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Problemas tema 5, Ejercicios de Fisicoquímica

Asignatura: Fisicoquimica, Profesor: pilar pilar, Carrera: Farmacia, Universidad: US

Tipo: Ejercicios

2013/2014

Subido el 07/05/2014

luciabalmenara
luciabalmenara 🇪🇸

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GRUPO 1. FISICOQUÍMICA
Tema 5. Equilibrio Químico
1.- Calcule la constante de equilibrio K
p
, K
x
y K
c
en función del grado de
disociación,α, para los siguientes sistemas gaseosos ideales en equilibrio: a)
2A = B + C; b) A
2
= 2A; c) AB = A + B.
Resp.: a) K
p
= [α / (1-2α)]
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; b) K
p
= 4α
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p/(1-α
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); c) K
p
= α
2
p / (1-α
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)
2- Un experimentador introduce 15 milimoles de A y 18 milimoles de B en un
recipiente. Éste se calienta hasta 600 K y se establece el equilibrio en fase
gaseosa: A + B = 2C + 3D, La mezcla en equilibrio tiene una presión de 1085
torr, y contiene 10 milimoles de C. Calcule K
p0
y G
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a 600 K.
Resp.: 0.071, 13.4 kJ/mol.
3.-Para la reacción en fase gaseosa: 2SO
2
+ O
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, se estudió que una
mezcla en equilibrio, a 1000 K y 1767 torr, tenía las siguientes fracciones
molares: x(SO
2
)= 0.310; x(O
2
) = 0.250; x(SO
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) = 0.440. Suponiendo
comportamiento ideal y p
0
= 1 atm, calcule: K
x
, K
p
, K
c
y G
0
.
Resp.: 8.06, 3.47, 283.7, -10.3 kJ/mol.
4.- La densidad del N
2
O
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(g) (92 g/mol) es de 2.08 g/L a 60 ºC y 1 atm de
presión. En estas condiciones el N
2
O
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se encuentra parcialmente disociado
según: N
2
O
4
(g) = 2NO
2
(g). Determine el grado de disociación,α, K
p
y G
0
.
Resp.: 0.619; 2.48; -2.51 kJmol
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5.- Dado el proceso: 2 H
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S (g) + SO
2
(g) 2 H
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O (g) + 3 S (s)
f
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/ kcal.mol
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: -7.89 -71.70 -54.64 ---
Calcule: a) La constante de equilibrio a 25 ºC. b) ¿Estará en equilibrio a 298.15
K una mezcla de reactivos y productos a las siguientes presiones parciales?
p(H
2
S) = 0.5 atm; p(SO
2
)= 2.5 atm; p(H
2
O)=1.5 atm. En caso negativo, ¿en qué
sentido evolucionará el sistema?
Resp.: 9.57 x 10
15
. De izquierda a derecha.
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GRUPO 1. FISICOQUÍMICA

Tema 5. Equilibrio Químico

1.- Calcule la constante de equilibrio Kp , Kx y Kc en función del grado de disociación,α, para los siguientes sistemas gaseosos ideales en equilibrio: a) 2A = B + C; b) A 2 = 2A; c) AB = A + B. Resp.: a) Kp = [α / (1-2α)]^2 ; b) Kp = 4α^2 p/(1-α^2 ); c) Kp = α^2 p / (1-α^2 )

2 - Un experimentador introduce 15 milimoles de A y 18 milimoles de B en un recipiente. Éste se calienta hasta 600 K y se establece el equilibrio en fase gaseosa: A + B = 2C + 3D, La mezcla en equilibrio tiene una presión de 1085 torr, y contiene 10 milimoles de C. Calcule Kp^0 y ∆G^0 a 600 K. Resp.: 0.071, 13.4 kJ/mol.

3.- Para la reacción en fase gaseosa: 2SO 2 + O 2 → 2SO 3 , se estudió que una mezcla en equilibrio, a 1000 K y 1767 torr, tenía las siguientes fracciones molares: x(SO 2 )= 0.310; x(O 2 ) = 0.250; x(SO 3 ) = 0.440. Suponiendo comportamiento ideal y p^0 = 1 atm, calcule: Kx, Kp, Kc y ∆G^0. Resp.: 8.06, 3.47, 283.7, -10.3 kJ/mol.

4.- La densidad del N 2 O 4 (g) (92 g/mol) es de 2.08 g/L a 60 ºC y 1 atm de presión. En estas condiciones el N 2 O 4 se encuentra parcialmente disociado según: N 2 O 4 (g) = 2NO 2 (g). Determine el grado de disociación,α, Kp y ∆G^0. Resp. : 0.619; 2.48; -2.51 kJmol-

5.- Dado el proceso: 2 H 2 S (g) + SO 2 (g) → 2 H 2 O (g) + 3 S (s) ∆f G^0 / kcal.mol-1: -7.89 -71.70 -54.64 --- Calcule: a) La constante de equilibrio a 25 ºC. b) ¿Estará en equilibrio a 298. K una mezcla de reactivos y productos a las siguientes presiones parciales? p(H 2 S) = 0.5 atm; p(SO 2 )= 2.5 atm; p(H 2 O)=1.5 atm. En caso negativo, ¿en qué sentido evolucionará el sistema? Resp.: 9.57 x 10^15. De izquierda a derecha.

6.- Para la reacción en fase gaseosa: N 2 O 4 (g) = 2NO 2 (g), se determinó la constante de equilibrio a dos temperaturas: K25ºC =0.144 y K35ºC=0.321. Calcule ∆H^0 , ∆G^0 y ∆S^0 a 30 ºC. Resp .: 61.2 kJ/mol, 3.86 kJ/mol y 189 J/Kmol.

7 .- Para la reacción: PCl 5 (g) = PCl 3 (g)+ Cl 2 (g), se ha estudiado la variación de constante de equilibrio con la temperatura; obteniendo los siguientes resultados: K^0 p : 0.245 1.99 4.96 9. T/ K : 485 534 556 574 Utilizando exclusivamente estos datos, determine: a) ∆H^0 , ∆G^0 y ∆S^0 a 534 K. Resp .: ∆H^0 = 94.86 kJ/mol; ∆G^0 = -3.06 kJ/mol; ∆S^0 = 183 J / K mol.

8. - Para la reacción en fase gaseosa: I 2 + ciclopentano = ciclopentadieno + 2HI, Kp^0 en el intervalo de temperaturas comprendido entre 450 y 700 K viene dada por la siguiente expresión: log Kp^0 = 7.55 – 4.83x10^3 / (T/K). Calcule ∆G^0 , ∆H^0 , ∆S^0 y ∆Cp^0 para esta reacción a 500 K. Resp. : 20.2 kJ/mol, 92.5 kJ/mol, 144.6 J/mol.K, 0.

9.- La K^0 para la reacción Fe 3 O 4 (s) + CO(g) = 3FeO(s) + CO 2 (g) es 1.15 a 600 ºC, calcule la composición de equilibrio de una mezcla de 2.00 moles de Fe 3 O 4 , 3.00 moles de CO, 4.00 moles de FeO y 5.00 moles de CO 2 a 600 ºC. Suponga que los gases se comportan idealmente. Resp.: 2.72, 3.72, 1.84 y 4.28 mol.

10. - ¿Verdadero o falso? a) Para una mezcla de reacción en un sistema cerrado a T y P cte., el signo de (∂G/∂ξ)T,P determina la dirección a la que evoluciona la reacción. b) Si el valor de ∆G^0 para una reacción es positivo, ninguna reacción ocurrirá cuando los reactivos se mezclen.

11 .- El producto de solubilidad del AgCl en agua es 1.78 10-10^ mol^2 kg-2^ a 25ºC. Calcule la solubilidad del AgCl a dicha temperatura en: a) agua pura, b) en una disolución de KNO 3 de molalidad 0.1 mol kg-1.