelinteriordelrecipienteesde1atm.Calcula:a)Lapresiónparcialdel .b)Elvalordelasconstantes y aesatemperatura.


a)Elequilibrioaestudiares:

PCl (g)PCl (g)+Cl (g)


PCl PCl Clninicial 0,013 — —ntransformado x — —nformado — x xnequilibrio 0,013–x x xntotal 0,013–x +x+x= 0,013+x

El valor de la presión en el equilibrio permite calcular el valor del número de molestransformados.Considerandocomportamientoideal:

0,013+x mol=1atm·1L

0,082atm·L·mol ·K 250+273 Kx=8,3·10 mol



p =p =p·y p =1atm8,3·10 mol

0,013+8,3·10 mol=0,39atm

b)DeacuerdoconlaleydeDaltondelaspresionesparciales:

p +p +p =1atmp =0,22atm


K =p p

p

Sustituyendo

K =0,39·0,39

0,22,


K =K RT

donde

Δν=Σcoef.esteq.productosgaseososΣcoef.esteq.reactivosgaseosos=2–1=1

Sustituyendo:

K =0,69[0,082· 250+273 =1,5·

6.3. El bromuro de amonio es un sólido cristalino que se descompone en un procesoendotérmicodandoamoníacoybromurodehidrógenogaseosos.Enunrecipienteenelquese ha alcanzado el equilibrio anterior, explica si la presión delHBr (g) y la cantidad de

(s)aumenta,disminuyeonosemodificasi:a)Seintroduce (g)enelrecipiente.b)Seduplicaelvolumendelrecipiente.Deducesielvalordelaconstantedeequilibrioa400°Cserámayor,igualomenorquea25°C.

(Canarias1995)


NH Br(g)NH (g)+HBr(g) ΔH°>0

ElprincipiodeLeChâtelierdice:


a)Siseañade ,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueconsumaestasustanciareaccionandoconHBrhacialaformacióndeNH Br.Porlotanto,lapresióndelHBrdisminuyeylacantidaddeNH4Braumenta.

b)Siseduplicaelvolumen a temperaturaconstante,deacuerdocon la leydeBoyle lapresión se hace la mitad. Si se disminuye la presión, de acuerdo con el principio deLeChâtelier, el sistemasedesplazaenel sentidoenelque lapresiónaumente,esdecir,haciadondese formenmásmolesdegas,enestecasohacia laformacióndeNH yHBr.Porlotanto,lapresióndelHBraumentaylacantidadde disminuye.


La ecuación de van’t Hoff permite estudiar la variación de la constante K con latemperatura:

lnK

K=ΔHR

1T–

1T

SabiendoqueΔH>0(procesoendotérmico)ysi:

T >T 1T

1T

>0


lnK

K>0K >K enunprocesoendotérmico,siTaumenta, aumenta.


2 (g)+ (g)2 (g) ΔH=‐47kJIndicacómoafectaalequilibrio:a)Unadisminucióndelapresión.b)Unaumentodelatemperatura.c)Unaadiciónde .

(Canarias1996)(Canarias2000)



a)Sisedisminuyelapresión,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquelapresiónaumente,esdecir,haciadondeseformenmásmolesdegas.Enestecasoelequilibriosedesplazahacialaformaciónde y .

b)Siseaumentalatemperatura,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemase desplaza en el sentido en el que se consuma calor y, por tanto, disminuya latemperatura del sistema. Como se trata de un proceso exotérmico, el equilibrio sedesplazahacialaformaciónde y .

c)Siseañade ,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueconsumaestasustanciareaccionandoconSO .Elequilibriosedesplazahacialaformaciónde .

6.5.Enunmatrazde1Ldecapacidadseintroducen6gdepentaclorurodefósforosólido.Sehaceelvacío,secierraelmatrazysecalientaa250°C.El pasaalestadodevaporysedisociaparcialmenteen y ycuandosealcanzaelequilibrio lapresiónesde2,078atm.Calculaelgradodedisociacióndel ylaconstante adichatemperatura.Paradichadescomposición ΔH=87,9kJ. ¿Cómo seesperaque sea ladisociacióna480K,mayoromenor?Expliqueelefectosobreladistribucióndeespeciesenelequilibriosi:a)Seaumentalapresión.b)Seaumentalaconcentracióndecloro.c)Existeunamayorconcentracióndepentaclorurodefósforo.d)Existelapresenciadeuncatalizador.



Elnúmerodemolesinicialeses:

n=6gPCl1molPCl208,5gPCl

0,029molPCl


PCl (g)PCl (g)+Cl (g)

Latablademolescorrespondientealequilibrioenfuncióndelnúmerodemolesinicialesydelgradodedisociaciónes:

PCl PCl Clninicial n — —ntransformado nα — —nformado — nα nαnequilibrio n–nα nα nαntotal n–nα +nα+nα=n 1+α

Elvalorde lapresiónenelequilibriopermitecalcularelvalordelgradodedisociación.Considerandocomportamientoideal:

0,029 1+α mol=2,078atm·1L

0,082atm·L·mol ·K 250+273 Kα=0,525 , %


K =p p

p


K =p·y p·y

p·yK =p

nαn 1+α

nαn 1+α

n 1–αn 1+α

=pα2

1–α2

Sustituyendo

K =2,078(0,5251–(0,525

=0,79

La ecuación de van’t Hoff permite estudiar la variación de la constante Kp con latemperatura:

lnK

K=ΔHR

1T–

1T

SabiendoqueΔH>0(procesoendotérmico)ysi:

T <T 1T–

1T

<0



lnK

K<0K <K enunprocesoendotérmico,siTdisminuye,Kpdisminuye.



a)Siseaumenta lapresión, de acuerdo con el principio deLeChâtelier, el sistema sedesplaza en el sentido en el que la presión disminuya, es decir, hacia donde se formenmenosmolesdegas.Enestecaso,elequilibriosedesplazahacialaformaciónde .Lascantidadesde y disminuyenyladePCl5aumenta.

b)Siseaumentalaconcentraciónde ,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueconsumaestasustanciareaccionandoconPCl .El equilibrio se desplaza hacia la formación de PCl . Las cantidades de y disminuyenylade aumenta.

c)Siexistemayorconcentraciónde ,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistema se desplaza en el sentido en el que consuma esta sustancia. El equilibrio sedesplazahacialaformacióndePCl yCl .Lascantidadesde y aumentanylade

disminuye.

d)Siseañadeuncatalizador, el equilibriopermanece inalteradoyaqueel catalizadordisminuye la energía de activación de las reacciones directa e inversa modificandoúnicamenteeltiempoquetardaenalcanzarseelequilibrio.Lascantidadesde , y

permanecenconstantes.

6.6. A temperaturas elevadas el carbono y el dióxido de carbono reaccionan según laecuaciónquímicaenequilibrio:

C(s)+ (g)2CO(g)Elcarbonatodecalciotambiénsedescomponeatemperaturaselevadasdeacuerdocon laecuaciónquímica:

(s)CaO(s)+ (g)A1000K,laconstantedeequilibrio paralaprimerareacciónvale1,72atm,mientrasqueparalasegunda =0,006mol· .Enunrecipientese introducencantidadessuficientesdecarbonoydecarbonatodecalcio,ambos sólidos, se cierra herméticamente y se calienta hasta 1000 K. Calcular, una vezestablecido el equilibrio, las presiones parciales de cada uno de los gases presentes en elrecipiente, lapresión totala laque está sometido este, y las concentracionesde todas lasespeciesgaseosas.(Datos.Elvolumenocupadoporlamezcladegasesenequilibrioesde10litros.ConstanteR=0,082atm·L· · )

(Murcia1997)

Considerando que en el equilibrio existen x moles de CO e y moles CO , y que existecomportamientoideal,laconstantedeequilibriodelaprimerareacción,K ,es:

K =pCOp

K =

xRTVyRTV

=xyRTV=1,72


Laconstantedeequilibriodelasegundareacción,K ,es:

K = CO =yV=0,006y=0,06molCO

SustituyendoestevalorenlaecuacióndeK :

x= 1,72VRT

y= 1,7210

0,082 10000,06=0,112molCO

Laspresionesparcialesson:

pCO=0,112mol 0,082atm·L·mol ·K 1000K

10L=0,920atm

p =0,06mol 0,082atm·L·mol ·K 1000K

10L=0,492atm

Lapresióntotaldelamezclaes:

p =(0,920+0,492)atm=1,412atm

Lasconcentracionesdelasespeciesgaseosassecalculanapartirdelascorrespondientespresionesparcialesutilizandolaecuacióndeestadodelosgasesideales:

[CO]=0,920atm

0,082atm·L·mol ·K 1000K=0,0112M

CO =0,492atm

0,082atm·L·mol ·K 1000K=0,006M

Otraformaderesolverelproblemaperosinutilizarelvolumensería:

Si las cantidades de CaCO y C son suficientes, se formará CO para mantener esteequilibriodedisociacióndelCaCO3yconseguirquesealcanceelsiguiente:

C(s)+CO (g)2CO(g)

Laconstantedeequilibrioparalasegundareacción,K ,es:

K =p


K =K RT


Sustituyendo:

K =0,006 0,082·1000 =0,492

LapresiónparcialdelCO :

p =K =0,492atm

Laconstantedeequilibriodelaprimerareacción,K ,es:


K =pCOp

LapresiónparcialdelCO:

pCO= K K pCO= 0,492 1,72=0,92atm


p =(0,920+0,492)atm=1,412atm

6.7.Conrespectoalsiguienteequilibrioenfasegaseosa:

2A(g)B(g)+C(g)Comentelassiguientesafirmacionesindicandodeformarazonadasiteparecencorrectasocorrigiéndolasensucaso:a) El número demoles de C se incrementa disminuyendo el volumen del recipiente quecontienelamezclagaseosaenequilibrio.b)ElnúmerodemolesdeBseincrementasiseadicionaunanuevacantidaddeCalamezclaenequilibrio.c)ElnúmerodemolesdeByCseincrementasielcitadoequilibrioseestableceenpresenciadeuncatalizador.

(Canarias1998)



a)Incorrecto.Siseaumentaelvolumenatemperaturaconstante,deacuerdoconlaleydeBoylelapresióndisminuye.SisedisminuyelapresióndeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquelapresiónaumente,esdecir,haciadondeseformenmásmolesdegas,enestecasocomoexisteigualnúmerodemolesdegasenambosladosdelareacción,elequilibrionosedesplazaenningúnsentido.

La frasecorrectaes:ElnúmerodemolesdeCnocambiadisminuyendoelvolumendelrecipientequecontienelamezclagaseosaenequilibrio.

b) Incorrecto.SiseañadeC, de acuerdo con el principiodeLeChâtelier, el sistema sedesplazaenelsentidoenelqueconsumaestasustanciareaccionandoconB.ElequilibriosedesplazahacialaformacióndeA.

La frase correcta es: El número de moles de B disminuye si se adiciona una nuevacantidaddeCalamezclaenequilibrio.

c)Incorrecto.Siseañadeuncatalizador,elequilibriopermanece inalteradoyaqueelcatalizador disminuye la energía de activación de las reacciones directa e inversamodificandoúnicamenteeltiempoquetardaenalcanzarseelequilibrio.LascantidadesdeA,ByCpermanecenconstantes.

La frase correcta es: El número demoles de B y Cno cambia si el citado equilibrio seestableceenpresenciadeuncatalizador.


6.8.Enunrecipientede5 litrosdecapacidadseintroducen0,1moldeunasustanciaA,0,1moldeotrasustanciaBy0,1moldeotraC.Elsistemaalcanzaelequilibrioalatemperaturade500K,deacuerdoalaecuaciónquímica:

2A(g)+B(g)2C(g)siendoentonceslapresiónenelrecipientede2,38atm.Sesabeque estácomprendidaentre100y150.Conestosdatos:a)Razonarenquésentidoevolucionarálareacciónhastaquealcanceelequilibrio.b)Calcularlasconcentracionesdecadaespecieenelequilibrio.c)Determinarelvalorexactode .d)¿Cuálserálapresiónparcialdecadaunodelosgasesenelequilibrio?e)Calcularelvalorde .

(Dato.ConstanteR=0,082atm·L· · )(Murcia1998)(Asturias2010)

a)Previamente,secalculaelvalordelcocientedereacción,Q ysecomparaconelvalordeK :

Q =[C]0

2

[A]02[B]0

Q =

0,15

0,15

0,15

=50

ComoQ <K lareacciónevolucionaenelsentidoenelQ =K .Paraqueestoocurradebeaumentar el numerador de Q y disminuir su denominador. La reacción evolucionahacialaformacióndeC.

b)Seconstruyelatablademolescorrespondiente:

A B Cninicial 0,1 0,1 0,1ntransformado 2x x —nformado — — 2xnequilibrio 0,1–2x 0,1– x 0,1+2xntotal 0,1–2x + 0,1– x + 0,1+2x = 0,3– x


0,3–x =2,38atm·5L

0,082atm·L·mol ·K 500Kx=0,01mol

Lasconcentracionesenelequilibrioson:

A =0,1–2xV

=0,1–2·0,01 mol

5L=0,016M

B =0,1–xV

=0,1–0,01 mol

5L=0,018M

C =0,1+2xV

=0,1+2·0,01 mol

5L=0,024M

c)ElvalordelaconstanteK es:

K =[C

[A [B]K =

0,0240,016 0,018

=125


d)Considerandocomportamientoideal,laspresionesparcialesson:

pA= 0,016mol·L 0,082atm·L·mol ·K 500K=0,66atm

pB= 0,018mol·L 0,082atm·L·mol ·K 500K=0,74atm

pC= 0,024mol·L 0,082atm·L·mol ·K 500K=0,98atm

e)ElvalordelaconstanteK es:

K =pC

pA pB)K =

0,980,66 0,74)

=3

6.9.Alcalentarlo,elNOBrsedisociasegúnlaecuación:

NOBr(g)NO(g)+½ (g)Cuandoseintroducen1,79gdeNOBrenunrecipientede1Lysecalientaa100°C,lapresiónenelequilibrioesde0,657atm.Calcula:a)Laspresionesparcialesdelostresgasesenelequilibrio.b)Elvalordelaconstante aesatemperatura.c)ElgradodedisociacióndelNOBr.(Dato.ConstanteR=0,082atm·L· · )

(Canarias1998)

a‐c)Elnúmerodemolesinicialeses:

n=1,79gNOBr1molNOBr208,5gNOBr

0,0163molNOBr


NOBr NO Brninicial n — —ntransformado nα — —nformado — nα ½nαnequilibrio n–nα nα ½nαntotal n–nα +nα+½nα=n 1+½α


0,0163 1+½α mol=0,657atm·1L

0,082atm·L·mol ·K 100+273 Kα=0,636 , %


pNOBr=p·yNOBr=pn 1–αn 1+½α

pNOBr=0,657atm1–0,636

1+½·0,636=0,181atm

pNO=p·yNO=pnα

n 1+½αpNO=0,657atm

0,6361+½·0,636

=0,317atm

p =p·y =p½nα

n 1+½αp =0,657atm

½ 0,6361+½·0,636

=0,159atm


b)LaexpresióndelaconstanteK es:

K =pNO p ½

pNOBrK =

0,317 0,159 ½

0,181=0,7

6.10.Enunmatrazde2Ldecapacidad,sinaire,hayhidrógenocarbonatodesodiosólido.Secalientahasta100°Cy seproduce ladescomposición formando carbonatode sodio sólido,dióxidodecarbonoyaguaenfasegaseosa.Lapresióntotaldelsistemaenequilibrioa100°Cesde0,962atm.a)Calculalaconstantedeequilibriodelsistema.b)Lacantidaddehidrógenocarbonatodesodiodescompuesto.

(Dato.ConstanteR=0,082atm·L· · )(Valencia1998)

a)A100°Csealcanzaelequilibrio:

2NaHCO (s)Na CO (s)+CO (g)+H O(g)


NaHCO Na CO CO H Oninicial n — — —ntransformado 2x — — —nformado — x x xnequilibrio n–2x x x x

LaconstanteK es:

K =p ·p

Lapresióntotaldelamezclagaseosa:

p =p +p

Deacuerdoconlaestequiometría,lascantidadesdeCO yH Oenelequilibriosoniguales,luego:

p =p =p2p =

0,962atm2

=0,481atm


K = 0,481 =0,231

b)AplicandolaecuacióndeestadoseobtieneelnúmerodemolesdeCO formados:

x=0,481atm·2L

0,082atm·L·mol ·K 100+273 K=0,0315molCO

RelacionandoCO conNaHCO :

0,0315molCO2molNaHCO 1molCO

84gNaHCO 1molNaHCO

=5,284g


6.11.Setieneelsiguientesistemaenequilibrio:

(g)+ (g)CO(g)+ (g)Si se comprime lamezcla a temperatura constante, la cantidad de CO (g) en el sistema¿aumentará,disminuiráonosemodificará?Razonalarespuesta.

(Valencia1998)

DeacuerdoconelPrincipiodeLeChâtelierdiceque:

“cualquiercambioenunadelasvariablesquedeterminanelestadodeequilibriodeunsistemacausaundesplazamientodelequilibrioenelsentidoquetiendeaoponersealcambioenlavariablemodificada”,

Si se aumenta lapresión total a temperatura constante, el sistema se desplaza en elsentidoenelquebajelapresión,paraellodebedesplazarseenelsentidoeneldesciendael número de moléculas gaseosas en el equilibrio. Como existe el mismo número demoléculas de gas tanto en los productos como en los reactivos el sistema permaneceinalteradoynosemodificalacantidaddeCO(g).

6.12. En un recipiente a 227°C en el que se ha hecho previamente el vacío, se introducecloruro de nitrosilo, NOCl, y se deja que se alcance el equilibrio. La presión total en elequilibrioesde1,5atm.Silacantidadde enlamezclaesel10,8%envolumen,calculalaconstantedeequilibrioparaelproceso:

2NOCl(g) (g)+2NO(g)(Valencia1998)

Deacuerdoconla leydeAvogadro,paraunamezclagaseosalacomposiciónvolumétricacoincide con la composición molar. Si la mezcla en equilibrio contiene un 10,8% envolumen(moles)deCl ,deacuerdoconlaestequiometríadelareacciónlacantidaddeNOpresente en el equilibrio es el doble, es decir, 21,6% en moles. El resto de la mezclagaseosaenequilibrio,67,6%correspondealNOCl.

Apartirdelacomposiciónmolarseobtienenlascorrespondientesfraccionesmolaresquepermitencalcularlasrespectivaspersionesparciales:

10,8%Cl y =0,108

21,6%NOyNO=0,216

67,6%NOClyNOCl=0,676


p =p·y p =1,5atm·0,108=0,162atm

pNO=p·yNOpNO=1,5atm·0,216=0,324atm

pNOCl=p·yNOClpNOCl=1,5atm·0,676=1,014atm


K =p pNOpNOCl

K =0,162 0,324

1,014=1,65·10


6.13.QuierecalcularselaconstanteKcparaelequilibrio:

(l)+ (l) (l)+ (l)Paraello,semezclan6mLdeetanolabsolutocon4mLdeácidoacéticoglacial,añadiéndoseadichamezcla10mLdeácidoclorhídrico3,00Mqueactúacomocatalizador.Sedejaquesealcance el equilibrio y se valoran (conNaOH y fenolftaleína como indicador) 5mL de ladisolución,gastándose24,2mLdehidróxidodesodio0,90M.Calculaelvalordelaconstantedeequilibrioconlossiguientesdatos:Densidades(g· ):etanol=0,79;ácidoacético=1,05.Masade10mLdeHCl3,00M=10,4g.Volumentotaldeladisoluciónenequilibrio=19 .(Losvolúmenesnosonaditivos).Dato. Puesto que el ácido clorhídrico actúa como catalizador, se recupera intacto en lamezclaenequilibrio.Así,alvalorarconNaOH,sevaloratantoelácidoacéticocomoelácidoclorhídricodelamezclaenequilibrio.

(Valencia1998)

Llamando, AcH al CH COOH, EtOH al CH CH OH y AcEt al CH COOCH CH , lasconcentracionesmolaresdelasdosespeciesinicialesson:

[AcH]=4mLAcH

19mLmezcla1,05gAcH1mLAcH

1molAcH60gAcH

10 mLmezcla1Lmezcla

=3,684M

[EtOH]=6mLEtOH19mLmezcla

0,79gEtOH1mLEtOH

1molEtOH46gEtOH

10 mLmezcla1Lmezcla

=5,423M


AcH EtOH AcEt H2Oninicial 3,684 5,423 — —ntransformado x x — —nformado — — x xnequilibrio 3,684x 5,423x x x

Las ecuaciones químicas correspondientes a las reacciones de neutralización de los dosácidosconNaOHson:

AcH(l)+NaOH(aq)NaAc(aq)+H O(l)

HCl(aq)+NaOH(aq)NaCl(aq)+H O(l)

LamezclaenelequilibriocontendrátodoelHCl(catalizador)quenoseconsumeyelAcHquehaquedadosinreaccionar.

LosmolestotalesdeNaOHempleadosenlaneutralizacióndetodoelácidopresenteenelequilibrioson:

19mLmezcla24,2mLNaOH0,90M

5mLmezcla

0,90molNaOH10 mLNaOH0,90M

=8,28·10 molNaOH

LosmolesdeHClusadoscomocatalizadoryqueseneutralizanson:

10mLHCl3,00M3,00molHCl

10 mLHCl3,00M=3,00·10 molHCl

Teniendo en cuenta que ambos ácidos reaccionan conNaOHmol amol, el resto de losmoles de NaOH que quedan corresponden a los que se neutralizan con el AcH que haquedadosinreaccionaralalcanzarseelequilibrio:


8,28·10 3,00·10 molNaOH1molAcH1molNaOH

=5,28·10 molAcH

LaconcentracióndeAcHenelequilibrioes:

5,28·10 molAcH19mLmezcla

10 mLmezcla1Lmezcla

=2,779M

Este valor permite calcular la concentración molar correspondiente a la cantidadtransformada,x:

3,684x =2,779x=0,905M


K =AcEt H OAcH EtOH


K =x2

3,684x 5,423xK =

0,9052,779 5,4230,905

=6,52·

6.14.Enunrecipientede10 litrosse introducen2molesde y1molde .Secalientaelsistemahasta1000K,alcanzándoseelequilibrio:

2 (g)+ (g)2 (g)Poranálisisvolumétricodelamezclasedeterminóqueel63%era .Calcular:a)Lacomposicióndelamezclagaseosaa1000K.b)Lapresiónparcialdecadagasenlamezclaenequilibrio,c)Losvaloresde y adichatemperatura.


a)Seconstruyelatablademolescorrespondientealequilibrio:

SO O SOninicial 2 1 —ntransformado 2x x —nformado — — 2xnequilibrio 2–2x 1– x 2xntotal 2–2x + 1– x +2x= 3– x

Sabiendoqueenelequilibrioel63%delamezclaesSO sepuededeterminarelvalordex:

n

nt=

2x3–x

=63100

x=0,72mol

Lacomposicióndelamezclaenelequilibrioes:

n =2 0,72mol =1,44mol

n = 1–2·0,72mol =0,56mol

n = 1–0,72mol =0,28mol


b)Considerandocomportamientoideal,laspresionesparcialesson:

p =1,44mol 0,082atm·L·mol ·K 1000K

10L=11,8atm

p =0,56mol 0,082atm·L·mol ·K 1000K

10L=4,6atm

p =0,28mol 0,082atm·L·mol ·K 1000K

10L=2,3atm


K =p

p pK =

11,84,6 2,3

=2,9


K =SO

SO OK =

1,4410

2

0,5610

2 0,2810

=236

6.15.Enunrecipientevacíoseintroduceunacantidaddehidrógenotrioxocarbonato(IV)desodio(bicarbonatosódico).Secierraherméticamenteelrecipienteysecalientahastaquelatemperatura se estabiliza en 120°C, en esemomento la presión interior alcanza los 1720mmHg.¿Quéprocesoquímico tiene lugar en el interiordel recipiente? ¿Cuál será su constantedeequilibrio,referidaalapresión?

(Galicia1999)

A120°Csealcanzaelequilibrio:

2NaHCO (s)Na CO (s)+CO (g)+H O(g)



LaconstanteK es:

K =p ·p


p =p +p


p =p =p2p =

1720mmHg2

1atm

760mmHg=1,13atm



K = 1,13 =1,28

(SimilaralproblemapropuestoenC.Valenciana1998).


(g) (g)+ (g)

a182°C, vale9,324·10 atm.Enunrecipientede0,4litrosseintroducen0,20molesde ysutemperaturaseelevaa182°Chastaqueseestableceelequilibrio.Unavezestablecidoeste,calcule:a)Laconcentracióndelasespeciespresentes.b)Lapresióndelamezclagaseosa.

(Dato.ConstanteR=0,082atm·L· · )(Extremadura1999)

a)LarelaciónentrelasconstantesK yK vienedadaporlaexpresión:

K =K RT


Sustituyendo:

K =9,324·10 [0,082·(182+273) =2,5·10


SbCl SbCl Clninicial 0,20 — —ntransformado x — —nformado — X xnequilibrio 0,20–x X x


K =[SbCl ][Cl ][SbCl ]

Sustituyendo

2,5 10

x0,4

x0,4

0,20–x0,4

x 1,37 10 mol


[SbCl ]=[Cl ]=1,37 10 mol

0,4L0,034M

[SbCl ]=0,20–1,37·10 mol

0,4L0,466M

b)Considerandocomportamientoideal,laspresionesparcialesson:

p =p = 0,034mol·L 0,082atm·L·mol ·K 182+273 K=1,27atm

p = 0,466mol·L 0,082atm·L·mol ·K 182+273 K=17,4atm



p = 1,27+1,27+17,4 atm=19,9atm

6.17.Contestaverdaderoofalsoalassiguientesafirmaciones,justificandolarespuesta:a)Enunrecipientede1Lexisten2molesde (g)y1molde (g).Elrecipientesecalientahastaunatemperaturadeequilibrio.SilaconstantedeequilibrioesK=4para:

(g)+ (g)2HI(g)lareacciónsedesplazarádeizquierdaaderecha.b)Paralamismareacción,lamismatemperaturaylamismaK,siinicialmentehay2molesde (g), 1mol de (g) y 2moles de HI (g) la reacción se desplazará de derecha aizquierda.c)Enlascondicionesdeb)sedesplazarádeizquierdaaderecha.d)Siinicialmentehay35,4molesde (g)y0,075molesdeHI(g)lareacciónsedesplazarádederechaaizquierda.e)Siinicialmentehay0,5molesde (g),0,5molesde (g)y0,5molesdeHI(g)lareacciónsedesplazarádeizquierdaaderecha.

(Valencia1999)

a)Verdadero.Yaquecomosóloexisteninicialmentelasespeciesdelaizquierdayenelequilibriodebenestarpresentestodas,lareaccióntranscurrehacialaformacióndeHIqueeslaespeciequefalta.

b) Falso. Al existir inicialmente todas las especies del equilibrio, es preciso calcular elvalor del cociente de reacción Q para saber en que sentido evoluciona el sistema paraalcanzar el equilibrio. Teniendo en cuenta que el volumen no afecta al valor de laconstanteK:

Q=[HI

[H [I=

22 1

=2

ComoseobservaQ<K,porloqueparaquesealcanceelequilibrioQdebehacersemayor,poresemotivoelsistemasedesplazahacialaderecha.

c)Verdadero.Setratadelcasoopuestoalanterior.

d)Verdadero.YaquecomosóloexisteninicialmentelasespeciesH yHIyenelequilibriodeben estar presentes todas, la reacción transcurre hacia la formación de I que es laespeciequefalta.

e)Verdadero.Alexistirinicialmentetodaslasespeciesdelequilibrio,esprecisocalcularelvalordelcocientedereacciónQparasaberenquesentidoevolucionaelsistemaparaalcanzar el equilibrio. Teniendo en cuenta que el volumen no afecta al valor de laconstanteK:

Q=0,5

0,5 0,5=1

Como se observa Q < K, se trata delmismo caso que el apartado b), por esemotivo elsistemasedesplazahacialaderecha.


6.18.Enun recipiente vacíode0,4L se introducen1,15gde .Cuando sealcanza elequilibrio:

(g)2 (g)a100°C, lapresión en el interiordel recipiente esde1300mmHg.Calcula el valorde lasconstantes y yelporcentajedemolesde queha reaccionadoalalcanzarse elequilibrioadichatemperatura.a)Sienunrecipientede1Lseintroducen1molde y1molde a100°C,calculalacomposicióndelamezclaenequilibrio(enmoles).b) Calcula el grado de disociación del así como losmoles de que se han deintroducir en un recipiente vacío de 1 L a 100°C para que al alcanzarse el equilibrio lapresióntotalseade3atm.


ElnúmerodemolesdeN O queseintroduceninicialmenteenelreactores:

1,15gN O1molN O92gN O

=0,0125molN O


N O NOninicial 0,0125 —ntransformado x —nformado — 2xnequilibrio 0,0125x 2xntotal 0,0125x +2x= 0,0125+x

Considerando comportamiento ideal de la mezcla, la presión en el equilibrio permitecalcularelporcentajedemolesdeN O transformados:

0,0125+x mol=1300mmHg

1atm760mmHg 0,4L

0,082atm·L·mol ·K 100+273 Kx=9,9·10 mol

ElporcentajeenmolesdeN O transformadoes:

9,9·10 molN O (transformado)0,0125molN O (inicial)

100=79,2%

Lasconcentracionesdelasespeciesenelequilibrioson:

N O =0,01259,9·10 mol

0,4L=0,0065M

NO =2 9,9·10 mol

0,4L=0,0495M


K =[NON O

K =0,04950,0065

=0,377


K =K RT


Δν=Σcoef.esteq.productosgaseososΣcoef.esteq.reactivosgaseosos=1

K =0,377·[0,082· 100+273 ]=11,5

a)Alexistir inicialmentetodaslasespeciesdelequilibrio,esprecisocalcularelvalordelcocientedereacciónQ parasaberenquesentidoevolucionaelsistemaparaalcanzarelequilibrio:

Q =[NON O

=1/11/1

=1

Comoseobserva,Q >K ,por loqueparaque se alcanceel equilibrioQ debehacersemenor,poresemotivoelsistemasedesplazahacialaizquierda(formacióndeN O ).

Latablademoleses:

N O NOninicial 1 1ntransformado — 2xnformado x —nequilibrio 1+x 12x

Teniendo en cuenta que el volumen es de 1 L y sustituyendo en la expresión de laconstanteK :

12x1+x

=0,377x=0,168mol

Lacomposicióndelamezclaenequilibrioes:

n = 1+0,168 mol=1,168mol

n = 12·0,168 mol=0,664mol

b) La tabla de moles en función del grado de disociación, α, y del número de molesiniciales,n,es:

N O NOninicial n —ntransformado nα —nformado — 2nαnequilibrio n–nα 2nαntotal n–nα +2nα=n 1+α

DeacuerdoconlaleydeDaltonlaspresionesparcialesson:

p =p·y p =pn 1αn 1+α

=p1α1+α

p =p·y p =p2nα

n 1+α=p

2α1+α

SustituyendolaspresionesparcialesenlaexpresióndelaconstanteK :


K =p

pK =

p2α1+α

p1α1+α

=p4α1α

11,5=34α1α

α=0,770%

LosmolesdeN O necesariosparaconseguiresevalordelapresiónydeαson:

n=3atm·1L

1+0,70 mol 0,082atm·L·mol ·K 100+273 K=0,0577mol

6.19.SedisponedeunrecipientequecontieneC(s), (g)y (g)enequilibriosegún:

C(s)+2 (g) (g) ΔH=‐75kJIndicasilaconcentracióndemetanoaumentará,disminuiráopermaneceráconstantesi:a)Aumentalatemperatura.b)Disminuyelatemperatura.c)AumentalapresiónaTconstante.d)SeintroduceC(s)enelrecipienteaTconstante.e)Seeliminapartedel (g)presenteaTconstante.Indicacómosemodificarálaconstantedeequilibriosi:f)Aumentalatemperatura.g)Aumentalapresión.h)Seeliminametanodelrecipiente.i)Seintroduce (g)enelrecipiente.

(Valencia1999)


“cualquiercambioenunadelasvariablesquedeterminanelestadodeequilibriodeunsistemacausaundesplazamientodelequilibrioenelsentidoquetiendeaoponersealcambioenlavariablemodificada”.

Suaplicaciónsirveparavercómoafectaráalsistemaenequilibriocadaunodeloscambiospropuestos.

LaexpresióndelaconstantedeequilibrioK es:

K =[CH ][H

a‐f)Siseaumentalatemperatura,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueseconsumaelcalorañadidoyasíbajelatemperatura.Teniendoencuentaquesetratadeunprocesoexotérmicoelsistemasedesplazahacialaformación de C (s) y H (g) por lo que la concentraciónde (g) en el equilibriodisminuyeyelvalordelaconstantedeequilibriodisminuye.

b) Si se disminuye la temperatura la concentración de (g) en el equilibrioaumenta,yaquesetratadelcasoopuestoalapartadoa).

c‐g)Siseaumenta lapresióna temperatura constante,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquebajelapresión,paraellodebedesplazarse en el sentido en el descienda el número de moléculas gaseosas en elequilibrio.Comoaladerechahaymenosmoléculasdegas,elsistemasedesplazahaciala


formacióndeCH (g)porloquelaconcentracióndeCH4(g)enelequilibrioaumentayelvalordelaconstantedeequilibrioaumenta.

d)SiseintroduceC(s)enelrecipienteaTconstante,elsistemapermaneceinalteradoyaquecomosetratadeunasustanciasólidanoapareceen laexpresiónde laconstantedeequilibrioyporlotantosusvariacionesnolamodificanpor loquelaconcentraciónde

(g)enelequilibriopermanececonstante.

e) Si se elimina (g) a temperatura constante, de acuerdo con el principio deLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueserepongaelH (g)extraídoporloqueelsistemasedesplazahacialaformacióndeestasustanciaylaconcentraciónde (g)enelequilibriodisminuye.

h)Si seelimina (g) del recipiente, de acuerdo con el principio deLeChâtelier, elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueserepongaelCH (g)extraído,por loqueelsistemasedesplazahacialaformacióndeestasustanciaaumentandosuconcentraciónyconelloelvalordelaconstantedeequilibrio.

i)Siseintroduce (g)enelrecipiente,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenel sentidoenelqueseconsumaelH (g)añadido,por loqueseformaCH (g)aumentandosuconcentraciónyelvalordelaconstantedeequilibrio.

6.20.Eletileno( )seprepara industrialmentemediante ladescomposicióntérmicadeletano:

(g) (g)+ (g)A 1000K, la reacción está caracterizada por una constante de equilibrio, = 2,5; y uncambiodeentalpía,ΔH=147kJ/mol.Siinicialmente,unreactorde5Ldevolumencontiene40gde .Calcula:a)Lapresiónenelinteriordelreactorunavezquesealcanceelequilibrio.b)Siunavezalcanzadoelequilibrio,seañaden25gde (g),¿cuálserálanuevapresiónunavezquesealcanceelequilibrionuevamente?c) ¿Cómoafectará la expansión isotermade lamezcla en equilibrioa las concentracionesfinalesdereactivosyproductos?


a)ElnúmerodemolesdeC H queseintroduceninicialmenteenelreactores:

40gC H1molC H30gC H

=1,333molC H


C H C H Hninicial 1,333 — —ntransformado x — —nformado — x xnequilibrio 1,333x x xntotal 1,333x +x+x= 1,333+x

LaexpresióndelaconstanteKces:

Kc=C H H

C H=

nV

nV

nV

=n n

V n


Sustituyendovalores:

2,5=x

5 1,333xx=1,215mol

Paracalcularlapresiónseaplicalaecuacióndeestadodelosgasesideales:

p=1,333+1,215 mol 0,082atm·L·mol ·K 1000K

5L=41,8atm

b) Al añadir H al sistema en equilibrio, de acuerdo con el principio deLeChâtelier, elsistema sedesplaza en el sentido en el que se consuma elH añadido, esdecir hacia laformacióndeC H .

ElnúmerodemolesdeH añadidoes:

25gH1molH2gH

=12,5molH

Teniendoencuentaqueelsistemaenequilibriocontenía 1,3331,215 =0,118molesdeC H ,1,215molesdeC H ydeH yquesehanañadidoalreactor12,5molesdeH lanuevatablademoleses:

C H C H Hninicial 0,118 1,215 1,215+12,5ntransformado — x xnformado x — —nequilibrio 0,118+x 1,215x 13,715xntotal 0,118+x + 1,215x + 13,715x = 15,048x

Procediendodeigualformaqueenelapartadoanterior:

2,5=1,215x 13,715x

5 0,118+xx=0,565mol

Paracalcularlapresiónseaplicalaecuacióndeestadodelosgasesideales:

p=15,0480,565 mol 0,082atm·L·mol ·K 1000K

5L=237,5atm

c)Alrealizarenelsistemaunaexpansiónisotermaseproduceunadisminucióndelapresiónqueejercelamezclaenequilibrio.DeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplaza enelsentidoenelquesuba lapresión,paraellosedesplazaenelsentidoenelqueaumenteelnúmerodemoléculasdegaspresentes enel equilibrio, esdecirhacialaformaciónde y .


(g)+ (g)2HI(g)A 400°C, la constante = 64. Calcula los gramos deHI que se formarán cuando en unrecipientecerrado,semezclen2molesde con2molesde ysedejequesealcanceelequilibrioaesatemperatura.

(Canarias2000)



I H HIninicial 2 2 —ntransformado x x —nformado — — 2xnequilibrio 2–x 2– x 2x


K =[HI

[I ][H ]

Sustituyendo en la expresión de la constante y teniendo en cuenta que el volumen noafectaalamisma:

64=2x 2–x

2x=3,2molHI

LamasadeHIqueseformaes:

3,2molHI128gHI1molHI

=410gHI

6.22. A temperaturas elevadas el pentafluoruro de bromo ( ) se descomponerápidamentedeacuerdoalaecuaciónquímica:

2 (g) (g)+5 (g)En un recipiente herméticamente cerrado, de 10,0 L, se inyectaron 0,1 moles delpentafluoruroysedejóqueelsistemaalcanzaseelequilibriocalentándolohasta1500K.Sienelequilibriolapresióndelosgasesencerradosenelrecipienteerade2,12atm,calcular:a)Elnúmerototaldemolesgaseososexistentesenelequilibrio.b)Elnúmerodemolesdecadagas.c)Laspresionesparcialescorrespondientesacadagas.d)Losvaloresde y alacitadatemperatura.


a)Latablademolescorrespondientealequilibrioes:

BrF Br Fninicial 0,1 — —ntransformado 2x — —nformado — x 5xnequilibrio 0,1–2x x 5xntotal 0,1–2x +x+5x= 0,1+4x


0,1+4x =2,12atm·10L

0,082atm·L·mol ·K 1500Kx=0,018mol

Elnúmerodemolesenelequilibrioes:

n = 0,1+4·0,018 mol=0,172mol

b)Lacomposicióndelamezclaenelequilibrioes:


nBrF5= 0,1–2·0,018 mol=0,064mol

n =0,018mol

n = 5·0,018 mol=0,090mol

c)Considerandocomportamientoideal,laspresionesparcialesson:

p =0,064mol 0,082atm·L·mol ·K 1500K

10L=0,79atm

p =0,018mol 0,082atm·L·mol ·K 1500K

10L=0,22atm

p =0,090mol 0,082atm·L·mol ·K 1500K

10L=1,11atm

d)ElvalordelaconstanteK es:

K =p p

pK =

1,11 0,220,79

=0,59


K =F BrBrF 2 K =

0,09010

5 0,01810

0,06410

2 =2,6 –

6.23.La formacióndetetraóxidodedinitrógenogasseexplicamediante la formulacióndedosequilibriosconsecutivos:a)Monóxidodenitrógenogasmásoxígenomoleculargasparadardióxidodenitrógenogas,cuyaconstantedeequilibrioes =5·10 aunatemperaturade700K.b) Dióxido de nitrógeno gas para dar tetraóxido de dinitrógeno gas, cuya constante deequilibrioes =1,82·10 aunatemperaturade700K.¿Qué relación guardan las constantes de equilibrio de las reacciones anteriores con laconstantedeequilibrioquelasengloba?

(Galicia2000)

Laprimerareacciónes:

2NO(g)+O (g)2NO (g)

Laexpresióndesuconstantedeequilibrioenfuncióndelaspresioneses:

K =pNO2

pNO pO2=5·10

Lasegundareacciónes:

2NO (g)N O (g)

Laexpresióndesuconstantedeequilibrioenfuncióndelaspresioneses:

Kp2=pN2O4(pNO2

=1,82·10


Comoseobserva,elvalordepNOnoapareceenlaexpresióndelaK acalcular,portantodespejandodichovalorenK yK eigualandoseobtiene:

pNO2 =K pNO pO2

pNO2 =pN2O4K

K K =pN2O4

pNO pO2

SustituyendolosvaloresdelasconstantesseobtieneelvalordelaconstanteK :

K =K K K = 5·10 1,82·10 =9,1·10

Estaconstantedeequilibriocorrespondealareacciónglobal:

2NO(g)+O (g)N O (g)

6.24.Seconsideraelequilibrio:

(g)CO(g)+ (g)Unrecipientedeun litrodecapacidadcontiene inicialmenteunmoldefosgeno( )enequilibrioconunmoldemonóxidodecarbonoy0,25molesdedicloro,aunatemperaturaT.Se desea doblar el número de moles de CO añadiendo fosgeno ¿Cuánto deberíaañadirsesilatemperaturasemantieneconstante?

(Extremadura2000)


K =[CO][Cl ][COCl ]

TeniendoencuentaqueV=1L,elvalordeK es:

K =1·0,25

1=0,25

Llamando n a la cantidad de COCl a añadir al equilibrio anterior, la tabla de molescorrespondientees:

COCl CO Clninicial 1+n 1 0,25ntransformado x — —nformado — x xnequilibrio 1+n –x 1+x 0,25+x

ComosedeseaqueelnúmerodemolesdeCOseaeldoble:

1+x molCO=2molCO x=1mol


0,25=2·1,25

nn=10molCOCl2


6.25. Cuando se calienta cloruro de amonio sólido en un recipiente cerrado a 275°C, sedescomponesegúnlareacción:

(s) (g)+HCl(g)Cuandosealcanzaelequilibrio, lapresióntotalenelinteriordelrecipienteesde0,18atm.Calculalascantidadesde ,HCly cuandosealcanzaelequilibrioenlossiguientescasos:a)Enunrecipientede10Lseintroducen10gde ysecalientaa275°C.b)Enunrecipientede10Lse introducen10gde ,10gdeHCly10gde ysecalientaa275°C.c)Enunrecipientede10Lseintroducen10gde y10gde ysecalientaa275°C.


a) Para calcular las cantidades de sustancias presentes en el equilibrio es precisodeterminar previamente el valor de la constante de equilibrio. La tabla de molescorrespondientealequilibrioes:

NH Cl NH HClninicial n — —ntransformado x — —nformado — x xnequilibrio nx x x


K =p ·pHCl


pt=p +pHCl

De acuerdo con la estequiometría, en el equilibrio existe elmismonúmerodemolesdeNH yHCl,porloquesuspresionesparcialesserániguales:

p =pHCl=pt2p =

0,18atm2

=0,09atm


K = 0,09 =8,1·10

Paracalcularelnúmerodemolesseaplicalaecuacióndeestadodelosgasesideales:

x=0,09atm·10L

0,082atm·L·mol ·K 275+273 K=0,02mol

Lasmasasdesustanciasenelequilibrioson:

0,02molNH 17gNH1molNH

=0,34g

0,02molHCl36,5gHCl1molHCl

=0,73gHCl

10gNH4Cl0,02molNH Cl53,5gNH Cl1molNH Cl

=8,93g


b)SiademásdelNH Cl,elrecipientecontieneunascantidadesdeNH yHClquehacequelascorrespondientespresionesparcialessean:

pNH3=10gNH

1molNH17gNH 0,082atm·L·mol ·K 275+273 K

10L=2,643atm

pHCl=10gHCl

1molHCl36,5gHCl 0,082atm·L·mol ·K 275+273 K

10L=1,231atm

Al existir inicialmente todas las especies del equilibrio, es preciso calcular el valor delcocientedereacciónQpparasaberenquesentidoevolucionaelsistemaparaalcanzarelequilibrio:

Q = pNH3 pHCl = 1,231 2,643 =3,254

Como seobservaQ >K por loqueparaque se alcance el equilibrioQ debehacersemenor,poresemotivoelsistemasedesplazahacialaizquierda(formacióndeNH4Cl).

Latabladepresioneses:

NH Cl NH HClpinicial n 1,231 2,643ptransformado — y ypformado x — —pequilibrio n+x 1,231y 2,643y

LlamandoyalapresiónparcialequivalentealosmolestransformadosysustituyendoenlaexpresióndeK :

8,1·10 = 1,231y 2,643y y=1,225atm

Paracalcularelnúmerodemolestransformadoscorrespondientesaesapresiónseaplicalaecuacióndeestadodelosgasesideales:

x=1,225atm·10L

0,082atm·L·mol ·K 275+273 K=0,273mol


10gNH 0,273molNH17gNH1molNH

=5,359g

10gHCl0,273molHCl36,5gHCl1molHCl

=0,036gHCl

10gNH Cl+0,273molNH Cl53,5gNH Cl1molNH Cl

=24,606g

c) Si además del NH Cl, el recipiente contiene una cantidad de NH que hace que supresiónparcialsea:

pNH3=10gNH

1molNH17gNH 0,082atm·L·mol ·K 275+273 K

10L=2,643atm

ParaquesealcanceelequilibrioelsistemasedesplazahacialaderechayaquefaltaHCl:


NH Cl NH HClpinicial n 2,643 —ptransformado x — —pformado — y ypequilibrio nx 2,643+y y

LlamandoyalapresiónparcialequivalentealosmolestransformadosysustituyendoenlaexpresióndeK :

8,1·10 =y 2,643+y y=3,1·10 atm

Paracalcularelnúmerodemolestransformadoscorrespondientesaesapresiónseaplicalaecuacióndeestadodelosgasesideales:

x=3,1·10 atm·10L

0,082atm·L·mol ·K 275+273 K=6,9·10 mol


10gNH +6,9·10 molNH17gNH1molNH

=10,012g

6,9·10 molHCl36,5gHCl1molHCl

=0,025gHCl

10gNH Cl6,9·10 molNH Cl53,5gNH Cl1molNH Cl

=9,963g

6.26. El hidrógenosulfuro de amonio, (s), es un compuesto inestable que sedescomponefácilmenteenamoníaco, (g),ysulfurodehidrógeno, (g).

(s) (g)+ (g)Seconocenlossiguientesdatostermodinámicos,a25°C:

Compuesto °(kJ· ) S°(J· · ) (s) ‐156,9 113,4 (g) ‐45,9 192,6 (g) ‐20,4 205,6

a)Justifique,sienlascondicionesindicadaselprocesoesexotérmicooendotérmico.b)Justifique,sienlascondicionesindicadaselprocesoesespontáneoonoespontáneo.c)Determinelaconstantedeequilibrio paraestareaccióna25°C.d)Supongaquesecoloca1,00molde (s)enunrecipientevacíode25,00litrosysecierra este. ¿Cuál será la presión reinante en el recipiente cuando se haya llegado alequilibrioalatemperaturade25°C?

(Datos. Constante R = 8,314·10 kJ· · . Considere despreciable el volumen de(s))

(Murcia2001)

a) La variación de entalpía puede calcularse a partir de las entalpías de formación deproductosyreactivos.



Δ H°= 1molH S‐20,4kJmolH S

+1molNH‐45,9kJmolNH

1molNH HS‐156,9kJmolNH HS

=90,6kJ


Comoseobserva, °>0,porloquesetratadeunprocesoendotérmico.


Δ G°=Δ H°–T·Δ S°


Δ S°=Σ νiS°i productos–Σ νiS°i reactivos

Δ S°= 1molH S205,6JK·mol

+1molNH192,6JK·mol

1molNH HS113,4JK·mol

=284,8JK

SustituyendoenlaexpresióndelaenergíalibredeGibbs:

Δ G°=90,6kJ–298K284,8JK

1kJ

103J=5,7kJ

Setratadeunprocesonoespontáneoa25°C,yaqueelvalorde °>0.

c)LarelaciónentreK ylaenergíalibredeGibbsvienedadaporlaexpresión:

Δ G°=‐RTlnK

despejandoK :

K =exp ‐Δ G°RT

=exp ‐5,7

8,314·10 298=0,1

d)Latablademolescorrespondientees:

NH HS NH H Sninicial 1,00 — —ntransformado x — —nformado — x xnequilibrio 1–x x x

delamismasededuceque:

p =p =p

DelaexpresióndelaconstanteK :

Kp=p p =p2p= K = 0,1=0,316atm

Lapresióntotaldelamezclaenelequilibrioes:

pt=p +p pt=2 0,316atm =0,632atm

6.27.A473K y2atmdepresión, el sedisocia enun50% en y .Calcule lapresiónparcialdel enelequilibrioyelvalordelaconstante .

(Dato.ConstanteR=0,082atm·L· · )(CastillayLeón2001)





K =p p

p


K =p·y p·y

p·yK =p

nαn 1+α

nαn 1+α

n 1–αn 1+α

=pα2

1–α2

Sustituyendo:

K =20,50

1– 0,50=0,667


K =K RT


Sustituyendo:

K =0,666[0,082·473 =1,7·

Deacuerdoconlaestequiometríadelareacción,secumpleque:

p =p =p

ydeacuerdoconlaleydeDaltondelaspresionesparciales:

p +p +p =2atmpPCl5=2–2p


0,667=p

2–2pp=p = ,

6.28.Laconstantedeequilibriocorrespondientealareacciónentreel yel paraformarHItienevalor50a448°C.a)Calculeenquéproporciónmolarsehandemezclar con adichatemperaturaparaquereaccioneel80%delacantidadde mezclada.b)Indiquecuálseríadichaproporciónmolarsilapresiónseelevasehastaalcanzarunvalordoblequeladelapartadoanterior.




I H HIninicial n n —ntransformado x x —nformado — — 2xnequilibrio n –x n – x 2x


K =[HI

[I ][H ]

Sustituyendo en la expresión de la constante y teniendo en cuenta que el volumen noafectaalamisma:

50=2x

n –x n –x

Sielvalordex=0,8n ,laexpresiónanteriorquedacomo:

50=2·0,8n

n –0,8n n –0,8n

Simplificandoyreordenando:

50=1,6 n

0,2 n –0,8n

n –0,8n

n=

1,650 0,2

n

n–0,8=0,256

n

n=1,056

b)Setratadeunequilibrioenelloscoeficientesdelasespeciesgaseosassonlosmismosenambosladosdelareacción(Δυ=0),locualquieredecirqueestetipodeequilibriosnosevenafectadosporlasvariacionesdepresiónovolumen,portanto,laproporcióneslamismaquelaanterior.

6.29.Enunacámaradereacciónde80Ldecapacidadseintroducen2,5molesde (g)ysecalientaa450K.Aestatemperaturayalapresiónde1,5atmel sedisociaun30%segúnlareacción:

(g) (g)+ (g)Calcula:a)Lasconstantes y a450K.b)Simanteniendolatemperaturaconstante,elvolumensereducealamitad,¿cuálessonlosmolesdecadasustanciaenelequilibrio?Comparalosresultadosobtenidosyjustifícalos.c)SuponiendoqueΔHparalareacciónanteriorfuese<0,¿cómoesperaríasquefuese a325K?¿Mayoromenorquelaanterior?Justificalarespuesta.(Dato.ConstanteR=0,082atm·L· · )

(Canarias2001)

a) La tabla de moles correspondiente al equilibrio en función del número de molesinicialesydelgradodedisociaciónes:


SbCl SbCl Clninicial n — —ntransformado nα — —nformado — nα nαnequilibrio n–nα nα nαntotal n–nα +nα+nα=n 1+α


K =p p

p


K =p·y p·y

p·yK =p

nαn 1+α

nαn 1+α

n 1–αn 1+α

=pα2

1–α2

Sustituyendo:

K =1,50,30

1– 0,30= ,


K =K RT


Sustituyendo:

K =0,148[0,082·450 =4,0·

b)ElprincipiodeLeChâtelierdice:


Sisereduceelvolumena lamitad a temperaturaconstante,deacuerdocon la leydeBoyle la presión se duplica. Si se aumenta la presión, de acuerdo con el principio deLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquelapresióndisminuya,esdecir,haciadondeseformenmenosmolesdegas,enestecasohacialaformacióndeSbCl5.

Siahoralapresióneseldobledelaanterior(3,0atm)alamismatemperatura,elgradodedisociación,segúnloqueprediceelprincipiodeLeChâtelier,serámenor:

0,148=3,0α2

1–α2α=0,21721,7%

Enlasiguientetablasemuestraelnúmerodemolesdecadaespecieenelequilibrioparacadaunadelaspresiones:

p=1,5atm p=3,0atmn n 1–α 2,5 1–0,30 =1,750mol 2,5 1–0,217 =1,958mol

n =n nα 2,5·0,30=0,750mol 2,5·0,217=0,543mol


Comoseobserva,aldisminuirelvolumen(aumentarlapresión),elnúmerodemolesdeaumenta,mientraselde y disminuye.

c) La ecuación de van’t Hoff permite estudiar la variación de la constante K con latemperatura:

lnK

K=ΔHR

1T–

1T

SabiendoqueΔH<0(procesoexotérmico)ysi:

T <T 1T–

1T

<0


lnK

K>0K >K enunprocesoexotérmico,siTdisminuye,Kpaumenta.

6.30.Seintrodujoenunrecipienteunamezclade11,02milimolesde y5,48milimolesde, juntoconuncatalizadordePt,estableciéndoseel siguienteequilibrio,a700°Cy762

mmHg:

2 (g)+ (g)4 (g)+ (g)Lamezcladereacciónseseparódelcatalizadoryseenfriórápidamentehastatemperaturaambiente, a la cual la velocidad de las reacciones directa e inversa son despreciables. Alanalizarlamezclaseencontraron0,711milimolesde .a)Calculelasconstantes , y a700°C.b)Expliquecómoafectaríaalequilibrio:

b1)Unaumentodelapresióntotal.b2)Unadisminucióndelaconcentraciónde .b3)Unaumentodelatemperaturasi,a700°C,elprocesoesexotérmico.

(Dato.ConstanteR=0,082atm·L· · )(Extremadura2001)(Asturias2002)(Extremadura2003)

a)Latablacorrespondienteexpresadaenmmol:

H S CH H CSninicial 11,02 5,48 — —ntransformado 2x x — —nformado — — 4x xnequilibrio 11,02–2x 3,48– x 4x x

Comox=0,711mmol,lascantidadesenelequilibrioson:

H S CH H CSnequilibrio 9,598 4,769 2,844 0,711

Eltotaldemolesenelequilibrioes:

n = 9,598+4,769+2,844+0,711 mmol=17,922mmol

ylasrespectivasfraccionesmolares:

x =n

n=

9,598mmol17,922mmol

=0,536x =n

n=

4,769mmol17,922mmol

=0,266


x =n

n=

2,844mmol17,922mmol

=0,159x =n

n=

0,711mmol17,922mmol

=0,040

Laconstantedeequilibriodelareacciónenfuncióndelasfraccionesmolares(K ),mejorllamarleK ,yaquesetratadeunamezclaenfasegasesosa:

K =y y

y y=

0,040 0,1590,266 0,536

=3,35·10

DeacuerdoconlaleydeDalton,laspresionesparcialesenelequilibrioson:

p =p·y p =762Torr·0,0401atm

760Torr=0,040atm


760Torr=0,159atm


760Torr=0,266atm


760Torr=0,536atm

Laconstantedeequilibriodelareacciónenfuncióndelaspresionesparciales,K ,es:

K =p p

p pK =

0,040 0,1590,266 0,536

=3,35·10


K =K RT

Δν=Σcoef.Esteq.ProductosgaseososΣcoef.Esteq.Reactivosgaseosos=5–3=2

Sustituyendo:

K =3,35·10 [0,082· 700+273 =5,26· –



b1)Siseaumentalapresión,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplaza en el sentido en el que la presióndisminuya, es decir, hacia donde se formenmenosmolesdegas,enestecasohacialaformaciónde y .

b2)Sidisminuyelaconcentraciónde ,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaráenelsentidoenelqueaumentelaconcentracióndeCH ,esdecir,hacialaformaciónde y .

b3)Siseaumentalatemperatura,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaráenelsentidoenelquedesciendalatemperatura,esdecir,enelsentidoenelque se consumacalory comose tratadeunprocesoexotérmico, el sistemasedesplazahacialaformaciónde y .


(EsteproblemaapareceresueltoenO.Q.N.CiudadReal1997yenAsturias2002sedanlascantidadesincialesengramos).

6.31. El es de color pardo y el es incoloro. Cuando se tiene un recipiente quecontiene y enequilibrio,seapreciaquesucolorseoscurecealintroducirloenaguacaliente.Indicasielproceso2 esexotérmicooendotérmico.

(Valencia2001)

Enlareaccióndedimerización,dosmoléculasdeNO seunenparaformarunamoléculadeN O .Teniendoencuentaquesiemprequeseformaunenlacesedesprendeenergía,ladimerizacióndel esunprocesoexotérmico,ΔH<0.

Porotrolado,elhechodequeenaguacaliente lamezclatengauncolorpardoyquesinagua caliente sea incolora, indicaquea temperaturas altas el equilibrio estádesplazadohacia la formación de NO , (color pardo‐rojizo) mientras que a temperaturas bajas elequilibrioestádesplazadohacialaformacióndeN O .(incoloro)

De acuerdo con el Principio de Le Châtelier, un sistema en el que al aumentar latemperatura se desplaza hacia la formación de reactivos corresponde a un procesoexotérmico,porlotantoladimerizacióndel esunprocesoexotérmico.

6.32.Lasconstantesdeequilibrio,a1273K,delassiguientesreacciones:

a)C(s)+ (g)2CO(g)

b) (g)+ (g)CO(g)+ (g)son,respectivamente,121,5y1,59.Apartirdeestosdatoscalcula,a1273K,laconstantedeequilibriodelareacción:

C(s)+ (g)CO(g)+ (g)(Valencia2001)


K =pCO p

p


K =pCOp

=121,5

K =p pCOp p

=1,59

Comoseobserva,elvalordep noapareceenlaexpresióndelaK acalcular,portantodespejandodichovalorenK yK eigualandoseobtiene:

p =pCOK

p =1K

p pCO

p

K

K=

p pCOp



Kp=K

KK =

121,51,59

=76,4

6.33.Cuandoseintroducen3,13gde enunrecipientede200mLysecalientaa450K,seestableceelequilibrio:

(g) (g)+ (g)ylapresióntotalenelequilibrioes3,69atm.Calcula:a) y .b) El grado de disociación del a 450 K y a una presión total de 5 atm, partiendoinicialmentede .c)Sienunrecipientede1Lseintroducen0,1molesde ,0,1molesde y0,1molesde

ysecalientaa450K,calculalacomposicióndelsistemaenequilibrio.


a)ElnúmerodemolesdePCl queseintroduceninicialmenteenelrecipientees:

3,13gPCl1molPCl208,5gPCl

=0,015molPCl

Latablademoleses:

PCl PCl Clninicial 0,015 — —ntransformado x — —nformado — x xnequilibrio 0,015x x xntotal 0,015x +x+x= 0,015+x

Aplicando la ecuaciónde estadode los gases ideales y a partir de la presión total de lamezclaseobtieneelnúmerodemolesformados:

0,015+x =3,69atm·0,2L

(0,082atm·L·mol ·K )450Kx=5·10 mol


pPCl3=pCl2=5·10 mol 0,082atm·L·mol ·K 450K

0,2L=0,9225atm

pPCl5=0,0155·10 mol 0,082atm·L·mol ·K 450K

0,2L=1,845atm

SustituyendoenlaexpresióndelaconstanteKp:

K =p p

pK =

0,92251,845

=0,461


K =[PCl ][Cl2][PCl ]

=

nV ·

nV

nV

K =5·10

0,2 0,0155·10=1,25·

b)Elgradodedisociación,α,sedefinecomo:



=xn

AplicandolaleydeDaltonlaspresionesparcialesson:

p =p =px

n+x=p

nαn 1+α

=pα1+α

p =pnxn+x

=pn 1αn 1+α

=p1+α1+α


K =p

α1+α p

α1+α

p1α1+α

=pα1α


0,461=5α1α

α=0,2929%

c)Alexistirinicialmentetodaslasespeciesdelequilibrio,esprecisocalcularelvalordeQ parasaberenquesentidoevolucionaelsistemaparaalcanzarelequilibrio:

Q =[PCl [Cl2

[PCl=

nPCl3 nCl2V nPCl5

=0,10,2·0,1

=0,5

Como se observa Q > K por lo que para que se alcance el equilibrioQ debe hacersemenor,poresemotivoelsistemasedesplazahacialaizquierda(formacióndePCl5).

Lanuevatablademoleses:

PCl PCl Clninicial 0,1 0,1 0,1ntransformado — x xnformado x — —nequilibrio 0,1+x 0,1x 0,1x


1,25·10 =0,1x

0,2 0,1+xx=7,885·10 mol


[PCl ]=[Cl ]=0,17,885·10

0,2=0,1058M

[PCl ]=0,1+7,885·10

0,2=0,8943M

ValoresquereproducenelvalordelaconstanteK .


6.34.Laconstantedeequilibriodelareacciónqueseindicaes0,022a200°Cy34,2a500°C:

(g) (g)+ (g)a)Indicasiel esmásestable,esdecir,sedescomponemásomenosatemperaturaaltaobaja.b)Lareaccióndedescomposicióndel ,¿esendotérmicaoexotérmica?c)¿Aquiéncorresponderámayorenergíadeactivación,aladescomposiciónoalaformacióndel ?

(Canarias2002)

a‐b)Laconstantedeequilibriodelareacciónes:

K =p p

p

Si aumenta la temperatura, el valorde la constantedeequilibrio sehacemayor, lo cualquieredecirque:

setratadeunareacciónendotérmica

elPCl sedescomponemás,loqueindicaqueesmásestableatemperaturasbajas.

c) El diagrama de energía correspondiente a unareacciónendotérmicaes:

Como se observa, en toda reacción endotérmica elvalorde > .

6.35.Elhidrógenocarbonatodesodio( )sedescomponealsuministrarle laenergíacaloríficasuficiente,deacuerdoalaecuaciónquímica

2 (s) (s)+ (g)+ (g)Unamuestrade100gde secolocaenunrecipientecerradode5litrosdecapacidadysecalientahasta160°C,temperaturaalaquesedescomponeelhidrógenocarbonatodesodio.Después de alcanzarse el equilibrio queda algo de hidrógenocarbonato de sodio sindescomponer,siendolapresiónenelrecipientede7,76atm.a)¿Cuántosmolesdeaguasehanformado?b)¿Cuántosgramosdehidrógenocarbonatodesodioquedaránsindescomponer?c)Escribalaexpresióndelaconstantedeequilibrio ycalculesuvalorparalascondicionesindicadas.d)¿Cuálhabríasido lapresiónenelrecipientesienvezdecolocar100gsehubiesecolocado110gdehidrógenocarbonatodesodioysehubiesecalentadohastalatemperaturaindicada?


a)Setratadeunequilibrioheterogéneoylatablademolescorrespondientealmismoes:



Apartirdelapresión,sepuedeobtenerelnúmerodemolesdegas,yaque,elnúmerototaldemolesdegasenelequilibriovienedadoporlosmolesdeCO ydeH Oformados:

n =n +n n =x+x=2x


2x=7,76atm·5L

0,082atm·L·mol ·K 160+273 Kx=0,546mol

b)LamasadeNaHCO quesedescomponees:

0,546molH O2molNaHCO1molH O

84gNaHCO1molNaHCO

=91,7gNaHCO

LamasadeNaHCO quequedasindescomponerenelequilibrioes:

100gNaHCO (inicial)–91,7gNaHCO (transformado)=8,3g

c)LaexpresióndelaconstanteK es:

K =p ·p


p =p +p

De acuerdo con la estequiometría de la reacción, las cantidades de CO2 y H2O en elequilibriosoniguales:

p =p =p2=pp=

7,76atm2

3,88atm

SustituyendoenlaexpresióndeKp:

K = 3,88 =15,1

d)Si latemperaturapermanececonstante,elvalorde laconstantedeequilibrionocambia,luegolapresiónenelrecipienteseríalamisma.

LaúnicadiferenciaestaríaenlacantidaddeNaHCO quepermaneceríaenelequilibrio.Alhaberseintroducidoinicialmente10gmásdeestasustancia,enelequilibrioapareceríanesos10gdemás.

(ProblemasimilaralpropuestoenC.Valenciana1998).

6.36.Lasiguientemezclaenequilibrio:

(g)+ (g)CO(g)+ (g)estácontenidaa1007°Cenunrecipientede6Ldecapacidad.Laspresionesparcialesdelassustanciasreaccionantesson(atm): =6,31; =21,1;pCO=84,2y =31,6.Sehaquitadobastante delrecipientehastareducir lapresiónparcialdelCOa63atmmanteniendolatemperaturaconstante.a)Calculalapresiónparcialdel enelnuevosistemaenequilibrio.b)Paralareacciónpropuesta,¿cómoserelacionanentresílasconstantes y ?c)Suponiendoqueelvolumendelnuevosistemaenequilibriotrascomprimirloconunpistón,sehareducidohastalos3L,¿cuálserálanuevapresiónparcialdel ?

(Canarias2002)


a)LaexpresióndelaconstanteK es:

K =pCO p

p pK =

84,2 31,66,31 21,1

=20

LlamandoxalapresióndeCO extraídayteniendoencuentaqueelequilibriosedesplazahacialaformacióndeCO ,lanuevatabladepresioneses:

CO H CO H Opinicial 6,31–x 21,1 84,2 31,6ptransformado — — p ppformado p p — —pequilibrio 6,31–x +p 21,1+p 84,2– p 31,6– p

ElvalordelapresióndelCOenelequilibriopermitecalcularelrestodelaspresionesenelequilibrio:

pCO=63= 84,2–p p=21,2atm

p = 31,6–p p = 31,6–21,2 =10,4atm

p = 21,1+p p = 21,1+21,2 =42,3atm

p = 6,31–x +pp = 6,31–x +21,2= 27,51–x atm


20=63·10,4

27,51–x ·42,3x=26,73atm

ElvalordelapresióndelCO enelequilibrioes:

p = 27,51–26,73 atm=0,78atm


K =K RT


K =K =20


K =[CO][H O][CO ][H ]

=

nCOV

nV

nCO2V

nV

K =nCO n

n n

Comoseobserva,elvolumennoafectaalvalordelaconstantedeequilibrio.Portanto,siatemperaturaconstanteelvolumensereducealamitad,deacuerdoconlaleydeBoyle,lapresiónseduplica.Portanto,lanuevapresióndelCO es:

p =2 0,78atm =1,56atm


6.37.Enunrecipientede1Lenelqueinicialmentesehahechoelvacío,seintroducen2gdeC(s),4,4gde (g)y0,28gdeCO(g).Alcalentara1000Ksealcanzaelequilibrio:

C(s)+ (g)2CO(g)yelsistemacontiene1,97gdeCsólido.Calcula:a)Lasconstantes y .b)Lacomposicióndelequilibriocuandoenunrecipientede2Lseintroducen,a1000K,1gdeC(s),0,1molesde (g)y0,1molesdeCO(g).c)Indicaquéocurrecuandoenunrecipientede1Lseintroducen0,12gdeC(s),0,5molesde

(g)y0,01molesdeCO(g)ysecalientaa1000K.



2gC1molC12gC

=0,167molC

4,4gCO1molCO44gCO

=0,100molCO

0,28gCO1molCO28gCO

=0,010molCO

Al alcanzarse el equilibrio el sistema contienemenosCque al principio,por lo tanto, lareaccióntranscurrehacialaformacióndeCO.

Latablademoleses:

C CO CO ninicial 0,167 0,100 0,010ntransformado x x —nformado — — 2xnequilibrio 0,167x 0,100x 0,010+2x

ElnúmerodemolestransformadossecalculaapartirdelacantidaddeC:

x= 21,97 gC1molC12gC

=2,5·10 molC

Conocido el valor de x y aplicando la ecuación de estado del gas ideal se obtienen laspresionesparcialesenelequilibrio:

pCO=0,010+2·2,5·10 mol 0,082atm·L·mol ·K 1000K

1L=1,23atm

p =0,1002,5·10 mol 0,082atm·L·mol ·K 1000K

1L=7,995atm


K =pCOp

K =1,237,995

=0,189



K =[CO[CO ]

=nCO V·n

K =0,010+2·2,5·101 0,1002,5·10

=2,3·

b)Elnúmerodemolesinicialesdecadaespeciees:

1gC1molC12gC

=0,083molC0,100molCO 0,100molCO

Alexistir inicialmentetodaslasespeciesdelequilibrio,esprecisocalcularelvalordeQ parasaberenquesentidoevolucionaelsistemaparaalcanzarelequilibrio:

Q =[CO

[CO=

nCOV n

Q =0,12·0,1

=0,05

Comoseobserva,Q >K ,por loqueparaque se alcanceel equilibrioQ debehacersemenor,poresemotivoelsistemasedesplazahacialaizquierda(formaciónde ).


C CO CO ninicial 0,083 0,100 0,100ntransformado — — 2xnformado x x —nequilibrio 0,083+x 0,100+x 0,1002x

SustituyendoenlaexpresióndeKc:

2,3·10 =0,1002x2 0,100+x

x=3,74·10 mol

Lacomposicióndelequilibrioes:

1gC + 3,74 10 molC12gC1molC

=1,449gC

0,1molCO + 3,74·10 molCO )=0,137mol

0,1molCO 2 3,74·10 molCO =2,5· – molCO

c)Elnúmerodemolesinicialesdecadaespeciees:

0,12gC1molC12gC

=0,010molC0,500molCO 0,010molCO

Alexistir inicialmentetodaslasespeciesdelequilibrio,esprecisocalcularelvalordeQ parasaberenquesentidoevolucionaelsistemaparaalcanzarelequilibrio:

Q =0,011·0,5

=2,0·10

Comoseobserva,Q <K ,por loqueparaque se alcanceel equilibrioQ debehacersemayor,poresemotivoelsistemasedesplazahacialaderecha(formacióndeCO).



C CO CO ninicial 0,010 0,500 0,010ntransformado x x —nformado — — 2xnequilibrio 0,010x 0,500x 0,010+2x


2,3·10 =0,010+2x1 0,500x

x=1,18·10 mol

Como se observa, la cantidad de carbono que debe reaccionar es superior a lacantidaddecarbonoinicial:

1,18·10 molC(reaccionado)>10 molC(inicial)

por tanto, conesa cantidad inicialdeCes imposible que sealcanceelequilibrio a esatemperatura.

6.38.Calcula a1100Kparalasiguientereacción:

C(s)+ (g)+2 (g)2 (g)sabiendoqueaesatemperatura:

C(s)+ (g)2CO(g) =1,3·10

(g)CO(g)+ (g) =1,7·10 (Valencia2002)


K =p

p p


K =pCOp

=1,3·10

K =pCO p

p=1,7·10

Comoseobserva,elvalordepCOnoapareceenlaexpresióndelaK acalcular,portantodespejandodichovalorenK yK eigualandoseobtiene:

pCO =K p

pCO = K pp

KK

=p

p p


K =K

K=

1,3·101,7·10

=4,5·



(g)+C(s) (g)+ (g)Se sabe que a 900°C es 0,003;mientras que a 1200°C es 0,2. Responde de formarazonadaalassiguientescuestiones:a)¿Cuáleslatemperaturamásadecuadaparafavorecerlaproducciónde ?b)¿Cómoafectaríaalareacciónunaumentodepresión?c)Siseelimina amedidaquesevaformando,¿haciadóndesedesplazaelequilibrio?d)Dadoquealaumentarlatemperaturalareacciónsedesplazahacialaformaciónde ,¿lareacciónesexotérmicaoendotérmica?

(Canarias2003)

a‐d)Laconstantedeequilibriodelareacciónes:

K =[CO ][H ][H O]

Si aumenta la temperatura, el valorde la constantedeequilibrio sehacemayor, lo cualquiere decir que se trata de una reacción endotérmica. Por tanto, se favorece laproducciónde siseaumentalatemperatura.



b) Si aumenta la presión, de acuerdo con el principio de Le Châtelier, el sistema sedesplazaenelsentidoenelquebajelapresión,esdecir,enelsentidoenelquedisminuyael número de moléculas gaseosas presentes en el equilibrio, en este caso hacia laformaciónde O.

c)Siseelimina ,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier, el sistemasedesplazahacialaformaciónde .

6.40. Se introduce1molde cloruro denitrosilo (NOCl) enun recipiente de10 La500Kestableciéndoseelsiguienteequilibrio:

NOCl(g)NO(g)+½ (g)Silapresiónenelequilibrioesde5atm.Calcula:a)ElgradodedisociacióndelNOCl.b)Elnúmerodemolesdecadaespecieenelequilibrio.c)Losconstantes y aesatemperatura.


a) La tabla de moles correspondiente al equilibrio en función del número de molesinicialesydelgradodedisociaciónes:

NOCl NO Clninicial n — —ntransformado nα — —nformado — nα ½nαnequilibrio n–nα nα ½nαntotal n–nα +nα+½nα=n 1+½α



1 1+½α mol=5atm·10L

0,082atm·L·mol ·K 500Kα=0,4444%

b)Elnúmerodemolesdecadaespecieenelequilibrioes:

nNOCl= 1–1·0,44 mol=0,56mol

nNO= 1·0,44 mol=0,44mol

n = 1–0,5·0,44 mol=0,22mol


K =[NO][Cl ½

[NOCl]=

nNO n ½

nNOCl) V ½ K =0,44 0,22 ½

0,56 10 ½ = ,


K =K RT

Δν=Σcoef.esteq.productosgaseososΣcoef.esteq.reactivosgaseosos=1,5–1=0,5

K =0,116 0,082·500 ½=0,743

6.41.A27°Cy1atm,el estáparcialmentedisociadoen .Sienestascondicionesladensidaddelamezclagaseosaes3,12g/L,calcula .

(Dato.ConstanteR=0,082atm·L· · )(Galicia2003)


N O (g)2NO (g)



Modificandolaecuacióndeestadodelosgasesidealessepuedeobtenerelvalordelgradodedisociaciónenfuncióndeladensidadypresióndelamezclaaciertatemperatura:

pV=ntRTpV=n 1+α RTpV=mM

1+α RT

pM=mV

1+α RTpV=ρ 1+α RT

ElvalordelgradodedisociacióndelN2O4es:


1+α =1atm 92g·mol

3,12g·L 0,082atm·L·mol ·K 27+273 K

Seobtiene,α=0,220%.

LaleydeDaltonpermitecalcularlaspresionesparcialesdecadagasenelequilibrio:

p =p·y =pn 1–αn 1+α

p =1atm1–0,21+0,2

=0,667atm

p =p·y =p2nα

n 1+αp =1atm

2·0,21+0,2

=0,333atm


K =p

pK =

0,3330,667

,


K =K RT


Sustituyendo:

Kc=0,167[0,082(27+273) =6,8·

6.42.Considereelequilibriodedescomposicióndel (g)establecidoa182°C:

(g) (g)+ (g)Enunreactorquímicose introduce yseelevasu temperaturahasta182°C.Unavezalcanzado el equilibrio, sedetermina que elporcentaje en volumende cloro en lamezclagaseosaesdel10%,siendolapresiónenelinteriordelreactorde7,46atm.Calcule:a)Laspresionesparcialesdecadagasenelequilibrio.b)Elvalorde y .c)Elporcentajeenvolumende si lamezclaseexpansionahasta2atm,manteniéndoseconstantelatemperatura.



SbCl SbCl Clninicial n — —ntransformado x — —nformado — x xnequilibrio n–x x x

De acuerdo con la ley deAvogadro, la composición en volumen de unamezcla gaseosacoincideconsucomposiciónmolar.Porlotanto,silamezclacontieneun10%envolumendeCl2ysegúnlatablademolesenelequilibriosepuedeescribirque:

y =y =0,1

ySbCl5=1– y +y =0,8


dondeyrepresentalafracciónmolardecadacomponente.

LaleydeDaltonpermitecalcularlaspresionesparcialesdecadagasenelequilibrio:

p =p =p·y p =7,46atm·0,1=0,746atm

p =p·y p =7,46atm·0,8=5,968atm

b)SustituyendoenlaexpresióndelaconstanteK :

K =p p

pK =

0,746 0,7465,968

=9,3·


K =K RT


Sustituyendo:

K =9,3·10 [0,082(183+273) =2,5·

c)DeacuerdoconlaleydeDalton,sepuededesarrollarlaexpresióndeK :

K =p·y p·y

p·y=p

y y

y

LlamandoyalafracciónmolardelCl2enlamezclagaseosaalalcanzarseelequilibrio,lacomposicióndelamezclaenequilibrioserá:

y =y =y

y =1– y +y =1–2y

SustituyendoestosvaloresenlaexpresióndeK enelcasodeunaexpansiónisotérmicahastaquep=2atm:

9,3·10 =2y

1–2y =yCl2 =0,174

ElvalorobtenidoesconcordanteconloqueprediceelprincipiodeLeChâtelier,quedicequesidesciendelapresiónenelsistema,éstesedesplazaenelsentidoenelqueaumenteelnúmerodemoléculasdegasenelequilibrioparadeestaformacompensareldescensoenlapresión.

6.43.LadescomposicióndelHgO(s)a420°Cserealizasegúnlareacción:

2HgO(s)2Hg(g)+ (g)SeintroduceenunmatrazunaciertacantidaddeHgOysecalientaa420°C.Lapresiónenleinteriordelmatrazunavezestablecidoelequilibrioesde0,510atm.Calcula:a)Laconstantedeequilibrio delprocesoanterior.b)LacantidaddeHgOquesehadescompuestosielmatraztieneunacapacidadde5,0L.



a)A420°Csealcanzaelequilibrio:

2HgO(s)2Hg(g)+O (g)


HgO Hg Oninicial n — —ntransformado 2x — —nformado — 2x xnequilibrio n–2x 2x x


K = pHg p

Segúnlaestequiometría,lacantidaddeHgenelequilibrioeseldoblequeladeO :

pHg=2p =2p

DeacuerdoconlaLeydeDalton,lapresióntotaldelamezclagaseosaes:

p =pHg+p =2p+p=3pp =p3=0,510atm

3=0,170atm


K = 2p ·p=4p K =4 0,470 =1,97·10

b)Considerandocomportamientoideal,elnúmerodemolesdeO formadoses:

x=0,170atm·5L

0,082atm·L·mol ·K 420+273 K=1,5·10 molO2

RelacionandoO conHgO:

1,5·10 molO2molHgO1molO

216,6gHgO1molHgO

=0,65gHgO

6.44.Dadalareacción:

(s)+2 (g)Sn(s)+2 (g) ΔH=160kcala)Calculalaconstante a500°Cparaelequilibrioanteriorsabiendoqueunamezcladelascuatrosustanciasdioenequilibrio0,1molesdeaguay0,1molesdehidrógenomolecularenunrecipientede1L.b)¿Cuántovalelaconstante ?c)Siseañaden3gdehidrógenomolecularalequilibrioanterior,¿cuálesserán lasnuevasconcentracionesdelassustanciasenelequilibrio?d)Siseaumentalatemperatura,¿seformarámásagua?Contestadeformarazonada.e) Si se disminuye la presión, ¿se obtendrámás cantidad de agua o por el contrario seobtendrámáscantidaddehidrógeno?

(Asturias2003)

a)LaexpresióndelaconstantedeequilibrioK es:

K =[H O]2

[H ]2

Sustituyendoteniendoencuentaelvolumennoafectaalvalordelaconstante:


K =0,1 2

0,1 2 =1


K =K RT


K =K =1

c) Si se añaden a la mezcla en equilibrio 3 g de H , de acuerdo con el principio deLe Châtelier, el equilibrio se desplaza en el sentido en el que se consuma la sustanciaañadida,esdecir,hacialaformacióndeH O.

ElnúmerodemolesdeH añadidoes:

3gH1molH2gH

=1,5molH

Latablademolesenelequilibrioes:

H H Oninicial 0,1+1,5 1ntransformado 2x —nformado — 2xnequilibrio 1,6–2x 0,1+2x

SustituyendoenlaexpresióndelaconstantedeequilibrioKc:

0,1+2x1,62x

=1x=0,375mol


[H O =0,1+2·0,375 mol

1L=0,85M

[H =(1,6–2·0,375)mol

1L=0,85M



d)Siaumentalatemperatura,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquedesciendalatemperatura.Comosetratadeunprocesoendotérmico,elequilibriosedesplazaenelsentidoenelqueseconsumacalor,esdecir,hacialaformaciónde ,portantolacantidadde aumenta.

e) Sidisminuye lapresión, de acuerdo con el principio de Le Châtelier, el sistema sedesplazaenelsentidoenelquesubalapresión,esdecir,enelsentidoenelqueaumenteelnúmerodemoléculasgaseosaspresentesenelequilibrio.Comosetratadeunprocesoen el que hay la mismo cantidad de gas en productos que en reactivos el equilibriopermaneceinalterado,portantolacantidadde permanececonstante.


6.45.Unamuestrade25gdecarbamatoamónicosólidoseintroduceenunrecipientevacíode3litrosyalcalentara225°Csedescomponesegúnlareacción:

(s)2 (g)+ (g)Enelequilibriolapresióntotaldelsistemaesde6atmósferas.Calcule:a)Lasconstantesdeequilibrio y .b)Eltantoporcientodecarbamatoamónicoquesehadescompuesto.c)Lafracciónmolarenamoniaco.

(Dato.ConstanteR=0,082atm·L· · )(Córdoba2003)

a)SetratadeunequilibrioheterogéneoylaexpresióndelaconstanteK es:

K = p p

Segúnlaestequiometría,lacantidaddeNH enelequilibrioeseldoblequeladeCO :

p =2p =2p

DeacuerdoconlaleydeDalton,lapresióntotaldelamezclagaseosaes:

p =p +p =2p+p=3pp =p3=6atm3

=2atm


K = 2p ·p=4p K =4 2 =32


K =K RT


Sustituyendo:

K =32[0,082(225+273) =4,7·

Construyendolatablademolescorrespondientealequilibrio:

NH CO NH NH COninicial n — —ntransformado x — —nformado — 2x xnequilibrio n–x 2x x

Considerandocomportamientoideal,apartirdelapresión,sepuedeobtenerelnúmerodemolesdeCO formados:

x=2atm·3L

0,082atm·L·mol ·K 225+273 Kx=0,147molCO

b)LamasadeNH CO NH quesedescomponees:

0,147molCO1molNH CO NH

1molCO78gNH CO NH1molNH CO NH

=11,5gNH CO NH

ElporcentajedeNH CO NH quesehadescompuestoes:


11,5gNH CO NH transformado

25,0gNH CO NH inicial100=46%

c)LafracciónmolardeNH enelequilibrio:

y 2x3x=0,67

6.46.Enunrecipientede5Lseintroducen0,1700gdeamoníaco(g)y0,7290deHCl(g).Alcalentara275°Cy,despuésdealcanzadoelequilibrio,seobserva laformaciónde0,1497gde sólido.Calculalasconstantes y delequilibrio:

(s) (g)+HCl(g)Calculalacomposiciónenelequilibrioenloscasossiguientes:a)Enunrecipientede1Lse introducen1,000gde (s)y0,1700gde (g)ysecalientaa275°C.b)Enunrecipientede3Lse introducen0,100gde (s)y0,1700gde (g)ysecalientaa275°C.c)Enunrecipientede5Lse introducen0,0680gde (s)y0,2916gde (g)ysecalientaa275°C.


Para poder calcular la composición de unamezcla en equilibrio es preciso determinar,previamente,elvalordelaconstantedeequilibrioaesatemperatura.

ElnúmerodemolesinicialesdeNH yHCles:

0,1700gNH1molNH17gNH

=0,01molNH

0,7290gHCl1molHCl36,5gHCl

=0,02molHCl

Latablademoleses:

NH Cl NH HClninicial — 0,01 0,02ntransformado — x xnformado x — —nequilibrio x 0,01x 0,02x

LacantidaddeNH Clenelequilibriopermitedeterminarlosmolesformados:

x=0,1497gNH Cl1molNH Cl53,5gNH Cl

=2,8·10 molNH Cl

ElnúmerodemolesdeNH yHClenelequilibrioes:

n = 0,012,8·10 molNH =7,2·10 molNH

nHCl= 0,022,8·10 molHCl=1,72·10 molHCl


K =[NH ][HCl]K =7,2 10

51,72 10

5=4,95·10


Considerandocompotamientoideallaspresionesenelequilibrioson:

p =7,2 10 mol 0,082atm·L·mol ·K 275+273 K

5L=0,0647atm

pHCl=1,72 10 mol 0,082atm·L·mol ·K 275+273 K

5L=0,1546atm


K = p pHCl K = 0,0647 0,1546 =0,01

a)Siinicialmenteelsistemacontiene1,000gdeNH ClyademásunnúmerodemolesdeNH :

0,1700gNH1molNH17gNH

=0,01molNH

ParaquesealcanceelequilibrioelsistemasedesplazahacialaformacióndeHCl,laúnicaespecienopresente.Latablademoleses:

NH Cl NH HClninicial n 0,01 —ntransformado x — —nformado — x xnequilibrio nx 0,01+x x


4,95·10 =0,01+x

1·x1x=4,73·10 mol

Lascantidadesdelasespeciespresentesenelequilibrioson:

0,17gNH + 4,73 10 molNH17gNH1molNH

=0,178g

4,73·10 molHCl36,5gHCl1molHCl

=0,017gHCl

1,000gNH Cl 4,73 10 molNH Cl53,5gNH Cl1molNH Cl

=0,975g

b)Esteapartadoesidénticoalanteriorconlasdiferenciasdelvolumendelrecipiente,3L,ylacantidadinicialdeNH Clqueahoraes0,1g.


4,95·10 =0,01+x

3·x3x=3,34·10 mol


0,100gNH Cl 3,34 10 molNH Cl53,5gNH Cl1molNH Cl

=‐0,079g

Comoseobserva,elresultadoobtenidoparael esabsurdo,locualquieredecirquela cantidad inicial de esta sustancia es inferior a lamínima necesaria para que sealcanceelequilibrioaesatemperatura.


ApartirdelvalordeK sepuedecalcularcuáldeberíaseresacantidad:

Kp= p pHCl =0,01pNH3=pHCl=0,1atm

x=0,1atm·3L

0,082atm·L·mol ·K 275+273 K=6,67·10 mol

6,67·10 molNH Cl53,5gNH Cl1molNH Cl

=0,357g

La cantidad calculada es la mínima necesaria para que se alcance el equilibrio en lascondicionespropuestas(275°Cy3L)ylacantidadinicialdada(0,100g)esinferioraéstaporloquetodoelsólidosedescomponeynosealcanzaelequilibrio.

c)Esteapartadoescomoelanteriorconlaúnicadiferenciadelvolumenquees5L.

Delamismamaneraquesehizoenelapartadoanterior,lacantidadmínimanecesariadeNH Clparaquesealcanceelequilibrioes:

x=0,1atm·5L

0,082atm·L·mol ·K 275+273 K=1,11·10 mol

1,11·10 molNH Cl53,5gNH Cl1molNH Cl

=0,595g

La cantidad inicial (0,0680 g) es aúnmenor que lamínima necesaria para que sealcance el equilibrio en esas condiciones (275°C y 5 L) por lo que todo el sólido sedescomponeynosealcanzaelequilibrio.

6.47.SetieneunsistemaenequilibrioformadoporC(s), (g)y (g):

C(s)+2 (g) (g) ΔH<0Justificacomosedesplazaelequilibriocuando:a)Aumentalapresióntotal.b)Aumentalatemperatura.c)Seañadecarbonosólidoalrecipiente.d)Disminuyelapresiónparcialdelmetano.

(Valencia2003)




a)Siseaumentalapresióntotalatemperaturaconstante,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquebajelapresión,paraellodebedesplazarse en el sentido en el descienda el número de moléculas gaseosas en elequilibrio.Comoaladerechahaymenosmoléculasdegas,elsistemasedesplazahacialaformaciónde (g).

b)Siseaumentalatemperatura,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueseconsumaelcalorañadidoyasíbajelatemperaturayteniendoencuentaquesetratadeunprocesoexotérmicoelsistemasedesplazahacialaformaciónde (g).


c)SiseañadeC(s)alsistemaenelequilibrio,elsistemapermaneceinalteradoyaquecomo se trata de una sustancia sólida no aparece en la expresión de la constante deequilibrioyporlotantosusvariacionesnolamodifican.

d) Si se disminuye la presión parcial delmetano, de acuerdo con el principio deLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueaumentelapresiónparcialdeestasustanciapor loquedebeaumentar lacantidadde lamismaenelequilibrio loquehacequeelsistemasedesplacehacialaformaciónde (g).

6.48.AlatemperaturaT,paraelequilibrio:

(s)CaO(s)+ (g) =a.

Indicaloqueocurreencadaunodeloscasossiguientes:a)Enunrecipienteseintroducen (s),CaO(s)y (g)aunapresiónb,dondeb>a.b)Enunrecipienteseintroducen (s),y (g)aunapresiónb,dondeb>a.c)Enunrecipienteseintroducen (s),CaO(s)y (g)aunapresiónb,dondeb<a.d)Enunrecipienteseintroducen (s),y (g)aunapresiónb,dondeb<a.

(Valencia2003)(Valencia2004)


K =p

a)ElrecipientecontienetodaslasespeciesyQ =b.

ComoQ >K ,paraquesealcanceelequilibrioesprecisoquedisminuyaelvalordeQ hasta que se iguale al valor de K , para ello el sistema debe desplazarse hacia laformaciónde .

b)ElrecipientecontienesóloCaCO (s),CO (g)yQ =b.

ComoQ >K ,paraquesealcanceelequilibrioesprecisoquedisminuyaelvalordeQ hasta que se iguale al valor de K , para ello el sistema debería desplazarse hacia laformacióndeCaCO peroalfaltardentrodelrecipientelaespecieCaOesimposiblequesealcanceelequilibrio.

c)ElrecipientecontienetodaslasespeciesyQ =b.

ComoQ <K , paraque se alcance el equilibrio esprecisoque aumente el valordeQ hasta que se iguale al valor de K , para ello el sistema debe desplazarse hacia laformacióndeCaO(s)y (g)siemprequeexistaunamínimacantidaddeCaCO paraquesealcanceelequilibrio.

d)ElrecipientecontienesóloCaCO (s),CO (g)yQ =b.

ComoQ <K , paraque se alcance el equilibrio esprecisoque aumente el valordeQ hasta que se iguale al valor de K , para ello el sistema debe desplazarse hacia laformacióndeCaO(s)y (g)siemprequeexistaunamínimacantidaddeCaCO paraquesealcanceelequilibrio.

6.49.Seintroducen0,50molesde y0,50molesde enunrecipientede2,34La2000K,alcanzándoseelequilibrio:

(g)+ (g) (g)+CO(g) siendo =4,40

Calculalaconcentracióndecadaespecieenelequilibrio.(Canarias2004)



K =K RT


K =K =4,40


CO H CO H Oninicial 0,50 0,50 — —ntransformado — — x xnformado x x — —nequilibrio 0,5–x 0,5– x x x


K =[CO][H O][CO ][H ]

nCOV

nV

nV

nV

K =nCO n

n n


4,40=x

0,50–xx=0,338mol


[CO]=[H O]=0,338mol2,34L

=0,144M

[CO ]=[H ]=0,5–0,338 mol

2,34L=0,069M

6.50.El gaseososedisociaa1000Ksegúnelequilibrio:

(g)CO(g)+ (g)Calcula el valorde cuando lapresióndel sistema en equilibrio es1atm y elgradodedisociacióndel49%.

(Canarias2004)


COCl CO Clninicial n — —ntransformado nα — —nformado — nα nαnequilibrio n–nα nα nαntotal n–nα +nα+nα=n 1+α


K =pCO p

p



K =p·yCO p·y

p·y=p

nαn 1+α

nαn 1+α

n 1–α)n 1+α)

K =pα1–α

Sustituyendo:

K =10,49

1– 0,49=0,316


2NO(g)+2CO(g) (g)+ (g) ΔH°<0Indica tres formasdeactuar sobre el equilibrioque reduzcan la formacióndeCO,ungasextremadamentetóxico.

(Canarias2004)

Parareducir lacantidaddeCOpresenteenelsistemasedebedesplazarelequilibriodeformaqueseconsumaestasustanciayseformemásCO .



Sidisminuyelatemperatura,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplaza en el sentidoenel queaumente la temperatura. Comose tratadeunprocesoexotérmico,elequilibriosedesplazaenelsentidoenelquesedesprendacalor,esdecir,hacialaformaciónde ,portantolacantidaddeCOdisminuye.

Si aumenta la presión, de acuerdo con el principio de Le Châtelier, el sistema sedesplazaenelsentidoenelquebajelapresión,esdecir,enelsentidoenelquedesciendaelnúmerodemoléculasgaseosaspresentesenelequilibrio.Comosetratadeunprocesoen el que hay lamenos cantidad de gas en productos que en reactivos el equilibrio sedesplazahacialaformaciónde ,portantolacantidaddeCOdisminuye.

Siextrae ,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueformeestasustancia,portantolacantidaddeCOdisminuye.

6.52. El sulfato de cobre (II) pentahidratado absorbe energía a 23°C y se transforma deformaespontáneaensulfatodecobretrihidratadoyvapordeagua.Entreambossólidosseestablece,enunrecipientecerradoa23°C,unequilibriocuya es1,0·10 atm.a)Escribelareacciónquímicadelproceso.b)Calculalapresión(mmHg)delvapordeaguaalalcanzarseelequilibrio.c)¿Enquésentidosedesplazarálareacciónsiseelevalatemperatura?d)Conociendoquelapresióndevapordelaguapuraa23°Cesde23,8mmHg,razonaenquésentidosedesplazarálareacciónanteriorsilamezclaenequilibrioa23°Csedepositaenunrecipientecerradoconunahumedadrelativadel50%.

(Asturias2004)(Galicia2006)(Murcia2008)

a)Laecuaciónquímicacorrespondientealequilibrioes:

·5 (s) ·3 (s)+2 (g)

b)SetratadeunequilibrioheterogéneoylaexpresióndelaconstanteK es:


K = p

Delaexpresiónanteriorseobtiene:

p = K p = 1,0·10 =10 atm760mmHg1atm

=7,6mmHg

c)ElprincipiodeLeChâtelierdice:


Siaumenta la temperatura, de acuerdo con el principio deLeChâtelier, el sistema sedesplazaenelsentidoenelquedisminuyalatemperatura.Comosetratadeunprocesoendotérmico,elequilibriosedesplazaenelsentidoenelqueseconsumacalor,esdecir,hacialaformaciónde .

d)Si lamezclaenequilibriose introduceenunrecipienteconunahumedadrelativadel50%quieredecirqueelvapordeaguaquecontieneelrecipienteejerceunapresión:

p =0,5·23,8mmHg=11,9mmHg

Comoelvalordelapresióninicial(11,9mmHg)esmayorquelapresióndeequilibrio(7,6mmHg)elequilibriosedesplazaenelsentidoenelqueseconsumaH O(g)hastaqueseconsigalapresióndeequilibrio,esdecir,hacialaformaciónde ·5 .

6.53.Enunrecipientedevolumenfijosecalentóa1000Kunamezcladecarbonoydióxidode carbono. Una vez alcanzado el equilibrio, se analizó lamezcla gaseosa existente y seencontróun40%envolumende .Sabiendoqueadichatemperatura, =13,5paraelequilibrio:

C(s)+ (g)2CO(g)Calcule:a)Lapresiónquesemediráenelrecipiente.b)Laconcentraciónmolardelosgasesdelamezcla.c) ¿Cómo afectará un aumento de presión a este equilibrio si semantiene constante latemperatura?


a)Enelequilibriosetieneunamezclaformadapordosgases,CO yCO.SielcontenidodeCO esdel40%envolumen,el60%restantecorrespondealCO.

De acuerdo con la ley deAvogadro, en unamezcla gaseosa la composición en volumencoincideconlacomposiciónmolar,porlotanto,lasfraccionesmolaresrespectivasserán:

y =0,4yCO=1–y =0,6

AplicandolaleydeDaltondelaspresionesparciales,sepuededesarrollarlaexpresióndeK :

K =pCOp

=p yCOp·y

K =pyCOy

Sustituyendolosvaloresdadosseobtieneelvalordepresióndelamezcla:


13,5=p0,60,4

p=

b)Laspresionesparcialesson:

p =15atm·0,4=6atm

pCO=15atm·0,6=9atm

Considerandocomportamientoideal,lasconcentracionesson:

[CO ]=p

RT[CO ]=

6atm0,082atm·L·mol ·K 1000K

=0,073M

[CO]=pCORT

[CO]=9atm

0,082atm·L·mol ·K 1000K=0,110M



Si seproduceunaumentode lapresión a temperatura constante, de acuerdo con elprincipio de Le Châtelier, el sistema se desplaza en el sentido en el que descienda lapresión,paraellosedesplazadeformaquedesciendaelnúmerodemoléculasdegasenelequilibrio.Elsistemasedesplazahacialaformaciónde .

6.54.Laconstantedeequilibriodelprocesoenestadogaseoso:

AB+C es =4a27°C.Adichatemperaturayenunrecipientede3Ldecapacidad,inicialmentevacío,seintroducen1moldeAy1moldeB.Calcule:a)LaconcentracióndelaespecieCenelequilibrio.b)Laspresionesinicialydeequilibrioenelrecipiente.c)Laconstante .

(Dato.ConstanteR=0,082atm·L· · )(CastillayLeón2004)(Cádiz2007)

a)Seconstruyelatablademolescorrespondiente:

A B Cninicial 1 1 —ntransformado x — —nformado — x xnequilibrio 1–x 1+x x


K =[B][C][A]

Sustituyendo

4=1+x x1–x 3

x=0,866mol

LaconcentracióndeCenelequilibrioes:


C =0,866mol

3L=

0,1+2·0,01 mol5L

=0,288M

b)Considerandocomportamientoideal,laspresionesenelequilibrioson:

pA=1–0,866 mol 0,082atm·L·mol ·K 27+273 K

3L=1,1atm

pB=1+0,866 mol 0,082atm·L·mol ·K 27+273 K

3L=15,3atm

pC=0,866mol 0,082atm·L·mol ·K 27+273 K

3L=7,1atm


K =pB·pCpA

K =15,3 7,1

1,1=98,8

6.55.Seintroducen14,2gde enunrecipientecerradode0,5litrosa32°C.Alcanzadoelequilibrio,unanálisisrevelaquesehadescompuestoel50%del segúnlareacción:

(g) (g)+ (g)Calcule:a)Concentracionesdecadacomponenteenelequilibrio.b)Laconstante .c)Porcentajededisociaciónypresionesparcialescuandoseduplicaelvolumen.


a)Elnúmerodemolesinicialeses:

n=14,2gPCl1molPCl208,5gPCl

=0,068molPCl


PCl PCl Clninicial n — —ntransformado nα — —nformado — nα nαnequilibrio n–nα nα nαntotal n–nα +nα+nα=n 1+ α


[PCl ]=[Cl ]=0,5 0,068mol

0,5L=0,068M

[PCl ]=1–0,5 0,068mol

0,5L=0,068M


K =[PCl ][Cl ][PCl ]

K =0,068·0,068

0,068=6,8·10



K =K RT


Sustituyendo:

K =6,8·10 [0,082· 32+273 =1,7

Considerandocomportamientoideal,laspresionesparcialesylapresióntotalson:


pPCl5= 0,068mol·L 0,082atm·L·mol ·K 32+273 K=1,7atm

pt= 1,7+1,7+1,7 atm=5,1atm

c)De acuerdo con la ley deDalton de las presiones parciales la expresióndeK quedacomo:

K =p·y p·y

p·y=p

nαn 1+α

nαn 1+α

n 1–α)n 1+α)

K =pα1–α

Si se duplica el volumen a temperatura constante, de acuerdo con la ley de Boyle, lapresiónsereducealamitad(2,55atm).Sustituyendo:

1,7=3·1,72

α1–α

α=0,63263,2%

Lasconcentracionesalalcanzarsedenuevoelequilibrioson:

[PCl ]=[Cl ]=0,632 0,068mol

1,0L=0,043M

[PCl ]= 1–0,632 0,068mol

1,0L=0,025M

6.56.A400°Cyunapresióntotalde10atm,elamoníacoestádisociadoenun98%.Calculalasconstantes y delequilibrio:

2 (g) (g)+3 (g)


Latablademolescorrespondientealequilibrioenfuncióndelgradodedisociación,α,ydelacantidadinicial,n,es:




p =pn 1αn 1+α

p =1010,981+0,98

=0,101atm

p =pnα

2n 1+αp =10

0,982 1+0,98

=2,475atm

p =p3nα

2n 1+αp =10

3·0,982 1+0,98

=7,424atm


K =p p

pK =

2,475 7,4240,101

=9,93·104


K =K RT


K =9,93·104 0,082·673 =32,6

6.57.Elfosgeno( )esunimportanteproductointermedioenlafabricacióndealgunosplásticos.A500°CsedescomponeenCO(g)y (g)estableciéndoseelsiguienteequilibrio:

(g)CO(g)+ (g) ΔH<0a)A500°C,yunavezalcanzadoelequilibrio,laspresionesparcialesdeCO, y son0,413atm,0,237atmy0,217atm,respectivamente.Calculeelvalordelasconstantes y a500°C.b) Inicialmente,unmatrazde5,00Lcontiene , yCOa laspresionesparcialesde0,689atm,0,250atmy0,333atm,respectivamente:b1)Justificaqueenesascondicioneselsistemanoestáenequilibrio.b2)Despuésdeestablecerseelequilibrioa500°C,lapresiónparcialde es0,501atm.CalculelaspresionesparcialesdeCOy enelequilibrio.b3)Calculelasconcentracionesmolaresdecadaunadelasespeciesenelequilibrio.b4)Calculeelgradodedisociacióndel .c)¿Enquésentidosedesplazaráelsistemaenequilibriosi?:c1)elsistemaseexpande.c2)seañadeHe.c3)seelimina .c4)seaumentalatemperatura.

(Dato.ConstanteR=0,082atm·L· · )(Sevilla2004)

a)ElvalordelaconstanteK es:

K =pCO p

pK =

0,413·0,2370,217

=0,451


K =K RT


Sustituyendo:


K =0,451[0,082· 500+273 =7,1·10

b1)ParasabersielsistemaseencuentraenequilibriosecalculaelvalordelcocientedereacciónQ ysecomparaconelvalordeK :

Q =pCO p

pQ =

0,333·0,2500,689

=0,121

Comoseobserva, ,porlotanto,elsistemanoseencuentraenequilibrio.

Para que se alcance este a la misma temperatura, el valor de Q debe aumentar hastaigualarsealvalordeK .

ParaellopCOyp debenaumentaryp debedisminuir,por lotanto,elsistemase

desplazahacialaformacióndeCOy .

b2)Seconstruyelatabladepresionescorrespondiente:

COCl CO Clpinicial 0,689 0,333 0,250ptransformado p — —pformado — p ppequilibrio 0,689–p 0,333+p 0,250+p

Laspresionesenelequilibrioson:

p = 0,689–p =0,501p=0,188atm

pCO= 0,333+0,188 atm=0,521atm

p = 0,250+0,188 atm=0,438atm

b3)Considerandocomportamientoideal,lasconcentracionesson:

[COCl ]=p

RT=

0,501atm0,082atm·L·mol ·K 500+273 K

=7,9·10 M

[CO]=pCORT

=0,521atm

0,082atm·L·mol ·K 500+273 K=8,2·10 M

[Cl ]=p

RT=

0,438atm0,082atm·L·mol ·K 500+273 K

=6,9·10 M

b4) El grado de disociación, α, se obtiene relacionando la presión (moles) de fosgenodisociadoconlapresión(moles)defosgenoinicial:

α=n disociado

n inicial=

pp

α=0,1880,689

=0,27327,3%




c1) Si el sistema se expande disminuye la presión. De acuerdo con el principio deLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquesubalapresión.Paraellodebedesplazarseenelsentidoenelqueseaumenteelnúmerodemoléculasgaseosaspresentesenelequilibrio,enestecaso,elsistemasedesplazahacialaformacióndeCOy .

c2)SiseañadeHe(gasinerte)alsistemapuedehacersededosformas:

a V cte: sólo aumenta la presión total del sistema por adición de un nuevocomponentegaseososinqueseproduzcamodificacióndelequilibrio.

apcte:seproduceunaumentodelvolumenaTcte.Estasituacióneslamismaqueladelapartadoc1).

c3) Si se elimina cloro, de acuerdo con el principio de Le Châtelier, el sistema sedesplazaráenelsentidoenelqueserepongaelcloroextraído,porlotanto,elsistemasedesplazahacialaformacióndeCOy .

c4)Siseaumentalatemperatura,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaráenelsentidoenelquedesciendalatemperatura.Comosetratadeunprocesoexotérmico,paraqueseconsumacalorelsistemasedesplazahacia la formaciónde

.

También se puede explicar por medio de la ecuación de van’t Hoff que indica ladependenciadelaconstantedeequilibrioconlatemperatura:

lnK

K=ΔHR

1T–

1T

SabiendoqueΔH<0(procesoexotérmico)ysi:

T >T 1T

1T

>0


lnK

K<0K <K siKpdisminuyeelsistemasedesplazahacialosreactivos.

6.58. Los ésteres se utilizan en la elaboración de aditivos alimentarios debido a sucaracterísticoolora frutas.Elbutanoatodeetiloproporcionaelsaborapiñatropicalyseobtienemediantelasiguientereacción:

+ + Enunrecipienteseintroducen1moldeácidobutanoicoy1moldeetanola293K.Unavezque sehaalcanzadoelequilibrio lamezcla resultantecontiene0,67molesdeéstery0,67molesdeagua.Calcula:a)Losmolesdeetanolyácidobutanoicoquehanquedadosinreaccionarenelequilibrio.b)Elvalordelaconstante .

(Canarias2005)


CH CH CH COOH CH CH OH CH CH CH COOCH CH H Oninicial 1 1 — —ntransformado x x — —nformado — — x xnequilibrio 1–x 1– x x x


Teniendoencuentaquex=0,67moles,losmolesdelosreactivosenelequilibrioson:

1–0,67 mol=0,33mol

1–0,67 mol=0,33mol


K =[CH CH CH COOCH CH ][H O][CH CH CH COOH][CH CH OH]

Teniendoencuentaqueelvolumennoafectaalvalordelaconstante:

K =0,67 0,670,33 0,33

=4,1

6.59.Cuandoenunmatrazde1Lseintroducen0,07molesde ysecalientaa35°Ctienelugarlasiguientereacción:

(g)2 (g)Cuandosealcanzaelequilibrio,lapresióntotaldelamezclaesde2,17atm.Calcula:a)Elgradodedisociación.b)Lapresiónparcialdel enelequilibrio.c)Elvalordelaconstante .


a) La tabla de moles correspondiente al equilibrio en función del número de molesiniciales,n,ydelgradodedisociación,α,es:


ConsiderandocomportamientoidealsepuedeobtenerelgradodedisociacióndelN O apartirdelapresióndelamezcla:

0,07 1+α =2,17atm·1L

0,082atm·L·mol ·K 35+273 Kα=0,22722,7%

b)LapresiónparcialdelNO enelequilibrioes:

p = 2·0,07·0,227 mol 0,082atm·L·mol ·K 35+273 K

1L=0,8atm

c)LaexpresióndelaconstantedeequilibrioK es:

K =[NO[N O ]

=4nα

V 1–α

Sustituyendo:

K =4 0,07 0,227 1 1–0,227

=1,87·10


6.60.Se sabequea150°Cy200atmósferasdepresión elamoníaco sedisociaenun30%según:

2 (g) (g)+3 (g)Sepidecalcular:a)Laconcentracióndecadaespecieenelequilibrio.b)Laconstante .c)Laconstante .d) ¿En qué sentido se desplazará el equilibrio si se adicionan al sistema, manteniendoconstanteslatemperaturayelvolumen,3molesdeHe?Justifiquelarespuesta.


a)Latablademolescorrespondientealequilibrioenfuncióndelgradodedisociación,α,ydelacantidadinicial,n,es:



p =pn 1αn 1+α

p =20010,301+0,30

=107,7atm

p =pnα

2n 1+αp =200

0,302 1+0,30

=23,1atm

p =p3nα

2n 1+αp =200

3·0,302 1+0,30

=69,2atm

Considerandocomportamientoideal,lasconcentracionesenelequilibrioson:

[NH ]=p

RT=

107,7atm0,082atm·L·mol ·K 150+273 K

=3,10M

[N ]=p

RT=

23,1atm0,082atm·L·mol ·K 150+273 K

=0,67M

[H ]=p

RT=

69,2atm0,082atm·L·mol ·K 150+273 K

=2,00M

b)ElvalordelaconstanteK es:

K =[N ][H[NH

K =0,67 2,00

3,10=0,56


K =p p

pK =

23,1 69,2107,7

=6,6·102


d)Alañadir3moldeHe (sustancia inerte) a volumen y temperatura constantes, soloaumentalapresióndelsistemaenequilibrioporadicióndelnuevocomponentegaseosoyelequilibrionosedesplazaenningúnsentido.

(EnGalicia2001yC.Valenciana2004seproponeproblemasimilarperoa400°C,10atmy98%dedisociación).

6.61.Calculeelgradodedisociacióndelyodurodehidrógenoa400°C,segúnlareacción:

2HI(g) (g)+ (g)silaconstantedeequilibrio ,aesatemperatura,vale64.

(Extremadura2005)

Latablademolescorrespondientealequilibrioen funcióndelgradodedisociación,α,ydelnúmerodemolesiniciales,n,es:

HI I Hninicial n — —ntransformado nα — —nformado — ½nα ½nαnequilibrio n–nα ½nα ½nαntotal n–nα +½nα+½nα=n

DeacuerdoconlaleydeDaltondelaspresionesparcialeslaexpresióndeK quedacomo:

K =p p

pHI=

p·y p·y

p·yHI=

½nαn

½nαn

n 1–αn

K =α

4 1–α

Sustituyendo:

64=α2

4 1–αα=0,998 , %


(g)+CO2(g)CO(g)+ (g) =1,6a990°C.Unrecipientede1Lcontieneinicialmenteunamezclade0,2molesde ,0,3molesdeCO2,0,4molesde y0,4molesdeCOa990°C.a)Justificaporquéesamezclanoestáenequilibrio.b)Silamezclareaccionallegandoalequilibrioa990°C,calculalasconcentracionesdecadagas.

(Galicia2005)

a)Alexistir inicialmentetodaslasespeciesdelequilibrio,esprecisocalcularelvalordelcocientedereacciónQ parasabersielsistemaseencuentraenequilibrio:

Q =[CO [H O[CO [H

Q =0,4 0,40,3 0,2

=2,7

Comoseobserva, ,porlotanto,lamezclaNOestáenequilibrio.

b)Paraquesealcanceelequilibrio,Q debehacersemenor,poresemotivoelsistemasedesplazahacialaizquierda.


CO H CO H Oninicial 0,2 0,3 0,4 0,4ntransformado — — x xnformado x x — —nequilibrio 0,2+x 0,3+x 0,4– x 0,4– x


K =[CO][H O][CO ][H ]

nCOV

nV

nV

nV

K =nCO n

n n


1,6=0,4–x

0,2+x 0,3+xx=0,04mol


[CO]=[H O]=0,4–0,04 mol

1L=0,36M

[CO ]=0,3+0,04 mol

1L=0,34M

[H ]=0,2+0,04 mol

1L=0,24M

(ProblemasimilaralpropuestoenCanarias2004).

6.63.Seintrodujociertacantidadde enunrecipientevacío.A120°Cseestablecióelsiguienteequilibrio:

2 (s) (s)+ (g)+ (g) ΔH=50kJ/molcuandolapresiónera1720mmHg.Calcula:a)Laspresionesparcialesdel y enelequilibrio.b)Elvalordelasconstantes y .c)Lasconcentracionesdelassustanciasenelequilibrio.d)Siseañade1gde ,¿quéleocurriráalacantidadde ?e)Sisequiereobtenermáscantidaddeagua,¿quésepuedehacer?f)¿Haciadóndesedesplazaelequilibriosiseañadeuncatalizador?

(Dato.ConstanteR=0,082atm·L· · )(Asturias2005)

a) De acuerdo con la estequiometría de la reacción, las cantidades de CO y H O en elequilibriosoniguales:

p =p =pt2=pp=

1720mmHg2

1atm

760mmHg=1,13atm


K = p p =p2K = 1,13 =1,28



K =K RT


K =1,28 0,082 120+273 =1,23·10

c) Considerando comportamiento ideal, a partir de la presión parcial se obtiene laconcentraciónenelequilibrio:

[H O]=[CO ]=pRT

=1,13atm

0,082atm·L·mol ·K 120+273 K=0,035M

d)Comoseobserva,setratadeunequilibrioheterogéneoyelNaHCO3noapareceen laexpresióndelaconstanteK ,estoquieredeciresnecesariaunacantidadmínimadeestasustancia para que se alcance el equilibrio en un recipiente de ese volumen a esatemperatura,portanto,siseañademás elequilibriopermaneceinalterado.

Si la temperatura permanece constante, el valor de la constante de equilibrio nocambia,luegolapresiónenelrecipienteseríalamisma.

e)ElprincipiodeLeChâtelierdice:


Paraobtenermás ,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,esnecesarioextraercualquieradelosdosproductosgaseososyaqueelsistemasedesplazaráenelsentidoenelquesereponganestassustancias.

f) La adicióndeun catalizador disminuye por igual las energías de activación de lasreacciones directa e inversa con lo que se consigue que la reacción seamás rápida sinalterarparanadaelequilibrio.

6.64.Enunrecipientede1Lya100°Cseencontróque lasconcentracionesde y eran,respectivamente,0,10My0,12M.Si =0,212paralareacción:

(g)2 (g)a) Razone si el sistema se encuentra en equilibrio. Si no lo está, ¿cómo deben variar lasconcentracionesdeambassustanciasparaquesealcanceelequilibrioaesatemperatura?b)Calculelasconcentracionesde y enelequilibrio.c)Calcule ylaspresionesenelequilibrio.


a)Para saber si el sistema se encuentra enequilibrio se calcula el valordel cocientedereacciónQ ysecomparaconelvalordeK :

Q =[NO[N O

Q =0,120,10

=0,144


ParaqueelsistemaalcanceelequilibrioaestatemperaturaelvalordeQ debeaumentarhastaigualarseaK .Paraello,[NO ]debeaumentary[N O ]debedisminuir,porlotanto,elsistemasedesplazahacialaformaciónde .


b)Paracalcularlasconcentracionesdeequilibriodeunareacciónseconstruyelatabladeconcentracionesenelequilibrio:

N O NOcinicial 0,10 0,12ctransformado x —cformado — 2xcequilibrio 0,10–x 0,12+2x


K =[NO[N O ]

Sustituyendo:

0,212=0,12+2x0,10–x

x=9,3·10 M


[NO ]= 0,12+ 2·9,3·10 M=0,139M

[N O ]= 0,10–9,3·10 M=0,091M

c)LarelaciónentrelasconstantesK yK vienedadaporlaexpresión:

K =K RT


K =0,212[0,082 100+273 =6,5

Considerandocomportamientoideal,laspresionesparcialesson:



ConestosvalorestambiénsepuedecalcularlaconstanteKp:

K =p

pK =

4,252,77

= ,

6.65. El fosgeno ( ) se descompone a elevada temperatura dandomonóxido de decarbono(CO)ycloro( ).Enunaexperienciaseinyecta0,631gdefosgenoenunrecipientede432 decapacidada1000K.Sealcanzaelsiguienteequilibrio:

(g)CO(g)+ (g)Cuandosehaestablecidoelequilibrioseobservaquelapresióntotaldelrecipienteesiguala2,175atm.Calcula:a)La y delequilibrio.b)Lapresiónparcialdecadagas.


a)ElnúmerodemolesdeCOCl es:


n=0,631gCOCl1molCOCl99gCOCl

=6,37·10 molCOCl

Para calcular la constante de equilibrio de una reacción se construye la tabla demolescorrespondientealmismo:

COCl CO Clninicial n — —ntransformado x — —nformado — x xnequilibrio n–x x xntotal n–x +x+x= n+x

Considerandocomportamientoideal,apartirdelapresiónsepuedeobtenerelvalordex

6,37·10 +x =2,175atm·0,432L

0,082atm·L·mol ·K 1000Kx=5,09·10 mol


K =Cl CO COCl

=

xV

xV

n–xV

=x

n–x V

Sustituyendo

K =5,09·10

6,37·10 –5,09·10 0,432=4,6·10


K =K RT


K =4,6 10 0,082 1000 =3,8

b)Laspresionesparcialesson:

p =pCO=5,09·10 mol 0,082atm·L·mol ·K 1000K

0,432L=0,965atm

p =6,37·10 –5,09·10 mol 0,082atm·L·mol ·K 1000K

0,432L=0,245atm

ConestosvalorestambiénsepuedeobtenerelvalordelaconstanteK :

K =p pCOp

=0,9650,245

=3,8


6.66.Enunrecipientede400Lenelquepreviamentesehahechoelvacío,seintroducen36gdecarbonosólidoy132gde (g).Alcalentara900Kseestableceelequilibrio:

C(s)+ (g)2CO(g)ylapresióntotaldelosgasesenelequilibrioesde0,69atm.Calcula:a)MolesdeC(s), (g)yCO(g)presentesenelequilibrio.b) y a900K.c1)La composicióndel sistemaen equilibrio sia900K se introducen enun recipientede400L,2molesde ,2molesdeCOy24gdecarbono.c2)La composicióndel sistemaen equilibrio sia900K se introducen enun recipientede400L,3molesde ,1moldeCOy1gdecarbono.d1)SedisponedeunreactorquecontieneC(s), (g)yCO(g)enequilibrio,indicaloquepasarási,atemperaturaconstante,seintroduceC(s)enelreactor.d2)SedisponedeunreactorquecontieneC(s), (g)yCO(g)enequilibrio,indicaloquepasarási,atemperaturaconstante,seintroduceseintroduceCO2(g)enelreactor.d3)SedisponedeunreactorquecontieneC(s), (g)yCO(g)enequilibrio,indicaloquepasarási,atemperaturaconstante,seeliminaCO(g)delreactor.d4)SedisponedeunreactorquecontieneC(s), (g)yCO(g)enequilibrio,indicaloquepasarási,atemperaturaconstante,seaumentalapresión.e) Las entalpíasde formacióndelCO ydel son ‐111 y ‐394 kJ/mol, respectivamente.IndicaloquepasaráalaumentarlatemperaturadeunreactorquecontieneC(s), (g)yCO(g)enequilibrio.(Dato.ConstanteR=0,082atm·L· · )

(Valencia2005)

a)Siinicialmenteelsistemacontienelassiguientescantidades:

36gC1molC12gC

=3molC132gCO1molCO 44gCO

=3molCO


C CO CO ninicial 3 3 —ntransformado x x —nformado — — 2xnequilibrio 3x 3x 2xntotal 3x +2x=3+x

La presión de la mezcla en equilibrio proporciona el número de moles transformados.Considerandocomportamientoideal:

3x =0,69atm·400L

0,082atm·L·mol ·K 900Kx=0,74mol


30,74 molC=2,26molC

30,74 molCO2=2,26mol

2 0,74 molCO=1,48molCO

b) Partiendo del número demoles en el equilibrio calculado en el apartado anterior yaplicando la ecuación de estado del gas ideal se calculan las presiones parciales en elequilibrio:


p =2,26mol 0,082atm·L·mol ·K 900K

400L=0,417atm

pCO=1,48mol 0,082atm·L·mol ·K 900K

400L=0,273atm


K =pCOp

K =0,2730,417

=0,179


K =[CO]2

[CO ]=

nCOV n

K =1,48

400 2,26=2,4·10

c1)Alexistirinicialmentetodaslasespeciesdelequilibrio,esprecisocalcularelvalordelcocientedereacciónQ parasaberenquesentidoevolucionaelsistemaparaalcanzarelequilibrio:

Q =[CO[CO

=nCO

V nQ =

2400 2

=5,0·10

Como se observa, Q >K por lo quepara que se alcance el equilibrioQ debehacersemenor,poresemotivoelsistemasedesplazahacialaizquierda.


C CO CO ninicial n 2 2ntransformado — — 2xnformado x x —nequilibrio n+x 2+x 22x


2,4·10 =22x

400 2+xx=0,26mol


24gC +0,26molC12gC1molC

=27,12gC

2+0,26 molCO =2,26mol

22·0,26 molCO=1,48molCO

c2)Alexistirinicialmentetodaslasespeciesdelequilibrio,esprecisocalcularelvalordelcocientedereacciónQ parasaberenquesentidoevolucionaelsistemaparaalcanzarelequilibrio:

Q =1

400 3=8,3·10

Como se observa,Q <K , por loqueparaque se alcance el equilibrioQc debehacersemayor,poresemotivoelsistemasedesplazahacialaderecha(formacióndeCO).



C CO2 CO ninicial n 3 1ntransformado x x —nformado — — 2xnequilibrio nx 3x 1+2x


2,4·10 =1+2x

400 3xx=0,304mol


1gC 0,304molC12gC1molC

=‐2,65gC

Comoseobserva, seobtieneun resultadoabsurdo loquequieredecirqueseconsumetodoelC(s)yporlotantonosealcanzaelequilibrio.



d1)SiseañademásCalamezclaenequilibrio,noseejerceningúnefectosobreelequilibrio,yaquecomoseobservaenlaexpresióndelaconstantedeequilibrio,elCnoformapartedelamisma.

d2)Sise introducemás en el reactor a temperatura constante,de acuerdo con elprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueseconsumaestasustancia,esdecir,hacialaformacióndeCO.

d3)SiseeliminaCOdelreactoratemperaturaconstante,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier, el sistemasedesplazaenel sentidoenelquese repongaestasustancia,esdecir,hacialaformacióndeCO.

d4) Si aumenta la presión del reactor a temperatura constante, de acuerdo con elprincipio de Le Châtelier, el sistema se desplaza en el sentido en el que disminuya lapresión, es decir, desplazándose en el sentido en el descienda el número demoléculasgaseosaspresentesenelequilibrio,esdecir,hacialaformaciónde .

e) Previamente, hay que calcular la variación de entalpía de la reacción a partir de lasentalpías de formación de reactivos y productos. El valor de la entalpía sirve paradeterminarsielprocesoesexotérmicooendotérmico.


Sustituyendo:

Δ H°=2molCO‐111kJmolCO

1molCO‐394kJmolCO

=172kJ

Siaumenta la temperatura, de acuerdo con el principio deLeChâtelier, el sistema sedesplazaenelsentidoenelquedesciendalatemperatura.Comosetratadeunprocesoendotérmico,elequilibriosedesplazaenelsentidoenelqueseconsumacalor,esdecir,hacialaformacióndeCO.


6.67. Se colocan 0,10 moles de HI en un matraz de 5 mL a 450°C. ¿Cuáles serán lasconcentracionesdehidrógeno,yodoyyodurodehidrógenoenelequilibrio,sabiendoque laconstantededisociacióndedichocompuestoa450°Ces0,0175?

(Canarias2006)

ElequilibriocorrespondientealadisociacióndelHIes:

2HI(g)I (g)+H (g)


HI I Hninicial 0,10 — —ntransformado 2x — —nformado — x xnequilibrio 0,10–2x x x

LaexpresióndeK es:

K =[I ][H ][HI

SustituyendoteniendoencuentaqueelvolumennoinfluyeenelvalordeK :

0,0175=x

0,102xx=1,05·10 mol


[H ]=[I ]=1,05·10 mol

5·10 L=2,1M

[HI]=0,10–2·1,05·10 mol

5·10 L=15,8M

6.68.Lareacciónenequilibrio:

2NOCl(g)2NO(g)+ (g)Sehaestudiadoa462°Cyaunvolumenconstantede1,00L.Inicialmentesedepositaron2,00molesdeNOClenelrecipiente,ycuandoseestablecióelequilibrio,seobservóquesehabíadisociado el 33% delNOCl.A partir de estos datos, calcule la constante de equilibrio esatemperatura.

(Canarias2006)


NOCl NO Clninicial 2,00 — —ntransformado 2x — —nformado — 2x xnequilibrio 2,00–2x 2x x

Elvalordelgradodedisociaciónproporcionaelvalordex:

2xmoles disociados2,00moles iniciales

=0,33x=0,33moles

LaexpresióndeK es:


K =[NO [Cl ][NOCl

SustituyendoteniendoencuentaqueV=1L:

K =0,66 0,332,00–2·0,33

=8·10

6.69.Enunreactorde5Lseintroduceninicialmente0,8molesde y0,8molesde .Cuando,a300°C,seestableceelequilibrio:

(g)+4 (g) (g)+2 (g)laconcentraciónde esde0,025moles/L.Calcule:a)Lacomposicióndelamezclaenelequilibriob) y adichatemperatura.c)Presióndelamezclagaseosaenequilibrio.



CS H CH H Sninicial 0,8 0,8 — —ntransformado x 4x — —nformado — — x 2xnequilibrio 0,8–x 0,8– 4x x 2x

Apartirde[CH ]seobtieneelvalordex:

0,025mol·L =x5L

x=0,125mol


[H S]=2 0,125 mol

5L=0,050M

[H ]=0,8–4·0,125 mol

5L=0,060M

[CS ]=0,8–0,125 mol

5L=0,135M

b)ElvalordeK es:

K =[H S [CH ][H [CS ]

K =0,050 0,0250,060 0,135

=35,7


K =K RT


K =35,7[0,082 300+273 =1,6·10

c)Considerandocomportamientoideal,lapresiónparcialdecadagases:






6.70.Enunrecipientecerradode1,00Lenelquesehahechoelvacíoseintroducen1,988gdeyodosólido( ).Secalientagastaalcanzarunatemperaturade1473K,alcanzándoseunapresión de 1,33 atm. En estas condiciones todo el yodo se encuentra vaporizado yparcialmentedisociadosegún:

(g)2I(g)Calcula:a)Elgradodedisociacióndelyodo.b)Losvaloresde y .


Elnúmerodemolesinicialesdeyodoes:

1,988gI254gI1molI

=7,8·10 molesI


I2 Ininicial 7,8·10 —ntransformado x —nformado — 2xnequilibrio 7,8·10 –x 2xntotal 7,8·10 –x +2x= 7,8·10 +x

El valor de x se obtiene a partir de la presión en el equilibrio. Considerandocomportamientoideal:

7,8·10 +x =1,33atm·1L

0,082atm·L·mol ·K 1473Kx=3,2·10 mol

Elgradodedisociaciónes:

α=3,2·10 molI2 disociados

7,8·10 molI2 iniciales=0,4141%

b)Teniendoencuentaqueelvolumenes1L,elvalordelaconstanteK es:

K =I I2

=

2xVn–xV

=4xn–x V

K =4 3,2·10

7,8·10 –3,2·10=8,9·10


K =K RT



K =8,9·10 0,082·1473 =1,1

6.71.Ladescomposicióndelfosgenoseproducesegúnlareacción:

(g)CO(g)+ (g)Encondicionesdeequilibriounrecipientede1litrocontiene1molde ,1moldeCOy0,25molde .Calcule:a)Elvalordelaconstantedeequilibrio.b) Los moles de fosgeno que deben añadirse al equilibrio inicial para que una vezrestablecidoelequilibrio,sehayaduplicadoelnúmerodemolesdefosgeno.

(Córdoba2006)

a)Teniendoencuentaqueelrecipienteesde1L,elvalordelaconstanteK es:

K =Cl CO COCl

K =0,25 1

1=0,25

b) Llamandon al númerodemoles de COCl que se añaden al sistema en equilibrio, latablademolescorrespondientealmismoes:

COCl CO Clninicial 1+n 1 0,25ntransformado x — —nformado — x xnequilibrio 1+n –x=2 1+x 0,25+x


0,25=1+x 0,25+x

2x=0,175mol

ElnúmerodemolesdeCOCl quesehanañadidoalsistemaes:

1+n –0,175=2n=1,175mol


2NO(g)+2 (g) (g)+2 (g)Apartirdelosdatosdelatabla:

Experiencia [NO mol/L mol/L (mol/L·s)1 0,15 0,15 0,00252 0,15 0,30 0,00503 0,30 0,15 0,0100

a)Calculalaecuacióndevelocidadyelordendelareacción.b)Paralareacciónanterior,enunrecipientede10La800K,seencierra1moldeNO(g)y1molde .Cuandosealcanzaelequilibriosehallanpresentes0,30molesdemonóxidodenitrógeno.Calcula:b1)Lasconcentracionesdeloscuatrogasesenelequilibrio.b2)Elvalordelasconstantes y .b3)Lapresiónparcialdecadaunodeloscompuestosenelequilibrio.


a)Laecuacióndevelocidaddelareacciónes:

r=k[NO [H


Sustituyendolosvaloresdelasexperienciasrealizadas:

r =k 0,15 0,15 =0,0025

r =k 0,15 0,30 =0,0050

r =k 0,30 0,15 =0,0100


rr

k 0,15 0,30k 0,15 0,15

=0,00500,0025

=22 =2y=1

rr

k 0,30 0,15k 0,15 0,15

=0,01000,0025

=42 =4x=2

Elordentotaldelareacciónes x+y = 2+1 =3.

Elvalordeconstantedevelocidadsepuedeobtenerapartirdelosvaloresobtenidosenunodelosexperimentos(porejemplo,el1):

k=0,0025mol·L ·s

0,15mol·L 0,15mol·L=0,741L ·mol ·s


r=0,741[NO [ ]

b)Latablademolescorrespondientealequilibrioes:

NO H N H Oninicial 1 1 — —ntransformado 2x 2x — —nformado — — x 2xnequilibrio 1–2x 1– 2x x 2x

ApartirdelnúmerodemolesdeNOenelequilibrioseobtieneelvalordex:

1–2x=0,3molesx=0,35molesformados.


[NO]=[H ]=0,3mol10L

=0,030M

[N ]=0,35mol10L

=0,035M

[H O]=2(0,35mol)

10L=0,070M

c)ElvalordelaconstantedeequilibrioK es:

K =[N ][H O[NO [H

K =0,035 0,070 0,030 0,030

=


K =K RT



K =212 0,082·800 =3,23

d)Considerandocomportamientoideal,laspresionesparcialesson:

pNO=p = 0,030mol·L 0,082atm·L·mol ·K 800K=1,97atm

p = 0,035mol·L 0,082atm·L·mol ·K 800K=2,30atm

p = 0,070mol·L 0,082atm·L·mol ·K 800K=4,59atm

6.73.Enunrecipientede10L,dondepreviamentesehahechoelvacío,seintroducen10gdecarbonatodecalcio.Alcalentara800°Cseestableceelequilibrio:

(s)CaO(s)+ (g)Lapresiónenelequilibrioesde170mmHg.Calcula:a) y paraelequilibrioindicado.b)Losgramosde ,CaOy presentesenelequilibrio.c) La composición del sistema en equilibrio cuando en un recipiente de 5 L, en el quepreviamentesehahechoelvacío,calentandoa800°Cseintroducen:c1)1gde (s),1gdeCaO(s)y1gde (g)c2)1gde (s),0,3gdeCaO(s)y1gde (g)c3)1gde (s)y1gdeCaO(s).


a) Se trata de un equilibrio heterogéneo y como hay un único componente gaseoso laexpresióndeK es:

K =p

Por tanto, la presión en el equilibrio, expresada en atm, proporciona el valor de laconstanteK :

K =170mmHg1atm

760mmHg=0,224

LaexpresióndeK es:

K = CO

ElvalordelapresiónproporcionalaconcentracióndeCO enelequilibrioyelvalordeK :

K =p

RT=

0,224atm0,082atm·L·mol ·K 800+273 K

=2,55·10

b)LapresióndelCO proporcionaelnúmerodemoles formadosdeestasustanciay,deacuerdo con la estequiometría de la reacción, el número de moles formados de CaO ytransformadosdeCaCO .Aplicandolaecuacióndeestadodelgasideal:

x=0,224atm·10L

0,082atm·L·mol ·K 800+273 K=2,55·10 molCO

Lasmasasdelasespeciesenelequilibrioson:

2,55·10 molCO44gCO1molCO

=1,12g


2,55·10 molCO1molCaO1molCO

56gCaO1molCaO

=1,43gCaO

10gCaCO 2,55·10 molCO1molCaCO1molCO

100gCaCO1molCaCO

=7,45g

c1)Comolatemperaturasemantieneconstanteelvalordelaconstantedeequilibrionocambiaporloqueapartirdelamismasepuedededucirlacomposicióndeequilibrio.

ComoinicialmenteelmatrazcontieneCO esprecisoconocerelvalordeQ parasaberenquésentidosedesplazarálareacciónparaalcanzarelequilibrio:

Q =p =1gCO

1molCO44gCO 0,082atm·L·mol ·K 800+273 K

5L=0,4atm

EstevaloresmayorqueK ,por loqueparaquesealcanceelequilibriodeberáhacersemenor.Portanto,lareacciónsedesplazahacialaformacióndeCaCO .

Llamando p la cantidad de CO que se transforma, la presión del CO al alcanzarse elequilibrioserá 0,4–p .SustituyendoenlaexpresióndeK setiene:

0,224= 0,4p p=0,176atm

EstevalordelapresiónproporcionaelnúmerodemolesdeCO quesehantransformado.Aplicandolaecuacióndeestadodelgasideal:

x=0,176atm·5L

0,082atm·L·mol ·K 800+273 K=0,01molCO

Lascantidadesdelasespeciesenelequilibrioson:

1gCO 0,01molCO44gCO 1molCO

=0,56g

1gCaO 0,01molCO1molCaO1molCO

56gCaO1molCaO

=0,44gCaO

1molCaCO +0,01molCO1molCaCO1molCO

100gCaCO1molCaCO

=2,00g

c2) Las cantidades son las mismas que las del apartado anterior, salvo en la cantidadinicialdeCaO(0,3g)que,comoseobserva,esmenorquelaquesetransformaenCaCO (0,56g),loqueindicaquesetransformacompletamenteynosealcanzaelequilibrio.

c3)Comolatemperaturaeslamisma,semantieneelvalordelaconstantedeequilibrioyparaquesealcanceelequilibriodebedisociarseCaCO hastaquesealcancelapresióndeequilibriodel enunciado.Por tanto, elnúmerodemolesdeCO enel equilibrio en esascondicioneses:

x=0,224atm·5L

0,082atm·L·mol ·K 800+273 K=0,0127molCO

Lamasadesólidoquedebedisociarsees:

0,0127molCO1molCaCO1molCO

100gCaCO1molCaCO

=1,27g


Comoseobserva,esacantidaddeCaCO esmayorquelainicial(1,0g)loqueindicaquesetransformatodoelCaCO ynosealcanzaelequilibrio.


(g)2Br(g) elvalorde es1,04·10 a1012°C.

Siunavezquesealcanzaelequilibrioenunrecipientede200 quedan4,5·10 molesde:

a)¿CuántosmolesdeBr(atómico)estaránpresentesenelequilibrio?b)Sisesabequelareaccióndedisociacióndel esendotérmica,¿cómosepuedeaumentarlacantidaddebromoatómico?c)¿Cuálesdelasmedidasqueseproponenenelapartadob)puedenafectaralvalorde ?

(Canarias2007)

a)LaexpresióndelaconstanteK es:

K =Br Br


1,04·10 =Br

4,5·100,2

[Br]=1,5·10 M

ElnúmerodemolesdeBrenelequilibrioes:

200cm 1,5·10 molBr

10 cm=3,0·10 molBr



De acuerdo con el Principio de Le Châtelier, si la reacción de disociación del bromo esendotérmica,paraquelareacciónsedesplacehacialaderecha(formacióndeBr)esnecesarioqueseproduzcaunaumentodelatemperatura.

Comonoexistelamismacantidaddemoléculasgaseosasenlosreactivosyproductos,deacuerdo con el Principio de Le Châtelier, para que la reacción se desplace hacia laderecha es necesario que se produzca un descenso de presión a temperaturaconstanteounaumentodelvolumendelrecipiente(leydeBoyle).

Tambiénsefavoreceladisociacióndelbromomolecular,siseproducelaextracciónelbromoatómicoamedidaquesevaformando.Dichodeotraformasisedisminuye[Br].

c) De acuerdo con la ley del equilibrio químico, la constante de equilibrio de unareacciónsoloseveafectadaconloscambiosenlatemperatura.


6.75.Eldióxidodenitrógenosedisociasegúnlasiguientereacción:

2 (g)2NO(g)+ (g)Unrecipientemetálicode2Ldecapacidadcontienesolamente a25°Cy21,1atmdepresión. Se calienta el recipiente hasta 300°Cmanteniéndose constante el volumen y seobservaquelapresióndeequilibrioenelrecipienteesde50atm.Calcula:a)Lasconcentracionesdelasespeciesenelequilibrio.b)Elgradodedisociacióndel .c)Elvalorde paraelequilibriodedisociacióndel .


a) Considerando comportamiento ideal, el número demoles de NO que se introduceninicialmenteenelrecipientees:

n=21,1atm·2L

0,082atm·L·mol ·K 25+273 K=1,73mol


NO NO Oninicial 1,73 — —ntransformado 2x — —nformado — 2x xnequilibrio 1,73–2x 2x xntotal 1,73–2x +2x+x= 1,73+x

Considerandocomportamientoideal,apartirdelapresiónsepuedeobtenerelnúmerodemolestotalesenelequilibrio:

1,73+x =50atm·2L

0,082atm·L·mol ·K 300+273 Kx=0,40mol


[NO ]=n–2xV

=1,73– 2·0,40 mol

2L=0,465M

[NO]=2xV=2·0,40mol

2L=0,400M

[O ]=xV=0,40mol2L

=0,200M

b)Elgradodedisociaciónes:


=2xn=2·0,40mol1,73mol

=0,46246,2%

c)Considerandocomportamientoideal,laspresionesparcialesenelequilibrioson:

p = 0,465mol·L 0,082atm·L·mol ·K 300+273 K

1L=21,8atm

pNO= 0,400mol·L 0,082atm·L·mol ·K 300+273 K

1L=18,8atm


p =0,200mol·L 0,082atm·L·mol ·K 300+273 K

1L=9,4atm


K =pNO p

pK =

18,8 9,421,8

=7,0

6.76.Enun recipientede10L seponen208,5gdepentaclorurode fósforo; se calientaa360°C, provocando la descomposición de dicho compuesto según la siguiente reacciónendotérmica:

(g) (g)+ (g)cuyaconstantedeequilibrio =0,010mol/La360°C.Calcule:a)Lacomposición,α,laspresionesparcialesenelequilibrioy .b)Sisobreelequilibrioanteriorseagrega1molde (V=cte),calculelasconcentracionesyelgradodedisociacióncorrespondientesalnuevoequilibrio.c)Sisobreelequilibriodelapartadoa)sereduceelvolumendelrecipientea5L,calculelasconcentracionesyelgradodedisociacióncorrespondientesalnuevoequilibrio.




1molPCl


PCl PCl Clninicial n — —ntransformado nα — —nformado — nα nαnequilibrio n–nα nα nα



=

nαV

nαV

n 1–αV

=nα

V 1–α

Sustituyendo

0,01=α

10 1–αα=0,2727%

Lasconcentracionesalalcanzarseelequilibrioson:

[PCl3]=[Cl ]=1·0,27mol

10L=0,027M

[PCl ]=1mol 1–0,27

10L=0,073M

Considerandocomportamientoideal,laspresionesparcialesson:





K =pPCl3 p

pK =

1,4·1,43,8

=0,52

b) Si al equilibrio anterior se le añade 1 mol de Cl , de acuerdo con el principio deLe Châtelier, el equilibrio se desplaza hacia la formación de PCl para así conseguirconsumirelCl añadido.Latablademolescorrespondientealnuevoes:

PCl PCl3 Clninicial 0,73 0,27 (1+0,27)ntransformado — x xnformado x — —nequilibrio 0,73+x 0,27– x 1,27– x


0,01=(0,27–x)(1,27–x)10(0,73+x)

x=0,185mol


[Cl ]= 0,27–0,185 mol

10L=0,0085M

[PCl ]= 1,27–0,185 mol

10L=0,1085M

[PCl ]=0,73+0,185 mol

10L=0,0915M

Elgradodedisociación,medidorespectodelacantidadinicialdelapartadoa),es:


=[1– 0,73+0,185 ]mol

1,0mol=0,0858,5%

c) Si al equilibrio anterior se le reduce el volumen a lamitad, de acuerdo con la ley deBoyle, la presión se hace el doble; y de acuerdo con el principio de Le Châtelier, elequilibrio se desplaza hacia donde menos moles de gas haya para que descienda lapresión,esdecir,hacialaformacióndePCl .Latablademolescorrespondientealnuevoes:

PCl PCl Clninicial 0,73 0,27 0,27ntransformado — x xnformado x — —nequilibrio 0,73+x 0,27– x 0,27– x


0,01=0,27–x 1,27–x5 0,73+x

x=0,07mol



[Cl ]=[PCl ]= 0,27–0,07 mol

5L=0,04M

[PCl ]=0,73+0,07 mol

5L=0,16M

Elgradodedisociación,medidorespectodelacantidadinicialdelapartadoa),es:


=[1– 0,73+0,07 ]mol

1,0mol=0,220%

6.77.UnrecipientecuyovolumenesdeVLcontieneunamezcladegasesenequilibrioquesecomponede2molesdepentaclorurodefósforo,2molesdetriclorurodefósforoy2molesdecloro.Lapresiónenelinteriordelrecipienteesde3atmylatemperaturade266°C.Seintroduceahoraunaciertacantidaddegascloro,manteniendoconstanteslapresiónylatemperatura,hastaqueelvolumendeequilibrioesde2VL.Sedeseasaber:a)ElvolumenVdelrecipiente.b)Elvalordelasconstantes y .c)Elnúmerodemolesdecloroañadido.d)Losvaloresdelaspresionesparcialesenelequilibriotraslaadicióndelcloro.


a)Considerandocomportamientoideal,elvolumendelrecipientees:

V=2+2+2 mol 0,082atm·L·mol ·K 266+273 K

3atm=88,4L

b)LaexpresióndeK es:

K =pPCl3 p

p

Comoelnúmerodemolesdecadaespecieeselmismo,laspresionesparcialestambiénloson,portanto,laexpresiónanteriorquedasimplificadacomo:

K =pPCl3=p·yPCl3K =326=1


K =K RT


K =1[0,082 266+273 =2,3·

c) Si se introducen xmoles de Cl en el recipiente, a p y T constantes, de formaque elvolumensehace2V,considerandocomportamientoideal:

6+x mol=3atm 2·88,4L

0,082atm·L·mol ·K 266+273 Kx=6mol

d)AlintroducirmásCl serompeelequilibrioylanuevatablademoleses:


PCl PCl Clninicial 2 2 8ntransformado — x xnformado x — —nequilibrio 2+x 2– x 8– xntotal (2+x)+(2– x)+(8– x)=12– x

c)De acuerdo con la ley deDalton de las presiones parciales la expresióndeK quedacomo:

K =p

2–x12–x p

8–x12–x

p2+x12–x

K =p2–x 8–x2+x 12–x

1=32–x 8–x2+x 12–x

x=0,56mol

Laspresionesparcialesalalcanzarseelequilibrioson:

p =3atm2–0,56 mol12–0,56 mol

=0,378atm

p =3atm8–0,56 mol12–0,56 mol

=1,951atm

p =3atm2+0,56 mol12–0,56 mol

=0,671atm

6.78.Enunrecipientede2Lseintroducen4,90gdeCuOysecalientahasta1025°Cenquesealcanzaelequilibriosiguiente:

4CuO(s)2 (s)+ (g)Lapresiónquesemideentoncesesde0,5atm.Calcula:a)Losmolesdeoxígenoquesehanformado.b)Lasconstantes y aesatemperatura.c)LosgramosdeCuOquequedansindescomponer.


a)Considerandocomportamientoideal,elnúmerodemolesdeO es:

n=0,5atm·2L

0,082atm·L·mol ·K 1025+273 K=9,4·10–3

b)SetratadeunequilibrioheterogéneoylaexpresióndelaconstanteK es:

K =p ,


K =K RT


K =0,5[0,082 1025+273 =4,7·

c)LamasadeCuOquesedescomponees:


9,4·10 molO4molCuO1molO

79,5gCuO1molCuO

=2,99gCuO

LamasadeCuOquequedasindescomponerenelequilibrioes:

4,90gCuO inicial –2,99gCuO descompuesto =1,91gCuO

6.79.Consideraelequilibriosiguiente,paraelcualΔH°<0:

2 (g)+ (g)2 (g)¿Cómoafectarácadaunode los siguientescambiosaunamezclaenequilibriode los tresgases?a)Seadiciona (g)alsistema.b)Lamezcladereacciónsecalienta.c)Seduplicaelvolumendelrecipientedereacción.d)Seañadeuncatalizadoralamezcla.e)Seaumentalapresióntotaldelsistemaañadiendoungasnoble.f)Seretira (g)delsistema.

(Valencia2007)




a) Si se adiciona (g) al sistema en el equilibrio, de acuerdo con el principio deLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueseconsumaelO (g)añadido,esdecir,hacialaformacióndeSO3(g).

b)Sisecalienta lamezcla en equilibrio, de acuerdo con el principiodeLeChâtelier,elsistema se desplaza en el sentido en el que se consuma el calor añadido y baje latemperatura. Teniendo en cuenta que se trata de un proceso exotérmico el sistema sedesplazahacialaformaciónde (g).

c)Siseduplicaelvolumendelrecipienteatemperaturaconstante,segúnlaleydeBoylela presión se hace lamitad. De acuerdo con el principio de Le Châtelier, el sistema sedesplazaenelsentidoenelquesubalapresión,paraellodebedesplazarseenelsentidoenelaumenteelnúmerodemoléculasgaseosasenelequilibrio.Comoalaizquierdahaymásmoléculasdegas,elsistemasedesplazahacialaformaciónde (g).

d) Si se añade un catalizador a la mezcla en equilibrio el sistema permaneceinalterado ya que el catalizador disminuye por igual las energías de activación de lasreaccionesdirectaeinversaconsiguiendoqueelequilibriosealcanceenmenostiempo.

e)Siseaumentalapresiónañadiendoungasinerteysuponiendoqueestecambioserealizaatemperaturayvolumenconstantes,elsistemapermaneceinalteradoyaqueloschoquesconlasmoléculasdeinertenoproducenningúntipodereacción.

f) Si se retira (g) del sistema en el equilibrio, de acuerdo con el principio deLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueserepongaelSO (g)extraído,esdecir,hacialaformaciónde (g).


6.80.Conlosdatosqueseindicanenlatabla,referidosa25°C,calculalaconstante a25°Cy160°Cparaelequilibrio:

2 (s) (s)+ (g)+ (g)

(s) (s) (g) (g)°(kJ· ) ‐949 ‐1131 ‐394 ‐242

S°(J· · ) 102 136 214 189

Dato.R=8,314J· · Para resolver esta cuestión hay que suponer que ° es constante en el intervalo detemperaturaconsiderado,quelafasegaseosapuedeconsiderarseidealyquelavariacióndeconlapresióntotalesdespreciable.

(Valencia2007)

LaconstanteK puedecalcularsepormediodelaecuación:

Δ G°=‐RTlnK

ElvalordeΔ G°secalculaapartirdelaexpresión:

Δ G°=Δ H°TΔ S°

Los valores de Δ H° y Δ S° se calculan aplicando el concepto de entalpía y entropía dereacción:

Δ H°=Σ νiH°i productos–Σ νiH°i reactivos=

= 1molH O‐242kJmolH O


+1molNa CO‐1131kJ

molNa CO

2molNaHCO‐949kJ

molNaHCO=131kJ

Δ S°=Σ νiS°i productos–Σ νiS°i reactivos=

= 1molH O189J

molH O·K+1molCO

214JmolCO ·K

+1molNa CO136J

molNa CO ·K

2molNaHCO102J

molNaHCO ·K=335

JK1kJ

103J=0,335

kJK

SustituyendoenlaexpresióndeΔ G°:

Δ G°=131kJ0,335kJK

25+2273 K=31,17kJ103J1kJ

=31170J

ComoΔ G°>0setratadeunprocesonoespontáneoa25°C.

ElvalordeK a25°Ces:

K ° =exp‐Δ G°RT

K ° =exp‐31770

8,314 25+273=3,4·

Laecuacióndevan’tHoffpermitecalcularladependenciadeK conlatemperatura:

lnK

K=∆H°R

1T1

1T2


SustituyendoseobtieneelvalordelaconstanteK a160°C:

lnK °

3,4·10=

1318,314·10

1273+25

1

273+160K ° =49,1

6.81.Setieneelequilibrio:

(s) (g)+ (g) cuyaconstantees =1,7a50°C.

a)Enunrecipientede1L,dondepreviamentesehahechoelvacío,seintroducen20,4gde,ysecalientaa50°C.Calculalosmolesdecadaespeciepresentesenelequilibrio.

b)¿Quépasasielrecipienteesde100Lenlasmismascondicionesqueelapartadoanterior?Calculalosmolesdecadaespeciepresentesenelequilibrio.c) Calcula la composición del sistema en equilibrio si en un recipiente de 1 L, en dondepreviamentesehahechoelvacío,seintroducen0,2molesde y0,1molesde a50°C.d) Calcula la composición del sistema en equilibrio si en un recipiente de 1 L, en dondepreviamente sehahechoelvacío,se introducen0,001molesde y0,1molesde a50°C.


a)ElnúmerodemolesincialesdeNH HSes:

20,4gNH HS1molNH HS51gNH HS

=0,4molNH HS


K = p p

Latablademoleses:

NH HS NH H Sninicial 0,4 — —ntransformado x — —nformado — x xnequilibrio 0,4–x x x

Deacuerdoconlaestequiometríadelareacción,existeelmismonúmerodemolesdeNH yH Sporloquesuspresionesparcialesserániguales:

p=p =p


K =p =1,7p=1,30atm

ParacalcularelnúmerodemolesdeNH yH Scorrespondientesaesapresiónseaplicalaecuacióndeestadodelosgasesideales:

x=1,30atm·1L

0,082atm·L·mol ·K 50+273 K=0,049mol y

LosmolesdeNH HSenelequilibrioson:

0,4molNH HS 0,049molNH1molNH HS1molNH

=0,351mol


b)Comolatemperaturaeslamisma,semantieneelvalordelaconstantedeequilibrioyconellalaspresionesparcialesdelosgases:

p =p =1,30atm

ElnúmerodemolesdeNH yH Scorrespondientesaesapresiónparaunrecipientede100Les:

x=1,30atm·100L

0,082atm·L·mol ·K 50+273 K=4,9mol y

Comoseobserva,elnúmerodemolesdegasqueseformany,portanto,deNH HSquesetransforman (4,9) es mayor que el número de moles de NH HS iniciales (0,4) lo cualquieredecirqueenunmatrazde100LtodoelNH HSsedescomponeynosealcanzaelequilibrio.

c)LaspresionescorrespondientealosmolesinicialesdeNH yH Sson:

p =0,2mol 0,082atm·L·mol ·K 50+273 K

1L=5,30atm

p =0,1mol 0,082atm·L·mol ·K 50+273 K

1L=2,65atm

ElsistemasedesplazahacialaizquierdaparalaformacióndeNH HSyquesealcanceelequilibrio.Latabladepresioneses:

NH HS NH H Spinicial — 5,30 2,65ptransformado — p ppformado x — —pequilibrio x 5,30– p 2,65– p


1,7= 5,30–p 2,65–p p=2,12atm

Elnúmerodemolescorrespondientesaesapresiónes:

x=2,12atm·1L

0,082atm·L·mol ·K 50+273 K=0,08molNH yH S

Losmolesdelasespeciesenelequilibrioson:

0,20,08 molNH =0,12mol

0,10,08 molH S=0,02mol

0,08molNH1molNH HS1molNH

=0,08mol

d)LaspresionescorrespondientealosmolesinicialesdeNH yH Sson:

p =0,01mol 0,082atm·L·mol ·K 50+273 K

1L=0,0265atm

p =0,1mol 0,082atm·L·mol ·K 50+273 K

1L=2,65atm


ElsistemasedesplazahacialaizquierdaparalaformacióndeNH HSyquesealcanceelequilibrio.Latabladepresioneses:

NH HS NH H Spinicial — 0,0265 2,65ptransformado — p ppformado x — —pequilibrio x 0,0265– p 2,65– p


1,7= 0,0265–p 2,65–p p=3,19atm

El valor de la presión obtenido carece de sentido, ya que es mayor que las presionesparciales inicialesdeambosgases.Estoquieredecirque lascantidadesdeNH yH Ssegastan completamente para formar NH HS y no se alcanza el equilibrio en esascondicionesdepresiónytemperatura.

6.82.A700°C, =20,4paralareacción:

(g)+½ (g) (g)

a)¿Cuáleselvalorde paralareacción (g) (g)+½ (g)?b)¿Cuáleselvalorde paralareacción2 (g)+ (g)2 (g)?c)¿Cuáleselvalorde paralareacción2 (g)+ (g)2 (g)?


LaexpresióndelaconstantedeequilibrioK delareaccióndadaes:

K =[SO ]

[SO ][O ½ =20,4

a)LaexpresióndelaconstantedeequilibrioK delareacciónpropuestaes:

K =[SO ][O ½

[SO ]

Comparandoestaconstanteconlaconstantedelareaccióndadaseobservaquelarelaciónentreambases:

K =1K1=

120,4

=0,049

b)LaexpresióndelaconstantedeequilibrioK delareacciónpropuestaes:

K =[SO

[SO [O ]

Comparandoestaconstanteconlaconstantedelareaccióndadaseobservaquelarelaciónentreambases:

K = K1 K = 20,4 =416,2


K =K RT


Δν=Σcoef.esteq.productosgaseososΣcoef.esteq.reactivosgaseosos=‐1

K =416,2[0,082 700+273 ] =5,2

6.83. La formación del tetróxido de dinitrógeno ( ) se explica mediante las dosreaccionessiguientes:

2NO(g)+ (g)2 (g)

2 (g) (g)a) ¿Qué relación existe entre las constantes de los dos equilibrios con la constante deequilibriodelareacciónglobal?b)¿Haciadóndesedesplazaelequilibrioglobalsiseaumentalaconcentracióndeoxígeno?


a)Sumandoambasreaccionesseobtienelareacciónglobal:

2NO(g)+O (g)N O (g)

Laconstantedeequilibrio,K ,delaprimerareacciónes:

K =[NO

[O ][NO

Laconstantedeequilibrio,K ,delasegundareacciónes:

K =[N O ][NO

Laconstantedeequilibrio,K,delareacciónglobales:

K=[N O ]

[O ][NO

Comoseobserva,[NO noapareceenlareacciónglobal,portanto,despejandoestevalorenK yK eigualandoseobtiene:

[NO =K1[O ][NO

[NO =[N O ]K2

K= · =[N O ]

[O ][NO



Siseaumenta laconcentraciónde el sistema sedesplazaráenel sentidoenelquedisminuyalaconcentracióndeO ,esdecir,hacialaformaciónde .

6.84. El azufre funde a 119°C y hierve a 445°C. Escribe la expresión de la constante deequilibriopara la formacióndesulfurodehidrógeno( )apartirdeazufreehidrógenogaseosoalassiguientestemperaturas:a)30°Cb)160°Cc)520°C

(Canarias2008)


LosequilibrioscorrespondientesalaformacióndelH Sadiferentestemperaturasson:

a)Alatemperaturade30°C:

S(s)+H (g)H S(g)

Laconstantedeequilibrio,K ,dedichareacciónes:

K =p

p

b)Alatemperaturade160°C:

S(l)+H (g)H S(g)


K =p

p

c)Alatemperaturade520°C:

S(g)+H (g)H S(g)


K =p

pS p

6.85.Unamezclagaseosaconstituidainicialmentepor3,5molesdehidrógenoy2,5deyodo,secalientaa400°Cenunrecipientede10litros.Cuandosealcanzaelequilibrioseobtienen4,5molesdeHI.Calcula:a)Elvalordelasconstantesdeequilibrio y .b) La concentración de los compuestos si el volumen se reduce a lamitadmanteniendoconstantelatemperaturaa400°C.


a)Elequilibrioaestudiares:

H (g)+I (g)2HI(g)

Latablademolescorrespondientealequilibrio

H I HIninicial 3,5 2,5 —ntransformado x x —nformado — — 2xnequilibrio 3,5–x 2,5– x 2x

ApartirdelnúmerodemolesdeHIenelequilibrioseobtieneelvalordex:

2x=4,5molesx=2,25mol


[H ]=3,52,25 mol

10L=0,125M

[I ]=2,52,25 mol

10L=0,025M


[HI]=4,5mol10L

=0,450M

SustituyendoenlaexpresióndelaconstantedeequilibrioK :

K =[HI

[H ][I ]K =

0,4500,125 0,025

=64,8


K =K RT


K =K =64,8



Sielvolumensereducealamitad,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedeberíadesplazarenel sentidoenelque se anule lamodificación realizada.Comoelsistemaocupaelmismovolumenenproductosyenreactivos,elsistemanosedesplazaylasconcentracionessehaceneldoble.

6.86.A400°Cyunapresióntotalde10atm,elamoníaco( )contenidoenunrecipienteseencuentradisociadoensuselementos( e )enun80%.a)Calculaelvalordelapresiónenelrecipientesiladisociaciónfuesedel50%sinvariarnielvolumennilatemperatura.b)Latemperaturaquedeberíaalcanzarelrecipienteparaqueladisociaciónvolvieraaserdel80%,sinvariarelvolumennilapresiónaplicadaenelapartadoa).

(Dato.ConstanteR=0,082atm·L· · )(Canarias2008)(Canarias2012)

ElequilibriocorrespondientealadisociacióndelNH es:

2NH (g)N2(g)+3H (g)

a)Latablademolescorrespondientealequilibrioenfuncióndelgradodedisociación,α,ydelnúmerodemolesiniciales,n,es:



p =pn 1αn 1+α

=1010,801+0,80

=1,11atm

p =pnα

2n 1+α=10

0,802 1+0,80

=2,22atm


p =p3nα

2n 1+α=10

3·0,802 1+0,80

=6,66atm


K =p p

pK =

2,22 6,661,11

=532


K =p

nα2n 1+α p

3nα2n 1+α

3

pn 1αn 1+α

2 =27p α16 1α

Lapresiónnecesariaparaqueα=50%manteniendoVyTconstanteses:

532=27p 0,516 10,5

p=53,3atm

b) Considerando comportamiento ideal, y que V y n deben permanecer constantes, secumplelaleydeCharles:

c=nV

pRT

=pRT

pT=pT

10atm400+273 K

=53,3atm

TT =3587K

(EnCanarias2012solosepreguntaelapartadoa).

6.87.Enun reactor se introduceunamezcladegases,gasgasógeno,cuyacomposiciónenvolumenes:25%deCO,5%de ,3%de ,10%de e57%de .Elmonóxidodecarbonoreaccionaconaguaformándosehidrógenoydióxidodecarbono,siendolaconstantedeequilibrio1,6a1000K.¿Cuáleslacomposicióndelosgasescuandosealcanzaoequilibrioa1000K?

(Galicia2008)

Elequilibrioaestudiareselsiguiente:

CO(g)+H O(g)CO (g)+H (g)

Deacuerdo con la leydeAvogadro, la composiciónvolumétricadeunamezcla gaseosoacoincide con su composición molar, así que teniendo en cuenta que inicialmente seencuentranpresentestodaslasespeciessedebecalcularelcocientedereacción,Q ,parasaberenquésentidoevolucionaelsistemaparaalcanzarelequilibrio:

Q =[CO ]0[H ]0[CO]0[H2O]0

=

0,03V

0,05V

0,25V

0,10V

=0,06

Como se observa, , por lo tanto, la mezcla no está en equilibrio y para que sealcance este, Q debe hacersemayor, por esemotivo el sistema sedesplazahacia laderecha.



CO H O CO H ninicial 0,25 0,10 0,03 0,05ntransformado x x — —nformado — — x xnequilibrio 0,25–x 0,10– x 0,03+x 0,05+x


K =[CO ][H ][CO][H O]

=

nV

nV

nV

nV

K =n n

nCO n


1,6=0,03+x 0,05+x0,25–x 0,10–x

x=6,4·10 mol

Lascantidadesdelosgasesqueintervienenenelequilibrioson:

nCO= 0,25–6,4·10 mol=0,186molCO20,5%CO

n = 0,10–6,4·10 mol=0,036molH O3,6%

n = 0,03+6,4·10 mol=0,094molCO 9,4%

n = 0,05+6,4·10 mol=0,114molH 11,4%

Elresto,57%,correspondenal quesecomportacomoinerte.

Comoseobserva,lacantidadtotaldemezclagaseosasiguesiguiendounmol,yaquequelaestequiometríadelareacciónhacequeseconserveelnúmerodemoles.

6.88.A25°Celequilibrio:

2ICl(s) (s)+ (g)poseeunvalordelaconstante =0,24.Sisecolocan2molesdecloroyunexcesodeyodoenunrecipientede1L,calcule:a)Lapresióndecloroysuconcentraciónenelequilibrio.b)Elvalordelaconstantedeequilibrio .c)LacantidaddeIClformado.


a)SetratadeunequilibrioheterogéneoylaexpresióndelaconstanteK es:

K =p =0,24

Considerandocomportamientoideal,laconcentracióndeCl enelequilibrioes:

[Cl ]=0,24atm

0,082atm·L·mol ·K 25+273 K=9,8·10


K =K RT



K =0,24[0,082(25+273) =9,8·

c)LamasadeIClqueseformaes:

9,8·10 molCl2molICl1molCl

162,5gICl1molICl

=3,2gICl

6.89.Lasconcentracionesdeequilibriocorrespondientesalareacciónentreeltriclorurodefósforoyelcloroparadarpentaclorurodefósforo,todosellosenfasegaseosa,seexpresanenmol/Lysonrespectivamente,0,20;0,10y0,40.Elprocesoserealizaenunmatrazde1,0Ly,una vezalcanzado el equilibrio seañaden0,10molde clorogaseoso.Calcule cuál será lanuevaconcentracióndepentaclorurodefósforoexpresadaeng/L.


TeniendoencuentaqueV=1L,elvalordelaconstanteK es:

K =[PCl ]

[PCl ][Cl ]K =

0,400,20 0,10

=20

Si al equilibrio anterior se le añade 0,10 mol de Cl , de acuerdo con el principio deLe Châtelier, el equilibrio se desplaza hacia la formación de PCl para así conseguirconsumirelCl añadido.Latablademolescorrespondientealnuevoes:

PCl Cl PClninicial 0,20 (0,10+0,10) 0,40ntransformado x x —nformado — — xnequilibrio 0,20−x 0,20−x 0,40+x


20=0,40+x

0,20–x 0,20–xx=0,05mol

LaconcentracióndePCl alalcanzarseelnuevoequilibrioes:

[PCl ]=(0,40+0,05)molPCl

1L208,5gPCl1molPCl

=93,8g·

6.90.ElmétodoSolvayseutilizaparafabricarcarbonatodesodioanivelindustrial.Constadeunaseriedeetapas,obteniéndoseelproductoporcalcinacióndelbicarbonatodesodio,deacuerdoconelequilibriosiguiente:

2 (s) (s)+ (g)+ (g)En un recipiente de 2 L de capacidad se introducen 5 g de bicarbonato de sodio que secalientana400°C.Silapresiónenelequilibrioes972mmHg,calcula:a)Lasconstantes y paraelequilibrioindicado.b)Losgramosde , , y presentesenelequilibrio.c)Lacomposicióndelsistemaenequilibriocuandoenunrecipientevacíode1L,calentadoaa400°C,seintroducen:c1)2gde (s),3gde (s),1gde (g)y1gde (g).c2)0,5gde (s)y1gde (s).



a)LaconstanteK :

K = p p


p =p +p

Deacuerdoconlaestequiometría,lascantidadesdeCO yH Oenelequilibriosoniguales,luegosuspresionestambiénloserán:

p =p =pt2=972mmHg

2

1atm760mmHg

=0,64atm


K =(0,64)2=0,409


K =K RT


Kc=0,409[0,082·673) =1,34·

b)Apartirdelapresiónenelequilibriosepuedencalcularlosmolesdegaspresentesenéste, así como las cantidades de sólido formado y transformado. Considerandocomportamientoidealdelosgases:

x=0,64atm·2L

0,082atm·L·mol ·K 400+273 K=2,32·10 molCO yH O

Lasmasasdeambosgasesson:

2,32·10 molCO44gCO1molCO

=1,020g

2,32·10 molH O18gH O1molH O

=0,417g

RelacionandoCO conNa CO yconNaHCO :

2,32·10 molCO1molNa CO 1molCO

106gNa CO1molNa CO

=2,459g

2,32·10 molCO 2molNaHCO1molCO

84gNaHCO1molNaHCO

=3,898gNaHCO transf.

5,000gNaHCO inic. 3,898gNaHCO transf. =1,102g equil.

c1)LaspresionescorrespondientealosmolesinicialesdeCO yH2Oson:

p =1gCO

1molCO44gCO 0,082atm·L·mol ·K 400+273 K

1L=1,254atm


p =1gH O

1molH O18gH O 0,082atm·L·mol ·K 400+273 K

1L=3,066atm

Al existir inicialmente todas las especies del equilibrio, es preciso calcular el valor delcocientedereacciónQ parasaberenquesentidoevolucionaelsistemaparaalcanzarelequilibrio:

Q = p p Q = 3,066 1,254 =3,845

Comoseobserva,Q >K ,por loqueparaquesealcanceelequilibrioQ debehacersemenor, por ese motivo el sistema se desplaza hacia la izquierda (formación de

).

Llamandop la cantidad de CO y deH Oque se transforma en términos de presión, latablacorrespondientealequilibrioes:

NaHCO Na CO CO H Oninicial n n’ 1,254 3,066ntransformado — x p pnformado 2x x — —nequilibrio n+2x n’x 1,254–p 3,066– p


0,409= 1,254–p 3,066–p p=1,051atm


p =(1,2541,051)atm=0,203atm

p =(3,0661,051)atm=2,015atm

Lasmasascorrespondientesenelequilibrioson:

m =0,203atm·1L

0,082atm·L·mol ·K 400+273 K44gCO1molCO

=0,162g

m =2,015atm·1L

0,082atm·L·mol ·K 400+273 K18gH O1molH O

=0,657g

Elnúmerodemolesdesólidoseobtieneapartirdelapresióndelgastransformado:

x=1,051atm·1L

0,082atm·L·mol ·K 400+273 K=1,9·10 molCO


1,9·10 molCO1molNa CO 1molCO

106gNa CO1molNa CO

=2,018gNa CO

3,000gNa CO inic. 2,018gNa CO transf. =0,981g equil.

1,9·10 molCO2molNaHCO1molCO

84gNaHCO1molNaHCO

=3,192gNaHCO form.

2,000gNaHCO inic. +3,192gNaHCO form. =5,192g equil.


c2)Alexistirinicialmentesólolossólidos,paraquesealcanceelequilibrioelsistemasedesplazahacialaderecha.

Comolatemperaturaeslamismaqueenelapartadoanterior,losvaloresdelaconstanteyde las presiones en el equilibrio también lo son. El número de moles de sólidodescompuestoseobtieneapartirdelapresióndelgasformado:

x=0,64atm·1L

0,082atm·L·mol ·K 400+273 K=1,16·10 molCO



84gNaHCO1molNaHCO

=1,950gNaHCO transf.

ComoseobservalamasadeNaHCO quesedescompone(1,95g)esmayorquelamasadeNaHCO inicial (0,5 g) lo cual quiere decir que enunmatraz de 1 L todo elNaHCO setransformaynosealcanzaelequilibrio.

6.91.DadoelprocesoenfasegaseosaA+BC:a)Establecelarelaciónentrelasconstantesdeequilibrio y .b) Si el proceso es endotérmico, ¿qué influencia ejerce sobre el mismo un aumento detemperatura?c)Sielprocesoesexotérmico,¿quéinfluenciaejercesobreelmismounaumentodepresión?

(Canarias2009)

a)LaexpresióndelaconstantedeequilibrioK delareacciónes:

K =[C]

[A][B]


K =K RT


=

ElprincipiodeLeChâtelierquediceque:


b)Siseaumentalatemperatura,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemase desplaza en el sentido en el que se consuma calor y, por tanto, disminuya latemperatura del sistema. Como se trata de un proceso endotérmico, el sistema sedesplazahacialaformacióndelaespecieC.

Si se aumenta la presión, de acuerdo con el principio de Le Châtelier, el sistema sedesplaza en el sentido en el que la presión disminuya, es decir, hacia donde se formenmenos moles de gas, en este caso el sistema se desplaza hacia la formación de laespecieC.

c)Lasvariacionesdepresión (ovolumen)son independientesdequeelprocesoseaexotérmicooendotérmico.


6.92.Lareacción:

CO(g)+ (g) (g)+ (g),tieneunaconstante de8,25a900°C.Enunrecipientede25litrossemezclan10molesdeCOy5molesde a900°C.Calculaenelequilibrio:a)Lasconcentracionesdetodosloscompuestos;b)Lapresióntotaldelamezcla.



CO H O CO Hninicial 10 5 — —ntransformado — — x xnformado x x — —nequilibrio 10–x 5– x x x


K =[CO ][H ][CO][H O]

=

nV

nV

nV

nV

K =n n

nCO n

8,25=x

(10–x)(5–x)x=4,54mol


[H ]=[CO ]=4,54mol25L

=0,1816M

[CO]=104,54 mol

25L=0,2184M

[H O]=54,54 mol

25L=0,0184M

b)Elconcentracióntotallamezclaenelequilibrioes:

c = 0,1816+0,1816+0,2184+0,0184 M=0,6M

Considerando comportamiento ideal, la presión ejercida por la mezcla gaseosa en elequilibrioes:

p =c RT=0,6M· 0,082atm·L·mol ·K 900+273 K=57,7atm


2 (g)+ (g)2 (l)+3S(s) es =3,94·10 a25°C.

Calculaelnúmerodemolesdecadagasenelequilibriocuandosetrata1moldeaguaconexcesodeazufreenunrecipientecerradode10litrosa25°C.




K =1

(p )2(p )

DeacuerdoconlaleydeDalton:

pt=p +p p =2p

p =p


3,94·1017=1

2p pp=8,6·10 atm

Elnúmerodemolesdecadagasenelequilibrioes:

n =2p·VRT

=2(8,6·10 atm)10L

0,082atm·L·mol ·K 25+273 K=7,0·10 mol

n =p·VRT

=8,6·10 atm·10L

0,082atm·L·mol ·K 25+273 K=3,5·10 mol

6.94.Enunrecipientede1litroseintroduceclorurodenitrosilo(NOCl)ysecalientaa240°C.Antes de producirse la descomposición la presión es de 0,88 atm. Una vez alcanzado elequilibrio:

2NOCl(g)2NO(g)+ (g)lapresióntotalesde1atm.Calcule:a)Composicióndelamezclaenequilibriob)Gradodedisociaciónc)Presiónparcialdecadaunodelosgasesenlamezclad) y adichatemperatura.

(Dato.ConstanteR=0,082atm·L· · )(Murcia2009)(Asturias2011)

a‐b)Considerandocomportamientoideal,elvalordelapresióninicialpermitecalcularelvalordelnúmerodemolesdeNOClqueseintroducenenelrecipiente:

n=0,88atm·1L

0,082atm·L·mol ·K 240+273 K=2,1·10 molNOCl


NOCl NO Clninicial n — —ntransformado nα — —nformado — nα ½nαnequilibrio n–nα nα ½nαntotal n–nα +nα+½nα=n 1+½α

Elvalordelapresiónenelequilibriopermitecalcularelvalordelgradodedisociación:

2,1·10 1+½α mol=1atm·1L

0,082atm·L·mol ·K 240+273 K = ,


Elnúmerodemolesdecadaespecieenelequilibrioes:

nNOCl=2,1·10 mol 1–0,273 =1,5·10 mol

nNO=2,1·10 mol 0,273 =5,7·10 mol

nCl2=2,1·10 mol 0,273

2=2,9·10 mol


pNOCl=1,5·10 mol 0,082atm·L·mol ·K 240+273 K

1L=0,63atm

pNO=5,7·10 mol 0,082atm·L·mol ·K 240+273 K

1L=0,24atm

p =2,9·10 mol 0,082atm·L·mol ·K 240+273 K

1L=0,12atm

d)TeniendoencuentaqueV=1L,elvalordelaconstanteK es:

K =[NO][Cl ½

[NOCl]=

nNO n ½

nNOCl V ½ K =5,7·10 2,9·10 ½

1,5·10=2,1·10


K =K RT

Δν=Σcoef.esteq.productosgaseososΣcoef.esteq.reactivosgaseosos=1½–1=½

K =2,1·10 [0,082 240+273 ½=0,14

6.95.Enunrecipientesetiene a15°Cy1atmdepresión.Enestascondicionesel contieneun52%envolumendemoléculasde .Calcula:a)Elgradodedisociaciónde .b)Laconstantedeequilibrio .c)¿Cuálseráelgradodedisociación,alamismatemperatura,silapresiónesde3atm?


a)DeacuerdoconlaleydeAvogadro,lacomposiciónvolumétricadeunamezclagaseosoacoincide con su composiciónmolar, así que si lamezcla en equilibrio contiene 52% envolumen(moles)deNO ,elresto,48%enmolesesN O .Elgradodedisociaciónesdel48%.

b)Latablademolesenelequilibrioes:

N O NOninicial n ntransformado nα —nformado — 2nαnequilibrio n–nα 2nαntotal n–nα +2nα=n 1+α

DeacuerdoconlaleydeDalton,laconstantedeequilibrioK puedeescribirsecomo:


K =p

p=

p2nα

n 1+α

2

pn 1αn 1+α

=4pα1α

Teniendoencuentaquep=1atm,elvalordelaconstantees:

K =4 0,481 0,48

=1,2

c)Elvalordelgradodedisociaciónparaunapresiónde3atmes:

1,2=4 3α1α

α=0,30230,2%

EstevalorescoherenteconloqueprediceelprincipiodeLeChâtelierparaunaumentodelapresión, que el sistemadebedesplazarsehaciadondehayamenosmolesde gasparadisminuirlapresión.

6.96.Enlaactualidadseestáestudiandolautilizacióndel paraalmacenarenergíasolar.El ,essituadoenunacámaracerrada,sedisociaaaltatemperaturacuandoincidesobreél laenergíasolarproduciendo (g).Aunaciertatemperaturaeltrióxidoseencuentradisociadoenun52%y lapresión totalque sealcanzadentrode lacámaraesde2,8atm.Calcule:a)Lapresiónparcialdecadagas.b)Laconstante .

(Cádiz2009)

a)ElequilibriocorrespondientealadisociacióndelSO es:

SO (g)SO (g)+½O (g)

LatablademolesdelequilibrioenfuncióndelacantidadinicialdeSO ,n,ydelgradodedisociación,α,es:

SO SO Oninicial n — —ntransformado nα — —nformado — nα ½nαnequilibrio n–nα nα ½nαntotal n–nα +nα+½nα=n 1+½α

DeacuerdoconlaleydeDalton,laspresionesparcialesenelequilibrioson:

p =p·y =pn 1α n 1+½α

p =2,8atm10,52

1+ 0,5·0,52=1,07atm

p =p·y =pnα

n 1+½αp =2,8atm

0,521+ 0,5·0,52

=1,16atm

p =p·y =pnα

2n 1+½αp =2,8atm

0,522 1+ 0,5·0,52

=0,58atm

b)ElvalordelaconstanteK es:

K =p p ½

p=

1,16 0,58 ½

1,07=0,826


6.97. La descomposición térmica del hidrógenocarbonato de sodio (sólido) producecarbonatodesodio(sólido),dióxidodecarbono(gas)yagua(gas).Poresoseutilizaen lafabricación del pan, ya que, el dióxido de carbono que se desprende produce pequeñasburbujasenlamasa,haciendoqueésta"suba"alhornearelpan.a)Ajustalareacción,escribiendolasfórmulasdetodosloscompuestosqueintervienenenlamisma.b)Calculaelcalordereacciónencondicionesestándaryelintervalodetemperaturasenelquelareacciónseráespontánea,apartirdelossiguientesdatostermodinámicos:

Compuesto H°(kJ·mol–1)S°(J·mol–1·K–1)Hidrógenocarbonatodesodio(s) ‐947,7 102,1Carbonatodesodio(s) ‐1131,0 136,0Dióxidodecarbono(g) ‐393,5 213,6Agua(g) ‐241,8 188,7

c)Determinalosvaloresdelasconstantesdeequilibrio y ,a25°C.d)Sisecalientana25°C100gdehidrógenocarbonatodesodioenunrecipientecerradode2Ldecapacidad:d‐1)¿Quévalortendrálapresiónparcialdecadaunodelosgasesylapresióntotalendichorecipientecuandosealcanceelequilibrio?d‐2)¿Quémasadehidrógenocarbonatodesodiosehabrádescompuestoaesatemperaturayquémasatotaldesólidoquedaráenelrecipiente?Suponerentodosloscasosuncomportamientoidealdelosgases.

(Datos.ConstanteR=8,314J· · =0,082atm·L· · )(Asturias2009)(CastillayLeón2010)

a)LaecuaciónquímicaajustadacorrespondientealadescomposicióntérmicadelNaHCO es:

2 (s) (s)+ (g)+ (g)

b) La entalpía de reacción puede calcularse a partir de las entalpías de formación deproductosyreactivos.

ΔrH°=Σ νiH°i productos–Σ νiH°i reactivos=



+1molNa CO‐1131,0kJmolNa CO

–

– 2molNaHCO‐947,7kJ

molNaHCO=129,1kJ

ParasabersisetrataonodeunprocesoespontáneoesnecesariocalcularΔrG°:

ΔrG°=ΔrH°–T·ΔrS°

ComoΔrH°yaesconocido,secalculaΔrS°apartirdelasentropíasmolaresdeproductosyreactivos:

ΔrS°=Σ νiS°i productos–Σ νiS°i reactivos

= 1molH O188,7J

K molH O+1molCO

213,6JK molCO

+1molNa CO136,0J

K molNa CO–

– 2molNaHCO102,1J

K molNaHCO=334,1

JK

LavariacióndeenergíalibredeGibbses:


ΔrG°=129,1kJ–298K334,1JK

1kJ

103J=29,5kJ

Setratadeunprocesonoespontáneoa25°CyaqueelvalordeΔrG°>0.EnestetipodereaccionesenlasqueΔrH°<0yΔrS°>0,lareacciónsehaceespontáneaatemperaturasaltas.Paradeterminarapartirdequé temperaturaocurreestoesprecisodeterminar latemperaturadeequilibrio(ΔrG=0):

T=ΔrH°ΔrS°

T=129,1kJ

334,1·10 kJ/K=386,4K113,3°C

Lareacciónsevuelveespontáneaporencimade113,3°C.

c) A partir del valor de ΔrG° se puede obtener el valor de la constante de equilibriomediantelaecuación:

ΔrG°=‐RTlnK

Sustituyendoseobtieneelvalordelaconstantedeequilibrioa25°C:

Kp=exp ‐ΔrG°RT

Kp=exp ‐29,5kJ

8,314·10 kJ·K 25+273 K=6,7·10


K =K RT


Kc=6,7·10 [0,082 25+273 =1,1·10

d‐1)Construyendolatablademolescorrespondientealequilibrio:



Kp= p p

De acuerdo con la estequiometría de la reacción, las cantidades de CO y H O en elequilibriosoniguales:

p =p =p

SustituyendoenKp:

Kp=p p= Kp= 6,7·10 =2,6·10 atm

pt=p +p =2ppt=2 2,6·10 atm =5,2·10 atm

d‐2) Considerando comportamiento ideal, a partir de la presión del gas se obtiene elnúmerodemoles:


nCO2=2,6·10 atm·2L

0,082atm·L·mol ·K 25+273 K=2,1·10 molCO

LamasadeNaHCO quesedescomponees:


84gNaHCO1molNaHCO

=0,036g

LamasadeNaHCO quequedasindescomponerenelequilibrioes:

100gNaHCO inic. –0,036gNaHCO transf. =99,964g equil.

LamasadeNa CO queseformaes:

2,1·10 molCO1molNa CO1molCO

106gNa CO1molNa CO

=0,022g

Lamasatotaldesólidos(NaHCO yNa CO )enelequilibrioes:

99,964gNaHCO +0,022gNa CO =99,986gsólidos

(EsteproblemaeselmismoqueelpropuestoenNavacerrada1996perotodoa25°C,enelproblema propuesto en Castilla y León 2010 solo se preguntan los tres primerosapartados,yelcálculodelaconstanteessimilaralpropuestoenValencia2007).

6.98.Dadoelequilibriocorrespondientealasíntesisdelamoníaco:

(g)+3 (g)2 (g)ΔH=‐92kJJustificasilasafirmacionessiguientessonverdaderasofalsas:a)Cuandoaumentalapresiónelequilibriosedesplazahacialaderecha.b)Laexpresióndelaconstantedeequilibrioes:

K=]

c) Al aumentar la temperatura la constante de equilibrio permanece invariable y elequilibriosedesplazahacialaizquierda.d)Paraobtenermayorcantidadde (g)enelequilibrio,lascondicionesmásfavorablesson:bajastemperaturasypresioneselevadas.

(Valencia2009)




a)Verdadero.Siaumenta lapresión del reactor a temperatura constante, de acuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elequilibriosedesplazaenelsentidoenelquedisminuyalapresión,esdecir,desplazándoseenelsentidoeneldesciendaelnúmerodemoléculasgaseosaspresentesenelequilibrio,esdecir,hacialaformaciónde (derecha).

b)Verdadero.Deacuerdoconlaleydelequilibrioquímico,laconstantedeequilibrioenfunciónde lasconcentracioneses la relaciónentre lasconcentracionesde losproductos(derecha)y lasconcentracionesdelosreactivos(izquierda)cadaunadeellaselevadasasuscorrespondientescoeficientesestequiométricos.


c) Falso. Si aumenta la temperatura, de acuerdo con el principio de Le Châtelier, elsistemasedesplazaenelsentidoenelquedesciendalatemperatura.Comosetratadeunprocesoexotérmico,elequilibriosedesplazaenelsentidoenelqueseconsumacalor,esdecir,hacialaformaciónde y (izquierda).Sinembargo,comolasconcentracionesdelosproductosdisminuyenylasdelosreactivosaumentan,laconstantedeequilibrioalcanzaotrovalor.

d)Verdadero.Talcomosehavistoenlosapartadoa)yc),respectivamente,laformaciónde sevefavorecidaporelaumentodepresiónyeldescensodelatemperatura.

6.99.Unamezcla de volúmenes iguales de y ,medidos a lamisma temperatura ypresión,secolocóenunreactorde4L.Cuandoa727°Cseestableceelequilibrio:

2 (g)+ (g)2 (g)lasconcentracionesde y sonigualesylapresióndelsistemade114,8atm.I.Calcula:a)Númerodemolesinicialesdecadaespecie.b)Númerodemolesdecadaespecieenelequilibrio.c)Elvalordelasconstantes y a727°C.II.Enun recipientede1L se introduce1molde .Calcula la composicióndel sistemacuandosealcanzaelequilibrioa727°C.Planteaunaecuaciónperonoesnecesarioque laresuelvas.III.Sedisponedeunamezclade , y enequilibrio. Indicaelsentidoenelquesedesplazaelequilibriocuando:a)Seaumentalapresión.b)Seelimina delreactor.c)Seintroduce enelreactor.


I. Llamando n al número de moles de iniciales de SO y O , la tabla de molescorrespondientealequilibrioes:

SO O SOninicial n n —ntransformado 2x x —nformado — — 2xnequilibrio n–2x n– x 2xntotal n2x + n–x +2x= 2n+x

Comoenelequilibrio[SO ]=[SO ]:

n2x mol4L

=2xmol4L

n=4x

Considerandocomportamientoidealdelamezcla,seobtienenlosvaloresdexyn:

2n+x mol=114,8atm·1L

0,082atm·L·mol ·K 727+273 K

x=0,8mol

n=3,2mol


n=4x=3,2molesde yde

b)Elnúmerodemolesenelequilibrioes:

3,2–2·0,8 =1,6moles


3,2–0,8 =2,4moles

2·0,8=1,6moles


K =[SO

[SO Ocomo[SO =[SO Kc=

1O

=42,4

=1,67


K =K RT

Δν=Σcoef.esteq.productosgaseososΣcoef.esteq.reactivosgaseosos=‐1

K =1,67·[0,082 273+727 =2,04·10

II.Paraconocerlacomposicióndelsistemaenequilibrio,latablademoleses:

SO O SOninicial — — 1ntransformado — — 2xnformado 2x x —nequilibrio 2x x 1– 2x

TeniendoencuentaqueV=1L,delaexpresióndelaconstanteK seobtiene:

1,67=12xx 2x

6,68 4 2x+1=0

III.ElprincipiodeLeChâtelierdiceque:



a) Si se aumenta lapresión a temperatura constante, de acuerdo con el principio deLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelquebajelapresión,paraellodebedesplazarse en el sentido en el descienda el número de moléculas gaseosas en elequilibrio.Comoaladerechahaymenosmoléculasdegas,elsistemasedesplazahacialaformaciónde (g).

b)Siseelimina (g)delreactor,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueserepongaelO (g)extraídoporloqueelsistemasedesplazahacialaformación y .

c) Si se introduce (g) del reactor, de acuerdo con el principio de Le Châtelier, elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueseconsumaelSO (g)añadido,porloqueelsistemasedesplazahacialaformación y .


6.100.Elequilibrio:

(g) (g)+ (g)seestablececalentando10,4gde a150°Cunrecipientede1Ldevolumen:a)Calculeelvalorde yelporcentajededisociacióndel ,sabiendoquelapresiónenelequilibrioesde1,91atm.b)Si lamezclaanterior secomprimehastaunV=0,5L,calcule lasconcentracionesenelequilibrio.c)¿Cuáleslapresiónenelnuevoequilibrio?




=0,05molPCl



Lapresiónenelequilibriopermitecalcularelvalordeα:

1+α =1,91atm·1L

0,05mol 0,082atm·L·mol ·K 150+273 Kα=0,10110,1%

TeniendoencuentaqueV=1L,elvalordelaconstanteK es:


=

nαV

nαV

n 1‒αV

=nα

V 1‒αK =

0,05 0,1011–0,101

=5,7·10‒4

Elnúmerodemolesdecadaespecieenelequilibrioes:

n =n =0,05mol 0,101 =0,00505mol

n =0,05mol 1‒0,101 =0,04495mol

b) Si al equilibrio anterior se le reduce el volumen a lamitad, de acuerdo con la ley deBoyle, la presión se hace el doble; y de acuerdo con el principio de Le Châtelier, elequilibrio se desplaza hacia donde menos moles de gas haya para que descienda lapresión,esdecir,hacialaformacióndePCl .Latablademolescorrespondientealnuevoes:

PCl PCl Clninicial 0,04495 0,00505 0,00505ntransformado — x xnformado x — —nequilibrio 0,04495+x 0,00505– x 0,00505– x



5,7·10‒4=0,00505–x 0,00505–x

0,5 0,04495+xx=0,0014mol


[Cl ]=[PCl ]= 0,00505–0,0014 mol

0,5L=0,0073M

[PCl ]= 0,04495+0,0014 mol

0,5L=0,0927M

c)Lapresiónenelnuevoequilibrioes:

p= 0,0073+0,0073+0,0927 mol·L 0,082atm·L·mol ·K 150+273 K=3,7atm

6.101.Enunmatrazseintroducen0,1molde a25°C.Seproduceladisociaciónquedalugaralaformaciónde ,ycuandosealcanzaelequilibrio:

(g)2 (g)seobservaquelafracciónmolardel es0,29.Si =0,142a25°C,calcula:a)Presióntotalypresionesparcialesdelosgasesenequilibrio.b)Kcygradodedisociación.c)Sienelrecipientehubieraunamezclade0,5molde y1,5molde ,¿estaría lamezclaenequilibrio?Denoserasí¿enquésentidoevolucionaríaelequilibrio?(Dato.ConstanteR=0,082atm·L· · )

(Murcia2010)


N O NOninicial 0,1 —ntransformado x —nformado — 2xnequilibrio 0,1–x 2xntotal 0,1–x +2x= 0,1+x

AploicandolaleydeDaltonlaexpresióndelaconstanteK es:

K =p

p=

p·y

p·yK =p

y

y

Sustituyendo:

0,142=p0,290,71

p=1,2atm

Laspresionesparcialesdecadagasenelequilibrioson:

p =1,2atm 0,29 =0,35atm

p =1,2atm 0,71 =0,85atm

b)Apartirdelafracciónmolarsepuedeobtenerelgradodedisociación:

y =2x

0,1+x0,29=

2x0,1+x

x=0,017mol


α=0,017mol0,1mol

=0,1717%


K =K RT


K =0,142[0,082 25+273 =5,8·

c)Suponiendounrecipienteconunvolumende1L,parasabersielsistemaseencuentraenequilibriosecalculaelvalordelcocientedereacciónQ ysecomparaconelvalordeK :

Q =[NO[N O

Q =1,50,5

=4,5


Paraqueel sistemaalcanceelequilibrioaesta temperaturaelvalordeQ debehacersemenorhastaigualarseaK .Paraello,[NO ]debedisminuiry[N O ]debeaumentar,porlotanto,elsistemasedesplazahacialaformaciónde .

6.102.Seañade1moldegasNOClaunrecipientede4La25°C.ElNOClsedescomponeyformaNOy gaseosos.A25°C, =2,0·10 paraequilibrio:

2NOCl(g)2NO(g)+ (g)a)¿Cuálessonlasconcentracionesdelasespeciesenequilibrio?b)Calcula alamismatemperatura.


a)Latabladeconcentracionescorrespondientealequilibrioes:

NOCl NO Clcinicial 0,25 — —ctransformado 2x — —cformado — 2x xcequilibrio 0,25–2x 2x x


K =[NO]2[Cl ]

[NOCl]2

Sustituyendo

2,0·10 =x 2x0,25–2x

x=1,3·10 M

Laconcentracióndecadaespecieenelequilibrioes:

[NO]=2 1,3·10 M =2,6·10 M

[Cl ]=1,3·10 M

[NOCl]= 0,25– 2·1,3·10 M=0,2497M



K =K RT


K =2,0·10 [0,082 25+273 =4,9·10

6.103.Alponerencontacto4,4gdedióxidodecarbonoconcarbonosólidoenunrecipientecerradode10La850°Cseestableceelsiguienteequilibrio:

C(s)+ (g)2CO(g)Elvalorde paraesteequilibrioa850°Cesde0,153.Calcular:a)Elvalorde a850°C.b)Lapresióntotalenelequilibrio.c)Lapresióndelmonóxidodecarbonoenelequilibrio.d)Lamasadedióxidodecarbonoenelequilibrio.


a)LarelaciónentrelasconstantesK yK vienedadaporlaexpresión:

K =K RT


K =0,153[0,082 850+273 ]=14

b‐c)Elnúmerodemolesinicialeses:

4,4gCO1molCO44gCO

=0,1molCO


C CO COninicial n 0,1 —ntransformado x x —nformado — — 2xnequilibrio n–x 0,1– x 2xntotal 0,1–x +2x= 0,1+x


K =[CO[CO ]

=

2xV0,1–xV

K =4x

V 0,1–x

Sustituyendo

0,153=4x

10 0,1–xx=0,082mol

Considerandocomportamientoideal,lapresióntotalylaparcialdelCOson:

ptotal=0,1+0,082 mol 0,082atm·L·mol ·K 850+273 K

10L=1,676atm


pCO=2·0,082 mol 0,082atm·L·mol ·K 850+273 K

10L=1,510atm

d)LamasadeCO enelequilibrioes:

4,4gCO 0,082molCO44gCO1molCO

=0,792g

6.104.El yel reaccionansegúnlaecuación:

(g)+ (g)NO(g)+ (g)Unavezalcanzadoelequilibrio, lacomposiciónde lamezclacontenidaenunrecipientede1Ldecapacidades0,6molde ;0,4moldeNO;0,1molde y0,8molde .Calculeelvalorde enesascondicionesy lacantidadenmolesdeNOquehabríaqueañadiralrecipiente,enlasmismascondiciones,paraquelacantidadde fuera0,3mol.

(Córdoba2010)


K =[NO][SO ][NO ][SO ]

=

nV

nV

nV

nV

K =n n

n n


K =0,6 0,40,1 0,8

=3


K =K RT


K =K =3

Latablademolesdelanuevasituacióndeequilibrioes:

NO SO NO SO ninicial 0,1 0,8 0,4+n 0,6ntransformado — — x xnformado x x — —nequilibrio 0,1+x 0,8+x 0,4+n − x 0,6−x

LacantidaddeNO enelequilibriopermiteconocerelvalordex:

0,1+x =0,3x=0,2mol

SustituyendoenlaexpresióndeK sepuedecalcularelvalordenañadido:

3=0,2+n 0,40,3 1,0

n=2,05molNO


6.105.Puedeobtenerse clorodeacuerdo con la siguiente reacciónque tiene lugaren fasegas:

4HCl+ 2 +2 a)Obtengalaexpresióndelaconstantedeequilibrio enfuncióndelapresióntotal(p)ydelosmoles(x)deoxígenoquereaccionan,suponiendoquesemezclan4molesdeHClcon1molde .b)Sia390°Csemezclan0,080molesdeHCly0,100molesde ,seforman0,0332molesde

a lapresión totalde1atm.Calculeelvalorde aesa temperaturayelvolumendelrecipientequecontienelamezcla.



HCl O Cl H Oninicial 4 1 — —ntransformado 4x x — —nformado — — 2x 2xnequilibrio 4–4x 1– x 2x 2xntotal 4–4x + 1–x +2x+2x= 5– x


K pH2O

2 pCl22

pHCl 4 pO2


pHCl=p·yHCl=p4 1x5x

p =p·y =p1x5x

p =p =p·y =p2x5x

LaexpresióndelaconstanteK quedacomo:

K = p

2x5x

2 p

2x5x

2

p4 1x5x

4

p1x5x

K = 5x 16p 1x

b)Latablademolescorrespondientealequilibrioesahora:

HCl O Cl H Oninicial 0,080 0,100 — —ntransformado 4x x — —nformado — — 2x 2xnequilibrio 0,080–4x 0,100– x 2x 2xntotal (0,080–4x)+(0,100–x)+2x+2x=(0,180– x)

ConocidoelnúmerodemolesdeCl enelequilibrio:

n =0,0332=2xx=0,0166mol



pHCl=1atm0,0804·0,0166 mol0,1800,0166 mol

=0,083atm

p =1atm0,1000,0166 mol0,1800,0166 mol

=0,510atm

p =1atm0,0332mol

0,1800,0166 mol=0,203atm


K = 0,203 0,2030,083 0510

=69,6

Considerandocomportamientoideal,elvolumendelrecipientees:

V=0,1800,0166 mol 0,082atm·L·mol ·K 390+273 K

1atm=8,88


(g)2 (g)vale0,671a45°C.Calculelapresióntotalenelequilibrioenunrecipientequesehallenadocon a10atmyadichatemperatura.


Latabladepresionescorrespondientealequilibrioes:

N O NOpinicial 10 —ptransformado p —pformado — 2ppequilibrio 10–p 2p


K =p

p0,671=

2p10p

p=1,21atm

Lapresióntotaldelamezclaenelequilibrioes:

p=p +p 1,21= 10p +2pp=11,21atm


C(s)+ (g)2CO(g) =0,17a900K

Enunrecipienteherméticode100Lseintroduce a0,8atmy900K.Siexistecarbonoenexceso,calcular:a)MolesdeCOenelequilibrio.a)Lapresiónenelrecipiente.


a)Latabladepresionescorrespondientealequilibrioes:


CO COninicial 0,8 —ntransformado p —nformado — 2pnequilibrio 0,8–p 2p


K =pp

SustituyendolosvaloresdadosseobtieneelvalordepresiónparcialdelCO:

0,17=2p0,8p

p=0,164atm

LapresiónparcialdelCOes:

p =2 0,164atm =0,328atm

Considerandocomportamientoideal,elnúmerodemoleses:

n =0,328atm·100L

0,082atm·L·mol ·K 900K=0,44molCO

b)LapresiónparcialdelCO es:

p = 0,80,164 atm=0,636atm

DeacuerdoconlaleydeDalton,lapresióntotaldelamezclaes:

pt=p +p p = 0,636+0,328 atm=0,964atm

6.108.Seintroducen10gdehidrógenocarbonatodesodiosólidoenunrecipientede1Lysecalientaa120°Ctransformándoseencarbonatodesodiosólido,dióxidodecarbonogaseosoyvapordeaguasegúnlareacción:

2 (s) (s)+ (g)+ (g)Laconstantedeequilibriodeestareaccióntieneelvalor =1,28.Calcule lapresión totalenel equilibrioyelporcentajeenpesodehidrógenocarbonatodesodiodescompuesto.




LaconstanteK es:

K =p ·p



p =p +p


p =p =p2


K =p4

p = 4 1,28p =2,26atm

LapresiónparcialdelCO es:

p =2,262

p =1,13atm

ConsiderandocomportamientoidealsecalculaelnúmerodemolesdeCO formados:

x=1,13atm·1L

0,082atm·L·mol ·K 120+273 K=0,035molCO

RelacionandoCO conNaHCO :

0,035molCO2molNaHCO 1molCO

84gNaHCO 1molNaHCO

=5,9gNaHCO

ElporcentajedeNaHCO transformadoes:

5,9gNaHCO transformado10gNaHCO inicial

100=59%

6.109. Se introducepentaclorurode fósforo ( ) enun recipientedonde sehahecho elvacío y, cuando se calienta a 500 K y una atmósfera de presión total, se descomponeparcialmenteentriclorurodefósforoycloro.Lamezclaenequilibriodelostresgasestieneunadensidadde2,83g/L.Calcula,enestascondiciones, , yelgradodedisociacióndelpentaclorurodefósforo.Sia500Kseintroducenenunrecipientede1L:a)0,1molesde ,0,1molesde y0,1molesdeCl2b)0,1molesde y0,1molesde c)0,1molesde y0,1molesde d)0,1molesdePCl3y0,1molesde Calcula,encadacaso,lacomposicióndelamezclaenequilibrio.





Considerandocomportamientoideal,laecuacióndeestadodelosgasessepuedeescribircomo:

pV=n 1+α RTpV=mM

1+α RTpM=ρ 1+α RT

Elvalordelgradodedisociaciónes:

α=1atm 208,5g·mol

2,83g L 0,082atm·L·mol ·K 500K–1=0,80α=80%


K =p p

p

DeacuerdoconlaleydeDaltondelaspresionesparcialeslaexpresióndeK quedacomo:

K =p·y p·y

p·y=p

nαn 1+α

nαn 1+α

n 1–α)n 1+α)

K =pα1–α


K =1 0,81 0,8

=1,8


K =K RT


K =1,8[0,082500 =0,043

a) Si inicialmente hay 0,1moles de cada componente es preciso calcular el cociente dereacciónparaverenquésentidosedesplazaelequilibrio:

Elcocientedereacciónes:

Q =[PCl ]0[Cl ]0

[PCl ]0Q =

0,1·0,10,1

=0,1

ComoQ >K ,paraqueelsistemaalcanceelequilibrioQ debehacersemenorporloelsistemadebedesplazarsehacialaformaciónPCl5.

Latablademolescorrespondientealnuevoequilibrioes:

PCl PCl Clninicial 0,1 0,1 0,1ntransformado — x xnformado x — nequilibrio 0,1+x 0,1– x 0,1– x

SustituyendoenlaexpresióndelaconstanteK yteniendoencuentaqueV=1L:

0,043=0,1–x 0,1–x

0,1+xx=0,0263mol



PCl = Cl =0,1–0,0263 mol

1L=0,0737M

PCl =0,1+0,0263 mol

1L=0,1263M

b)Siinicialmentehay0,1molesdePCl y0,1molesdePCl elequilibriosedesplazahacialaformacióndeCl .


PCl PCl Clninicial 0,1 0,1 ntransformado x x xnformado — — nequilibrio 0,1–x 0,1+x x


0,043=x 0,1+x 0,1–x

x=0,0255mol


PCl =0,1+0,0255 mol

1L=0,1255M

Cl =0,0255mol

1L=0,0255M

PCl =0,1–0,0255 mol

1L=0,0745M

c)Siinicialmentehay0,1molesdePCl y0,1molesdeCl elequilibriosedesplazahacialaformacióndePCl .Esteapartadoesidénticoalalanterioryconelmismoresultadoparax.

d)Siinicialmentehay0,1molesdePCl y0,1molesdeCl elequilibriosedesplazahacialaformacióndePCl .


PCl PCl Clninicial 0,1 0,1ntransformado — — nformado x x xnequilibrio x 0,1– x 0,1– x


0,043= 0,1–x 0,1–x

xx=0,0525mol


PCl = Cl =0,1–0,0525 mol

1L=0,0475M


PCl =0,0525mol

1L=0,0525M

6.110. El amoniaco es una sustancia muy importante en la sociedad actual al serimprescindibleen laobtenciónde tintes,plásticos, fertilizantes,ácidonítrico,productosdelimpieza,comogascriogénico,explosivosyfibrassintéticasentreotrosproductos.Susíntesisfue realizadaporF.Haber en1908,mientrasqueK.Boschdesarrolló laplanta industrialnecesariaparaelloen1913.Elprocesoquetienelugaresunequilibrioenfasegaseosa:

1

2 (g)+ 3

2 (g) (g)

Algunosdatostermodinámicosdelasespeciesimplicadasserecogenenlasiguientetabla:Tabla1

Sustancia H°(kJ· ) S°(J· · )H2(g) 0 +131N2(g) 0 +192NH3(g) ‐46 +193HaberobtuvoelPremioNobeldeQuímicade1918porsudescubrimientoy,eneldiscursoderecepcióndelpremio,diolossiguientesdatosreferentesalequilibriocitadomásarriba:

Tabla2T(°C) Fracciónmolarde enelequilibrio

1atm 30atm 100atm 200atm200 0,66 26 0,15 0,68 0,81 0,86400 0,014 0,76 4,4·10 0,11 0,25 0,36600 1,5·10−3 0,11 4,9·10 0,014 0,045 0,083800 3,6·10−4 0,032 1,2·10 3,5·10 0,012 0,0221000 1,4·10−4 0,014 4,4·10 1,3·10 4,4·10 8,7·10

El proceso tiene lugar introduciendo nitrógeno e hidrógeno (obtenidos previamente) enproporciónestequiométricaenel reactorenunas condicionesde450°Cyentre200y700atmdepresión,usandouncatalizador.Enlascondicionesindicadaslaconversiónenunsolopaso (ver tabla 2) es muy baja por lo que los gases que salen del reactor se enfríancondensandoyeliminandoelamoniacoformadoyreintroduciendoelnitrógenoehidrógenonocombinadosdenuevoenelreactor.Las condiciones de presión y temperatura vienen fijadas por criterios no sólotermodinámicossinotambiéncinéticos;elcatalizadoreshierropreparadoespecialmentedemodoquetengaunagransuperficie.a) A partir de los datos termodinámicos de la tabla 1 y suponiendo, en primeraaproximación, que las magnitudes termodinámicas no varían con la temperatura,determinar el intervalo de temperaturas en el que el proceso directo de formación delamoniacoseráespontáneo.b) Representar y etiquetar el diagrama energético del proceso tanto si ocurriese en fasegaseosayausenciadelcatalizadorcomoenpresenciadelmismocomentandolasdiferenciasentreamboscasos.c) Justificar, con detalle, la variación observada de los valores de la fracción molar deamoniacoenelequilibrio(tabla2),enfuncióndelatemperaturaypresión.d) Justificar la influencia que tiene el catalizador y la eliminación del amoniaco formadosobreelrendimientoenlaproduccióndeamoniacoe)Enunaexperienciade laboratorio se introdujeronunmoldenitrógenoy tresmolesdehidrógenoenunrecipientede0,58Ldecapacidadaunatemperaturade300°Cy200atmdepresión.Analizadalamuestraenelequilibrio,seencontróquelafracciónmolardeamoniacoes0,628.¿Cuáleselvalordelaconstantedeequilibrioenesascondiciones?

(Asturias2011)

Cuesti

a)PaLava

La vprod

Elva

Δ

Susti

Setraelval

b) Encatal

c)Enla temrespe

ionesyProble

aradeterminariacióndee

Δ G°=Δ H

variación deuctosyreac

Δ H°=Σ ν

= 1m

lordeΔ S°s

Δ S°=Σ νiS

= 1mo

ituyendoen

T=‐46k

‐99,5J

atadeunprlorde °

n la figura 1izada.

nlassiguientmperaturaectivamente

masdelasOlim

narlaesponenergíalibre

H°–T·Δ S°

e entalpía pctivos.

νiH°i productos

molNH‐4mo

secalculaa

°i productos–

olNH193K·mo

laexpresión

kJJ/K

103J1kJ

=

rocesoespo>0.

1 semuestr

Figura1

tesgráficasa diferentee.

Figura2

mpiadasdeQu

ntaneidaddedeGibbsse

puede calcu

s–Σ νiH°i re

46kJlNH

12

partirdelas

Σ νiS°i reacti

Jol

12mo

ndelaener

462K

ontáneopa

ra el diagra

serepresens presiones

uímica.Volume

elareaccióecalculame

ularse a pa

eactivos=

12molN

0mo

sentropías

tivos

olN192JK·mol

rgíalibrede

araT<462

ama energét

Comcatalmayo

La pdismlasrhacetiem

ntalafracciós y frente a

ComuconproNH

Esttrafav

en2.(S.Menar

nesnecesaediantelasig

rtir de las

kJolN

+32m

molaresde

+32molH

Gibbs:

K,yaquepa

tico para las

o se puedlizadaposeeorquelade

presencia deminucióndeeaccionesdequeelequpo

ónmolardea la presión

mo se obsuestra ennstante, unoduce un dH producido

toesconsisatadeunprvorecidopor

rgues&F.Latre

riocalcularguienteexpr

entalpías d

olH0kJ

molH

productosy

131JK·mol

=‐9

aratempera

s reacciones

de observaeunaenerglareacción

el catalizadolaenergíadirectaeinveilibrioseal

NH enele a diferente

erva en lala figuraaumentodedescenso deo.

tenteconelrocesoexotérlasbajaste

e)

relvalorderesión:

de formació

=‐46kJ

yreactivos:

99,5JK

aturassuper

s catalizada

ar, reaccióngíadeactivacatalizada.

or producedeactivacióversa.Estehlcanceenm

equilibriofrees tempera

a gráfica qu2, a pr

e la tempere la cantida

lhechodeqérmico,queemperatura

509

Δ G°.

ón de

riores

a y no

n noación

unaóndehechomenos

enteaturas,

ue seresiónraturaad de

queseseves.


Como se observa en la gráfica que semuestra en la figura 3, a temperaturaconstante, un aumento de la presiónproduceunincrementodelacantidaddeNH producido.

Esto es consistente con el hecho de quese tratadeunprocesoenelqueexistenmásmolesdegasenlosreactivosqueenlosproductos.

Figura3

d)ElprincipiodeLeChâtelierdiceque:



La adición de un catalizador disminuye por igual las energías de activación de lasreacciones directa e inversa con lo que se consigue que la reacción seamás rápida sinalterarparanadaelequilibrio, por lo que lacantidaddeNH3 formadopermanececonstante.

Siseelimina (g)delreactor,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemasedesplazaenelsentidoenelqueserepongaelNH (g)extraídoporloqueelsistemasedesplazahacialaformaciónde ,porloqueaumentaelrendimientodelproceso.

e)Latablademolescorrespondientealequilibrioes:

N H NHninicial 1 3 —ntransformado ½x 1½x —nformado — — xnequilibrio 1–½x 3– 1½x xntotal 1–½x + 3– 1½x +x= 4– x

ApartirdelafracciónmolardeNH enelequilibrioseobtieneelvalordex:

x4–x

=0,628x=1,543mol

LaexpresióndelaconstanteK :

K =[NH ]

[N , [H ,



[N ]=1–½xV

=0,229mol0,58L

=0,394M

[H ]=3–1½x

V=0,686mol0,58L

=1,182M

[NH ]=xV=1,543mol0,58L

=2,660M

K =2,660

0,394 , 1,182 , =3,3

Valorquenodiscrepaconlosquesemuestranenlatabla2.

6.111.Enlareacción:

2CO(g)+O2(g)2 (g)¿Cómoafectaalequilibriounaumento,apresiónytemperaturaconstantes,de lacantidadde ?¿Yunaumentoatemperaturaconstantedelapresióntotal?a)Enlosdoscasosseproduceundesplazamientodelequilibriohacialaderecha.b)Unaumentodelacantidadde 2desplazaalequilibriohacialaderecha,mientrasqueunaumentodelapresióntotallodesplazahacialaizquierda.c)Unaumentodelacantidadde desplazaalequilibriohacialaizquierda,mientrasqueunaumentodelapresióntotallodesplazahacialaderecha.

(Valencia2011)



▪ Si se aumenta la cantidad de a p y T ctes., de acuerdo con el principio deLeChâtelier,elsistemaevolucionaenelsentidoenelqueseconsumalasustanciaañadida.ElsistemasedesplazahacialaformacióndeCO.

▪Siseaumenta lapresión total aT cte,deacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier, elsistemaevolucionaenelsentidoenelquebajelapresióndelsistema.Paraqueéstabaje,es preciso que disminuya el número demoléculas de gas presentes en el equilibrio. Elsistemasedesplazahacialaformaciónde ,yaqueasípasade3moléculasdegas(COyO )a1moléculadegas(CO ).


(g) (g)+ (g)

Elvalorde vale2,24·10 a227°C.Si en un recipiente de 10,0 L se introducen 4,00moles de pentacloruro de fósforo y sutemperaturaseelevaa227°C.Calcular:a) La concentraciónde las especies que intervienen en la reacciónuna vez establecido elequilibrio.b)Losmolesdepentaclorurodefósforoquequedansinreaccionar.c)Lapresiónparcialdecadagas.d)Losmolesdepentaclorurodefósforoquequedansinreaccionarsiseañadealrecipiente10,0molesde .




PCl PCl Clninicial 4,00 — —ntransformado x — —nformado — x xnequilibrio 4,00–x x x



Sustituyendo

2,24 10 =

x10

x10

4,00–x10

x=0,84mol


[PCl ]=[Cl ]=0,84mol10L

0,084M

[PCl ]=4,00–0,84 mol

10L0,316M

b)LacantidaddePCl quequedasinreaccionarenelequilibrioes:

4,00molPCl (inicial)–0,84molPCl (disociado)=3,16mol (equilibrio)






Siañade a temperaturaconstante,de acuerdo con el principio deLeChâtelier, elsistemaevolucionaenelsentidoenelqueseconsumaelCl añadido.Paraqueestoocurraelsistemasedesplazahacialaformaciónde .

Lanuevatablademolescorrespondientealequilibrioes:

PCl PCl Clninicial 3,16 0,84 (10+0,84)ntransformado — x xnformado x — —nequilibrio 3,16+x 0,84– x 10,84– x


2,24 10 =

0,84–x10

10,84–x10

3,16+x10

x=0,75mol


LacantidaddePCl quequedasinreaccionarenelequilibrioes:

3,16molPCl (inicial)+0,75molPCl (formado)=3,91mol (equilibrio)

6.113.Elclorurodenitrosilosesintetizasegúnlareacción:

2NO(g)+ (g)2NOCl(g) =4,6·10 a25°CEnunmatrazde15Lsesabequehay4,125molesdeNOCly0,125molesdeclorocuandoelsistemaalcanzaelequilibrioadichatemperatura.Calcula:a)MolesdeNOysupresiónparcialenelequilibrio.b)Composiciónvolumétricadelamezclagaseosaenequilibrio.c)Presióntotaldelsistema.d)Siunavezalcanzadoelequilibrioelvolumensereducealamitad,razonaquéocurrirá.


a)SustituyendoenlaexpresióndelaconstanteK :

K =[NOCl

[NO [Cl ]4,6·10 =

4,12515

x15

0,12515

x=0,210molNO

Considerandocomportamientoideal,lapresiónparcialdelNOes:

pNO=0,210mol 0,082atm·L·mol ·K 25+273 K

15L=0,342atm

b)DeacuerdoconlaleydeAvogadro,lacomposiciónvolumétricadeunamezclagaseosacoincideconsucomposiciónmolar.

Elnúmerodemolesdemezclagaseosaes:

nt= 0,210molNO + 0,125molCl + 4,125molNOCl =4,460molmezcla

yNO=0,21molNO

4,460molmezcla=0,0474,7%NO

y =0,125molNO

4,460molmezcla=0,0282,8%

yNOCl=4,125molNOCl4,460molmezcla

=0,92592,5%NOCl

Considerandocomportamientoideal,lapresióndelamezclagaseosaes:

pNO=4,460mol 0,082atm·L·mol ·K 25+273 K

15L=7,266atm



Si reduceelvolumen a lamitad a temperatura constante, según la ley deBoyle, lapresiónseduplica,ydeacuerdoconelprincipiodeLeChâtelier,elsistemaevolucionaenel sentido en el que baje la presión del sistema. Para que esta baje, es preciso quedisminuya el número de moléculas de gas presentes en el equilibrio. El sistema se


desplazahacialaformacióndeNOCl,yaqueasípasade3moléculasdegasa2moléculasdegas.

6.114.Enunrecipientede1L,enelquepreviamentesehahechoelvacío,seintroducen0,05gde (g)y0,11gdeHCl (g).Alcalentara275°C lapresiónvavariandohastaqueseestabilizaa0,204atm.Enunsegundoexperimentoseintroducen0,10gde (s)enelmismorecipiente,dondetambiénsehabíahechoelvacíopreviamente.Alcalentara275°Celsólidosedescomponeen

(g)yHCl (g), lapresiónenel interiordel recipientevaaumentandoy sealcanzaunvalormáximode0,168atm.Enuntercerexperimentoseintroduceenelmismorecipiente,dondetambiénsehahechoelvacíopreviamente,0,11gde (s).Alcalentara275°Celsólidosevadescomponiendoen (g)yHCl(g)ylapresiónenelinteriordelrecipientevaaumentandohastaunvalormáximode0,185atm.a)Calcula y paraelequilibrio:

(s) (g)+HCl(g)b)Explicalosresultadosdelosexperimentossegundoytercero.



0,05gNH1molNH17gNH

=2,94·10 mol

0,11gHCl1molHCl36,5gHCl

=3,01·10 mol


NH Cl NH HClninicial — 2,94·10 3,01·10 ntransformado — x xnformado x — —nequilibrio nx 2,94·10 x 3,01·10 x

Lapresiónenelequilibriopermitecalcularlaspresionesdetodaslasespeciespresentesenelmismo:

nt= 2,94·10 x + 3,01·10 x nt= 5,95·10 2x mol


5,95·10 2x mol=0,204atm·1L

0,082atm·L·mol ·K 275+273 K

Seobtiene,x=7,05·10 mol

nNH3= 2,94·103 7,05·10 mol=2,235·10‐3mol

nHCl= 3,01·10 3 7,05·10 mol=2,305·10‐3mol

pNH3=2,235·10 3mol 0,082atm·L·mol ·K 275+273 K

1L=0,100atm

pHCl=2,305·10 3mol 0,082atm·L·mol ·K 275+273 K

1L=0,104atm


ElvalordelaconstanteKpes:

K =p ·pHClK = 0,100 0,104 =1,04·


K =K RT


Sustituyendo:

Kc=1,04·10 [0,082 275+273 =5,13·

b)Lapresióndelequilibriodeterminalamínimacantidaddesólidoquedebeexistirenelrecipiente para que se alcance el equilibrio en ese recipiente y a esa temperatura. Secalculaapartirdelaspresionesparciales(moles)enelequilibrio.

SiKp=1,04·10 ,elvalordelapresiónparcialaesatemperaturayeneserecipientees:

p= 1,04·10 2p=0,102atm

nNH3=0,102atm·1L

0,082atm·L·mol ·K 275+273 KnNH3=2,27·10

3mol

2,27·10 3molNH1molNH Cl1molNH

53,5gNH Cl1molNH Cl

=0,12g

En el segundo experimento la presión de equilibrio (0,168 atm) y la masa inicial desólido(0,10g)enelrecipientesonmenoresquelasnecesarias(0,204atmy0,12g)paraquesealcanceelequilibrioenesascondiciones,portanto,todoelsólidodedescomponeynosealcanzaelequilibrio.

En el tercer experimento, ocurre lomismoque enel anterior, lapresióndeequilibrio(0,185 atm) y la masa inicial de sólido (0,11 g) en el recipiente son menores que lasnecesarias(0,204atmy0,12g)paraquesealcanceelequilibrioenesascondiciones,portanto,todoelsólidodedescomponeynosealcanzaelequilibrio.

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