Examen

1. a) La energía de activación de la siguiente reacción es 134 kJ:

CO (g) + NO2 (g)  CO2 (g) + NO (g) H = - 340 kJ

Cuando se utiliza un catalizador la energía de activación se reduce a 104 kJ. Haz un diagrama energético de la reacción en ambos casos, explicando el efecto de la adición del catalizador e

H para la reacción catalizada. El mismo

Energía de activación de la reacción inversa  474

Ejemplos de catalizadores pueden ser los que tienen los coches para eliminar gases nocivos, el efecto antioxidante de la vitamina C, todos los catalizadores (enzimas) biológicos.

2. A 25 °C el producto de solubilidad del yodato de bario es 6’5·10-10. Calcula:

a) La solubilidad de la sal expresada en g/L.

b) La concentración molar de los iones IO3 ¯ y Ba2+ en una disolución saturada de la sal.

DATOS: Masas atómicas (u): O = 16’0 ; I = 126’9 ; Ba = 137’3

Reacción de disolución del yodato   Ba(IO₃)₂↔ Ba⁺² + 2 IO₃^-

Si llamamos a s los mol/L que se disuelven          s            2s

Utilizando la constante del equilibrio (el producto de solubilidad)  6’5·10^-10 = s . (2s)² = 4s³

Despejando s= 0,00055 mol/L

En gramos  0,00055 . 487,1= 0,27 g/L

La cocentración en moles del ión Ba⁺² será la misma 0,00055 mol/L y la del ión iodato será el doble. 0,0011 mol/L

3. Considérese el siguiente sistema en equilibrio:

2 NO (g) ⇄ N2 (g) + O2 (g) Hº = - 182 kJ

Justifica la veracidad o falsedad de las siguientes afirmaciones:

a)      La constante de equilibrio, Kc, aumenta al añadir NO. FALSO

La constante del equilibrio solo depende de la temperatura. Si aumentamos el NO, la reacción lo consume pero la constante es la misma.

b)      Kc aumenta con la temperatura. FALSO

La reacción es exotérmica. Al aumentar la temperatura tiende a disminuirla progresando hacia la izquierda. La constante del equilibrio disminuye. (disminuye el denominador)

c)       Una disminución de temperatura favorece la formación de N2(g) y O2(g). VERDAD

La reacción es exotérmica. Al disminuir la temperatura tiende a aumentarla progresando hacia la derecha y aumentan los productos.

d)      Si se aumenta la presión total del sistema se favorece la obtención de NO. FALSOI

Al aumentar la presión la reacción intenta que disminuya pero no puede hacerlo ya que tenemos los mismos moles. El Equilibrio no se desplaza.

4. En un matraz de 5 litros se introducen inicialmente 0’2 moles de hidrógeno y 0’2 moles de yodo. Se calienta a 500 °C alcanzándose el equilibrio siguiente:

H2 (g) + I2 (g) ⇄ 2 HI (g) , con una constante Kc = 52

0,2          0,2           0         reaccionan x de hidrógeno

0,2-x    0,2-x             2x

a)      ¿Cuáles son las concentraciones de las tres sustancias en el equilibrio?

Aplico la Kc

          52 = (2x/5)² / ((0,2-x)/5)²

Saco la raíz cuadrada

7,2 = 2x /(0,2-x)      1,44- 7,2x = 2x    1,44=9,2x     x=0,157 moles reaccionan.

Concentraciones  de hidrógeno y iodo    (0,2-0,157)/5= 0,0086 mol/L

Concentración de IH       2.0,157/5 = o,o63 mol/L

b)      ¿Cuál es la presión parcial de HI en el equilibrio? ¿Cuánto vale Kp?

IH Ley de los gases: p.V=nRT  p=0,063. 0,082 . 773 = 3,98 atm

I₂ y H₂     p.V=nRT   p= 0,0086 . 0,082 . 773 = 0,55 atm

Kp = 3,98²/(o,55)² =  52

DATO: R = 0’082 atm·L·K-1·mol-1

Y el problema de Aitor:

1.       Cuando se calienta el pentacloruro de fósforo se disocia según:

 PCl₅(g)  ↔  PCl₃(g) + Cl₂(g)

0,01                   0           0        reacciona x

0,01-x              x            x         

A 250ºC, la constante Kc es igual a  209. Un recipiente de 1 L, que contiene inicialmente 0’01 mol de PCl₅ se calienta hasta 250ºC. Una vez alcanzado el equilibrio, calcula:

209 = x² / 0,01-x       2,09 – 209x = x²      x=0,00999952

a)      El grado de disociación del PCl₅ en las condiciones señaladas.

Si de 0,01 reaccionan 0,00999952

De 100                       x= 99,9952%

b) Las concentraciones de todas las especies químicas presentes en el equilibrio.

c) La constante de equilibrio Kp (con sus unidades)

 presión de PCl₅(g)    p.V = nRT      p= (0,01-0,00999952) 0,082 . 523 = 0,000020 atm

presiones de PCl₃(g) y Cl₂(g) p.V=nRT   p= 0,00999952 . 0,082. 523 = 0,43 atm

Kp = 0,43²/0,00002 = 9245 atm

 Datos: R = 0’082 atm·L·/K.mol

2.  En un matraz de 1,5 litros en el que se hizo el vacío se introducen 0,08 moles de N₂O₄, calentándose a 35ºC. Parte del N₂O₄ se disocia en NO₂. Cuando se alcanza el equilibrio, la presión total es de 2,27 atm.

Calcula: a) el grado de disociación, b) la presión parcial de dióxido de nitrógeno en equilibrio, c) el valor de K_c

N₂O₄, ↔ 2 NO2,

0,08             0      reaccionan x y quedan

0,08-x        2 x

La presión de cada uno será p.V=nRT   

N₂O₄,   p= (0,08-x).0,082. 308 /1,5 = 16,8 (0,08-x)

NO₂  p= (2x).0,082. 308 /1,5 = 16,8 (2x)   sumando las dos presiones debe dar 2,27 atm

 16,8 (0,08-x) + 16,8 2(x)   = 2,27     1,34 + 33x = 2,27    x=0,028 moles reaccionan

Si de 0,08 reaccionan 0,028

De 100    ………………       x        x=2,8/0,08 = 35% es el grado de disociación.

La presión del dióxido de nitrógeno será : NO₂  p= (2x).0,082. 308 /1,5 =16,8 (2x) = 0,91 atm

La constante del equilibrio será:

Kc= (2x)² / (0,08-x) = 0,044