8EQUILIBRIO QUÍMICO SOLUCIONES A LAS ACTIVIDADES PROPUESTAS EN EL INTERIOR DE LA UNIDAD 1. Explica brevemente qué significa que el equilibrio químico es un proceso dinámico. Equilibrio dinámico significa que los procesos químicos no se han detenido y siguen activos, pero que la igualación de la velocidad de los procesos directo e inverso provoca una estabilización de las concretaciones de reactivos y productos. 2. Escribe la expresión de la constante de equilibrio para las siguientes reacciones reversibles: a) SO2 (g) ϩ 1/2 O2 ( g) ← → SO3 ( g) b) 2 SO2 (g) ϩ O2 ( g) ← → 2 SO3 ( g) c) 4 NH3 ( g) ϩ 5 O2 ( g) ← → 4 NO (g) ϩ 6 H2O ( g) [SO3] a) SO2 ( g ) ϩ 1/2 O2 ( g ) ← → SO3 (g) ; Kc ϭ ᎏᎏ [SO2][O2]1/2 [SO3]2 b) 2 SO2 ( g ) ϩ O2 ( g ) ← → 2 SO3 ( g ) ; Kc ϭ ᎏᎏ [SO2]2[O2] [NO]4[H2O]6 c) 4 NH3 ( g ) ϩ 5 O2 ( g ) ← 4 NO ( g ) ϩ 6 H O ( g ) ; K ϭ ᎏ ᎏ → 2 c [NH3]4[O2]5 3. La reacción I2 ( g ) ϩ H2 ( g ) ← → 2 HI ( g ) tiene, a 448 ºC, un valor de la constante Kc de 50. Se introducen en un recipiente cerrado 1 mol de yodo y 2 moles de hidrógeno. Calcula la composición final de la mezcla expresada en moles. Equilibrio de reacción: Moles iniciales: Moles equilibrio: I2 ( g ) ϩ H2 ( g ) ← → 2 HI ( g ) ; Kc ϭ 50 1 1Ϫx 2 2Ϫx Ϫ 2x 2 [HI]2 Kc ϭ ᎏᎏ ; 50 ϭ [I2][H2] 2x ᎏᎏ V 1Ϫx ᎏVᎏ ᎏVᎏ 2Ϫx 4x2 ; 50 ϭ ᎏᎏ 2 Ϫ 3x ϩ x2 de aquí se obtiene la ecuación: 46x2 Ϫ 150x ϩ 100 ϭ 0, cuya única solución aceptable es x ϭ 0,934 mol. Por tanto, al final, en el equilibrio, será: nI2 ϭ 0,066; nH2 ϭ 1,066; nHI ϭ 1,868 Unidad 8. Equilibrio químico 1 080 moles de amoníaco.17 atm × 1 L n ϭᎏᎏᎏᎏᎏ ϭ 0. En un recipiente cerrado de 2 litros se introducen 0.025/2)3 [N2][H2] está en equilibrio. 0. b) El valor de Kc. Calcula: a) El grado de disociación en esas condiciones.0724 Ϫ x) ϩ 2x ϭ x ϩ 0.66/92 0. b) En caso negativo. b) El sistema evoluciona hacia la izquierda.0724 ϭ 0. Unidad 8.080/2)2 ϭ ᎏᎏᎏ ϭ 5. En un matraz de 1 litro en el que se ha hecho el vacío. Equilibrio químico 2 .0724 Ϫ x Ϫ 2x n ϭ (0. se introducen 6. En esas condiciones. [NH3] (0. predice en qué sentido se desplazará la reacción.025 moles de hidrógeno y 0. Reacción de equilibrio: Concentraciones iniciales: Concentraciones en equilibrio: PCl5 ( g ) ← → PCl3 ( g ) ϩ Cl2 ( g ) Co Co(1 Ϫ α) Ϫ Coα Ϫ Coα 2 Coα · Coα Coα2 [PCl3][Cl2] Kc ϭ ᎏᎏ ϭ ᎏᎏ . Reacción de equilibrio: Moles iniciales: Moles en equilibrio: Moles totales: N2O4 (g) ← → 2 NO2 (g) 6.030/2) (0. el N2O4 se disocia según la ecuación: N2O4 ( g ) ← → 2 NO2 ( g ) siendo la presión total en el equilibrio 2.0859 mol 0. 5.65. es decir. Kc ϭ ᎏᎏ Co(1 Ϫ α) 1Ϫα [PCl5] 6. a) Indica si el sistema se encuentra en equilibrio. A 473 K la constante de equilibrio Kc para la reacción: N2 ( g ) ϩ 3 H2 ( g ) ← → 2 NH3 ( g ) es 0. Como Qc > Kc. Deduce la expresión que relaciona Kc y α para la reacción de descomposición del pentacloruro de fósforo que aparece en la tabla 2 de esta unidad. el sistema no a) Qc ϭ ᎏᎏ 3 (0.030 moles de nitrógeno. hacia la descomposición del amoníaco. n ϭ ᎏᎏ RT 2. x ϭ n Ϫ 0.66 gramos de N2O4 y se calienta a 35 ºC.17 atm.082 atm · L · KϪ1 · molϪ1 × (35 ϩ 273) K Por tanto.0724 pV Aplicamos la ecuación de los gases ideales: pV ϭ nRT .4.0135 mol.5 · 104. la concentración de Ba2ϩ que provoca precipitación es: Unidad 8. Cuando aparece el color rosa. ¿significa que el aire está seco o húmedo? ¿Por qué? La aparición de color azul indica que el aire está seco. azul) ϩ 2 H2O( g ) La aparición de color azul. Justifica si se formará o no precipitado de cloruro de plata. • Retirar el CO2 formado. sí precipitará AgCl (s).027/1)2 eq b) Kc ϭ ᎏᎏ ϭ ᎏᎏ . Indica tres formas de actuar sobre el equilibrio que reduzcan la formación de CO.00 g de iones SO42Ϫ.2 · 10Ϫ4. donde S es la solubilidad. 0. Equilibrio iónico de solubilidad: 3ϩ 2Ϫ C2A3 (s) ← → 2C (ac) ϩ 3A (ac) Por tanto.0589/1 [N2O4]eq 7.00 g de iones FϪ y 5. rosa) ← → [Co(H2O)4]Cl2 (s. • Reducir la temperatura. Equilibrio químico 3 .0. Indica qué sal precipitará primero. de C2A3 Así que.75 0.75 Ks . [C3ϩ] ϭ 2S y [A2Ϫ] ϭ 3S. La sílice impregnada de cloruro de cobalto (II) se emplea como indicador de humedad (fig. es porque la sílice está impregnada de humedad.19 (19%) 0. Kc ϭ 1.24 · 10Ϫ2 0. Ks ϭ 108 S 5 10. • Aumentar la presión. Para el equilibrio: 2 NO ( g ) ϩ 2 CO ( g ) ← → N2 (g) ϩ 2 CO2 ( g ) se sabe que ∆H < 0. 14) debido al cambio de color que presenta el equilibrio: [Co(H2O)6]Cl2 (s.01 × 0. 8. En tal caso. Se añade poco a poco una disolución que contiene iones Ba2ϩ. el equilibrio está desplazado hacia la derecha.25 [Agϩ][ClϪ] ϭ ᎏ ᎏ·ᎏ ᎏ ϭ 2. Como el producto iónico es mayor que 0. 11. 9.1 × 0. gas muy tóxico. Ks ϭ [C3ϩ]2[A2Ϫ]3 ϭ (2S)2(3S)3 . Una disolución de 1. Suponiendo que el volumen total no cambia.0135 a) El grado de disociación es α ϭ ᎏᎏ ϭ 0.0724 [NO2]2 (0.5 0.01 M de NaCl. Encuentra la expresión general que relaciona solubilidad y la constante de solubilidad para una sal del tipo C2A3. en mol · LϪ1. al añadir 500 mL de una disolución 0.00 L contiene 5.1 M de AgNO3 a 250 mL de una disolución 0. 0 · 105 298T2 permite calcular el valor de K a otras temperaturas diferentes a 298 K. Calcula. y b) una disminución en la solubilidad del yoduro de plomo. Unidad 8. la retirada del amoníaco formado.05 · 10Ϫ5 mol · LϪ1 ϭ 2. la solubilidad del sulfato de bario en: a) agua pura.026 mg · L 14. b) La adición de iones IϪ o Pb2ϩ procedentes de sales más solubles que el PbI2.7 · 10Ϫ7 Como el proceso de formación del amoníaco es exotérmico. 12. a) La adición de un ácido. Propón un método químico que permita: a) la solubilización del hidróxido de magnesio. una disminución de temperatura provoca el aumento de K2. A 1 000 °C: T2 ϭ 1 273 K y K2 ϭ 2.5 mg · LϪ1 Ks b) En disolución [Na2SO4] ϭ10Ϫ3: Ks ϭ S (S ϩ 10Ϫ3) Ӎ S · 10Ϫ3. Equilibrio químico 4 .45 · 10Ϫ5 mol · LϪ1 • BaF2: [Ba2ϩ] ϭ ᎏϪ ᎏ [F ]2 2 5. A 0 °C: T2 ϭ 273 K y K2 ϭ 1. a) En agua pura: Ks ϭ [Ba2ϩ][SO42Ϫ] ϭ S · S ϭ S 2.11 · 10Ϫ9 mol · LϪ1 • BaSO4: [Ba2ϩ] ϭ ᎏᎏ [SO42Ϫ] 5.1 · 1ෆ 0Ϫ10 ෆs ϭ ͙ෆ S ϭ 1.314 6. y b) en una disolución de sulfato de sodio 10Ϫ3 M. Determina el valor de la constante de equilibrio a 0 °C y a 1 000 ºC. Además de regular las condiciones de presión y temperatura. a 25 °C. expresada para el equilibrio de formación del amoníaco en la forma: K2 Ϫ92 · 103 T2 Ϫ 2 98 ϭ ᎏ ᎏ ᎏᎏ ln ᎏᎏ 8. S ϭ ᎏᎏ 10Ϫ3 Ϫ7 Ϫ1 Ϫ1 S ϭ 1.00/96 ᎏᎏ 1 Precipita primero el BaSO4. S ϭ ͙K 1.1 · 10 mol · L ϭ 0. se separa de la mezcla gaseosa por licuefacción. un aumento de temperatura produce la disminución de K2. por el contrario. La ecuación de Van’t Hoff. Como el NH3 es más fácil de condensar que H2 y N2.8 · 107.7 Ϫ 10Ϫ6 ϭ ϭ 2. ∆H < 0. 15.Ks 1.1 Ϫ 10Ϫ10 ϭ ϭ 2.00/19 ᎏᎏ 1 Ks 1. 13. ¿existe alguna otra forma de aumentar el rendimiento en la formación de amoníaco que no sea añadir más reactivos? Sí.