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Preguntas de equilibrio químico 1. Marque falso (F) o verdadero (V) cada uno de los siguientes enunciados, relacionados con la constante de equilibrio y el concepto de equilibrio químico, explique brevemente: 1. La constante de equilibrio depende de la temperatura. 2. El equilibrio químico se alcanza cuando, en todos los casos, sin excepción, la concentración de los reactivos es igual a la de los productos. 3. La constante de equilibrio depende de la estequiometría de la reacción. 4. En términos de velocidad de reacción, el equilibrio se alcanza cuando la velocidad de la reacción directa es menor a la de la reacción inversa. 5. El estado de equilibrio se establece una vez que el equilibrio dinámico es alcanzado. 6. La constante de equilibrio no varía con el cambio de las concentraciones o presiones de las especies involucradas en la reacción. 2. Considere la siguiente ecuación química a cierta temperatura: N2(g) + 3H2 (g) ⇌ 2NH3(g) Si en el equilibrio la mezcla tiene una presión total de 9,75 atm y la presión parcial del hidrógeno es de 7,20 atm y la del amoniaco 0,15 atm. Calcule la constante de equilibrio a esa temperatura: 3. El metanol (CH3OH) se elabora industrialmente mediante la reacción: CO(g) + 2H 2(g) ⇌ CH3OH(g) La constante de equilibrio, Kp, para la reacción es 6,41 10–3 a 220 °C. Con base en lo anterior, determine el valor de Kc a esa temperatura: 4. Para la reacción de oxidación de un hidrocarburo en un convertidor catalítico de un automóvil la K p tiene un valor de 5,70 x 10–1 a 200 °C, con base en esto calcule el valor de Kc: 2 C4 H10(g) + 13 O 2(g) ⇌ 8 CO2(g) + 10 H2O(g) 5. Selección única: Marque con una equis (X) la opción que complete adecuadamente el siguiente enunciado: para la reacción del ion hierro (II) con estaño: Fe2+ (ac) + Sn(s) ⇌ Sn2+ (ac) + Fe(s) La forma correcta de la expresión de la constante de equilibrio es: (A)  = (B)  = (C)  = (D)  =

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(E)  =  

6. Para el siguiente equilibrio heterogéneo CaCO3(s) ⇌ CaO(s) + CO2(g) La presión parcial de CO2 en el equilibrio es de 0,236 atm a 800 C. Calcule el valor de Kp y K c para este proceso: 7. Con base en el siguiente sistema: BaCO3(s) ⇌ BaO(s) + CO2 (g); analice y explique brevemente si en cada una de las siguientes situaciones se alcanza o no se alcanza el estado de equilibrio: 1. Colocando, al inicio, sólo BaCO3(s) y BaO(s) en un recipiente cerrado. 2. Colocando, inicialmente, sólo BaCO3(s) y CO 2(g), en un recipiente cerrado, a una presión parcial mayor a la del equilibrio. 3. Colocando, en un principio, sólo BaO(s) y CO2(g), en un recipiente cerrado, a una presión parcial mayor a la del equilibrio. 8. Marque falso (F) o verdadero (V) cada uno de los siguientes enunciados, relacionados con la siguiente ecuación y explique brevemente: 3 FeCl 3(s) + 3 H 2 O(g) ⇌ Fe2O 3(s) + 6 HCl(g) 1. La constante de equilibrio sólo depende de la presión parcial del HCl. 2. El equilibrio no depende de la cantidad de óxido o cloruro de hierro presente. 3. Se puede retirar un poco del óxido obtenido y aun así la Kc no cambiará. 9. Selección única: Marque con una equis (X) la opción que completa correctamente el enunciado que se muestra a continuación: con respecto al siguiente proceso en equilibrio a 230 °C: 2 NO(g) + O2(g) ⇌ 2 NO2(g)

Kc

NO2 2 NO2 O2

6, 44 10 5

Se puede afirmar que: (A) La concentración de equilibrio de NO2 es más pequeña que la de NO ó O2. (B) En la mezcla de equilibrio predominan los reactivos. (C) Existe una concentración igual de reactivos y productos. (D) En la mezcla de equilibrio predominan los productos. (E) Las presiones parciales de reactivos y producto son idénticas en la mezcla de equilibrio. 10. Las siguientes constantes de equilibrio corresponden a varios equilibrios químicos, con base en estos valores indique, para cada proceso, si en la mezcla de equilibrio predominan reactivos o predominan productos, explique brevemente: 1. Kc = 4,2 x 10–48 2. Kc = 5,3 x 1048 3. Kc = 8,6 x 10–2 4. Kc = 4,9 x 102

11. Complete: La Kc para la reacción: I2(g) ⇌ 2 I(g) es 3,8 × 10 –5 a 727 C. Por lo tanto, el valor de Kc para el equilibrio: 2 I(g) ⇌ I2 (g) es: ________________. 12. De acuerdo con la siguiente reacción: Kc = 490 CoO(s) + CO(g) ⇌ Co(s) + CO 2(g) Escriba la reacción inversa y calcule su valor de constante de equilibrio Kc inversa: 13. Complete: La Kc para la reacción: 2 HI(g) ⇌ H2(g) + I 2(g) es 4,17 × 10–34 a 25 C. Por lo tanto, el valor de Kc para el equilibrio: 2 H2 (g) + 2 I 2(g) ⇌ 4 HI(g) es: __________. 14. Con base en la reacción química y su valor de constante de equilibrio: K c = 1,47 x 101 ½ N2O 4(g) ⇌ NO(g) Determine el valor de la constante de equilibrio para la reacción: 2 NO(g) ⇌ N 2O4 (g) 15. A cierta temperatura se tienen las siguientes reacciones y constantes de equilibrio: S(s) + O 2(g) ⇌ SO2(g) Kc = 4,2 × 102 2 S(s) + 3 O2(g) ⇌ 2 SO 3(g) Kc = 9,8 × 10 28 De acuerdo con lo anterior, calcule la constante de equilibrio Kc para el proceso: 2 SO2(g) + O2(g) ⇌ 2 SO3 (g) 16. Dada la siguiente información: H 2CO3(ac) ⇌ H +(ac) + HCO3–(ac) HCO 3–(ac) ⇌ H+ (ac) + CO32– (ac) Determine el valor para la Kc de la expresión:

Kc

H

2

CO3 H 2CO 3

Kc = 4,2 Kc = 4,8

10–7 10–11

2

17. Con base en la siguiente información:

Calcule la Kc para la reacción:

18. Dados los siguientes datos: Kc = 10,0 P4 (s) + 6 Cl2(g) ⇌ 4 PCl3 (g) P4(s) + 10 Cl 2(g) ⇌ 4 PCl5(g) K c =160 Encuentre el valor de la Kc para la reacción: PCl3(g) + Cl 2(g) ⇌ PCl5 (g)

Con base en la reacción mostrada a continuación responda las siguientes tres preguntas 19. Si a 500 K, la mezcla de equilibrio contiene [CH3OH] = 0,0203 mol/L, [CO] = 0,0850 mol/L y [H2] = 0,151 mol/L, calcule la Kc del proceso: 20. Complete: La K p de la reacción a 500 K es: ________________________________________. 21. Determine la Kc de la reacción

a 500 K:

22. Se coloca un poco de nitrógeno y oxígeno en un recipiente de 5,00 L a 150 °C. Al alcanzarse el equilibrio se observa la presencia de 3,01 moles de N2; 2,10 moles de O2 y 0,565 moles de NO2 . N2 (g) + 2 O 2(g) ⇌ 2 NO 2(g) Calcule la Kc para dicho proceso: 23. Para la siguiente reacción: CoCl42–(ac) + 6 H2O(l) ⇌ Co(H 2O)62+ (ac) + 4 Cl– (ac) Se determinaron las concentraciones en el equilibrio: [Cl–] = 0,010 mol/L; [CoCl 42–] = 0,015 mol/L y [Co(H 2O)62+ ] = 0,010 mol/L. Determine el valor de Kc : 24. Se calienta una disolución acuosa de etanol (C2H5 OH) y ácido acético (CH3CO2H), ambos con una concentración de 0,810 mol/L hasta 100 C. Si en el equilibrio, la concentración de ácido acético (CH3CO 2H) es 0,748 mol/L, calcule el valor Kc a 100 C para la reacción: C2 H5OH(ac) + CH3CO2 H(ac) ⇌ CH 3CO2 C2H 5(ac) + H2O(l) 25. Si se colocan 0,0400 atm de N2O4 en un recipiente y se encuentra que en el equilibrio su presión es de 0,0055 atm. Calcule el valor de Kp para la reacción: N2O4(g) ⇌ 2 NO2 (g) 26. Si al inicio tenemos una presión de 16 atm de NOBr y al llegar al equilibrio 4 atm de Br2. Determine el valor de la Kp, para la reacción que se muestra a continuación: 2 NO(g) + Br 2(g) ⇌ 2 NOBr(g) 27. La Kc de la reacción: 2 H2S(g) ⇌ 2 H2 (g) + S 2(g) es 2,25 × 10–4 a 1130 C. Si se tiene que H2S = 4,84 × 10–3 mol/L y H 2 = 1,50 × 10 –3 mol/L al equilibrio, determine S2 en el equilibrio (en mol/L): 28. Una muestra de 0,0240 mol de N2O 4(g) se introduce en un recipiente de 1,00 L y se deja que se alcance el equilibrio, según la siguiente reacción: Si Kc = 4,61 x 10–3 a 25 ºC, calcule la concentración (en mol/L) al equilibrio de N2O4(g):

29. Una mezcla de 0,500 moles de N2 y 0,500 moles de O 2 se colocan en un recipiente de acero inoxidable de 1,00 L a 430 °C. La constate de equilibrio Kc para la reacción: N2(g) + O 2(g) ⇌ 2 NO(g) es 54,3 a esta temperatura. Calcule las concentraciones (en mol/L) de N2, O2 y NO en el equilibrio: 30. De acuerdo con la siguiente reacción: ClF 3(g) ⇌ ClF(g) + F 2(g) Kp = 0,140 a 700 K Si al inicio hay una presión parcial de 1,47 atm de ClF3. Calcule las presiones parciales (atm) del ClF3 , ClF y F 2 en el equilibrio: 31. Selección única: Marque con una equis (X) la opción que mejor completa el enunciado mostrado a continuación: Para la siguiente reacción: A(ac) ⇌ B(ac) + 3 C(ac), la Kc a 50 ºC es 6,5 x 10 –8. Si se coloca [A] = 0,005 mol/L, [B] = 0,00035 mol/L y [C] = 0,00075 mol/L sucede que: (A) Q = K y el sistema está en equilibrio (B) Q > K y el sistema favorece la formación de productos. (C) Q > K y el sistema favorece la formación de reactivos. (D) Q < K y el sistema favorece la formación de productos. (E) Q < K y el sistema favorece la formación de reactivos.

32. Considere la siguiente reacción y su constante de equilibrio: Un recipiente, cuyo volumen es 2,21 L, contiene 4,18 × 10–2 mol CO2 ; 2,81 × 10–2 mol CO y 8,89 × 10–3 mol O2. Para este proceso calcule el cociente de reacción (Q) e indique si la reacción favorece la formación de reactivo o producto: 33. Considere la siguiente ecuación química y su constante de equilibrio expresada en términos de presiones parciales a 25 °C: 4 KO 2(s) + 2 CO2(g) ⇌ 2 K 2CO 3(s) + 3 O 2(g); Kp = 28,5 Si se coloca en el sistema de reacción 0,10 atm de cada especie gaseosa, determine Q e indique si el sistema favorece la formación de producto o reactivo: 34. Para la siguiente reacción: 2 HF(g) ⇌ H2(g) + F 2 (g), Kc = 1,0 10–13 a determinada temperatura. En un sistema con las siguientes concentraciones: HF = 0,500 mol/L, H 2 = 0,500 mol/L y F 2 = 0,500 mol/L; calcule Q e indique si el sistema alcanza el equilibrio consumiendo reactivos o consumiendo productos:

35. El primer paso en la síntesis industrial de hidrógeno es la reacción de vapor de agua y metano para formar el llamado gas de síntesis, que es una mezcla de monóxido de carbono e hidrógeno: H2 O(g) + CH4 (g) ⇌ CO(g) + 3 H2(g) K c = 4,7 a 1400 K Una mezcla inicial de reactivos y productos, a 1400 K, contiene: [H2O] = 0,035 mol/L, [CH4] = 0,050 mol/L, [CO] = 0,15 mol/L y [H2] = 0,20 mol/L. Calcule el cociente de reacción e indique la “dirección” que deberá tomar la reacción para alcanzar el equilibrio:

Con base en la reacción mostrada a continuación conteste las siguientes cuatro preguntas 2   +  ⇌ 2 

∆ ° = −196,6

&' ()*

36. Una mezcla de 2,55 x 10–3 mol de SO2 (g) y 6,52 x 10 –3 mol de O2(g) se colocan en un recipiente de 1,00 L. En el equilibrio se observa que [SO3 ] = 7,25 x 10–4 mol/L, calcule la Kc de dicho proceso: 37. Si la reacción presenta [SO2 ] = 0,485 mol/L, [O2] = 0,327 mol/L y [SO 3] = 0,976 mol/L, calcule Q e indique si la reacción forma más productos o regenera reactivos: 38. Selección única: Marque con una equis (X) la opción que completa correctamente el siguiente enunciado: Si se disminuye el volumen del sistema: (A) El sistema reacciona para formar más reactivos. (B) El sistema minimiza el aumento de presión formando más producto. (C) El sistema no se altera por la reducción del volumen. (D) El sistema minimiza el aumento de presión formando más reactivos. (E) El sistema aumenta la constante de equilibrio por el aumento de presión. 39. Selección única: Marque con una equis (X) la opción que completa correctamente el siguiente enunciado: Al aumentar la temperatura del sistema: (A) Se favorece la formación de reactivos por que la reacción es exotérmica. (B) Aumenta la constante de equilibrio porque la reacción es exotérmica. (C) La constante de equilibrio no cambia por el aumento de temperatura. (D) Se favorece la formación de productos por que la reacción es exotérmica. (E) El sistema disminuye la presión.

40. Selección única: Marque con una equis (X) la opción que completa correctamente el siguiente enunciado: El proceso de Haber se usa industrialmente para producir amoniaco mediante la siguiente reacción: ΔH > 0 N2 (g) + 3 H2(g) ⇌ 2 NH 3(g) Para mejorar la producción de amoniaco se puede: (A) Disminuir la temperatura del sistema. (B) Aumentar la presión total del sistema. (C) Aumentar el volumen del sistema. (D) Disminuir las presiones parciales de nitrógeno e hidrógeno. (E) Disminuir la presión total del sistema. 41. Marque falso (F) o verdadero (V) cada uno de los siguientes enunciados, relacionados con las siguientes afirmaciones sobre el equilibrio entre el tetrafluoruro de dinitrógeno (N2F4) y el difluoruro de nitrógeno (NF2), explique brevemente: N2 F4(g) ⇌ 2 NF 2(g) H° = 38,5 kJ/mol 1. Al agregar N2F4 adicional, la reacción favorecerá la formación de productos. 2. Al aumentar la temperatura la reacción formará más producto. 3. Al disminuir la presión la reacción favorecerá la formación de reactivos. 4. Si aumentamos la temperatura la constante de equilibro aumenta de valor. 5. Al retirar N2F4, el equilibrio se favorece hacia la formación de los productos. 6. La adición de un catalizador no afectará las concentraciones al equilibrio de N2F4 y NF 2.

42. Selección única: Marque con una equis (X) la opción que completa correctamente el siguiente enunciado: Con respecto a la siguiente reacción endotérmica AB5(g) ⇌ AB3(g) + B 2(g) Es correcto decir que: (A) Al extraer B2(g) del sistema, la reacción favorece la formación de reactivos. (B) Al disminuir la temperatura, la reacción favorece la formación de reactivos. (C) Al disminuir el volumen del sistema la reacción favorece la formación de productos. (D) Al agregar AB3 (g) la reacción favorece la formación de productos. (E) Al aumentar la temperatura se favorece la formación de productos.

43. Marque falso (F) o verdadero (V) cada una de las siguientes afirmaciones, relacionadas con la reacción entre el ion permanganato (MnO4–) y el ion oxalato (C 2O42–) en medio acido, explique brevemente: 2 MnO4–(ac) + 5 C2O 42–(ac) + 16 H+ (ac) ⇌ 2 Mn2+ (ac) + 10 CO 2(g) + 8 H 2O(l) 1. Aumentar la concentración de H+ en el sistema de reacción favorecerá la formación de Mn2+. 2. La extracción continua del CO2, del sistema de reacción favorecerá la formación de Mn2+. 3. Aumentar la concentración de Mn2+ en el sistema favorecerá el consumo de MnO4– del sistema de reacción. 4. Agregar un catalizador no cambiará la composición del equilibrio. 44. Marque falso (F) o verdadero (V) cada uno de los siguientes enunciados, relacionados con la descomposición térmica del hidrógeno carbonato de sodio y explique brevemente: 2 NaHCO3(s) ⇌ Na2 CO3(s) + H 2O(g) + CO 2(g)

∆H° r = +129,2 kJ mol–1

1. Aumentar la presión de CO2 en el recipiente favorece la descomposición del NaHCO3. 2. Disminuir la presión del H2O en el recipiente favorece la descomposición del NaHCO3. 3. Añadir un catalizador homogéneo al sistema favorecerá la formación de los productos. 4. Reducir el volumen total del recipiente favorece la descomposición del NaHCO3. 5. Añadir un gas inerte a volumen constante, al sistema de reacción, favorecerá la formación de los productos. 6. Disminuir la temperatura favorece la descomposición del NaHCO3. 7. Añadir un catalizador heterogéneo al sistema favorecerá la formación de los reactivos....