Tema 7 - Equilibrio Quimico PDF

 

Tema 7. Equilibrio Químico

1.1.-

A 298, 298,2 2 K la en ener ergí gía a llib ibre re tipo tipo de di diso solu luci ción ón del del M MgC gCll2.6H2O es -6180 cal.mol-1 y las energías libres tipo de formación del MgCl2.6H2O, H2O y Cl (aq), son -505,419 cal.mol-1, -56,693 cal.mol-1 -1 y -31,340 cal.ion-gr respectivamente. Calcular la energía libre tipo de formación del ión magnesio en disolución acuosa a dicha temperatura.

Sol.

 

ÿGº= -6282,2 cal.ion-gr -1

2.-

A la pr pres esió ión n de 10atm 10atm y tem tempe perat ratur ura a de 148 1482.5 2.53K, 3K, la com compos posici ición ón de de equi equilib librio rio del del vap vapor or d dee sodio es: 71.30% en pes peso o de monómer monómero o y 28.70% de dim dimero. ero. Calcular K p para la reacción 2Na(g) þ Na2(g) en las condiciones dadas. Sol. K P= 0,024 atm-1

3.3.-

En un re reci cipi pien ente te de 0,4 0,4 l se intr introd oduc ucee 1 mo moll de de N2(g) y 3 mol de H2(g) a la temperatura de 780K. Cuando se establece el equilibrio para la reacción N2 + 3H2   þ 2NH3, se tiene una mezcla con un 28% en mol de NH3. Determinar: a) El número de moles de cada componente en el equilibrio b) La presión final del sistema c) El valor de K P Sol. a) n N 2 ý 0,5626 mol   n H 2 ý 1,6875 mol   n NH 3 ý 0,875 mol  

 b)

P= 4 499,7 99,7 at

c)

K  = 1,1 10 at

-5

-2

P

4.-

Se introducen 0,15 m mo oles de O2(g) en un recipiente recipiente vacío, y cuando se alcanza el eq equilibrio uilibrio a 3700K y 895 Torr, se encuentran 0,1027 moles de O(g). Calcule KºP y ÿGº para la reacción O2(g) þ 2O(g) a 3700K. Supónganse Supónganse gases ide ideales. ales. Sol. KºP =0,63   ÿGº= 14,2KJ/mol

5.-

Una mezcla de 11,02 mmol de H2S y 5,48 mmol de CH4 se introdujo en un recipiente vacío  junto  junt o con un catal catalizado izadorr de P Pt, t, es estable tablecien ciendose dose el eq equilib uilibrio: rio: 2H2S(g) + CH4(g) þ 4H2(g) + CS2(g) a 700ºC y 762 torr. La mezcla de reacción se separó del catalizador y se enfrió rápidamente hasta la temperatura temperatura ambiente, a la cual las velocidades velocidades de la reacción d directa irecta e inversa son despreciables. Al analizar la mezcla de la reacción se encontraron 0,711 mmol de CS 2. Calcule K po y ÿGo para la reacción a 700ºC o Sol. KºP=3,31 10-4 ÿG =64,8 KJ/mol

6.6.-

Util Utiliz izan ando do las las T Tab abla lass de de D Dat atos os Te Term rmod odin inám ámic icos os,, ca calc lcul ulee K po a 600K para la reacción: N2O4(g) þ 2NO2(g) a) haciendo la aproximación de que ÿHo es independiente de T b) suponiendo que ÿCpo es independiente de T.

Sol. a) 7.-

KºP= 1,63 104

 b) KºP= 1,52 104

La Kp  correspondient correspondientee a la reacción Fe3O4(s) + CO(g) þ 3FeO(s) + CO2(g) es 1,15 a 600ºC. Si una mezcla constituida inicialmente por 1mol de Fe3O4, 2 mol de CO, 0,5 mol de FeO y 0,3 mol de CO2 fuese calentada hasta 600ºC a la presión total constante de 5 atm, calculese cuál sería la cantidad de cada sustancia en el equilibrio. Sol. 0,07 moles Fe3O4, 1,07moles CO, 3,29 moles FeO y 1,23 moles CO2

 

8.8.-

Dedú Dedúzc zcas asee un una eexp xpre resi sión ón m mat atem emát átic ica a gen gener eral al para para ÿG0 en función de la T, a P constante, para la reacción Y2 (g)   ü 2 Y (g). Calcúlens Calcúlensee todas las constantes. constantes. La expresión deberá 0 comprender ÿG T y T como únicas variables. Hº300 (Kc (Kcal/m al/mol) ol) Sº300 (c (cal al/K /K.m .mol ol)) CP (cal/K.mol) -2 Y(g) -150 10 3 + 2.10 T Y2 (g) -350 15 4 + 5.10-2 T Sol. ÿGºT= 49850 +5,41 T + 5.10-3 T2 – 2T Ln T cal/mo cal/moll

9.-

En la reacción XY2 þ X + 2Y las tres sustancias se comportan como gas ideal. Cuando en un recipiente de 10 litros que contiene inicialmente 0,4 moles de XY 2 se introduce un catalizador para la reacción de disociación, se alcanza el equilibrio a 300K, con una presión de mezcla de 1,2 atm. Calcular la K P del equilibrio correspondiente, a la temperatura indicada. Sol. KP=  5,8 10-3 atm2

10.-

Para la reacción 2 H2S(g) + 3 O2(g) ü 2 SO2(g) + 2 H2O(l) -1 o -1 o o o ÿH 298 = -1130,5 KJ, ÿS 298 = -388,3 J.K  y ÿC P= 74,0 JK  . Obténganse las expresiones de ÿH , o o o ÿU , ÿG y ÿS para esta reacción en función de la temperatura. Efectúense las aproximaciones razonables que sean necesarias, indicándose cuales han sido. o o Sol. ÿH =-1152,6 + 0,0740 T KJ   ÿU =-1152,6 + 0,0989 T KJ o o ÿG = -1152,6 + 0,8840 T – 0,074 T LnT KJ ÿS =-810 + 74 LnT J/K 

11.-

Calc Calcular ular a partir partir de los datos de prop propieda iedades des term termodin odinámica ámicass del del eestad stado o es estánd tándar ar a 25ºC a) la T mínima a la cual es posible la reacción MgCO3 (s) þ MgO (s) + CO2 (g) b) ÿGºr,298K c) KºP,298K d) KºP,400K y d) la presión parcial de equilibrio de CO2 (g) a 298K  (Suponer que ÿHºr y las Sº no varían en el rango de T considerado) Sº (J/K.mol) ÿHºf,298K  (KJ/mol)   ÿGºf,298K (KJ/mol) MgCO3 (s) -1095,8 66 -1012,1 MgO (s) -601,7 27 -569,4 CO2 (g) -393,5 214 -394,36 Sol a) Tmin=568K b )ÿGºr,298=48,34 K KJJ/mol c) KºP,298 =3,32.10-9 d) KºP,400=1,04.10-4 e) PCO2=3,32.10-9 bar

12.12.-

Supo Supong nga a un ssis iste tema ma q que ue con contie tiene ne iini nici cial alme ment ntee 0.3 0.3 mol moles es d dee N2O4(g) y 0.5 moles de NO2(g), en el que se establece el equilibri equilibrio o : N2O4(g)  ü 2NO2(g) a 25ºC y 2 atm. Calcular la composición en el equilibrio. Datos: ÿGºf,298K (N2O4(g)) = 97.89 KJ/mol; : ÿGºf,298K (NO2(g)) = 51.31 KJ/mol Sol n N2O4 = 0.476 moles  N NO2 = 0.148 moles

13. 13.--

A 25ºC 25ºC y 1 a atm tm la entro entropí pía a nor normal mal,, la ental entalpí pía a nor norma mall de ccom ombu busti stión ón y la la dens densida idad d de dell gra grafito fito son respectivamente respectivamente 5,694 J/K.mol J/K.mol,, -393,513 K KJ/mol J/mol y 2,260gr 2,260gr/cc, /cc, mien mientras tras que estas magnitudes para el diamante valen 2,44 J/K.mol, -395,396 KJ/mol y 3,513 gr/cc respectivamente. Hallar a) La forma estable a 25ºC y 1 atm, b) La presión a la que seria estable a 25ºC la otra forma. Datos: Pm(C)=12 gr/mol; Suponer que ambos solidos son incompresibles. Sol a) La forma orma esta establ blee a 25ºC 25ºC y 1 atm atm es el graf grafit ito o  b) P>142 P>14212 12 atm atm

14. 14.--

Tenien Teniendo do en en cu cuen enta ta lo loss da datos tos d dee la ta tabla bla a adju djunta nta,, y sup supon onien iendo do que que en eell interva intervalo lo correspondiente las entropías no varían con la temperatura, representar gráficament gráficamentee el valor del potencial químico estándar de las dos formas alotrópicas del azufre sólido frente a la la temperatura. A partir de los datos correspondientes a 25ºC, determinar la temperatura de equilibrio para la transformación del azufre rómbico en monoclínico. ÿGº (Kcal/mol)   ÿSº (cal/K.mol) Srómbico 0 7,62 Smonoclínico 0,023 7,78 Sol Teq =442K