CINÉTICA  Y  EQUILIBRIO

Cuestiones y ejercicios de selectividad

 

 

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Cuestiones y ejercicios

 

1.- a) Describa el efecto de un catalizador sobre el equilibrio químico.

b) Defina cociente de reacción Qc.

c) Diferencie entre equilibrio homogéneo y heterogéneo.

 

2.- El nitrógeno y el hidrógeno reaccionan según la siguiente ecuación química:

                                                         N2(g) + 3 H2(g)               2 NH3 (g)      ΔH < 0

Indique, razonadamente, qué ocurrirá cuando una vez alcanzado el equilibrio:

a) Se añade N2

b) Se disminuye la temperatura

c) Se aumenta el volumen del reactor, manteniendo constante la temperatura.

 

 

3.- Dado el equilibrio:

                     2 SO2(g) + O2(g)           2 SO3(g)       ΔH < 0

a) Explique cómo aumentaría el número de moles de SO3, sin adicionar ni eliminar ninguna de las sustancias presentes en el equilibrio.

b) Escriba la expresión de Kp .

c) Razone cómo afectaría al equilibrio la presencia de un catalizador.

 

 

4.- Para la reacción en equilibrio: SO2Cl2(g)              SO2(g) + Cl2(g)   la constante Kp = 2’4 , a 375 K. A esta temperatura, se introducen 0’050 moles de SO2Cl2 en un recipiente cerrado de 1 litro de capacidad. En el equilibrio, calcule:

a) Las presiones parciales de cada uno de los gases presentes.

b) El grado de disociación del SO2Cl2 a esa temperatura.

Dato: R = 0’082 atm·L·K-1·mol-1

 

5.- En un recipiente de 5 litros se introducen 1’84 moles de nitrógeno y 1’02 moles de oxígeno. Se calienta el recipiente hasta 2000ºC estableciéndose el equilibrio:

                                       N2(g) + O2(g)                 2 NO(g)

En estas condiciones reacciona el 3% del nitrógeno existente. Calcule:

a) El valor de Kc a dicha temperatura.

b) La presión total en el recipiente, una vez alcanzado el equilibrio.

Dato: R = 0’082 atm·L·K-1·mol-1

 

6.- Sea el sistema en equilibrio

                               CaCO3(s)                CaO(s) + CO2(g)

Indique, razonadamente, si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas:

a) La presión total del reactor será igual a la presión parcial del CO2.

b) Kp es igual a la presión parcial del CO2.

c) Kp y Kc son iguales.

 

 

7.- En un matraz vacío se introducen igual número de moles de H2 y N2 que reaccionan según la

ecuación:

                                          N2(g) + 3 H2(g)                2 NH3(g) .

Justifique si, una vez alcanzado el equilibrio, las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas:

a) Hay doble número de moles de amoniaco de los que había inicialmente de N2.

b)La presión parcial de nitrógeno será mayor que la presión parcial de hidrógeno.

c) La presión total será igual a la presión de amoniaco elevada al cuadrado.

 

 

8.- A 25ºC el valor de la constante Kp es 0’114 para la reacción en equilibrio:

                                           N2O4(g)                     2 NO2(g)

En un recipiente de un litro de capacidad se introducen 0’05 moles de N2O4 a 25ºC. Calcule, una vez alcanzado el equilibrio:

a) El grado de disociación del N2O4

b) Las presiones parciales de N2O4 y de NO2.

Dato: R = 0’082 atm.L.K -1 .mol -1 .

 

 

9.- Dados los equilibrios:

                     3 F2(g) + Cl2(g)                 2 ClF3(g)

                       H2(g) + Cl2(g)                 2 HCl(g)

                        2 NOCl(g)                      2 NO(g) + Cl2(g)

a) Indique cuál de ellos no se afectará por un cambio de volumen, a temperatura constante.

b) ¿Cómo afectará a cada equilibrio un incremento en el número de moles de cloro?

c) ¿Cómo influirá en los equilibrios un aumento de presión en los mismos?

Justifique las respuestas.

 

 

10.- Para la reacción:  

2NO(g)  N2(g) + O2(g)      ΔHº = ―182 kJ

 

Indique razonadamente si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas: a) La constante de equilibrio aumenta al adicionar NO. b) Una disminución de temperatura favorece la obtención de N2 y O2.

 

 

11.-  En un recipiente de 1L, a 2000 K, se introducen 6’1·103 moles de CO2 y una cierta cantidad de H2, produciéndose la reacción:

H2(g) + CO2(g) H2O(g)  +  CO(g)

Si cuando se alcanza el equilibrio, la  presión total es de 6 atm, calcule: a) Los moles iniciales de H2.  b) Los moles en el equilibrio de todas las especies químicas presentes.

 Datos: R= 0’082 atm·L·K1·mol1.   KC = 4’4

 

 

12.- Al calentar bicarbonato de sodio, NaHCO3, en un recipiente cerrado se establece el siguiente equilibrio:

2NaHCO3(s) Na2CO3(s) + H2O(g) + CO2(g)

 

Indique razonadamente, cómo se afectaría la posición del equilibrio si permaneciendo constante la temperatura: a) Se retira CO2 del sistema. b) Se adiciona H2O al sistema. c) Se retira parte de NaHCO3 del sistema.

 

 

13.- En la reacción:     Br2(g) 2Br(g)        la constante de equilibrio KC, a 1200 ºC, vale 1’04·103

 a) Si la concentración inicial de bromo molecular es 1 M, calcule la concentración de bromo atómico en el equilibrio. b) ¿Cuál es el grado de disociación del Br2?

 

14.- La siguiente tabla presenta la variación de la constante de equilibrio con la temperatura para la síntesis del amoniaco según la reacción:

N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)

Temperatura(ºC)

25

200

300

400

500

KC

6·105

0’65

0’011

6’2·104

7’4·105

Indique, razonadamente, si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas: a) La reacción directa es endotérmica. b) Un aumento de la presión sobre el sistema en equilibrio favorece la obtención de amoniaco.

 

15.- En un recipiente de 10 litros se introducen 2 moles de compuesto A y 1 mol del compuesto B. Se calienta a 300 ºC y se establece el siguiente equilibrio:

A(g) + 3B(g) 2C(g)

Sabiendo que cuando se alcanza el equilibrio el número de moles de B es igual al de C. Calcule: a) Las concentraciones de cada componente en el equilibrio. b) El valor de las constantes de equilibrio KC y KP a esa temperatura.

Datos : R= 0’082 atm·L·K1·mol1.

 

16.- A 200 ºC y 2 atmósferas  el PCl5 se encuentra disociado  en un 50%, según el siguiente equilibrio:

PCl5(g) PCl3(g)  +  Cl2(g)

Calcule: a) La presión parcial de cada gas en el equilibrio. b) Las constantes KC y KP a esa temperatura.

Datos: R= 0’082 atm·L·K1·mol1.

  

17.- Dado el equilibrio:               H2O(g) + C(s) CO(g) + H2(g)          ΔH>0

Señale, razonadamente, cuál de las siguientes medidas produce un aumento de la concentración de monóxido de carbono: a) Elevar la temperatura. b) Retirar vapor de agua de la mezcla en el equilibrio. c) Introducir  H2 en la mezcla en equilibrio.

 

18.- Se introduce una mezcla de 0’5 moles de H2 y 0’5 moles de Ien un recipiente de 1 litro y se calienta a la temperatura de 430 ºC. Calcule: a) Las concentraciones  de H2 , I2 y HI en el equilibrio, sabiendo que, a esa temperatura, la constante de equilibrio Kes 54'3 para la reacción: 

H2(g) + I2 (g)  2HI(g)

b) El valor de la constante KP  a la misma temperatura.

 

19.- En un recipiente de 2 litros que se encuentra a 25 ºC,se introducen 0’5 gramos de N2O4 en estado gaseoso y se produce la reacción :

N2O4(g)  2NO2(g)

Calcule: a) La presión parcial ejercida por el N2O4 en el equilibrio. b) El grado de disociación del mismo.

Datos: KP = 0’114.  Masas atómicas: N = 14; O = 16.

 

20.- Para el siguiente equilibrio:

PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g)       ΔH>0

Indique, razonadamente, el sentido en que se desplaza el equilibrio cuando: a) Se agrega cloro gaseoso a la mezcla en equilibrio. b) Se aumenta la temperatura. c) Se aumenta la presión del sistema.

 

 

21.-  En un recipiente de 1L, a 2000 K, se introducen 6’1·103 moles de CO2 y una cierta cantidad de H2, produciéndose la reacción:

H2(g) + CO2(g) H2O(g)  +  CO(g)

Si cuando se alcanza el equilibrio, la  presión total es de 6 atm, calcule: a) Los moles iniciales de H2.
 b) Los moles en el equilibrio de todas las especies químicas presentes.

 Datos: R= 0’082 atm·L·K1·mol1.   KC = 4’4

 

 

22.- Al calentar bicarbonato de sodio, NaHCO3, en un recipiente cerrado se establece el siguiente equilibrio:

2NaHCO3(s) Na2CO3(s) + H2O(g) + CO2(g)

Indique razonadamente, cómo se afectaría la posición del equilibrio si permaneciendo constante la temperatura: a) Se retira CO2 del sistema. b) Se adiciona H2O al sistema. c) Se retira parte de NaHCO3 del sistema.

 

23.- ( Junio 2004)  Se ha comprobado experimentalmente que la reacción     2  A  +  B             C  es de primer orden respecto al reactivo A y de primer orden respecto al reactivo B.

a) Escriba la ecuación de la velocidad.

b) ¿Cuál es el orden total de la reacción?

c) ¿Qué factores pueden modificar la velocidad de la reacción?

 

24.- (Junio 2004)  En un recipiente de 10 litros a 800 K, se introducen 1 mol de CO (g)  y  1 mol de  H2O (g). Cuando se alcanza el equilibrio representado por la ecuación:    

CO (g)  +  H2O (g)                 CO2 (g)  +  H2 (g)

el recipiente contien  0'655 moles de CO2   y  0'655 moles de  H2. Calcule:

a) Las concentraciones de los cuatro gases en el equilibrio.

b) El valor de las constantes Kc  y  Kp  para dicha reacción a 800 K.

Dato:  R = 0'082  atm.L.K-1. mol-1.

 

25 .- (Junio 2005. Opción B) La ecuación de la velocidad:   v = k.[A]2. [B], corresponde a la reacción química:    A  +  B  ------  C.  a) Indique si la constante k es independiente de la temperatura. b) Razones si la reacción es de primer orden con respecto de A y de primer orden con respecto de B, pero de segundo orden para el conjunto de  la reacción.

 

26.- (Junio 2005. Opción B)  El NO2  y el SO2 reaccionan según la ecuación:

               NO2 (g)  +   SO(g)  ======  NO (g)   +  SO3 (g)

Una vez alcanzado el equilibrio, la composición de la mezcla contenida en un recipiente de 1 litro de capacidad es:  0'6 moles de SO3 , 0'4 moles de NO,  0'1 moles de NO2  y  0'8 moles de SO2. Calcule:

a) el valor de Kp, en esas condiciones de equilibrio. b) la cantidad en moles de NO que habría que añadir al recipiente, en las mismas condiciones, para que la cantidad de NO2 fuera 0,3 moles.

 

27.- (Septiembre 2005. Opción A) Dado el siguiente sistema en equilibrio:

    SO2 (g)  +  1/2  O2 (g)  SO3 (g)   Δ H = -197'6 kJ

a) Explique tres formas de favorecer la formación de  SO3 (g).

b) Deduzca la relación entre las constantes Kc y Kp, para esta reacción.

 

28.- (Septiembre 2005. Opción B) A 1000 K se establece el siguiente equilibrio:

 I2 (g)   2 I (g)    Sabiendo que cuando la concentración inicial de I2 es 0'02 M, su grado de disociación es 2'14 %, calcule:

a) El valor de Kc a esa temperatura.

b) El grado de disociación del I2 , cuando su concentración inicial es 5.10-4M.

 

29.- (Junio 2006. Opción A) A 670 K, un recipiente de un litro contiene una mezcla gaseosa en equilibrio de 0,003 moles de hidrógeno, o,003 moles de yodo y 0,024 moles de yoduro de hidrógeno, según:    H2 (g)  +  I2 (g)   ====     2 HI (g). En estas condiciones, calcule: a) el valor de Kc y Kp. b) La presión total en el recipiente y las presiones parciales de los gases de la mezcla.

(Datos: R = 0'082  atm.L.K-1. mol-1).

 

30.- (Septiembre 2006. Opción B) La reacción    A  + 2 B  ---- 2 C  + D   es de primer orden con respecto a cada uno de los reactivos. a) Escriba la ecuación de la velocidad. b) Indique el orden total de reacción. c) Indique las unidades de la constante de velocidad.

 

31.- (Septiembre 2006. Opción B) En un recipiente de 10 litros de capacidad se introducen 2 moles del compuesto A y 1 mol del compuesto B. Se calienta a 300ºC y se establece el siguiente equilibrio:

              A (g)   +  3  B (g)  =====  2  C (g)

Cuando se alcanza el equilibrio, el númeor de moles de B es igual al de C. Calcule:

a) El número de moles de cada componente de la mezcla.

b) El valor de las constante Kc y Kp a esa temperatura.  (Dato: R = 0'082  atm.L.K-1. mol-1)

32.- (Opción B. Junio 2007) Indique, razonadamente, si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas:

a)     Para una reacción exotérmica, la energía de activación de la reacción directa es menor que la energía de activación de la reacción inversa.

b)     La velocidad de la reacción no depende de la temperatura.

c)     La acción de un catalizador no influye en la velocidad de reacción.

33.-(Opción B. Junio 2007) En un recipiente de 1 litro de capacidad, en el que previamente se ha hecho el vacío, se introducen 6 g de PCl5. Se calienta a 250ºC y se establece el siguiente equilibrio:

                PCl5 (g) ====  PCl3 (g)  +  Cl2 (g)

Si la presión total en el equilibrio es 2 atmósferas, calcule:

a)     el grado de disociación del PCl5, b) el valor de la constante Kp a esa temperatura.

(Datos: R = 0’082 atm.L.K-1.mol-1.  Masas atómicas:  P = 31, Cl = 35’5 )

 

34.- (Opción A Junio 2008) Se preparan 10 L de disolución de un ácido monoprótico HA, de masa molar 74, disolviendo en agua 37 g de éste. La concentración de H3O+ es 0'001 M. Calcule:  a) el grado de disociación del ácido en disolución y b) el valor de la constante Ka.

35.- (Opción B. Septiembre 2008) A una hipotética reacción química,  A + B ----- C, le corresponde la siguiente ecuación de velocidad:   v = k.[A].[B]. Indique: a) el orden de la reacción respecto de A, b) el orden total de la reacción y c) las unidades de la constante de la velocidad.

36.- (Opción B. Septiembre 2008) En un recipiente de 200 ml de capacidad, en el que previamente se ha hecho el vacío, se introducen 0'40 g de N2O4. Se cierra el recipiente, se calienta a 45 ºC y se establece el siguiente equilibrio:       N2O4  (g) ======   2 NO3 (g)

Sabiendo que a esa temperatura el N2O4  se ha disociado en un 41'6%, calcule:  a) el valor de la constante Kc, b) el calor de la constante Kp.  Datos:  R = 0’082 atm.L.K-1.mol-1.  Masas atómicas:  N = 14, O =16

 

37.- (Opción A. Septiembre 2009) Considere el siguiente sistema en equilibrio:

                       

Justifique el efecto que tendrá sobre los parámetros que se indican el cambio que se propone:

 

38.- (Opción B. Septiembre 2009) El CO2 reacciona con el H2S a altas temperaturas según la reacción:

Se introducen 4,4 g de CO2 en un recipiente de 2,5 litros, a 337ºC, y una cantidad suficiente de H2S para que, una vez alcanzado el equilibrio, la presión total sea de 10 atm. En la mezcla en equilibrio hay 0,01 mol de agua. Calcule: a) el número de moles de cada una de las especies en equilibrio, b) el valor de las constantes Kc y Kp a esa temperatura.

(Datos: masas atómicas: C=12, O= 16, R = 0'082  atm.L.K-1. mol-1)