UNIVERSIDAD MAYOR

Facultad de Ciencias Silvoagropecuarias

Escuela de Agronomía e Ingeniería Forestal Química General

[Autores: Ximena Arias I. – Roberto Bravo M.] [Área de Química] [Marzo de 2011]

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GUÍA N°3: Equilibrio Químico y Cinética Química

PRIMERA PARTE: Ejercicios de desarrollo.

1.- Defina los siguientes términos:

a) Reacción irreversible b) Reacción reversible c) Equilibrio químico d) Constante de equilibrio e) Principio de Le Chatelier

2.- Escriba las expresiones para las constantes de equilibrio, Kc, para cada una de las siguientes reacciones:

a) 2CO(g) + O2(g) 2CO2(g)

b) 3H2g) + N2(g) 2NH3(g)

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

d) H2(g) + FeO(s) H2O(g) + Fe(s)

e) Zn(s) + H2O(ac) ZnCl2(ac) + H2(g)

f) 2H2O2(l) H2O(l) + O2(g)

g) H2O (g) H2O(l)

h) PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g)

i) NH3(ac) + H2O(l) NH4+

(ac) + OH-(ac)

j) HNO2(ac) H+

(ac) + NO2-( ac)

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3.- Un análisis químico indica que para el siguiente proceso a 700 °C se encuentra que en el equilibrio hay 2,50 moles de H2, 1,35 · 10

-5 moles de S2 y 8,70 moles de H2S en un recipiente de 12,00 L

S2(g) + 2H2(g) 2H2S(g)

a) Calcule la constante de equilibrio para la reacción. b) En el equilibrio se favorece a reaccionantes o productos. Justifique

4.- En un recipiente de 1000 mL de capacidad se encuentran en equilibrio 8 g de O2, 8 g de SO2 y 40g de SO3.

Calcular el valor de la constante de equilibrio Kc correspondiente al proceso 2SO2 (g) + O2 (g) 2SO3 (g). (MM O2 = 32 g/mol; MM SO2 = 64 g/mol; MM SO3 = 80 g/mol)

5.- Señale los factores que alteran la posición del equilibrio y cual de ellos además modifica el valor de la

constante de equilibrio. 6.- Para el siguiente equilibrio a 690 °C,

CO(g) + H2O(l) CO2(g) + H2(g) H = 10,2 Kcal Determine hacia donde se desplaza la posición de equilibrio si:

a) se aumenta la temperatura. b) se introduce más CO. c) se introduce más CO2. d) se introduce un catalizador. e) se incrementa el tamaño del recipiente de la reacción. f) se elimina H2.

7.- Describa aplicando el principio de Le Châtelier como afectará un aumento de presión a estas reacciones:

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

b) 2H2(g) + O2(g) 2H2O(g)

8.- Calcular la constante de equilibrio de: H2(g) + I2(g) 2HI(g) si a una temperatura T las concentraciones en el equilibrio son: [H2] = 0,09 moles/litro; [I2] = 0,009 moles/litro; [HI] = 0,21 moles/litro.

9.- En un recipiente cerrado a 200 °C y 760 mm de Hg de presión, el sistema en equilibrio:

PCl5 Cl2 + PCl3 ∆H = -30 kcal/mol Se obtuvieron las siguiente concentración en el equilibrio: [PCl3] = [Cl2] = 0,096 moles/litro; [PCl5] = 0,45 moles/litro. Al respecto determine:

a) El valor de la constante de equilibrio. b) El efecto en la posición del equilibrio químico, ante un aumento de la temperatura. c) El efecto en la posición del equilibrio químico, ante un aumento del volumen des sistema. d) El efecto en la posición del equilibrio químico, ante un disminución de la concentración de Cl2. e) El efecto que tiene sobre la concentración de los productos, ante la presencia de un catalizador.

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10.- Defina los siguientes términos

a) Cinética química b) Catalizador c) Velocidad de reacción d) Ley de velocidad e) Orden de reacción f) Complejo activado o estado de transición g) Energía de activación

11.- Cuáles son los factores que controlan la velocidad de una reacción química.

Resultados 3.- a) Kc = 1,49 x 10

+7

b) Se favorece a productos 4.- Kc = 64 6.- a) Se desplaza hacia productos b) Se desplaza hacia productos c) Se desplaza hacia reaccionantes d) El catalizador no afecta el equilibrio químico e) Se desplaza hacia reaccionantes f) Se deslaza hacia los productos

7.- a) No afecta b) Se desplazará hacia producto 8.- Kc = 54,4 9.- a) 2,04x10

-2

b) Se desplaza hacia reaccionantes c) Se desplaza hacia productos d) Se desplaza hacia los productos e) No varía la concentración de productos

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SEGUNDA PARTE: Ejercicios de tipo Prueba. 1.- La expresión de la constante de equilibrio para la siguiente ecuación balanceada es:

Zn(s) + CO2(g) ZnO(s) + CO(g) [ZnO][CO] a) Kc = ---------------- [Zn][CO2] [CO] b) Kc = -------- [Zn] [CO] c) Kc = ---------

[CO2] [CO2] [Zn] d) Kc = ---------------- [CO] [ZnO] [CO2] e) Kc = --------- [CO]

2.- Para la siguiente reacción a 527 °C: 2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g). Las concentraciones en el equilibrio son: [SO3] = 0,4 M; [SO2] = 0,2 M; [O2] = 0,5 M. El valor de constante de equilibrio es:

a) 4,000 b) 0,122 c) 0,250 d) 8,000 e) Ninguna de las anteriores. 3.- Para el siguiente equilibrio en fase gaseosa, se puede afirmar que:

100 Kcal + 2N2O(g) + 3O2(g) 2N2O4(g)

a) Al aumentar el volumen del recipiente se genera mayor cantidad de productos. b) Al aumentar la temperatura se genera mayor cantidad de reaccionante. c) Al disminuir el volumen del recipiente la reacción se desplaza hacia la derecha. d) Al disminuir la temperatura se genera mayor cantidad de productos. e) Ninguna de las aseveraciones anteriores es correcta.

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4.- Cuando se calienta cloruro de fósforo (V) (PCl5) en un sistema cerrado, se descompone de acuerdo a la siguiente ecuación balanceada:

PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g) (reacción endotérmica)

Para favorecer la descomposición de PCl5, se podrá: I.- Aumentar la temperatura II.- Aumentar la presión III.- Inyectar cloro gaseoso IV.- Disminuir la temperatura V.- Aumentar el volumen es correcta

a) I y II b) I, III y V c) IV y V d) I y V e) II y III

5.- Para la reacción H2CO3(ac) + H2O(l) H3O+

(ac) + HCO3-(ac) Ka = 4,3 · 10

-7 a 25°C, se puede decir que:

I.- La constante de equilibrio depende de todas las sustancias que aparecen en la ecuación. II.- La posición del equilibrio químico está desplazado hacia la derecha. III.- Sólo una pequeña fracción del ácido carbónico (H2CO3) se disocia. es correcta a) I y II b) I y III c) I, II y III d) Solo I e) Solo III

6.- Para la siguiente reacción exotérmica que ha alcanzado el equilibrio químico:

2NO2 (g) N2O4 (g) Es correcto afirmar que: I.- Un aumento de temperatura desplaza la posición del equilibrio hacia los productos. II.- Una disminución del volumen del recipiente desplaza la posición del equilibrio hacia los productos. III.- Un aumento en la concentración de NO2 desplaza la posición del equilibrio hacia los productos. a) Sólo I b) Sólo II c) Sólo III d) I y II e) II y III

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7.- Para la siguiente reacción equilibrada:

2H2 + 2NO 2H2O + N2

Se encontró experimentalmente que la ley de velocidad es v = k H22 NO Conforme a esto se puede afirmar que:

I.- La reacción total es de tercer orden. II.- El cambio de la velocidad de la reacción es más sensible a la concentración de hidrógeno (H2) III.- La reacción es de segundo orden respecto a la concentración de monóxido de nitrógeno (NO) a) Solo I b) I y II c) I y III d) II y III e) I, II y III 8.- Un catalizador es una sustancia química: a) Que aumenta la velocidad de una reacción química y no se consume en ella. b) Que disminuye la velocidad de una reacción química y no se consume en ella. c) Que aumenta la velocidad de una reacción química y se consume en ella. d) Que disminuye la velocidad de una reacción química y se consume en ella. e) Que puede aumentar o disminuir la velocidad de una reacción química. 9.- Indique cual o cuales de las siguientes aseveraciones es o son verdaderas sobre la cinética de una reacción

química: I.- Los coeficientes estequiométricos de una ecuación balanceada no corresponden al orden de la reacción. II.- El incremento de la concentración de los reactivos en una reacción determinada, aumenta la frecuencia de

colisiones efectivas totales. III.- La energía de activación es la energía mínima necesaria que debe ser aplicada a una reacción para que

esta ocurra. a) Sólo II b) I y II c) I y III d) I, II y III e) II y III 10.- La velocidad de una reacción indica: a) Si la reacción es reversible b) El tiempo que demora una reacción en alcanzar el equilibrio c) La cantidad de reaccionantes que se gasta por unidad de tiempo d) La estequiometría de la reacción e) Si la reacción es posible químicamente

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11.- Entre los factores que influyen en la velocidad de una reacción química se puede mencionar: I.- Naturaleza física de los reactivos II.- Presencia de un catalizador III.- Temperatura IV.- Concentración de los productos es correcto a) I y II b) I, II y III c) II y III d) II, III y IV e) Todas Respuestas 1) C 2) D 3) C

4) D 5) E 6) E

7) B 8) A 9) E

10) C 11) B