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Tres prácticas de equilibrio químico realizadas en el curso de química general de la universidad nacional mayor de san marcos. Se incluyen soluciones a problemas de equilibrio químico, como la determinación de las concentraciones de gases en un equilibrio, la descomposición de yoduro de amonio y la reacción de hcl, o2 y cl2.
Tipo: Esquemas y mapas conceptuales
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UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN
MARCOS ESCUELA DE ESTUDIOS GENERALES
ÁREA DE INGENIERÍA
CURSO QUIMICA GENERAL
1. En un recipiente de 10 litros a 800 K, se introducen 1 mol de CO(g) y 1 mol
de H 2 O(g).
Cuando se alcanza el equilibrio representado por la
ecuación: CO(g) + H 2 O(g) CO 2 (g) + H 2 (g)
el recipiente contiene 0,655 moles de CO 2 y 0,655 moles de H 2 O
Calcular:
a) Las concentraciones de los cuatro gases en el equilibrio.
b) El valor de las constantes Kc y Kp para dicha reacción a 800K
Solución 1:
Masa de NH 4 I ⇒ 0,061 moles x 145 g = 8,85 g
moles
3. En un recipiente de 4 litros, a una cierta temperatura, se introducen las
cantidades de HCl, O 2 y Cl 2 indicadas en la tabla, estableciéndose el
siguiente equilibrio:
2
2
2
HCl O 2 H 2 O Cl 2
Moles iniciales 0,16 0,08 0 0, 02
Moles en equilibrio 0,0,
Calcular:
a) Los datos necesarios para completar la tabla.
b) El valor de k a esa temperatura.
Solución:
a) Primero balancear la reacción química:
Siendo la reacción balanceada:
2
2
2
Inicial: 0,16 0,08 0 0,
Equilibrio: 0,016- 4x 0,0,8-x 2x 0,02+2x
Como en el equilibrio se tiene 0,06 moles de HCl, se cumple que:
0,06 = 0,016 - 4x
x = 0,025 moles
Reemplazando en el equilibrio, para calcular los moles de los reactantes y
productos:
Moles O 2 = 0,055 moles
Moles H2O = 0,05 moles
Moles Cl2 = 0,07 moles
b) 𝑘
=
0 , 05
4
2
0 , 07
4
2
0 , 06
4
4
0 , 055
4
1
= 68 , 74
4. Cuando se calienta el pentacloruro de fósforo se disocia según:
PCl 5 (g) ↔ PCl 3 (g) + Cl 2 (g)
A 250 °C, la constante KP es igual a 1,79. Un recipiente de 1,00 dm
3
, que
contiene inicialmente 0,01moles de PCl5, se calienta hasta 250 °C. Una
vez alcanzado el equilibrio, calcular:
a) El grado de disociación del PCl 5 en las condiciones señaladas.
Rpta: 0,83 = 83%
PCl
5
↔ PCl
3
2
M. iniciales n − −
M. en equ.
n( 1 −∝) nα nα
Total de moles: n( 1 + α)
𝑡
𝑝
𝑟
𝑟
𝑟
2
𝑟
2
2
b) Las concentraciones de todas las especies presentes en el equilibrio.
Rpta:
[PCl 5 ] = 1,7 x 10
- 3
mol/L
[PCl 3 ] = 8,3 x 10
- 3
mol/L
[Cl 2 ] = 8,3 x 10
- 3
mol/L
Hallando las presiones parciales de los gases
𝐶𝑂
2
𝐶𝑂
b) Los valores de KC y KP a esa temperatura.
Rpta:
Hallando K p
𝑝
𝐶𝑂
2
𝐶𝑂
2
2
Hallando K c
𝑝
𝑐
∆𝑛
𝑐
2 − 1
𝑐
6. A 298 K se establece el equilibrio siguiente:
NH 4 HS(s) ↔ NH3(g) + H 2 S(g)
Sabiendo que la capacidad del recipiente es 100 litros y que a esa
temperatura
KP = 0,108 = PNH3 x PH2S = (0,5 P total
2
Calcular:
La presión total ejercida por la mezcla gaseosa, una vez alcanzado el
equilibrio.
Rpta:
PT = 0,66 atm
𝑝
𝑡
2
𝑡
2
𝑡
7. En un matraz en el que se ha hecho el vacío, se introduce una cierta
cantidad de NH 4 Cl(s) y se calienta a determinada temperatura a la que
tiene lugar la reacción:
NH 4 Cl(s) ↔ NH 3 (g) + HCl(g)
¿Cuál de las siguientes expresiones de la constante Kp es incorrecta?
a) Kp = (pNH 3 ) (pHCl)
b) K p
= (pNH 3 )
2
c) K p
= (P total/2)
2
d) Kp = (2 P total)
2
e) Kp = (PHCl)
2
Rpta:
La respuesta incorrecta es la d
Se trata de un equilibrio heterogéneo y la expresión de la constante 𝐾𝑝 es:
𝐾𝑝 = (𝑝NH3) (𝑝HCl)
Según la estequiometría de la reacción:
𝑝NH3 = 𝑝HCl = 𝑝
De acuerdo con la ley de Dalton de las presiones parciales:
𝑝total = 𝑝NH3 + 𝑝HCl
Por lo que la expresión de 𝐾𝑝 puede quedar escrita de las siguientes formas:
Kp = (𝑝𝑁𝐻
3
)
2
Kp = (𝑝𝐻𝐶𝑙)
2
Kp = (
𝑝 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙
2
)
2
8. En un recipiente cerrado y vacío de 5 L de capacidad, a 727ºC, se
introducen 1 mol de selenio y 1 mol de dihidrógeno, alcanzándose el
equilibrio siguiente:
Se(g) + H2(g) ↔ H 2 Se(g)
Cuando se alcanza el equilibrio se observa que la presión en el interior
del recipiente es de 18,1atm.
Calcular:
a) Las concentraciones de cada una de las especies en el equilibrio.
Rpta:
[Se] = 0,0208 M
[H 2 Se] = 0,1792 M
Se(g) + H2(g) ↔ H 2 Se(g)
Moles iniciales 1 1 -
Perdida x x -
Ganada - - x
Equilibrio 1 - x 1 - x x
Moles Totales= 1-x+1-x+x = 2-x
𝑁𝑂
𝑁
2
1
2
𝑂
2
1
2
1
2
1
2
Para calcular la constante de equilibrio:
− 3
− 3
− 4
Con ese valor de constante de equilibrio vemos que x es despreciable frente a
0,21 o 0,79 atm, con lo que:
a) 𝐾 = 5 , 75. 10
− 4
𝑥
0 , 79
1
2
. 0 , 21
1
2
− 4
𝑁𝑂
b) 𝐶𝑜𝑚𝑜 𝑝. 𝑉 = 𝑛. 𝑅. 𝑇
− 4
− 6
10. El cloruro de sulfurilo se disocia según la reacción:
SO 2 Cl2(g) ⇄ SO2(g) + Cl2(g)
La constante de equilibrio de esta reacción vale 2,4 a 375 K. En un
recipiente de 1 litro en la que se ha hecho el vacío se introducen 13,5 g
de SO 2 Cl 2 y se calienta a 375 K.
Al cabo de un rato se introducen 5 atm adicionales de SO 2 medido a 375
Calcule las presiones parciales de cada gas cuando se alcanza el
equilibrio.
Rpta:
Las presiones parciales serán:
p(SO 2 Cl 2 ) = 2,185 atm
p(SO 2 ) = 5,89 atm
p (Cl 2 ) = 0,89 atm
Datos:
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
Reacción −𝑥 − −
Formación − 𝑥 𝑥
Equilibrio 3 , 075 − 𝑥 𝑥 𝑥
Como K p
=2,4, entonces:
2
Segunda Etapa (se adiciona 5 atm)
2
2
2
2
Reacción − −𝑥 −
Formación 𝑥 − 𝑥
Equilibrio 1 , 305 + 𝑥 6 , 77 − 𝑥 1 , 77 + 𝑥
Nuevamente con Kp=2,
Reemplazando X en el último equilibrio, obtendremos las siguientes presiones
parciales:
2
2
2
2
11. Considere el equilibrio
2NOBr(g) (g)→ 2NO(g) + Br 2 (g)
Razone como variará el número de moles de Br 2 en el recipiente sí:
a) se añade NOBr. (→)
b) Se aumenta el volumen del recipiente. (→)
c) Se añade NO. (←)
d) Se pone un catalizador. (No afecta al equilibrio)
Solución:
a) Al añadir NOBr llevará a que la reacción se desplace a la derecha para poder
alcanzar el equilibrio nuevamente.
b) Si se aumenta el volumen del recipiente conlleva a que las concentraciones tanto de
reactivos como productos disminuyan, pero lo harán en mayor medida los que tienen
mayores coeficientes estequiométricos, en este caso, eso pasará con los productos
por lo que el equilibrio tenderá a compensar ese efecto desplazando el equilibrio
hacia la derecha.
c) Es el efecto contrario al enunciado (a) por lo que el desplazamiento es hacia la
izquierda
