¡Descarga Equilibri quimic y más Apuntes en PDF de Psicología solo en Docsity!
I. E. S. Josep Lluís Sert
Castelldefels
Seminari de Física i Química
Selectivitat Logse
Equilibri químic
1.- Considereu la reacció següent en equilibri N 2 (g) + 3 H 2 (g) D 2 NH 3 (g) a 750 K.
a) Raoneu cap a on es desplaça l'equilibri en disminuir el volum del reactor a la meitat.
b) Justifiqueu la variació d'entropia de la reacció.
c) Un volum d'1 litre d'una mescla en equilibri està format d'1,20 mol de H 2 , 1 mol de N 2
i 0,33 mol de NH 3. Calculeu la K c. [3 punts]
(Sèrie 1, 3 Opc B, 1997)
2.- Quan s'introdueixen 2,085 g de pentaclorur de fòsfor en un recipient de 500 ml i
s'escalfa a 250 ºC, un 53% de pentaclorur de fòsfor s'ha dissociat en arribar a l'equilibri:
PCl 5(g)^ D^ PCl^ 3(g)^ + Cl^ 2(g)
a)Busqueu les concentracions dels gasos presents en l'equilibri. [1 punt]
b)Calculeu la K c. [1 punt]
c) Què passaria si a la mescla en equilibri s’hi afegís 0,10 mols de Cl 2 ?. [1 punt]
Dades: Masses atòmiques: P: 31,0; Cl: 35,
(Sèrie 2, 3 Opc A, 1997
3.- En cremar un combustible es produeix òxid de nitrogen, que és un iniciador primari de
contaminació de l'aire. Si reduïm la temperatura de combustió, disminueix la producció
d'aquest contaminant. Quina característica de la reacció pot explicar aquest fet?. [1 punt]
(Sèrie 3, 1 1997)
c) La reacció entre gasos a A + b B D^ c C + d D és exotèrmica a 298 K i 1 atm.
Relacioneu la seva Kp i Kc. [
punt]
(Sèrie 4, 1, 1997)
d) Justifiqueu en quines condicions la reacció anterior podria no ser espontània. [1 punt]
Dades: N A : 6,02 · 10 23 àtoms · mol –
(Sèrie 4, 1, 1997)
5.- Responeu les qüestions següents:
Quan s’escalfa clorur de nitrosil, NOCl, es descompon d’acord amb la reacció d’equilibri
següent:
NOCl (g) D NO (g) + 1/2 Cl 2 (g) ΔH < 0
S’introdueixen 2 mols de clorur de nitrosil dins d’un recipient d’un litre i s’escalfa fins a
una temperatura constant de 735 K. Una vegada assolit l’estat d’equilibri, hom troba que
s’ha dissociat el 33% del clorur de nitrosil inicial.
a) Quins seran els valors de les constants K c i K p de la reacció a 735 K? [1 punt]
b) Justifiqueu com evolucionarà l’equilibri quan s’augmenti la temperatura del sistema. I
com evolucionarà quan en disminuïm la pressió? [1 punt]
Dades: R = 8,31 J · K -1^ · mol –
(Sèrie 3, 3 Opc A, 1998)
Planteig de l’equilibri amb un 33% de NOCl dissociat, que dóna 1,34/0,66/0,33 mols de
NOCl, NO i Cl 2 respectivament. Amb aquests valors calculem la Kc. La Kp es pot calcular
per la relació Kp/Kc.
6.- Si es deixa que una mescla de 6,0 g d’àcid etanoic i 6,9 g d’etanol assoleixi l’equilibri,
es formen aigua i 7,0 g d’etanoat d’etil.
a) Determineu el nombre de mols de les substàncies presents en l’equilibri. [1 punt]
b) Quin serà el valor de la constant K c? [
punt]
Dades: masses atòmiques: C = 12; O = 16; H = 1
(Sèrie 6, 3 Opc A, 1998)
7.- Quan reacciona el diòxid de sofre amb el diòxid de nitrogen s’obté triòxid de sofre i
monòxid de nitrogen. Un recipient de 0,5 litres conté una barreja d’aquests gasos en
equilibri en una relació 0,8:0,1:0,6:0,4 mols, respectivament, a 298 K.
a) Quins seran els valors de la K c i de la K p de la reacció a aquesta temperatura? [1 punt]
b) Hi haurà cap modificació en la composició de la mescla en equilibri si afegim monòxid
de nitrogen al sistema? Justifiqueu la resposta. [1 punt]
(Sèrie 5, 3 Opc B, 1998)
8.- El iodur d’hidrogen es dissocia a 700° C en iode i hidrogen amb una K c igual a
1,8 · 10 -2^. Una mescla està formada per 0,2 mols de iodur d’hidrogen, 0,1 mols
d’hidrogen i 0,5 mols de iode.
a) Quin serà el nombre de mols de cada espècie química quan s’assoleixi l’equilibri a 700 °
C? [1 punt]
b) Justifiqueu com afectarà la concentració de les espècies en l’equilibri:
- un augment de la pressió del recipient.
- la introducció de iode en el sistema. [1 punt]
(Sèrie 2, 3 Opc B, 1998)
9.- En un recipient tancat de 2 litres tenim pentaclorur de fòsfor gasós a 25 °C i 5,06 · 10 5 Pa.
(Sèrie 2, 4 Opc B, 1999)
12.- L’oxidació del monòxid de nitrogen a diòxid de nitrogen es pot expressar mitjançant la reacció d'equilibri: 2 NO (^) (g) + O (^) 2(g) D 2 NO (^) 2(g) ΔH<
Justifiqueu l’efecte sobre el rendiment de la reacció que produeixen els canvis següents: a) Disminució de la pressió a què es troba la mescla gasosa. b) Augment de la temperatura de la mescla gasosa. [1 punt] (Sèrie 5, 6 Opc B, 1999)
13.- L’oxidació del clorur d’hidrogen a 423 K té lloc segons la reacció d'equilibri:
4 HCl (^) (g) + O (^) 2(g) D H 2 O (^) (g) + 2 Cl (^) 2(g) ΔH<
Inicialment disposem de 3,6 mols de HCl i 2 mols d’oxigen en un recipient de 2 litres, i en arribar a l’equilibri queden 1,4 mols d’oxigen sense reaccionar.
a) Calculeu el valor de K c a 423 K. [1 punt] b) Justifiqueu com evolucionarà l’equilibri quan s’augmenta la temperatura del sistema i quan se n’augmenta la pressió. [1 punt] (Sèrie 1, 1, 2000)
a) Al quedar 1,4 mols d’oxigen vol dir que han reaccionat 0,6. Es planteja l’equació de la Kc tenint en conte que treballem amb un volum de dos litres. Cal tenir present els coeficients de la reacció, tant en el planteig com en l’equació. b) Augment de temperatura: equació exotèrmica, dona calor, contrarestar l’efecte. Desplaçament a l’esquerra. Augment de pressió: Hi han més mols de gas a l’esquerra. Llei d’acció de masses. Pressions parcials. Manteniment del valor de la Kp. Desplaçament a la dreta
14.- Per a l’equilibri N 2 O (^) 4(g) D 2NO (^) 2(g) a 25 °C, el valor de Kc és 0,04.
a) Calculeu el valor de Kp a la mateixa temperatura. [0,5 punts]
b) Com influencia la pressió a aquest equilibri? [0,5 punts]
c) El tetraòxid de dinitrogen és una substància sense color, mentre que el diòxid té un color vermell molt peculiar. Si una barreja dels dos gasos tancada dintre d’un tub d’assaig s’introdueix en un bany d'aigua amb gel, la mescla esdevé incolora. Per contra, si el mateix tub s’introdueix en un bany a 90 °C, la mescla es torna vermella. Justifiqueu si l’equilibri indicat al començament és una reacció endotèrmica o exotèrmica. [1 punt] Dades: R = 8,314 J · K –1^ · mol –1^ = 0,082 atm · L · K –1^ · mol –^. (Sèrie 3, 3, 2000) a)Amb la relació Kp=Kc(RT).n calculem la Kp.
b) Com hi han més mols a la dreta, si augmenta la pressió, la reacció es desplaçarà cap a l'esquerra a fi de mantenir el valor de la Kc. c) L’equilibri és endotèrmic per que al disminuir la temperatura augmenta la concentració de N 2 O 4.
15.- La constant d’equilibri Kp per a la reacció: N (^2) (g) + 3 H (^2) (g) D 2 NH (^3) (g)
a 400 °C és igual a 1,67 · 10 –4^ , expressant les pressions en atmosferes. Un recipient de 2,0 litres conté, a 25 °C, 0,01 mol de N 2 , 0,02 mol de H 2 i 0,03 mol de NH 3. S’escalfa la mescla gasosa fins a 400 °C , en presència de catalitzador.
a) Expliqueu raonadament si la mescla està en equilibri a 400 °C. Si no està en equilibri, en quin sentit transcorrerà la reacció? [1 punt]
b) Una vegada assolit l’equilibri, justifiqueu què passarà si I) introduïm nitrogen en el sistema, [0,5 punts] II) disminuïm la pressió del sistema. [0,5 punts] Dades: R = 0,082 atm · L · K –1^ · mol –1^ = 8,31 J. K –1 · mol –^. (Sèrie 2, 2, 2000)
16.- En introduir 1,10 g de triòxid de sofre en un recipient de 2 litres i escalfar-lo a 600 °C s’obté una mescla d’oxigen i d’òxids de sofre en equilibri segons la reacció:
2 SO (^) 3(g) D 2 SO (^) 2(g) + O (^) 2(g) ΔH>
Si la massa d’oxigen a l’equilibri és 0,052 g, a) Quin serà el valor de la constant d’equilibri per a la reacció indicada a 600 °C? [1 punt] b) Expliqueu com variarà la concentració de SO 3 si augmentem la pressió del sistema. [0,5 punts] c) Als envasos de triòxid de sofre s'observen els pictogrames següents:
Indiqueu-ne i expliqueu-ne el significat. [0,5 punts] Dades: Masses atòmiques: S = 32; O = 16. (Sèrie 6, 4 Opc B, 2000)
a) Planteig de l’equació d’equilibri. 2 SO 3 → 2 SO 2 + O2. A partir dels grams de SO 3 es
calculen els mols. El mateix amb l’oxigen. En l’equilibri 0,014 - 2x → 2x x, essent x la
concentració de l’oxigen. Tenim un volum de 2 litres. Amb aquestes dades es calcula la Kc.
b) Com hi han més mols de gas a la dreta, si augmenta la pressió, la reacció es desplaçarà
cap
a l’esquerra a fi de mantenir el valor de la Kc. Llei d’acció de masses.
c) Corrosiu
El contacte amb substàncies corrosives destrueix teixits vius i altres materials.
Cal evitar el contacte amb la pell, els ulls i la roba i no inhalar els vapors.
Tòxic
Productes que inhalats, ingerits o en contacte amb la pell provoquen lesions i fins i tot la
mort.
Cal evitar el contacte.
17.- En un recipient tancat d’1 litre de capacitat i a la temperatura de 400 °C s’han introduït 0,5 mol de iode, 0,2 mol d’hidrogen i 3 mol de iodur d’hidrogen, tots ells en estat gasós. El procés que té lloc és el següent, amb una constant d’equilibri K c = 59 a la temperatura indicada:
Dades: R = 0,082 atm · L · K –1^ · mol –1^ = 8,31 J · K –1^ · mol – (Sèrie 1, 5 Opc A, 2002)
21.- El metanol se sintetitza industrialment per reacció entre el monòxid de carboni i l’hidrogen, reacció en què es desprenen 90 KJ · mol –1^ en forma de calor. En un matràs de 5 L s’introdueix 1 mol de monòxid de carboni i 1 mol d’hidrogen, i l’equilibri s’assoleix a 225 °C quan el sistema conté 0,15 mol de metanol.
a) Escriviu la reacció de síntesi del metanol. [0,5 punts] b) Trobeu la composició del sistema en equilibri (concentració molar de cada espècie). [0,5 punts] c) Calculeu els valors de Kc i Kp a 225 °C. [0,5 punts] d) Indiqueu i justifiqueu dues possibles maneres d’incrementar el rendiment en metanol de la reacció. [0,5 punts] Dades: R = 0,082 atm · L · K –1^ · mol–1^ = 8,31 J · K–1^ · mol – (Sèrie 2, 4 Opc B, 2003)
22.- El triòxid de sofre s’obté per oxidació del diòxid, segons la reacció reversible i exotèrmica següent: 2 SO2 (g) + O2 (g) D 2 SO3 (g) a) Expliqueu com es modifica l’equilibri d’aquesta reacció en augmentar la temperatura. [0,5 punts] b) Expliqueu com es modifiquen les velocitats de les reaccions directa i inversa en augmentar la temperatura. [0,5 punts] c) Definiu catalitzador , expliqueu quina és la seva missió i com actua, i doneu-ne algun exemple. [1 punt] (Sèrie 3, 5 Opc B, 2003)
23.- El fosgè (COCl 2 ) és un gas asfixiant que va ser utilitzat a la Primera Guerra Mundial i que actualment es fa servir en la síntesi de colorants i polímers. A 573 K, la constant d’equilibri per a la descomposició del fosgè en CO i Cl 2 és KP = 0,01 atm.
a) Trobeu la constant d’equilibri Kc per a la reacció indicada. [0,5 punts] b) En un recipient de 100 L s’introdueix 1,0 mol de fosgè i s’escalfa a 573 K. Trobeu la composició final del recipient (pressions parcials o concentracions de cada espècie) un cop assolit l’equilibri. [1 punt] c) Indiqueu justificadament com influiria en la reacció la utilització d’un recipient més gran, a la mateixa temperatura i amb la mateixa quantitat inicial de fosgè. [0,5 punts] Dades: R = 0,082 atm · L · K –1^ · mol–1^ = 8,31 J · K–1^ · mol – (Sèrie 1, 3, 2004)
24.- La reacció d’esterificació entre l’àcid acètic i l’etanol a 25 °C: CH 3 COOH + CH^3 CH 2 OH^ D^ CH 3 COOCH 2 CH 3 + H 2 O
arriba a l’equilibri quan s’han transformat en èster 2/3 del nombre de mols de reactius presents a l’inici de la reacció.
a) Calculeu la constant d’equilibri de la reacció ( Kc ) suposant que partim d’una mescla que conté el mateix nombre de mols dels dos reactius. [1 punt] b) Justifiqueu si el pH de la dissolució varia o no al llarg de la reacció. [0,5 punts] c) Usualment, aquesta reacció es duu a terme en presència d’una certa quantitat d’HCl que actua com a catalitzador. Discutiu quins avantatges pot implicar la utilització d’un catalitzador en la reacció. [0,5 punts] (Sèrie 5, 4 Opc B, 2004)
25.- Per a la reacció d’esterificació que té lloc entre l’àcid propanoic i l’etanol per donar propanoat d’etil i aigua (totes les espècies són líquides):
a) Escriviu l’equació de la reacció. [0,5 punts] b) Si la constant d’equilibri de la reacció és Kc = 16,0, trobeu les concentracions a l’equilibri quan la reacció s’inicia amb 1 mol de cada reactiu en un recipient d’1 litre de capacitat. [1 punt] c) Escriviu i anomeneu algun isòmer de l’ester format. [0,5 punts] (Sèrie 4, 4 Opc B, 2005) Esterificació a) CH 3 –CH 2 –COOH + CH 3 –CH 2 –OH F 0 4 4CH 3 –CH 2 –COO–CH 2 –CH 3 + H 2 O [0,5 punts]
b) Qc= = 1 < 16,0; per tant el sistema evoluciona cap als productes
CH 3 –CH 2 –COOH + CH 3 –CH 2 –OH F 0 4 4CH 3 –CH 2 –COO–CH 2 –CH 3 + H 2 O
[HCl] (^) o 1 mol/L 1 mol/L [HCl] (^) eq 1 - x 1 - x x x
Kc = ( x)^2 /(1 – x)^2 ; 16,0 = x^2 /(1 – x)^2 ; 4 = x /(1 – x); 4 -4x = x; 5x = 4; x = 0,8 mol/L [[èster]eq = [H 2 O]eq = 0,8 mol/L [àcid]eq = [etanol] (^) eq = (1 - x) = 1 – 0,8 = 0,2 mol/L [1 punt] c) CH 3 –CH 2 –CH 2 –CH 2 –COOH àcid pentanoic CH 3 –CH 2 –CH 2 –COO–CH 3 butanoat de metil CH 3 –COO–CH 2 –CH 2 –CH 3 acetat de propil (només cal donar-ne un) [0,5 punts] 26.- El clorur de nitrosil (NOCl) és un gas que es descompon a temperatura elevada en monòxid de nitrogen (NO) i clor (Cl 2 ), ambdós gasosos. Si s’introdueixen 2 mol de NOCl en un recipient d’un litre i s’escalfen a 650 K, s’arriba a l’equilibri quan s’ha descompost un 20% del reactiu.
a) Trobeu la constant d’equilibri Kc a aquesta temperatura. [1 punt] b) Determineu la pressió final del recipient.
[ ] 0 3 1 0 0
Canvi -x -x x x [ ]eq 3 - x 1 - x x x
0,64 = = ; 0.64(3 - 4x + x^2 ) = x^2 ; 1,92 + 0,64x 2 – 2,56x = x^2 0,36x^2 + 2,56x – 1,92 = 0; x = - 7,8 (Impossible) x = 0,684 mol · dm.^3
[CO] = 3 – 0,684 = 2,316 mol · dm.^3 ; [H 2 O] = 1 – 0,684 = 0,316 mol · dm.^3 ; [CO 2 ] = [H 2 ] = x = 0.684 mol · dm. 3 [1 punt] c) No es modificarà l’equilibri ja que, en no haver variació del nombre de mols, la pressió no afecta a l’equilibri. [0,5 punts]
28.- A 25 °C disposem 2,20 g de iodur d’hidrogen gasós a dins d’un reactor d’1 litre de capacitat. A continuació escalfem el sistema fins a 725 K, temperatura a què el iodur d’hidrogen es descompon parcialment formant hidrogen i iode gasós.
a) Escriviu la reacció associada a l’equilibri de descomposició del iodur d’hidrogen. [0,25 punts] b) Calculeu la pressió en pascals exercida pel iodur d’hidrogen gasós a 25 °C abans de descompondre’s. [0,4 punts] c) Considerant que un cop assolit l’equilibri a 725 K queden a dins del reactor encara 1,72 g de iodur d’hidrogen sense descompondre, calculeu el nombre de mols de cadascuna de les espècies en equilibri. [0,75 punts] d) Calculeu el valor de Kc a 725 K. [0,6 punts] Dades: R = 0,082 atm · L · K –1^ · mol–1^ = 8,314 J · K –1^ · mol–1^ ; Masses atòmiques: I = 126,90; H = 1, (Sèrie 4, 2, 2006)
29.- La síntesi del metanol (alcohol metílic) es basa en l’equilibri següent:
CO(g) + 2H 2 (g) D CH 3 OH(g)
En un reactor cilíndric d’1 litre de capacitat es disposen 2 mol de CO i 2 mol d’hidrogen, i s’escalfa el conjunt fins a 600 K. Considerant que, un cop assolit l’equilibri a aquesta temperatura, s’han format 0,8 mol de metanol:
a) Calculeu els mols de cada substància un cop assolit l’equilibri. [0,5 punts] b) Calculeu el valor de Kp a 600 K. [1 punt] c) Indiqueu l’efecte que produirà sobre l’equilibri un augment del volum del recipient (imagineu- vos que el cilindre està dotat d’un pistó que permet la variació del seu volum). Raoneu la resposta. [0,5 punts] Dades: R = 8,314 J · K · mol–1; R = 0,082 atm · L · K –1^ · mol–
(Sèrie 1, 1, 2006)
30.- La síntesi de l’amoníac pel procés de Haber i Bosch ve expressada per la reacció següent: N 2 (g) + 3 H^2 (g)^ D^ 2 NH 3 (g)^ ΔH = –92,0 kJ En un recipient de 2 L i a 400 K es troben en equilibri 0,80 mol d’amoníac, 0,40 mol de nitrogen i 0,50 mol d’hidrogen.
a) Calculeu la constant d’equilibri Kc a 400 K. [0,6 punts] b) Calculeu els mols de nitrogen que caldria introduir en el sistema, sense variar la temperatura i el volum, per assolir un nou equilibri amb 1 mol d’amoníac. [0,8 punts] c) Indiqueu dues possibles maneres d’augmentar el rendiment de la reacció de formació d’amoníac. [0,6 punts] (Sèrie 3, 3, 2006)
31.- A 400 °C, el iodur d’hidrogen gas es descompon parcialment i dóna hidrogen gas i iode gas segons la reacció següent: 2H I(g) F 0 4 4H2(g) + I2(g) Dins d’un reactor de 2 L de capacitat disposem 0,80 mols de iodur d’hidrogen i escalfem el sistema fins a 400 °C per tal que s’assoleixi l’equilibri. Considerant que Kc = 1,56 ·10–2:
a) Calculeu el nombre de mols de cada substància en l’equilibri. [1 punt] b) Raoneu si variarà el nombre total de mols de gas a mesura que es descompon el iodur d’hidrogen i calculeu la pressió total dels gasos del reactor en l’equilibri. [0,6 punts] c) Raoneu com afectarà al valor de Kc i a l’estat d’equilibri la introducció d’un catalitzador en el reactor. [0,4 punts] DADES: R = 0,08206 atm·L·K–1^ ·mol–1^ = 8,314 J ·K –1^ ·mol –1; 1 atm = 1,013 · 10^5 Pa. (Sèrie 1, 3, 2007)
32.- La síntesi de l’amoníac pel procés de Haber-Bosch ve expressada per la reacció següent:
N (^) 2(g) + 3H2(g) F 0 4 42NH (^) 3(g) Δ H = –92,0 kJ
En un recipient de 2 L i a 400 K es troben en equilibri 0,80 mol d’amoníac, 0,40 mol de nitrogen i 0,50 mol d’hidrogen.
a) Calculeu la constant d’equilibri Kc de la reacció a 400 K.
(Sèrie 2, 4 Opc. A)
35.- A temperatures baixes, el diòxid de nitrogen es dimeritza i forma tetraòxid de dinitrogen segons la reacció següent: equilibri de dimerització: 2NO 2 (g) ⇄ N 2 O 4 (g) a) Es posen 0,130 mol de NO 2 en un recipient de 2 L i es refreda el conjunt fins a 298,15 K amb l’objectiu d’assolir l’equilibri de dimerització. Sabent que, un cop assolit l’equilibri, la concentració de NO 2 en el recipient és 0,011 M, calculeu:
a ) La concentració del tetraòxid de dinitrogen en l’equilibri. b ) El valor de Kc. [1 punt] b) S’introdueixen 0,200 mol d’un gas inert en el recipient mantenint-ne constants la temperatura i el volum. Raoneu l’efecte que això té sobre l’equilibri i calculeu la pressió total sobre les parets del recipient. [1 punt] DADES: R = 0,082 atm·L·K–1·mol –1.
(Sèrie 5, 4 Opc B, 2008)
36.- A temperatures prou baixes, el tetraòxid de dinitrogen és relativament estable, per bé que, quan s’escalfa, es descompon i forma diòxid de nitrogen. Es disposa una certa quantitat de N 2 O 4 dins d’un recipient tancat de 2 L i s’escalfa el conjunt fins a 373,15 K per tal que s’assoleixi l’equilibri de descomposició:
N 2 O 4 (g) ⇄2NO 2 (g) Δ H > 0
1) Sabent que, un cop assolit l’equilibri, la pressió total en el recipient és 0,75 atm i que encara resten 0,030 mol de N 2 O 4 sense descompondre’s, calculeu:
a ) La pressió parcial de cada gas en l’equilibri i el valor de Kp. b ) Els mols de N 2 O 4 que s’han disposat en el recipient al començament de l’experiment. [1,5 punts] 2) Considerant que el tetraòxid de dinitrogen és un gas incolor i que el diòxid de nitrogen és, en canvi, un gas de color marró fosc, raoneu com afectarà un augment de la temperatura el color de la mescla dels dos gasos en equilibri. [0,5 punts] DADES: R = 0,082 atm· L· K–1·mol –1.
(Sèrie 4, 3, 2008)
37.- A temperatures prou elevades, el SO2(g) reacciona amb l’oxigen i s’estableix l’equilibri següent: 2SO 2 (g) + O 2 (g) ⇄ 2SO 3 (g) Δ H < 0
En un reactor de 2 L de capacitat es disposen 0,40 mol de SO 2 (g) i 0,40 mol de O 2 (g) i s’escalfa el conjunt fins a 1 000 K, per tal que els gasos reaccionin i es formi SO 3 (g).
a) Sabent que, un cop el sistema ha assolit l’equilibri, la concentració de SO 3 (g) és 0,17 M, calculeu la molaritat de la resta de substàncies en l’equilibri i el valor de Kc. [1,5 punts] b) Un cop assolit l’equilibri indicat en l’apartat anterior, mantenint constant el volum del reactor, s’escalfa el sistema fins a 1 200 K i s’espera el temps suficient perquè aquest torni a assolir una nova situació d’equilibri. Raoneu, considerant el sentit del desplaçament de l’equilibri, si la concentració de SO 3 (g) en el nou estat d’equilibri serà més gran o més petita que 0,17 M. [0,5 punts] (Sèrie 4, 3, 2009)
38.- A 423,15 K, l’oxidació del clorur d’hidrogen es produeix segons la reacció següent: 4HCl(g) + O 2 (g) ⇄ 2Cl 2 (g) + 2H 2 O(g)
En un recipient de 2 L de capacitat, introduïm 3,6 mol de HCl i 2,0 mol de O 2. Sabent que el nombre de mols de O 2 en l’equilibri és 1,4, calculeu:
a) El nombre de mols de la resta de gasos en l’equilibri. [0,6 punts] b) El valor de Kc. [0,6 punts] c) La pressió total a l’interior del recipient un cop assolit l’equilibri. [0,8 punts] DADES: R = 0,082 atm · L · K–1^ · mol –1.
(Sèrie 3, 3, 2009)
laboratori s’introdueixen 184,0g de N 2 O4 (^) (g) en un recipient de 4,00 L, i s’escalfen fins a 300 K per a provocar la dissociació del N 2 O (^) 4(g) en NO 2 (g). Passat un cert temps, quan la mescla ha assolit l’equilibri, s’analitza el contingut del recipient i es troba que la quantitat de NO 2 (g) és 36,8g.
a ) Determineu la constant d’equilibri en concentracions ( Kc ) de la reacció de dissociació del N 2 O (^4) (g) a 300 K. [1 punt] b ) Si l’aire de les grans ciutats a l’estiu, i en dies sense vent, és més marró que a l’hivern, justifiqueu si la reacció de dissociació del N 2 O 4 (g) és endotèrmica o exotèrmica. [1 punt] DADES: Masses atòmiques relatives: N=14,0; O=16,0.
42.- Un dels problemes que van tenir els químics del segle passat fou la manera d’aconseguir algun compost de nitrogen a partir del nitrogen atmosfèric, ja que el nitrogen és un element imprescindible en la fabricació d’adobs i explosius. Va trobar-ne la resposta el químic alemany Fritz Haber, qui va dissenyar un procés per a obtenir amoníac a partir del nitrogen de l’aire, en què s’esdevé la reacció següent:
N 2 (g) + 3H 2 (g) ⇄ 2NH 3 (g) Kc (a 375 °C)=1, En un matràs de 3,0 L, a 375 °C, introduïm 9,0 mol de nitrogen, 6,0 mol d’hidrogen i 12,0 mol d’amoníac. a ) Justifiqueu per què el sistema no està en equilibri i expliqueu raonadament cap on es desplaçarà la reacció. [1 punt] b ) Una vegada assolit l’equilibri, obtindrem més amoníac si disminuïm el volum del recipient? I si hi afegim un catalitzador? Justifiqueu les respostes. [1 punt] (2011)
43.- L’àcid sulfúric és un dels compostos més fabricats del món. Actualment, la major part de la producció es fa servir per a elaborar fertilitzants, tot i que també s’utilitza en diversos processos metal·lúrgics o en les bateries dels automòbils. Una de les etapes en el procés d’obtenció de l’àcid sulfúric és la reacció d’oxidació del diòxid de sofre a triòxid de sofre. A partir de les dades de la taula següent, responeu a les qüestions i justifiqueu les respostes.
Variació de la constant d’equilibri amb la temperatura Reacció: 2SO2(g)+O2(g) ⇄ 2SO3(g) Temperatura (K) 500 700 1100 Constant d’equilibri en pressions ( Kp ) 2,5×10 10 3,0×10 4 1,3×10 –
a ) Per a aconseguir que la reacció tingui un rendiment alt, convé treballar a temperatures altes o baixes? [1 punt] b ) En quines condicions de pressió podem millorar el rendiment de la reacció? [1 punt] (2011)
