Equilibrio Quimico

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE NEZAHUALCÓYOTLOrganismo Público Descentralizado del Gobierno del Estado de México | |

División de Tecnología Ambiental.

Química.

“Problemas de Equilibrio Químico”

24 de Mayo de 2012.
Problemas:
4.1.
Calcule los coeficientes de actividad y la actividad de cada ion de una solución que contiene MgCl₂ 0.01M y Na₂SO₄ 0.020M
Cuando las sales están en soluciónse obtienen las siguientes concentraciones molares (C) de cada Ion con carga Z
Mg Cl₂ Na₂ SO₄

Calculando a C
Mg (0.01M) = 0.01
Cl₂ (0.01M) = 0.02
Na₂ (0.02M) = 0.04
SO₄ (0.02M) = 0.02
Ion | C | Z (No de oxidación) | Z² | CZ²= (C* Z²) |
Mg⁺² | 0.01 | 2 | 4 | 0.04 |
Cl₂⁺ | 0.02 | 1 | 1 | 0.02 |
Na₂⁻ | 0.04 | -1 | 1 | 0.04 |
SO₄⁻² | 0.02 | -2 | 4 | 0.08 |∑CiZi²= 0.18
µ=12i Ci Zi2

Calculamos
µ=12i 0.18
µ= 0.09

Coeficiente de actividad iónica
Log γ=-0.5Z2µ1+µ
Calculando:
Log γ=-0.5Z20.91+0.9
Log y= 0.2307

Mg Log γ=-0.5(2)2 (0.2307) = -0.4614
Cl₂ Log γ=-0.5(1)2 (0.2307)= -0.1153
Na₂ Log γ=-0.5(1)2 0.2307=-0.1153
SO₄ Log γ=-0.5(2)2 (0.2307)= -0.4614

Calculamos el logaritmode cada elemento:
Mg Log - 0.4614 = 0.35
Cl₂ Log - 0.1153 = 0.77
Na₂ Log - 0.1153 = 0.77
SO₄ Log - 0.4614 = 0.35

Coeficiente de actividad para cada ion
Ion | Coeficiente Actividad γ | C | ActividadγC |
Mg⁺² | 0.35 | 0.01 | 0.0035 |
Na₂⁺ | 0.77 | 0.04 | 0.031 |
Cl₂⁻ | 0.77 | 0.02 | 0.015 |
SO₄⁻² | 0.35 | 0.02 | 0.007 |

4.3.
Calcule el pH en equilibrio de una solución deacido acético en agua hasta obtener una concentración de 10-2 M a 25°C, utilizando suposiciones para simplificar. Omita las correcciones para la actividad.
[H] [OH] = Kw = 10-14
H+[Ac+][HAc] = KA=1.8X10-5
HAc+[Ac-]= 0.01 concentración del acido Acético
x20.01-x= 1.8x10-5
x2=0.01-x1.8x10-5
x2=0.018x10-5-1.8x10-5x
x2=1.8x10-7-1.8x10-5x
x2+1.8x10-5x-1.8x10-7=0
a b c
x2=-b±b2-4ac2aformula general
Sustitución en la formula general:
X=-(1.8x10-5)±1.8x10-5-4 1 (-1.8x10-7)2
X= 4.15x10-4
Formula de pH:
pH= -log [H+]
pH = -log 4.15x10-4
pH= 3.38
Sustitución para la concentración del Acido Acético:
[HAc]= 0.01-4.15x10-4=9.59x10-3


4.4
Resuelva de nuevo el ejemplo 4.3 suponiendo que la solución contiene 0.01M NaCl y utilicecorrecciones de actividad. El estudiante debe notar que el NaCl se ionisa completamente en solución acuosa.
Relaciones de equilibrio a utilizar.
H OH=Kw=10-14
H[Ac-]HAc=Ka=1.8*10-5
Balance de masas.
CT HAc=0.01=HAc+Ac-
CT Na=0.01=Na
CT Cl=0.01=Cl-
Balance de cargas.
H+Na=OH-+Ac-+Cl-
Calculo de µ.
µ=12i Ci Zi2
µ=12i0.01(1)2
µ=0.01
Calculo de log y.
Log γ=-0.5Z2µ1+µ
Log γ=-0.5Z20.011+0.01Log γ=0.0455Z2
Aplicando antilogaritmo.
γ=0.9

Calculo de Ke.
Ke0.9x(0.9x)0.01-x
Ke=1.8*10-5
Despeje.
1.8*10-5=0.81x20.01-x
0.81x2=(1.8*10-5)(0.01-x)
Desarrollo del binomio.
0.81x2=(1.8*10-7)-(1.8*10-5x)
Despeje de x
x2=1.8*10-7-1.8*10-5x0.81
x2=2.22*10-7-2.22*10-5x
Igualando a cero.
x2+2.22*10-5x-2.22*10-7
Formula General.
x2=-(2.22*10-5)±(2.22*10-5)2-4 1 (-2.22*10-7)2x=4.6*10-4
Obtención de pH
pH=logH

pH=log4.6*10-4

pH=3.38

4.5
Calcule el pH en equilibrio y a 250C de una solución de acetato de sodio en agua (NaAc) con una concentración 0.01M. Incluir correcciones de actividad. El estudiante debe notar que el NaAc se disuelve completamente tras la adición del agua, y que el Na existe solo en forma iónica, como en todas las sales de sodio.
Ct= 0.01 M a 25°C
Relaciones de equilibrio.
HOH-=Kw=1*10-14
OH-HAcAc-=KB=5.56*10-10

Balances de masa
CT, HAc=0.01=HAc+Ac-
CT, Na=0.01=Na

Balance de cargas

H+Na=OH-Ac-

H+Na=OH-

Calculo de µ
µ=12i Ci Zi2

µ=0.50.01(1)2+ 0.01-12
µ=0.01M
Calculo de log γ
Log γ=-0.5Z2µ1+µ
Log γ=-0.5(1)20.011+0.01
Log γ=-0.0455
γ=0.90
Calculo de incógnitas.
x0.9x0.90.01-x=5.56*10-10...