John Henry Vargas Hurtado Lic. Qumica UPN

TALLER EQUILIBRIO QUMICO

Nota: Todas las ecuaciones qumicas escritas en este taller deben ir con la doble flecha que indica que son equilibrios qumicos.

1. Defina equilibrio. Proporcione dos ejemplos de un equilibrio dinmico.

2. Explique la diferencia entre equilibrio fsico y equilibrio qumico. Proporcione dos ejemplos de cada uno.

3. Qu es la ley de accin de masas?

4. Escriba las expresiones para las constantes de equilibrio Kp de las siguientes reacciones de descomposicin trmica:

a) 2NaHCO3 (S) Na2CO3 (S) + CO2 (g) + H2O (g) b) 2CaSO4 (S) 2CaO (S) + 2SO2 (g) + O2 (g) 5. Escriba las expresiones de las constantes de equilibrio Kc y Kp, si es el caso, en cada uno de los siguientes procesos.

a) 2CO2 (g) 2CO (g) + O2 (g) b) 3O2 (g) 2O3 (g) c) CO (g) + Cl2 (g) COCl2 (g) d) H2O (g) + C (S) CO (g) + H2 (g) e) HCOOH (ac) H+ (ac) + HCOO- (ac) f) 2HgO (S) 2Hg (l) + O2 (g) 6. Considere el siguiente proceso de equilibrio a 700 C:

2H2 (g) + S2 (g) 2H2S (g) Un anlisis muestra que hay 2.50 moles de H2, 1.35x10-5 moles de S2 y 8.70 moles de H2S contenidos en un matraz de 12.0L. Calcule la constante de equilibrio Kc de la reaccin.

7. Cul es el valor de Kp a 1273 C para la reaccin

2CO (g) + O2 (g) 2CO2 (g) Si Kc es de 2.24x1022 a la misma temperatura?

8. La constante de equilibrio Kp para la reaccin

2SO3 (g) 2SO2 (g) + O2 (g) Es de 1.8x10-5 a 350 C. Cul es el valor de Kc para esta reaccin?

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9. Considere la siguiente reaccin:

N2 (g) + O2 (g) 2NO (g) Si las presiones parciales de equilibrio de N2, O2 y NO son de 0.15 atm, 0.33 atm y 0.050 atm, respectivamente, a 2200 C, Cul es el valor de Kp?

10. En equilibrio, la presin de la mezcla de reaccin

CaCO3 (S) CaO (S) + CO2 (g) Es de 0.105 atm a 350 C. Calcule Kp y Kc para esta reaccin.

11. Para la sntesis del amoniaco

N2 (g) + 3H2 (g) 2NH3 (g) La constante de equilibrio Kc a 375 C es de 1.2. Comenzando con (H2)o = 0.76M, (N2)o = 0.60M y (NH3)o = 0.48M, para cuales gases habr aumentado la concentracin y en cuales habr disminuido una vez que la mezcla alcance el equilibrio?

12. La constante de equilibrio Kc para la reaccin

H2 (g) + CO2 (g) H2O (g) + CO (g) Es de 4.2 a 1650 C. Inicialmente se inyectan 0.80 moles de H2 y 0.80 moles de CO2 es un matraz de 5.0L. Determine la concentracin de cada especie en el equilibrio.

13. Qu efecto tiene el aumento de presin en cada uno de los siguientes sistemas en equilibrio? La temperatura se mantiene constante y, en cada caso, los reactivos estn en un cilindro al que se ajusta un embolo mvil.

a) A (S) 2B (S) b) 2A (l) B (l) c) A (S) B (g) d) A (g) B (g) e) A (g) B (g)

14. La constante de equilibrio Kc para la reaccin

H2 (g) + I2 (g) 2HI (g) Es de 54.3 a 430 C. Al comienzo de la reaccin estn presentes 0.714 moles de H2, 0.984 moles de I2 y 0.886 moles de HI en un reactor de 2.40L. Calcule las concentraciones de los gases en el equilibrio.

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15. Una mezcla de 0.10 mol de NO, 0.050 mol de H2 y 0.10 mol de H2O se coloca en un recipiente de 1.0 L a 300 K. Se establece el siguiente equilibrio:

2NO (g) + 2H2 (g) N2 (g) + 2H2O (g) En el equilibrio (NO) = 0.062M.

a) Calcule las concentraciones de equilibrio de H2, N2 y H2O. b) Calcule Kc.

BROWN:

16. Los siguientes equilibrios se alcanzaron a 823 K:

CoO (S) + H2 (g) Co (S) + H2O (g) Kc = 67 CoO (S) + CO (g) Co (S) + CO2 (g) Kc = 490

De acuerdo con estos equilibrios, calcule la constante de equilibrio (a 823 K) para

H2 (g) + CO2 (g) CO (g) + H2O (g) 17. Considere el equilibrio

N2 (g) + O2 (g) + Br2 (g) 2NOBr (g) Calcule la constante de equilibrio Kp para esta reaccin, dada la siguiente informacin (a 298 K):

2NO (g) + Br2 (g) 2NOBr (g) Kc = 2.0 2NO (g) N2 (g) + O2 (g) Kc = 2.1x1030

18. Una mezcla de 0.10 mol de NO, 0.050 mol de H2 y 0.10 mol de H2O se coloca en un recipiente de 1.0 L a 300 K. Se establece el siguiente equilibrio:

2NO (g) + 2H2 (g) N2 (g) + 2H2O (g) En el equilibrio (NO) = 0.062M.

a) Calcule las concentraciones de equilibrio de H2, N2 y H2O. b) Calcule Kc.

19. Una mezcla de 1.374 g de H2 y 70.31 g de Br2 se calienta en un recipiente de 2.00 L a 700 K. Estas sustancias reaccionaron de la siguiente manera:

H2 (g) + Br2 (g) 2HBr (g) En el equilibrio se encontr que el recipiente contiene 0.566 g de H2.

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a) Calcule las concentraciones de equilibrio de H2, Br2 y HBr. b) Calcule Kc. 20. A 100 C la constante de equilibrio para la reaccin COCl2 (g) CO (g) + Cl2 (g) es Kc = 2.19x10-10. Estarn en equilibrio las siguientes mezclas COCl2, CO y Cl2 a 100 C? Si no es as, indique el sentido en el que la reaccin se lleva a cabo para alcanzar el equilibrio. a) (COCl2) = 2.00x10-3M, (CO) = 3.3x10-6M, (Cl2) = 6.62x10-6M b) (COCl2) = 4.50x10-2M, (CO) = 1.1x10-7M, (Cl2) = 2.25x10-6M c) (COCl2) = 0.0100M, (CO) = (Cl2) = 1.48x10-6M 21. A 2000 C la constante de equilibrio de la reaccin 2NO (g) N2 (g) + O2 (g) es Kc = 2.4x103. Si la concentracin inicial de NO es de 0.200M, Cules son las concentraciones de equilibrio para NO, N2, y O2?

22. Considere el equilibrio siguiente, para el cual H < 0 2SO2 (g) + O2 (g) 2SO3 (g)

Cmo afectara cada uno de los cambios siguientes a una mezcla de equilibrio de los tres gases?

a) Se adiciona al sistema O2 (g). b) La mezcla de la reaccin se calienta. c) Se duplica el volumen del recipiente de reaccin. d) Se agrega un catalizador a la mezcla. e) Aumenta la presin total del sistema mediante la adicin de un gas noble. f) Se elimina el SO3 (g). 23. Considere 4NH3 (g) + 5 O2 (g) 4NO (g) + 6H2O (g) H = -904.4 kJ. Cmo afecta cada uno de los cambios siguientes el rendimiento de NO en el equilibrio? Responda aumenta, disminuye o no se modifica:

a) Aumenta (NH3) b) Aumenta (H2O) c) Disminuye (O2) d) Disminuye el volumen del recipiente en el cual ocurre la reaccin. e) se agrega un catalizador. f) Aumenta la temperatura.

ZUMDAHL:

24. Escriba la expresin de equilibrio (K) para cada una de las siguientes reacciones en fase gaseosa:

a) N2 (g) + O2 (g) 2NO (g) b) N2O4 (g) 2NO2 (g)

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c) SiH4 (g) + 2Cl2 (g) SiCl4 (g) + 2H2 (g) d) 2PBr3 (g) + 3Cl2 (g) 2PCl3 (g) + 3Br2 (g) 25. A una temperatura dada, K = 1.3x10-2 para la reaccin

N2 (g) + 3H2 (g) 2NH3 (g) Calcular los valores de K para las siguientes reacciones a esta temperatura:

a) 1/2N2 (g) + 3/2H2 (g) NH3 (g) b) 2NH3 (g) N2 (g) + 3H2 (g) c) NH3 (g) 1/2N2 (g) + 3/2H2 (g) d) 2N2 (g) + 6H2 (g) 4NH3 (g) 26. Para la reaccin

2NO (g) + 2H2 (g) N2 (g) + 2H2O (g) Se determina que, en equilibrio a una temperatura particular, las concentraciones son las siguientes: (NO (g)) = 8.1x10-3M, (H2 (g)) = 4.1x10-5M, (N2 (g)) = 5.3x10-2M y (H2O (g)) = 2.9x10-3M. Calcular el valor de K para la reaccin a esta temperatura.

27. A una temperatura particular, un matraz de 2.00L en equilibrio contiene 2.80x10-4 mol de N2, 2.50x10-5 mol de O2, y 2.00x10-2 mol de N2O. Calcular el valor de K a esta temperatura para la reaccin:

2N2 (g) + O2 (g) 2N2O (g) Si (N2) = 2.00x10-4 M, (N2O) = 0.200 M, y (O2) = 0.00245 M, representa esto un sistema en equilibrio?

28. A una temperatura particular, K = 2.0x10-6 para la reaccin:

2CO2 (g) 2CO (g) + O2 (g) Si 2,0 moles de CO2 se sitan inicialmente en un recipiente de 5,0 L, calcular las concentraciones de equilibrio de todas las especies.

29. Una reaccin importante en la produccin comercial de hidrgeno es:

CO (g) + H2O (g) H2 (g) + CO2 (g) Cmo afectar este sistema al desplazamiento del equilibrio en cada uno de los cinco casos siguientes?

a) Se elimina el dixido de carbono gaseoso. b) Se aade vapor de agua. c) En un recipiente de reaccin rgida, la presin se incrementa mediante la adicin de gas helio. d) Se aumenta la temperatura (la reaccin es exotrmica). e) La presin se incrementa al disminuir el volumen del recipiente de reaccin.

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GENERAL CHEMISTRY:

30. Con base en los valores de las constantes de equilibrio, elegir las reacciones en las que los productos son favorecidos:

a) NH3 (ac) + H2O (l) NH4+ (ac) + OH- (ac) K = 1.8x10-5 b) Au+ (ac) + 2CN- (ac) (Au(CN)2)- (ac) K = 2x1038 c) PbC2O4 (S) Pb2+ (ac) + C2O42- (ac) K = 4.8 d) HS- (ac) + H+ (ac) H2S (ac) K = 1.0x107 31. La reaccin entre el nitrgeno y el oxgeno para formar NO (g) est representada por la ecuacin qumica:

N2 (g) + O2 (g) 2N2O (g) Las concentraciones de equilibrio de los gases a 1.500 K son 1.7x10-3 mol/L de O2, 6.4x10-3 mol/L de N2 y 1.1x10-5 mol/L de NO. Calcular el valor de Kc a 1.500 K a partir de estos datos.

32. Dado: A (g) + B (g) C (g) + 2D (g) Un mol de A y un mol de B se colocan en un recipiente de 0.400 litros. Despus de que el equilibrio se ha establecido, 0,20 mol de C estn presentes en el contenedor. Calcular la constante de equilibrio, Kc, para la reaccin.