PROBLEMES EQUILIBRI DEL TEMA

TEMA 6:
EQUILIBRI QUÍMIC

1. - Càlcul de constants d'equilibris homogenis. Relació entre les constants: Kc i Kp.

1.- Donades les següents equacions: 1) CO(g) + H2O(g) <===> CO2(g)+H2(g)
2)2SO2(g) + O2(g)<===> 2SO3(g)
3)3) N2(g) + 3H2(g) <===> 2NH3(g).
Escriu la relació entre Kc i Kp per a cada una.

2.- Quan es mesclen 1 mol de N2 i 3 moles de H2 a certa temperatura i a una pressió constant de 10 atm s'obtenen 0,4 moles de NH3 en l'equilibri. Calcula: a) els mols de cada gas en l'equilibri; b) la pressió parcial de cada gas en l'equilibri; c) Kp per a la reacció N2(g) + 3H2(g) <===> 2NH3(g) a la temperatura a què es va fer la reacció.
R: a) 0,8 N2; 2,4 H2 ; 0,4 NH3 b) 2,22 atm N2; 6,67 atm H2 1,11 atm NH3
c) 1,87. 10-3

3.-S'introdueix una mostra de pentaclorur de fòsfor en un flascó a una temperatura de 427°C. El pentaclorur es dissocia parcialment produint clor i triclorur de fòsfor:
PCl5(g) <===> Cl2(g) + PCl3(g)
Si les pressions parcials del clor i del pentaclorur en equilibri són, respectivament, 0,5 i 0,4 atm, calcula els valors de Kc i Kp, així com les fraccions molars dels components de la mescla en equilibri.
R: a) kp=0,625; Kc=0,018 b) xPCl5=0,285 ; xCl2=xPCl3= 0,357

4. El CO2 reacciona ràpidament amb el H2S a altes temperatures segons la següent reacció: CO2(g) + H2S (g) <===> COS(g) + H2O (g)
En un experiment es col·loquen 4,4 g de CO2 en un recipient de 2,5 L a 337ºC i una quantitat suficient de H2S perquè la pressió total fora de 10 atm una vegada aconseguit l'equilibri. Quan s'aconsegueix l'equilibri hi ha 0,01 moles d'aigua. Determina: a) els moles de cada gas en l'equilibri b) el valor de Kc c) el valor de kp
R: a) 0,09; 0,389; 0,01; 0,01 b) 2,86.10-3 c) 2,86.10-3




2- Càlculs en l'equilibri:

5.- La reacció CH3-(CH2)2-CH3 (g) <===> CH(CH3)3 (g) té una constant d'equilibri de 2,5 a certa temperatura. Si inicialment s’introdueix 1 mol de butà i 0,2 moles de metilpropà, calcula el percentatge de butà que es converteix en metilpropà. R: 66 %

6.- Per a la reacció H2(g) + I2(g) <===> 2HI(g), K = 50 a 450 °C. En un recipient d'un litre s’introdueixen 1 mol de H2, 1 mol d'I2 i 2 moles de HI, a) determina en quin sentit es produirà reacció; b) calcula quants moles de cada gas hi haurà quan se abast l'equilibri. R: mols I2=mols H2=0,44 ; mols de HI=2,88

7.- per a la reacció N2O4(g) <===> 2NO2(g), Kp té un valor de 66 atm a 134°C. S’introdueix 1 mol de N2O4 en un recipient i s’escalfa fins a 134 °C. En l'equilibri la pressió és 10 atm. Calcula quants mols de NO2 hi haurà en la mescla d’ equilibri.
R:1,56 mols

3. - Equilibris Heterogenis

8.- En un recipient tancat de 32 L de capacitat, hi ha carboni sòlid que reacciona amb CO2 i forma CO. A 600K el sistema aconsegueix l'equilibri: C(s) + CO2(g) <===> 2CO(g) i està present en el reactor; carboni en excés; 1,5 moles de CO(g) i 0,5 moles de CO2(g). a) Calcula Kc b) A la mateixa temperatura i en el recipient existeixen 30 g de CO2 quan s’introdueix prou carboni per aconseguir l'equilibri anterior. Calcula el nombre de moles d'estos dos gasos en l'equilibri.
R: a) 0,1406 b) 0,9 moles CO; 0,21 moles CO2

9.- El compost NH2COONH4 (s) es descompon al escalfar-lo segons la reacció: NH2COONH4 (s) <===> CO2(g) + 2 NH3(g).
En un recipient en què prèviament s'ha fet el buit, s’escalfa una quantitat del compost sòlid i s'observa que la pressió total dels gasos en l'equilibri és 0,843 atm a 400 K.
a)Calcula les constants d'equilibri Kc i Kp a 400K.
b)Calcula la quantitat (en mols) del compost sòlid que quedarà sense descompondre si s’introdueix 1 mol en un recipient buit d'1 litre i s’escalfa fins a 400 K.
R: a) Kp=0,088; Kc=2,49.10-6 b) 0,999

10- Quan el clorur d'amoni s’escalfa a 275°C en un recipient tancat d'1 litre, es descompon donant lloc a clorur d'hidrogen gasós i amoníac gasós aconseguint-se l'equilibri. La constant Kp = 1,04.10-2 atm2. Quina serà la massa de clorur d’amoni que queda sense descompondre quan s’aconsegueix l'equilibri si en el recipient s’introdueixen 0,980 g de sal sòlida?.
R: 0,858 g

11.- A 600 K s’introdueix en un matràs 1 mol de CO2 i C en excés, la pressió total en l'interior del recipient és d' 1 atm. Quan s'aconsegueix l'equilibri mantenint constant la temperatura, la pressió total en el recipient és 1,5 atm. Calcula: a) Kp a 600 K per a l'equilibri CO2(g) + C(s) <===> 2CO(g); b) nombre de moles de CO2 i CO presents en l'equilibri.
R: a) 2 b) 0,5 moles CO2 ; 1 mol de CO

12.- En un recipient que conté NH3(g) a una pressió de 0,5 atm, es col·loquen 5 gr de NH4HS(s). NH4HS(s) <===> NH3(g) + H2S(g) Kp=0,11
a) Calcula la pressió total del gas que omplirà el recipient, una vegada que s'haja aconseguit l'equilibri.
b) Calcula la fracció molar de cada un dels gasos presents en l'equilibri.
c) ¿Quin haguera sigut el resultat de les dos preguntes anteriors si en comptes de dipositar 5 grams de NH4HS(s) s'hagueren introduït 10 g?.
R: a) 0,83 atm b) 0,8; 0,199

13. Considerem la seguent reacció en equilibri C (s) + CO2 (g)<==> 2 CO(g) a 1200ºC. En un recipient d’1 litre es disposen inicialment de totes les substàncies indicades i en les quantitats següents: 20,83 g de C; 26,84 g de CO2 y 21,36 g de CO. Desprès d'un temps s’aconsegueix l’equilibri. En aquestes condicions la quantitat de CO2 es de 36,34 g. a) En quin sentit s'ha produït la reacció en aquest sistema? b) calculeu kc a 1200ºC per aquesta reacció c) calculeu kc per a la reacció inversa.
R: b) 0,132 c) 7,57





3. - Pertorbacions de l'estat d'equilibri.

14.- En l'obtenció de l'àcid sulfúric, una etapa important és la corresponent a l'oxidació del diòxid de sofre gasós per a formar el triòxid segons la reacció:
SO2(g) + 1/2 O2(g) <====> SO3(g) Hº = -88,6 kJ.
Com es modificarà l'equilibri: a) quan augmenta la temperatura. Canviarà la constant d'equilibri? b) al duplicar el volum del recipient de reacció a temperatura constant. Canviarà la constant d'equilibri? c) quan augmenta la pressió total del sistema a temperatura constant d) quan s’afig un catalitzador

15.- Considereu l'equilibri: N2(g) + 3H2(g) <==> 2NH3(g) H = -92,4 kJ que es desenvolupa en un recipient de volum fix. Indiqueu com afectarà a aquest equilibri cadascuna de les operacions següents: a) Augment de la pressió. b) Augment de la temperatura. c) Addició d'un gas inert que no participa en la reacció, per exemple argó. d) Addició d'hidrogen. Expliqueu la resposta.

16.- En la descomposició del fosgè : COCl2 (g) <===> CO (g) + Cl2 (g) H° > 0.
a) Si a temperatura constant es duplica el volum del recipient. Augmentarà, disminuirà o no es modificarà?: i) la quantitat de CO en la mescla; ii) La constant d'equilibri; iii) La pressió parcial de COCl2.
b) Si es refreda el recipient de reacció. ¿Com es modifica?: i) la quantitat de CO?.
ii) La constant d'equilibri.

17.- Donat el sistema en equilibri:
6 CO2(g) + 6H2O (l) <===> C6H12O6(s) + 6O2 (g) Hº =2816 KJ
a) Expresseu la constant d'equilibri Kp
b) Predieu com es modifica la quantitat de glucosa en l'equilibri quan: b.1) s'augmenta la temperatura b.2) s’introdueix un catalitzador.

18.-Per a l'equilibri N2O4(g) <===> 2 NO2(g) els valors de Kp a 400K i 500 K són respectivament 47,9 i 1,70.103 atm. Justifica l'efecte que produirà en la concentració de NO2 les següents modificacions de l'equilibri
A)Un augment de temperatura a pressió constant
B)Un augment de pressió a temperatura constant
C)Un augment de volum a temperatura