Química  General  II  Semestre  2015-­‐2                                                                                Serie  III  

Instrucciones.  Resuelve   los  siguientes  problemas,  escribe  el  procedimiento  que  vas  a  seguir  para  ello.  Léelo  y  piensa  si  lo  que  propones  te  va  a  llevar  a  conseguir  la  respuesta.  Si  no  es  así,  replantea  nuevamente  y  procede  si  así  lo  consideras.  Indica  todas  las  operaciones  de  manera  clara  y  encierra  en  un  cuadro  o  círculo  la  respuesta.  Resuelve  los  problemas  de  los  temas  que  ya  hemos  estudiado  en  la  clase.  Los  demás  se  entregarán  el  día  del  examen.  

1. Representa  la  expresión  de  la  constante  de  equilibrio  para  las  siguientes  reacciones,  indica  si  la  reacción  es  homogénea  o  heterogénea.    

𝑁! 𝑔 + 𝑂! 𝑔 ⇌ 2𝑁𝑂(𝑔)  𝑇𝑖 𝑠 + 2𝐶𝑙! 𝑔 ⇌ 𝑇𝑖𝐶𝑙! 𝑙  

2𝐶!𝐻! 𝑔 + 2𝐻!𝑂 𝑔 ⇌ 2𝐶!𝐻!   𝑔 + 𝑂! 𝑔  𝐶𝑜 𝑠 + 2𝐻! 𝑎𝑐 ⇌ 𝐶𝑜!! 𝑎𝑐 + 𝐻!  (𝑔)  

𝑁𝐻! 𝑎𝑐 + 𝐻!𝑂 𝑙 ⇌ 𝑁𝐻!! 𝑎𝑐 + 𝑂𝐻!(𝑎𝑐)    

2. ¿Cuál  de  las  siguientes  reacciones,  está  desplazada  a  favor  de  la  formación  de  productos,  y  cual  a  la  izquierda,  a  favor  de  la  formación  de  reactivos?  Justifica  tu  respuesta.  a)  2𝑁𝑂 𝑔 + 𝑂! 𝑔 ⇌ 2𝑁𝑂!;  𝐾!" = 5.0×10!"  b)  2𝐻𝐵𝑟 𝑔 ⇌ 𝐻! 𝑔 + 𝐵𝑟! 𝑔 ;  𝐾!" = 5.8×10!!"    

3. La  constante  de  equilibrio  de  la  reacción:  2𝑁𝑂 𝑔 + 𝐵𝑟! 𝑔 ⇌ 2𝑁𝑂𝐵𝑟(𝑔)  es  1.3×10!!  a  1000  K.  

             Determina  la  𝐾!"  de  la  reacción:    2𝑁𝑂𝐵𝑟(𝑔) ⇌ 2𝑁𝑂 𝑔 + 𝐵𝑟! 𝑔    4. Considera  el  equilibrio  del  cloro  gaseoso  que  se  burbujea  en  agua,  para  producir  cloruro  

de  hidrógeno  y  oxígeno  cuya  𝐾!" = 0.0752  a  480°C:  a) ¿Determina  el  valor  de  la  𝐾!"  de  la  reacción?  

4𝐻𝐶𝑙 𝑔 + 𝑂! 𝑔 ⇌ 2𝐶𝑙! 𝑔 + 2𝐻!𝑂 𝑔  b)  ¿Determina  es  el  valor  de  la  𝐾!"  de  la  reacción?  

𝐶𝑙! 𝑔 + 𝐻!𝑂 𝑔 ⇌ 2𝐻𝐶𝑙 𝑔 +12𝑂!  (𝑔)  

c)  ¿Determina    el  valor  de  la  𝐾!"  de  la  reacción?  

2𝐻𝐶𝑙 𝑔 +12𝑂!  (𝑔) ⇌ 𝐶𝑙! 𝑔 + 𝐻!𝑂 𝑔  

 5. Considere  las  reacciones:    

𝐴 𝑎𝑐 + 𝐵 𝑎𝑐 ⇌ 𝐶 𝑎𝑐    y    𝐶 𝑎𝑐 + 𝐷 𝑎𝑐 ⇌ 𝐸 𝑎𝑐 + 𝐴(𝑎𝑐)  Las  constantes  de  equilibrio  a  100°C  son  1.9×10!!  𝑦  8.5×10!respectivamente.  Determina  el  valor  de  la  constante  de  equilibrio  de  la  reacción:  𝐵 𝑎𝑐 + 𝐷(𝑎𝑐) ⇌ 𝐸(𝑎𝑐)    

6. El  metanol  (𝐶𝐻!𝑂𝐻)   se  produce  en  escala  comercial  mediante   la   reacción  catalizada  de  monóxido   de   carbono   e   hidrógeno.   Se   encuentra   que   una   mezcla   al   equilibrio   en   un  recipiente   de   dos   litros   contiene   0.0406  mol   de  𝐶𝐻!𝑂𝐻   ,   0.1070  mol   de  monóxido   de  carbono  y  0.302  mol  de  hidrógeno,  todo  a  500°C.  Determina  la  constante  de  equilibrio  de  esta  reacción  a  500°C        

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 7. El  tricloruro  de  fósforo  y  el  cloro  gaseoso  reaccionan  generando  pentacloruro  de  fósforo.  

Se   carga   un   recipiente   de   reacción   con  una  mezcla   de   tricloruro   de   fósforo   y   cloro   y   se  dejan  equilibrar  a  450  K.  En  el  equilibrio   las  presiones  parciales  de   los  gases  son  𝑃!"#! =0.124  𝑎𝑡𝑚  ,𝑃!"! = 0.157  𝑎𝑡𝑚,𝑃!"#! = 1.30  𝑎𝑡𝑚.  a)  ¿Determina  el  valor  de  la  constante  de  equilibrio?  

 8. Se   calienta  una  mezcla  de  1.374  g  de  hidrógeno,   70.31  g  de  bromo  en  un   recipiente  de  

2.00  L  a  700  K.  Estas  sustancias  reaccionan  para  generar  bromuro  de  hidrógeno:  Se  encuentra  que  al  equilibrio  el  recipiente  contiene  0.566  g  de  hidrógeno.  a)  Determina  las  concentraciones  de  todas  las  especies  al  equilibrio  b)  Determina  la  constante  de  equilibrio  del  sistema  (Kc)  c)  Determina  la  constante  de  equilibrio  del  sistema  (Kp)    

9. Se  carga  un  matraz  de  3  L  a  500°C    con  1.500  atm  de  𝑁!𝑂!  y  1.00  atm  de  𝑁𝑂!    la  reacción  es  la  descomposición  del  tetra  óxido  de  di  nitrógeno  en  óxido  nítrico  Una  vez  alcanzado  el  equilibrio  la  presión  parcial  del  𝑁𝑂!  es  de  0.512  atm.  a)  ¿Cuál  es  la  presión  parcial  al  equilibrio  del  𝑁!𝑂!?  b)  Determina  el  valor  de  la  constante  de  equilibrio  de  esta  reacción    

10. A  800  K,  la  constante  de  equilibrio  de  la  reacción  de  descomposición  del  yodo  molecular  a  yodo  atómico  es  de  0.00204  Si  una  mezcla  al  equilibrio  en  un  recipiente  de  10.0  L  contiene  0.0322  g  de  𝐼,  ¿Cuál  es   la  masa  de  yodo  molecular  hay  en  la  mezcla?    

11. En  el  equilibrio  de  la  reacción  de  bromo  con  cloro  para  generar  cloruro  de  bromo  a  400  K,  el  valor  de  la  constante  de  equilibrio  es  7.    Si  se  introducen  0.30  mol  de  bromo  y  0.50  mol  de   cloro   en   un   recipiente   de   1.0   L   a   400   K,   ¿Cuál   será   la   concentración   al   equilibrio   de  todas  las  especies  al  equilibrio?    

12. A   21.8°C   la   constante   de   equilibrio   de   la   siguiente   reacción   de   descomposición   del  𝑁𝐻!𝐻𝑆  (𝑠)  en  amoniaco  gaseosos  y  sulfuro  de  hidrógeno  gaseoso,  es  de  0.070    Determina  las  presiones  parciales  al  equilibrio,  del  amoníaco  y  el  sulfuro  de  hidrógeno,  si  se  coloca  una  muestra  de  𝑁𝐻!𝐻𝑆  sólido  en  un  recipiente  cerrado,  la  cual  se  descompone  hasta  alcanzar  el  equilibrio.    

13. A  25°C  la  reacción  de  disociación  del  cromato  de  calcio  en  sus  iones  respectivos  tiene  un  valor   de   constante   de   equilibrio   es   de   7.1×10!!.   ¿Cuáles   son   las   concentraciones   al  equilibrio   de   él   ión   calcio   y   el   ióncromato,   si   se   parte   de   una   disolución   saturada   de  cromato  de  calcio?    

14. Tienes  los  siguientes  datos:  6𝐶𝑂! 𝑔 + 6𝐻!𝑂 𝑙 ⇌ 𝐶!𝐻!"𝑂! 𝑠 + 6𝑂! 𝑔  ∆𝐻° = 2816  𝑘𝐽  

a) Escribe  la  expresión  de  la  constante  de  equilibrio  para  la  reacción  b)   ¿Cómo   influyen  en  el   equilibrio   los   siguientes  parámetros   y   cuál  es   la   consecuencia  en  el  equilibrio?  Justifica  todas  las  respuestas  

b.1)  Aumentar  la  presión  parcial  del  dióxido  de  carbono.  b.2)  Aumentar  la  temperatura.  

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b.3)  Extraer  el  dióxido  de  carbono.  b.4)  Reducir  la  presión  total.  b.5)  Extraer  la  glucosa.  b.6)  Agregar  un  catalizador.  

 15. Se  hace  pasar  una  mezcla  de  metano  y  agua  sobre  un  catalizador  de  níquel  a  1000  K.  La  

mezcla  resultante  se  recoge  en  un  matraz  de  5.00  L  y  se  encuentra  que  contiene  8.62  g  de  monóxido   de   carbono,   2.60   g   de   hidrógeno,   43.0   g   de   metano   y   48.4   g   de   agua.  Suponiendo  que  se  ha  alcanzado  el  equilibrio,  determina  la  constante  de  equilibrio  de  esta  reacción.    

16. Se  mantiene  una  mezcla  de  hidrógeno,  azufre  y  sulfuro  de  hidrógeno,  en  un  recipiente  de  1.0  L  a  90°C  hasta  que  se  alcance  el  equilibrio.  En  el  equilibrio  la  mezcla  contiene  0.46  g  de  sulfuro  de  hidrógeno,  0.40  g  de  hidrógeno.  a)  Escriba  la  reacción  que  se  lleva  a  cabo  y  la  expresión  de  la  constante  de  equilibrio.  b)  ¿Determina  el  valor  de  la  constante  de  equilibrio  de  esta  reacción?    

17. Una  muestra  de  bromuro  de  nitrosilo  se  descompone  en  monóxido  de  nitrógeno  y  bromo    Una  mezcla  al  equilibrio  en  un  recipiente  de  5.00  L  a  100°C  contiene  3.22  g  de  bromuro  de  nitrosilo,  3.08  g  de  monóxido  de  nitrógeno  y  4.19  g  de  bromo.  a)  Determine  el  valor  de  la  constante  de  equilibrio.  b)  ¿Cuál  es  la  presión  total  ejercida  por  los  gases  en  este  sistema?    

18. Resuelva  el   siguiente  ejercicio.  Anote   las   cantidades  de   sustancia   (n)   correspondientes  a  cada  espacio  en  que  se  encuentre  el  símbolo  ∀     1

3𝐴  (𝑔)      +          

25𝐵(𝑔)    +            

17𝐶  (𝑠)                    ⇌                                      

12𝐷(𝑠)        +                

16𝐸(𝑔)  

n  Inicial   3   2   6     0   0  

n   sin  reaccionar    

∀   ∀   x      

n   que  reaccionan  

∀   ∀   ∀      

n   final  totales  

∀   ∀   ∀   ∀   ∀  

n   final   en  disolución  

∀   ∀   ∀   ∀   ∀  

 

a)  Si  la  reacción  fuese  cuantitativa,  ¿Cuál  sería  el  reactivo  limitante?  b)  Escriba  la  expresión  de  Kp  para  la  reacción.  c)  Escriba  la  expresión  de  Kc  para  la  reacción  en  función  de  x.  Suponga  que  las  cantidades  de  sustancia  anotadas  en  la  tabla  están  en  un  volumen  de  dos  litros  y  a  500  K    

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19. Cuando  se  coloca  0.1  mol  de  yoduro  de  hidrógeno  en  un  recipiente  cerrado  de  un  litro  y  se  mantiene  a  500°C,  éste  se  descompone  en  0.12  mol  de  yodo  gaseoso  al  equilibrio.  

a) Escribe  la  reacción  de  estudio.  b) Determina  el  valor  de  Kc  para  este  sistema.  c) ¿Cuál  es  el  valor  de  Kc  para  la  reacción  inversa  a  500°C?  d) Para  el  equilibrio  de  descomposición  del  yoduro  de  hidrógeno,  el  valor  de  la  Kc  a  394°C  es  

de  0.017  y  a  458°C  este  valor  es  de  0.021.  ¿En  qué  dirección  se  desplaza  el  equilibrio  si  se  incrementa  la  temperatura  de  394°C  hasta  458°C?  

e) ¿La  reacción  de  descomposición  del  yoduro  de  hidrógeno  es  exotérmica  o  endotérmica?  Justifica  tu  respuesta  

f) ¿Es  el  valor  de  Kc  calculado  en  el  inciso  b  congruente  con  los  valores  de  Kc  reportados  en  el  inciso  d?  Justifica  tu  respuesta.  

g) Si   se   deseara   obtener   el   rendimiento   máximo   de   yoduro   de   hidrógeno   a   partir   de  hidrógeno  y  yodo  gaseoso,  ¿a  qué  temperatura  sería  más  conveniente  trabajar  a  458°C  o  394°C  y  por  qué?  

h) ¿Cuál  sería  el  efecto    de  un  incremento  de  la  presión  sobre  el  sistema  de  descomposición  del  yoduro  de  hidrógeno  en  el  equilibrio?  Justifica  tu  respuesta    

20. Se  coloca  𝐶𝑂𝐶𝑙! 𝑔  en  un  recipiente  de  un  litro  a  400°C,  el  16%  del  𝐶𝑂𝐶𝑙!  se  descompone  en  monóxido  de  carbono  y  cloro  gaseoso,  todo  sucede  a  una  presión  de  2.5  atm:  a) Determina  el  valor  de  Kc  para  al  equilibrio  a  400°C  b) Determina  el  valor  de  Kp  para  el  equilibrio  a  400°C  

 21. El   tetraóxido   de   dinitrógeno   es   un   gas   incoloro   que   se   descompone   en   dióxido   de  

nitrógeno,   de   color   rojo.   Sabiendo   que   a   25°C   la   constante   de   equilibrio   Kc   =0.125.  Determina  el  porcentaje  de  tetraóxido  de  dinitrógeno  disociado  si  inicialmente  se  coloca  1  mol  de  éste  compuesto  en  un  recipiente  de  un  litro  a  25  °C.  

 22. A  27   °C   y   1.00   atm  de  presión,   el   tetraóxido  de  dinitrógeno   está   disociado   en  un   20  %,  

convirtiéndose  en  dióxido  de  nitrógeno.  Determina  el  valor  de  Kp    y  él  %  de  disociación  de  este  compuesto  a  estas  condiciones.      

23. Cuando  se  calienta  cloruro  de  amonio  sólido  en  un  recipiente  de  10  L  cerrado,  a  275°C,  el  cual  se  descompone  en  amoniaco  y  cloruro  de  hidrógeno  gaseosos.  Cuando  se  alcanza  el  equilibrio,  la  presión  total  en  el  interior  del  recipiente  es  de  0.18  atm.  Determina  las  concentraciones  de  las  tres  especies  al  equilibrio  en  los  siguientes  casos:  a)  Si  se  introducen  10  g  de  cloruro  de  amonio  desde  el  inicio  b)  Si   se   introducen  10  g  de  cloruro  de  amonio,  10  g  de  cloruro  de  hidrógeno    y  10  g  de  amoniaco  desde  el  inicio  c)  Si  se  introducen  10  g  de  cloruro  de  amonio  y  10  gramos  de  amoniaco  desde  un  inicio          

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24. En  un  recipiente  se  introduce  pentacloruro  de  antimonio  gaseoso,  el  cual  se  calienta  hasta  450°C,  esta  sustancia  se  disocia  en  un  30%  en  tricloruro  de  antimonio  y  cloro  gaseosos.  Si  la  presión  total  del  sistema  es  de  1.5  atm:  a)  Determina  el  valor  de  Kp  y  Kc          b)  Si  el  volumen  se  reduce  a  la  mitad,  qué  es  lo  que  sucede,  justifica  tu  respuesta.    

25. El   hidrogeno   gaseoso   y   el   dióxido   de   carbono   están   en   equilibrio   con   monóxido   de  carbono  y  agua  gaseosos,    la  constante  de  equilibrio  a  990°C  tiene  un  valor  de  1.6.  Un  recipiente  de  un   litro  contiene   inicialmente  una  mezcla  de  0.2  mol  de  hidrógeno,  0.3  mol  de  dióxido  de  carbono,  0.4  mol  de  agua  y  0.4  mol  de  monóxido  de  carbono;  ¿a  estas  condiciones  puede  asegurarse  que  el  sistema  está  en  equilibrio?  Justifica  tu  respuesta.  Si  el  sistema  no  está  en  equilibrio,  determina  las  concentraciones  al  equilibrio  de  todas  las  especies  involucradas.    

26. Se   introdujo   bicarbonato   de   sodio   sólido   en   un   recipiente   a   120°C,   estableciendo   un  equilibrio   con   las   especies   carbonato   de   sodio,   dióxido   de   carbono   y   agua.   (∆𝐻 =50  𝑘𝑗/𝑚𝑜𝑙),  si  la  presión  del  sistema  es  de  1720  mm  Hg  determina:  a)  Las  presiones  parciales  de  dióxido  de  carbono  y  agua  b)  El  valor  de  las  constantes  Kc  y  Kp  a  120ºC  c)  La  concentración  molar  de  las  especies  al  equilibrio  d)  Que  sucede  en  el  sistema  si  se  añade  1  g  de  bicarbonato  de  sodio.  Determina  el  valor  de  Q,  y  las  nuevas  concentraciones  al  equilibrio.  e)    Si  se  desea  obtener  mayor  masa  de  agua,  ¿qué  propones  hacer?  f)  Qué  sucedería  en  el  sistema  si  se  adiciona  un  catalizador    

27. Considera  la  reacción  hipotética:  𝐴(𝑔) ⇌ 2𝐵(𝑔)  Si   se   carga   un  matraz   con   0.55   atm   de   A   y   se   permite   que   alcance   el   equilibrio   a   una  temperatura  de  0°C,  se  observa  que  en  este  punto  la  presión  parcial  de  A  es  de  0.36  atm.  a)  Determina  cual  es  la  presión  total  en  el  sistema  al  equilibrio  b)  Determina  el  valor  de  la  constante  de  equilibrio  a  0ºC    

28. El  ácido  acético  se  disocia  en  agua  y  forma  el  ión  acetato  y  al  ión  hidrónio,  y  la  Kc=2x10-­‐5  a  25°C.   Si   inicialmente   se   parte   de   una   concentración   de   0.4M   del   ácido:   a)   escribe   el  equilibrio,   b)   determina   el   grado   de   disociación,   c)   determina   las   concentraciones   al  equilibrio.                            

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 29. ¿Cuál  de  los  diagramas  representa  mejor  el  sistema  en  equilibrio  si  Kc  =  0.10?  Explique  por  

qué  se  puede  calcular  Kc  en  cada  caso  sin   saber  el   volumen  del   contenedor.   Las  esferas  grises  representan  a  las  moléculas  A  y  las  esferas  verdes  representan  a  las  moléculas  B  

 

   

30. Los  siguientes  diagramas  representan  el  estado  de  equilibrio  para  tres  diferentes  reacciones  :  

     a)  ¿Qué  reacción  consideras  tiene  la  constante  de  equilibrio  de  mayor  valor?,  

¿por  qué?  b) ¿Cuál  reacción  consideras  tiene  la  constante  de  equilibrio  de  menor  valor?,  

¿por  qué?  c) Qué  sucede  en  los  equilibrios  anteriores,  si  aumentas  la  presión  total  del  

sistema                  

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31. Las  siguientes  figuras  representan  un  sistema  de  estudio  del  equilibrio  químico:  

 a) Escribe  la  reacción  de  estudio  b) Qué  valor  tendrá  la  constante  de  equilibrio  c) La  reacción  de  estudio  es  cuantitativa  o  no  cuantitativa  d) De  las  siguientes  figuras,  selecciona  aquella  que  consideres  representa  el  punto  de  

equilibrio  de  la  reacción  de  estudio:  

   e) De  acuerdo  a  los  que  has  respondido,  realiza  una  gráfica  de  concentración  de  reactivos  

y  productos  vs  tiempo.