equilibrio químico ejercicios

SOLUCIONES A LAS ACTIVIDADES DE FINAL DE UNIDAD
Constante de equilibrio
1. Escribe la expresión de las constantes de equilibrio Kp y Kc para cada una de
las siguientes reacciones reversibles:
a) F2 (g)  2 NO (g) →← 2 NOF (g)
b) 1/2 F2 (g)  NO (g) →← NOF(g)
c) 4 NH3 (g)  5 O2 (g) →← 4 NO (g)  6 H2O (g)
a) F2 (g)  2 NO (g) →← 2 FNO (g): Kp  
pF2
p2
·
FN
p
O
2
NO
 ; Kc 
[F[F
2]
N
[N
O
O
]2
]2 
b) 1/2 F2 (g)  NO (g) →← FNO (g): Kp  
p1/
p
2
F2
F
·
NO
pNO
 ; Kc 
[F2
[F
]1
N
/2[
O
N
]
O]

c) 4 NH3 (g)  5 O2 (g) →← 4 NO (g)  6 H2O (g): Kp 
p
p
6
H
4
N
2
H
O
3
·
·
p
p
4
N
5
O
O
2
 ; Kc  
[
[
N
N
O
H
]
3
4
]
[
4
H
[O
2O
2]5
]
2. El equilibrio:
PCl5 (g) →← PCl3 (g)  Cl2 (g)
tiene unvalor de Kp igual a 2 cuando la temperatura es 270 ºC.
Se mezclan en un recipiente cerrado de 20 L 0,1 moles de PCl3 y 0,2 moles de
Cl2, y se espera hasta alcanzar el equilibrio a esa temperatura. Calcula la presión
que en ese momento ejerce la mezcla de gases.
Reacción de equilibrio: PCl5 (g) →← PCl3 (g)  Cl2 (g) ; Kp  2
Moles iniciales:  0,1 0,2
Moles en equilibrio: x 0,1  x 0,2  xMoles totales en equilibrio: n  x  (0,1  x)  (0,2  x)  (0,3  x)
La presión total en el equilibrio vale: p  
n
V
RT
 ; sustituyendo datos, queda:
p 
 2,2263 (0,3  x) atm
(0,3  x) mol × 0,082 atm · L · K1 · mol1 × (270  273) K

20 L
Unidad 8. Equilibrio químico 1
8 EQUILIBRIO QUÍMICO
Y sustituyendo ahora p en la expresión de Kp, queda:
Kp 
pPCl
p
3
P
·
Clp
5
Cl2 ; 2 
2  , de donde se obtiene x2  1,198x  0,02  0, cuya
única solución aceptable es x  0,017 mol. Por tanto, en el equilibrio,
p  2,2263 (0,3  0,017)  0,63 atm
3. Para el equilibrio:
SO2Cl2 (g) →← SO2 (g)  Cl2 (g)
es Kp  2,4, a 375 ºC. En un recipiente de 1 L se colocan 6,7 g de SO2Cl2, se cierra
y se calienta hasta la temperatura citada. Calcula la presión parcialque
ejercerá cada gas en el equilibrio.
Reacción de equilibrio: SO2Cl2 (g) →← SO2 (g)  Cl2 (g) ; Kp  2,4
Moles iniciales: 6,7/135  
Moles en equilibrio: 0,05 x x x
Moles totales en equilibrio: n  (0,05  x)  x  x  0,05  x
La presión total en el equilibrio vale: p  
n
V
RT
 53,136 (0,05  x) atm
Sustituyendo en la expresión de Kp 
PS
P
O
S
2
O
·
2C
P
l2
Cl2,queda:
2,4  
 
5
0
3
,0
,1
5
3

6 x
x
2
, de donde se obtiene la ecuación 53,136 x2  2,4 x  0,12  0
de donde se obtiene x  0,03 mol. Así que:
pCl2
 pSO2
 53,136 (0,05  0,03) 
0,05
0

,03
0,03
 1,594 atm
pSO2Cl2
 53,136 (0,05  0,03) 
0
0
,
,
0
0
5
5


0
0
,
,
0
0
3
3 
 1,063 atm
4. Se introducen 1,00 mol de H2 y 1,00 mol de CO2 enun recipiente de 4,68 L a
2 000 K. En esas condiciones tiene lugar la reacción:
H2 (g)  CO2 (g) →← H2O(g)  CO (g)
siendo Kc  4,40. Calcula la concentración de cada especie en el equilibrio.

0,
p
05
·

x2
x 
0,05  x
p 
0,05
x
x × p 
0,05
x
x
p  0
0
,
,
0
0
5
5


x
x
2,2263 (0,1  x) (0,2  x)

x

0,3
p
x
 (0,1  x) (0,2  x)
xp  0
0
,
,
1
3


x
x ×
p
 0
0
,
,
2
3


x
x
p 
0,3
x
x
Unidad 8. Equilibrio químico 2
Equilibrio de reacción: H2 (g)  CO2 (g) →← H2O (g)  CO (g) ; Kc  4,40
Moles iniciales: 1,00 1,00  
Moles en equilibrio: 1  x 1 x x x
Sustituyendo en Kc  
[
[
H
H
2
2
O
][C
][C
O
O
2]
] 
;
4,40

(1 
x2
x)2   1
x

2
x2
dedonde se obtiene x  0,677 mol. Por tanto:
[H2]eq  [CO2]eq  
1 
4,
0
6
,
8
677
 0,069 mol · L1
[H2O]eq  [CO]eq  
0
4
,
,
6
6
7
8
7
 0,145 mol · L1
Cociente de reacción
5. En un recipiente metálico de 2,00 L y a 350 ºC coexisten 28,0 g de nitrógeno,
6,46 g de hidrógeno y 5,50 g de amoníaco. Justifica si la mezcla gaseosa se encuentra
en equilibrio.
Dato: Kc a...