![EQUILIBRIO QUÍMICO
1. Las presiones parciales del H2, I2 y HI en equilibrio a 400º C son, respectivamente,
0,150 atm, 0,384 atm y 1,850 atm. Hallar la constante Kp a esta temperatura para la
reacción 𝑯𝟐 + 𝑰𝟐 ⇌ 𝟐 𝑯𝑰, para la reacción
𝟏
𝟐
𝑯𝟐 +
𝟏
𝟐
𝑰𝟐 ⇌ 𝑯𝑰 y para las reacciones
inversas 𝟐 𝑯𝑰 ⇌ 𝑯𝟐 + 𝑰𝟐 y 𝑯𝑰 ⇌
𝟏
𝟐
𝑯𝟐 +
𝟏
𝟐
𝑰𝟐 , correspondientes a la disociación del
ioduro de hidrógeno.
𝑯𝟐 + 𝑰𝟐 ⇌ 𝟐 𝑯𝑰
𝑲𝒑 =
[𝑷𝑯𝑰]𝟐
[𝑷𝑯𝟐
]∗[𝑷𝑰𝟐
]
=
𝟏,𝟖𝟓𝟎𝟐
𝟎,𝟏𝟓𝟎∗𝟎,𝟑𝟖𝟒
= 𝟓𝟗, 𝟒
𝟏
𝟐
𝑯𝟐 +
𝟏
𝟐
𝑰𝟐 ⇌ 𝑯𝑰
𝑲𝒑 =
[𝑷𝑯𝑰]
[𝑷𝑯𝟐
]
𝟏/𝟐
∗[𝑷𝑰𝟐
]
𝟏/𝟐 =
𝟏,𝟖𝟓𝟎
√𝟎,𝟏𝟓𝟎∗√𝟎,𝟑𝟖𝟒
= 𝟕, 𝟕𝟏
𝟐 𝑯𝑰 ⇌ 𝑯𝟐 + 𝑰𝟐
𝑲𝒑 =
[𝑷𝑯𝟐
]∗∗[𝑷𝑰𝟐
]
[𝑷𝑯𝑰]𝟐 =
𝟏
𝟓𝟗,𝟒
= 𝟎, 𝟎𝟏𝟔𝟖𝟒
𝑯𝑰 ⇌
𝟏
𝟐
𝑯𝟐 +
𝟏
𝟐
𝑰𝟐
𝑲𝒑 =
[𝑷𝑯𝟐
]
𝟏/𝟐
∗[𝑷𝑰𝟐
]
𝟏/𝟐
[𝑷𝑯𝑰]
=
𝟏
𝟕,𝟕𝟏
= 𝟎, 𝟏𝟐𝟗𝟕
2. Un matraz de un litro de capacidad se llena en condiciones normales de ioduro de
hidrogeno, se cierra y se calienta a 400º C. Determinar la composición de la mezcla
en equilibrio si la constante Kp para el proceso 𝑯𝟐 + 𝑰𝟐 ⇌ 𝟐 𝑯𝑰 es igual a 59,4 a
dicha temperatura.
Los moles introducidos inicialmente:
𝒏𝑯𝑰 =
𝑷𝑯𝑰∗𝑽
𝑹∗𝑻
=
𝟏𝒂𝒕𝒎∗𝟏𝑳
𝟎,𝟎𝟖𝟐 𝒂𝒕𝒎∗
𝑳
𝑲∗𝒎𝒐𝒍
∗𝟐𝟕𝟑,𝟏𝟓
= 𝟎, 𝟎𝟒𝟒𝟔 𝒎𝒐𝒍𝒆𝒔
Como ∆n=0 para la reacción Kp=Kn
𝑯𝟐 + 𝑰𝟐 ⇌ 𝟐 𝑯𝑰
In) 0,0446
Eq) x x 0,0446-2x
𝑲𝒏 =
𝟎,𝟎𝟒𝟒𝟔−𝟐∗𝒙
𝑽𝟐
𝟐
(
𝒙
𝑽
)∗(
𝒙
𝑽
)
= 𝟓𝟗, 𝟒
𝟓𝟓, 𝟓 ∗ 𝒙𝟐
+ 𝟎, 𝟏𝟕𝟖𝟒 ∗ 𝒙 − 𝟎, 𝟎𝟎𝟐 = 𝟎
La solución positiva es: x=0,0046 .
Las cantidades en el equilibrio son:
𝒏𝑯𝟐
= 𝒏𝑰𝟐
= 𝟎, 𝟎𝟎𝟒𝟔 ; 𝒏𝑯𝑰 = 𝟎, 𝟎𝟒𝟒𝟔 − 𝟐 ∗ 𝟎, 𝟎𝟒𝟔 = 𝟎, 𝟎𝟑𝟓𝟒
3. Determinar en el problema anterior el tanto por ciento de ioduro de hidrógeno
disociado y la presión de la mezcla gaseosa resultante. ¿Cambia la presión al
disociarse el HI?
%𝑯𝑰 𝒅𝒊𝒔𝒐𝒄𝒊𝒂𝒅𝒐 =
𝟐∗𝒙
𝟎.𝟎𝟒𝟒𝟔
∗ 𝟏𝟎𝟎 =
𝟐∗𝟎.𝟎𝟎𝟒𝟔
𝟎.𝟎𝟒𝟒𝟔
∗ 𝟏𝟎𝟎 = 𝟐𝟎, 𝟔 %
𝒏𝒕 = (𝟎. 𝟎𝟒𝟒𝟔 − 𝟐 ∗ 𝒙) + 𝒙 + 𝒙 = 𝟎. 𝟎𝟒𝟒𝟔
𝑷𝑻 =
𝒏𝑻∗𝑹∗𝑻
𝑽
=
𝟎.𝟎𝟒𝟒𝟔∗𝟎.𝟎𝟖𝟐∗𝟔𝟕𝟑
𝟏
= 𝟐, 𝟒𝟔 𝒂𝒕𝒎](https://image.slidesharecdn.com/equilibrioqumico-211229093931/85/equilibrio-qumico-1-320.jpg)
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Equilibrio químico
- 1. EQUILIBRIO QUÍMICO 1. Las presiones parciales del H2, I2 y HI en equilibrio a 400º C son, respectivamente, 0,150 atm, 0,384 atm y 1,850 atm. Hallar la constante Kp a esta temperatura para la reacción 𝑯𝟐 + 𝑰𝟐 ⇌ 𝟐 𝑯𝑰, para la reacción 𝟏 𝟐 𝑯𝟐 + 𝟏 𝟐 𝑰𝟐 ⇌ 𝑯𝑰 y para las reacciones inversas 𝟐 𝑯𝑰 ⇌ 𝑯𝟐 + 𝑰𝟐 y 𝑯𝑰 ⇌ 𝟏 𝟐 𝑯𝟐 + 𝟏 𝟐 𝑰𝟐 , correspondientes a la disociación del ioduro de hidrógeno. 𝑯𝟐 + 𝑰𝟐 ⇌ 𝟐 𝑯𝑰 𝑲𝒑 = [𝑷𝑯𝑰]𝟐 [𝑷𝑯𝟐 ]∗[𝑷𝑰𝟐 ] = 𝟏,𝟖𝟓𝟎𝟐 𝟎,𝟏𝟓𝟎∗𝟎,𝟑𝟖𝟒 = 𝟓𝟗, 𝟒 𝟏 𝟐 𝑯𝟐 + 𝟏 𝟐 𝑰𝟐 ⇌ 𝑯𝑰 𝑲𝒑 = [𝑷𝑯𝑰] [𝑷𝑯𝟐 ] 𝟏/𝟐 ∗[𝑷𝑰𝟐 ] 𝟏/𝟐 = 𝟏,𝟖𝟓𝟎 √𝟎,𝟏𝟓𝟎∗√𝟎,𝟑𝟖𝟒 = 𝟕, 𝟕𝟏 𝟐 𝑯𝑰 ⇌ 𝑯𝟐 + 𝑰𝟐 𝑲𝒑 = [𝑷𝑯𝟐 ]∗∗[𝑷𝑰𝟐 ] [𝑷𝑯𝑰]𝟐 = 𝟏 𝟓𝟗,𝟒 = 𝟎, 𝟎𝟏𝟔𝟖𝟒 𝑯𝑰 ⇌ 𝟏 𝟐 𝑯𝟐 + 𝟏 𝟐 𝑰𝟐 𝑲𝒑 = [𝑷𝑯𝟐 ] 𝟏/𝟐 ∗[𝑷𝑰𝟐 ] 𝟏/𝟐 [𝑷𝑯𝑰] = 𝟏 𝟕,𝟕𝟏 = 𝟎, 𝟏𝟐𝟗𝟕 2. Un matraz de un litro de capacidad se llena en condiciones normales de ioduro de hidrogeno, se cierra y se calienta a 400º C. Determinar la composición de la mezcla en equilibrio si la constante Kp para el proceso 𝑯𝟐 + 𝑰𝟐 ⇌ 𝟐 𝑯𝑰 es igual a 59,4 a dicha temperatura. Los moles introducidos inicialmente: 𝒏𝑯𝑰 = 𝑷𝑯𝑰∗𝑽 𝑹∗𝑻 = 𝟏𝒂𝒕𝒎∗𝟏𝑳 𝟎,𝟎𝟖𝟐 𝒂𝒕𝒎∗ 𝑳 𝑲∗𝒎𝒐𝒍 ∗𝟐𝟕𝟑,𝟏𝟓 = 𝟎, 𝟎𝟒𝟒𝟔 𝒎𝒐𝒍𝒆𝒔 Como ∆n=0 para la reacción Kp=Kn 𝑯𝟐 + 𝑰𝟐 ⇌ 𝟐 𝑯𝑰 In) 0,0446 Eq) x x 0,0446-2x 𝑲𝒏 = 𝟎,𝟎𝟒𝟒𝟔−𝟐∗𝒙 𝑽𝟐 𝟐 ( 𝒙 𝑽 )∗( 𝒙 𝑽 ) = 𝟓𝟗, 𝟒 𝟓𝟓, 𝟓 ∗ 𝒙𝟐 + 𝟎, 𝟏𝟕𝟖𝟒 ∗ 𝒙 − 𝟎, 𝟎𝟎𝟐 = 𝟎 La solución positiva es: x=0,0046 . Las cantidades en el equilibrio son: 𝒏𝑯𝟐 = 𝒏𝑰𝟐 = 𝟎, 𝟎𝟎𝟒𝟔 ; 𝒏𝑯𝑰 = 𝟎, 𝟎𝟒𝟒𝟔 − 𝟐 ∗ 𝟎, 𝟎𝟒𝟔 = 𝟎, 𝟎𝟑𝟓𝟒 3. Determinar en el problema anterior el tanto por ciento de ioduro de hidrógeno disociado y la presión de la mezcla gaseosa resultante. ¿Cambia la presión al disociarse el HI? %𝑯𝑰 𝒅𝒊𝒔𝒐𝒄𝒊𝒂𝒅𝒐 = 𝟐∗𝒙 𝟎.𝟎𝟒𝟒𝟔 ∗ 𝟏𝟎𝟎 = 𝟐∗𝟎.𝟎𝟎𝟒𝟔 𝟎.𝟎𝟒𝟒𝟔 ∗ 𝟏𝟎𝟎 = 𝟐𝟎, 𝟔 % 𝒏𝒕 = (𝟎. 𝟎𝟒𝟒𝟔 − 𝟐 ∗ 𝒙) + 𝒙 + 𝒙 = 𝟎. 𝟎𝟒𝟒𝟔 𝑷𝑻 = 𝒏𝑻∗𝑹∗𝑻 𝑽 = 𝟎.𝟎𝟒𝟒𝟔∗𝟎.𝟎𝟖𝟐∗𝟔𝟕𝟑 𝟏 = 𝟐, 𝟒𝟔 𝒂𝒕𝒎
- 2. Como para la disociación ∆n=0 la presión no cambia con ella. 4. Un matraz de 1 litro de capacidad que contiene 15,23 g de iodo sólido se llena con ioduro de hidrógeno a 25ºC y 743 mm. Se cierra el matraz y se calienta a 450ºC. Calcular la composición de la mezcla gaseosa en equilibrio. La constante Kc para el proceso 𝑯𝟐 + 𝑰𝟐 ⇌ 𝟐 𝑯𝑰 a 450º C es igual a 50,9. Considerar nulo el volumen del iodo sólido. 𝒏𝑰𝟐 = 𝟏𝟓, 𝟐𝟑 𝒈 ∗ 𝟏 𝒎𝒐𝒍 𝑰𝟐 𝟐𝟓𝟑,𝟖𝟐 𝒈 = 𝟎, 𝟎𝟔 𝒎𝒐𝒍𝒆𝒔 𝑰𝟐 𝒏𝑯𝑰 = 𝟕𝟒𝟑 𝟕𝟔𝟎 𝒂𝒕𝒎∗𝟏𝑳 𝟎,𝟎𝟖𝟐 𝒂𝒕𝒎∗ 𝑳 𝑲𝒎𝒐𝒍 ∗𝟐𝟗𝟖,𝟏𝟓 𝑲 = 𝟎, 𝟎𝟒 𝒎𝒐𝒍𝒆𝒔 𝑯𝑰 𝑯𝟐 + 𝑰𝟐 ⇌ 𝟐 𝑯𝑰 In) 0,06 0,04 Eq) x 0,06+x 0,04-2*x 𝑲𝒄 = 𝟎.𝟎𝟒−𝟐∗𝒙 𝑽𝟐 𝟐 𝒙 𝑽 ∗ 𝟎.𝟎𝟔+𝒙 𝑽 = 𝟓𝟎, 𝟗 𝟒𝟔, 𝟎, 𝟗 ∗ 𝒙𝟐 + 𝟑, 𝟐𝟏𝟒 ∗ 𝒙 − 𝟎, 𝟎𝟎𝟏𝟔 = 𝟎 𝒙 = 𝟎. 𝟎𝟎𝟎𝟒𝟗 𝒏𝑰𝟐 = 𝟎, 𝟎𝟔 + 𝒙 = 𝟎, 𝟎𝟔 + 𝟎, 𝟎𝟎𝟎𝟒𝟗 = 𝟎, 𝟎𝟔𝟎𝟓 𝒎𝒐𝒍𝒆𝒔 𝒏𝑯𝟐 = 𝒙 = 𝟎, 𝟎𝟎𝟎𝟓 𝒎𝒐𝒍𝒆𝒔 𝒏𝑯𝑰 = 𝟎, 𝟎𝟒 − 𝟐 ∗ 𝟎, 𝟎𝟎𝟎𝟒𝟗 = 𝟎, 𝟎𝟎𝟑𝟗𝟎𝟐 𝒎𝒐𝒍𝒆𝒔 5. En un recipiente de capacidad igual a 1,876 litros se colocan 20,00 g de iodo y se llena con hidrogeno a 20º C y 767 mm. Se cierra el matraz y se calienta a 400ºC. Calcular la cantidad de ioduro de hidrógeno que se forma. Para el proceso 𝑯𝑰 ⇌ 𝟏 𝟐 𝑯𝟐 + 𝟏 𝟐 𝑰𝟐, la constante Kc es igual a 0,1297 a 400ºC. 𝒏𝑰𝟐 = 𝟐𝟎, 𝟎𝟎 𝒈 ∗ 𝟏 𝒎𝒐𝒍 𝑰𝟐 𝟐𝟓𝟑,𝟖𝟐 𝒈 = 𝟎, 𝟎𝟕𝟖𝟕 𝒎𝒐𝒍𝒆𝒔 𝑰𝟐 𝒏𝑯𝟐 = 𝟕𝟔𝟕𝟑 𝟕𝟔𝟎 𝒂𝒕𝒎∗𝟏𝑳 𝟎,𝟎𝟖𝟐 𝒂𝒕𝒎∗ 𝑳 𝑲𝒎𝒐𝒍 ∗𝟐𝟗𝟑,𝟏𝟓 𝑲 = 𝟎, 𝟎𝟕𝟖𝟕 𝒎𝒐𝒍𝒆𝒔 𝑯𝟐 𝑯𝑰 ⇌ 𝟏 𝟐 𝑯𝟐 + 𝟏 𝟐 𝑰𝟐 In) 0,0787 0,0787 Eq) x 0,0787-1/2*x 0,0787-1/2*x 𝑲𝒄 = 𝟎, 𝟏𝟐𝟗𝟕 = 𝟎,𝟎𝟕𝟖𝟕− 𝟏 𝟐 ∗𝒙 𝑽𝟏/𝟐 𝟏/𝟐 ∗ (𝟎,𝟎𝟕𝟖𝟕− 𝟏 𝟐∗𝒙) 𝟏 𝟐 𝑽𝟏/𝟐 𝒙 𝑽 𝟏, 𝟐𝟓𝟗𝟒 ∗ 𝒙 = 𝟎, 𝟏𝟓𝟕𝟒 𝒙 = 𝟎, 𝟏𝟐𝟓 𝒎𝒐𝒍𝒆𝒔 𝑯𝑰 6. A 350ºC el ioduro de hidrógeno está disociado en un 19,18 %. Hallar la constante de equilibrio a esta temperatura para las reacciones 𝑯𝑰 ⇌ 𝟏 𝟐 𝑯𝟐 + 𝟏 𝟐 𝑰𝟐 y 𝑯𝟐 + 𝑰𝟐 ⇌ 𝟐 𝑯𝑰. ¿Cómo varía el grado de disociación del HI al modificar la presión? 𝑯𝑰 ⇌ 𝟏 𝟐 𝑯𝟐 + 𝟏 𝟐 𝑰𝟐 In) 1 Eq) 1-α 1/2 α 1/2 α
- 3. 𝑲𝒄 = ( 𝟏 𝟐∗𝜶) 𝟏 𝟐 𝑽𝟏/𝟐 ∗ ( 𝟏 𝟐∗𝜶) 𝟏 𝟐 𝑽𝟏/𝟐 (𝟏−𝜶) 𝑽 Usando α=0,1918 : 𝑲𝒄 = ( 𝟏 𝟐 ∗𝟎,𝟏𝟗𝟏𝟖) (𝟏−𝟎,𝟏𝟗𝟏𝟖) = 𝟎, 𝟏𝟏𝟖𝟔 Para la segunda reacción: 𝑯𝟐 + 𝑰𝟐 ⇌ 𝟐 𝑯𝑰 In) 1 Eq) α/2 α/2 1-α 𝑲𝒄 = (𝟏−𝜶)𝟐 𝑽𝟐 𝜶 𝟐 𝑽 ∗ 𝜶 𝟐 𝑽 = 𝟒∗(𝟏−𝟎,𝟏𝟗𝟏𝟖)𝟐 𝟎,𝟏𝟗𝟏𝟖∗𝟎,𝟏𝟗𝟏𝟖 = 𝟕𝟏, 𝟎𝟐𝟑 Dado que ∆𝒏 es cero un cambio de presión no alterara el grado de disociación. 7. Un matraz de un litro contiene 6,28 milimoles de N2O4. Al calentar a 25º C la presión gaseosa es de 0,2118 atm. Calcular las constantes Kc y Kp para la reacción 𝑵𝟐𝑶𝟒 ⇆ 𝟐 𝑵𝑶𝟐 de disociación del tetróxido de nitrógeno a dicha temperatura. 𝑵𝟐𝑶𝟒 ⇆ 𝟐 𝑵𝑶𝟐 In) n Eq) n-x 2 x 𝒏𝒕 = (𝒏 − 𝒙) + 𝟐𝒙 = 𝒏 + 𝒙 𝑷𝒕 ∗ 𝑽 = 𝒏𝒕 ∗ 𝑹 ∗ 𝑻 𝒏𝒕 = 𝑷𝒕∗𝑽 𝑹∗𝑻 = 𝟎,𝟐𝟏𝟏𝟖∗𝟏 𝟎,𝟎𝟖𝟐∗𝟐𝟗𝟖,𝟏𝟓 = 𝟎. 𝟎𝟎𝟖𝟔𝟔 𝒙 = 𝒏𝒕 − 𝒏 = 𝟎. 𝟎𝟎𝟖𝟔𝟔 − 𝟎. 𝟎𝟎𝟔𝟐𝟖 = 𝟎. 𝟎𝟎𝟐𝟑𝟖 𝑲𝒄 = [𝑵𝑶𝟐] 𝟐 𝑽𝟐 [𝑵𝟐𝑶𝟒] 𝑽 = (𝟐∗𝟎.𝟎𝟎𝟐𝟑𝟖/𝟏)𝟐 𝟎.𝟎𝟎𝟔𝟐𝟖−𝟎.𝟎𝟎𝟐𝟑𝟖 𝟏 = 𝟎, 𝟎𝟎𝟓𝟖𝟏𝒎𝒐𝒍/𝑳 𝑲𝑷 = 𝑲𝒄 ∗ (𝑹 ∗ 𝑻)∆𝒏 = 𝟎. 𝟎𝟎𝟓𝟖𝟏 ∗ (𝟎. 𝟎𝟖𝟐 ∗ 𝟐𝟗𝟖, 𝟏𝟓)𝟏 = 𝟎, 𝟏𝟒𝟐 𝒂𝒕𝒎 8. A 50º C y presión de 1 atm, la densidad de vapor del N2O4 es igual 2,202 veces mayor que la del aire a las mismas condiciones. Hallar la constante Kp para la disociación del N2O4 a dicha temperatura. Calculamos la densidad del aire en estas condiciones: 𝑷 ∗ 𝑴 = 𝒅 ∗ 𝑹 ∗ 𝑻 𝒅𝒂𝒊𝒓𝒆 = 𝑷∗𝑴 𝑹∗𝑻 = 𝟏∗𝟐𝟖,𝟗𝟔 𝟎,𝟎𝟖𝟐∗(𝟐𝟕𝟑+𝟓𝟎) = 𝟏, 𝟎𝟗𝟑 𝒈/𝑳 La densidad del vapor es: 𝒅𝒗𝒂𝒑𝒐𝒓 = 𝟐, 𝟐𝟎𝟐 ∗ 𝟏, 𝟎𝟗𝟑 = 𝟐, 𝟒𝟎𝟖 𝒈/𝑳 𝑵𝟐𝑶𝟒 ⇆ 𝟐 𝑵𝑶𝟐 In) n Eq) n*(1-α) 2 *n*α 𝒏𝒕 = 𝒏 ∗ (𝟏 + 𝜶) En los n moles iniciales de tetraóxido de dinitrogeno hay a g de substancia. 𝒏 = 𝒂 𝑴 𝑷 ∗ 𝑽 = (𝟏 + 𝜶) ∗ 𝒏 ∗ 𝑹 ∗ 𝑻 𝑷 ∗ 𝑽 = (𝟏 + 𝜶) ∗ 𝒂 𝑴 ∗ 𝑹 ∗ 𝑻 𝑷 ∗ 𝑴 = (𝟏 + 𝜶) ∗ 𝒂 𝑽 ∗ 𝑹 ∗ 𝑻 𝑷 ∗ 𝑴 = (𝟏 + 𝜶) ∗ 𝒅𝒗𝒂𝒑𝒐𝒓 ∗ 𝑹 ∗ 𝑻
- 4. 𝟏 + 𝜶 = 𝑷∗𝑴 𝒅𝒗𝒂𝒑𝒐𝒓∗𝑹∗𝑻 = 𝟏∗𝟗𝟐 𝟐,𝟒𝟎𝟖∗𝟎,𝟎𝟖𝟐∗𝟑𝟐𝟑 𝜶 = 𝟎, 𝟒𝟒𝟑 𝑲𝒑 = 𝑷𝑵𝑶𝟐 𝟐 𝑷𝑵𝟐𝑶𝟒 = 𝒙𝑵𝑶𝟐 𝟐 𝒙𝑵𝟐𝑶𝟒 ∗ 𝑷𝒕 = 𝒏𝑵𝑶𝟐 𝟐 𝒏𝑵𝟐𝑶𝟒 ∗𝒏𝒕 ∗ 𝑷𝒕 = (𝟐∗𝒏∗𝜶)𝟐 (𝒏∗(𝟏−𝜶))∗(𝒏∗(𝟏+𝜶)) ∗ 𝑷𝒕 𝑲𝒑 = 𝟒∗𝜶𝟐 (𝟏−𝜶)∗(𝟏+𝜶) ∗ 𝑷𝒕 = 𝟒∗𝟎,𝟒𝟒𝟑 (𝟏−𝟎,𝟒𝟒𝟑)∗(𝟏+𝟎,𝟒𝟒𝟑) ∗ 𝟏 = 𝟎, 𝟗𝟕𝟕 𝒂𝒕𝒎 9. A 35º C, la constante Kp para la disociación del N2O4 es igual a 0,32 atm. Calcular las presiones a las cuales el N2O4 está disociado a esta temperatura en un 25 % y en u 50 %. 𝑵𝟐𝑶𝟒 ⇆ 𝟐 𝑵𝑶𝟐 In) n Eq) n*(1-α) 2 *n*α 𝒏𝒕 = 𝒏 ∗ (𝟏 + 𝜶) 𝑲𝒑 = 𝑷𝑵𝑶𝟐 𝟐 𝑷𝑵𝟐𝑶𝟒 = 𝒙𝑵𝑶𝟐 𝟐 𝒙𝑵𝟐𝑶𝟒 ∗ 𝑷𝒕 = 𝒏𝑵𝑶𝟐 𝟐 𝒏𝑵𝟐𝑶𝟒 ∗𝒏𝒕 ∗ 𝑷𝒕 = (𝟐∗𝒏∗𝜶)𝟐 (𝒏∗(𝟏−𝜶))∗(𝒏∗(𝟏+𝜶)) ∗ 𝑷𝒕 𝑲𝑷 = 𝟒∗𝜶𝟐 (𝟏−𝜶)∗(𝟏+𝜶) ∗ 𝑷𝒕 = 𝟒∗𝜶𝟐 𝟏−𝜶𝟐 ∗ 𝑷𝒕 𝑷𝒕 = 𝑲𝑷 ∗ 𝟏 − 𝜶𝟐 𝟒 ∗ 𝜶𝟐 Disociación 25% : 𝜶 = 𝟎, 𝟐𝟓 𝑷𝒕 = 𝟎. 𝟑𝟐 ∗ 𝟏−𝟎.𝟐𝟓𝟐 𝟒∗𝟎.𝟐𝟓𝟐 = 𝟏, 𝟐 𝒂𝒕𝒎 Disociación 50 % 𝜶 = 𝟎, 𝟐𝟓 𝑷𝒕 = 𝟎. 𝟑𝟐 ∗ 𝟏−𝟎.𝟓𝟐 𝟒∗𝟎.𝟓𝟐 = 𝟎. 𝟐𝟒 𝒂𝒕𝒎 10. Hallar el volumen de un recipiente que al contener 1 g de N2O4, la presión ejercida a 45º C es de 2 atm. Las constantes Kc y Kp para la disociación del N2O4a esta temperatura son, respectivamente, 0,02577 moles/litro y 0,672 atm. 𝟏 𝒈 𝑵𝟐𝑶𝟒 ∗ 𝟏 𝒎𝒐𝒍 𝑵𝟐𝑶𝟒 𝟗𝟐 𝒈 𝑵𝟐𝑶𝟒 = 𝟎. 𝟎𝟏𝟎𝟗 𝒎𝒐𝒍𝒆𝒔 𝑵𝟐𝑶𝟒 ⇆ 𝟐 𝑵𝑶𝟐 In) 0.0109=n Eq) 0.0109-x 2*x 𝑲𝒑 = 𝒏𝑵𝑶𝟐 𝟐 𝒏𝑵𝟐𝑶𝟒 ∗𝒏𝒕 ∗ 𝑷𝒕 = 𝟒∗𝒙𝟐 (𝒏−𝒙)∗(𝒏+𝒙) ∗ 𝑷𝒕 𝑲𝒑 𝑷𝒕 ∗ (𝒏 − 𝒙𝟐 ) = 𝟒 ∗ 𝒙𝟐 (𝟒 + 𝑲𝒑 𝑷𝒕 ) ∗ 𝒙𝟐 = 𝑲𝒑 𝑷𝒕 ∗ 𝒏 𝒙 = √ 𝑲𝒑 𝑷𝒕 ∗𝒏 (𝟒+ 𝑲𝒑 𝑷𝒕 ) = √ 𝟎.𝟔𝟕𝟐 𝟐 ∗𝟎.𝟎𝟏𝟎𝟗 (𝟒+ 𝟎.𝟔𝟕𝟐 𝟐 ) = 𝟎. 𝟎𝟎𝟎𝟗 𝑷 ∗ 𝑽 = (𝒏 + 𝒙) ∗ 𝑹 ∗ 𝑻 𝑽 = (𝒏+𝒙)∗𝑹∗𝑻 𝑷 = (𝟎.𝟎𝟏𝟎𝟗+𝟎.𝟎𝟎𝟎𝟗)∗𝟎.𝟎𝟖𝟐∗(𝟐𝟕𝟑+𝟒𝟓) 𝟐 = 𝟎, 𝟏𝟓𝟑 𝑳 11. Un recipiente de 10 L contiene en equilibrio a 200º C 4,24 g de PCl5, 2,88 g PCl3 y 5,46 g Cl2. Hallar las constantes Kc y Kp para la disociación del PCl5 a esta temperatura. 𝑷𝑪𝒍𝟓 ⇆ 𝑷𝑪𝒍𝟑 + 𝑪𝒍𝟐
- 5. 𝟒. 𝟐𝟒 𝒈 𝑷𝑪𝒍𝟓 ∗ 𝟏 𝒎𝒐𝒍 𝑷𝑪𝒍𝟓 𝟐𝟎𝟖.𝟓 𝒈 𝑷𝑪𝒍𝟓 = 𝟎. 𝟎𝟐𝟎𝟑 𝒎𝒐𝒍𝒆𝒔 𝑷𝑪𝒍𝟓 𝟐. 𝟖𝟖 𝒈 𝑷𝑪𝒍𝟑 ∗ 𝟏 𝒎𝒐𝒍 𝑷𝑪𝒍𝟑 𝟏𝟑𝟕.𝟓 𝒈 𝑷𝑪𝒍𝟑 = 𝟎. 𝟎𝟐𝟎𝟗 𝒎𝒐𝒍𝒆𝒔 𝑷𝑪𝒍𝟑 𝟓, 𝟒𝟔 𝒈 𝑪𝒍𝟐 ∗ 𝟏 𝒎𝒐𝒍 𝑪𝒍𝟐 𝟕𝟏 𝒈 𝑪𝒍𝟐 = 𝟎. 𝟎𝟕𝟔𝟗 𝒎𝒐𝒍𝒆𝒔 𝑪𝒍𝟐 𝑲𝒄 = [𝑪𝒍𝟐 ]∗[ 𝑷𝑪𝒍𝟑] [𝑷𝑪𝒍𝟓] = 𝒏𝑪𝒍𝟐 ∗𝒏𝑷𝑪𝒍𝟑 𝒏𝑷𝑪𝒍𝟓 ∗𝑽 = 𝟎.𝟎𝟕𝟔𝟗∗𝟎.𝟎𝟐𝟎𝟗 𝟎.𝟎𝟐𝟎𝟑∗𝟏𝟎 = 𝟎. 𝟎𝟎𝟕𝟗𝟐 𝒎𝒐𝒍/𝑳 𝑲𝒑 = 𝑲𝒄 ∗ (𝑹 ∗ 𝑻)∆𝒏 = 𝟎. 𝟎𝟎𝟕𝟗𝟐 ∗ (𝟎. 𝟎𝟖𝟐 ∗ 𝟒𝟕𝟑) = 𝟎. 𝟑𝟎𝟕𝟐 𝒂𝒕𝒎 12. Un recipiente de 1,891 litros contiene 0,0300 moles de PCl3, 0,0300 moles de Cl2 y 0,0600 moles de PCl5 en equilibrio a 200º C. Determinar: a) La constante Kc para la disociación del PCl5 a esta temperatura. b) La presión de la mezcla gaseosa. c) La composición de la mezcla gaseosa si a temperatura invariable el volumen se reduce a la mitad. d) La presión de la mezcla en estas nuevas condiciones. a) 𝑲𝒄 = [𝑪𝒍𝟐 ]∗[ 𝑷𝑪𝒍𝟑] [𝑷𝑪𝒍𝟓] = 𝒏𝑪𝒍𝟐 ∗𝒏𝑷𝑪𝒍𝟑 𝒏𝑷𝑪𝒍𝟓 ∗𝑽 = 𝟎.𝟎𝟑𝟎𝟎∗𝟎.𝟎𝟑𝟎𝟎 𝟎.𝟎𝟔𝟎𝟎∗𝟏.𝟖𝟗𝟏 = 𝟎. 𝟎𝟎𝟕𝟗𝟑 𝒎𝒐𝒍/𝑳 b) 𝑷𝒕 = 𝒏𝒕∗𝑹∗𝑻 𝑽 = (𝟎.𝟎𝟑𝟎𝟎+𝟎.𝟎𝟑𝟎𝟎+𝟎.𝟎𝟔𝟎𝟎)∗𝟎.𝟎𝟖𝟐∗𝟒𝟕𝟑 𝟏.𝟖𝟗𝟏 = 𝟐. 𝟒𝟔𝟏 𝒂𝒕𝒎 c) Si V se reduce, el equilibrio se desplaza hacia la formación de PCl5. 𝑷𝑪𝒍𝟓 ⇆ 𝑷𝑪𝒍𝟑 + 𝑪𝒍𝟐 In) 0.06 0.03 0.03 Eq) 0.06+x 0.03-x 0.03-x 𝑲𝒄 = (𝟎.𝟎𝟑−𝒙)∗(𝟎.𝟎𝟑−𝒙) (𝟎.𝟎𝟔+𝒙)∗ 𝟏.𝟖𝟗𝟏 𝟐 𝒙𝟐 − 𝟎. 𝟎𝟔𝟕𝟓 𝒙 + 𝟎. 𝟎𝟎𝟎𝟒𝟓 = 𝟎 La solución compatible es: 𝒙 = 𝟎. 𝟎𝟎𝟕𝟓 La composición: 𝒏𝑪𝒍𝟐 = 𝒏𝑷𝑪𝒍𝟑 = 𝟎. 𝟎𝟑 − 𝟎. 𝟎𝟎𝟕𝟓 = 𝟎. 𝟎𝟐𝟐𝟓 𝒎𝒐𝒍𝒆𝒔 𝒏𝑷𝑪𝒍𝟓 = 𝟎. 𝟎𝟔 + 𝟎. 𝟎𝟎𝟕𝟓 = 𝟎. 𝟎𝟔𝟕𝟓 𝒎𝒐𝒍𝒆𝒔 d) 𝑷𝒕 = 𝒏𝒕∗𝑹∗𝑻 𝑽 = (𝟎.𝟎𝟐𝟐𝟓+𝟎.𝟎𝟐𝟐𝟓+𝟎.𝟎𝟔𝟕𝟒𝟓)∗𝟎.𝟎𝟖𝟐∗𝟒𝟕𝟑 𝟏.𝟖𝟗𝟏 𝟐 = 𝟒, 𝟔𝟏𝟑 𝒂𝒕𝒎 13. A 250º C y presión de 1,261 atm, la densidad de vapor del PCl5 con respecto al hidrogeno es igual a 58,5. Hallar la constante Kp para la disociación del PCl5 a esta temperatura. 𝑷𝑪𝒍𝟓 ⇌ 𝑷𝑪𝒍𝟑 + 𝑪𝒍𝟐 In) 1*n Eq) (1-α)*n n*α n* α Número de moles totales 1+α 𝑲𝒑 = 𝜶𝟐∗𝒏 (𝟏−𝜶)∗(𝟏+𝜶) ∗ 𝑷𝒕 = 𝜶𝟐∗𝒏 𝟏−𝜶𝟐 ∗ 𝑷𝒕 Calculamos la densidad del hidrógeno en estas condiciones: 𝑷 ∗ 𝑴 = 𝒅 ∗ 𝑹 ∗ 𝑻 𝒅𝑯𝒊𝒅𝒓𝒐𝒈𝒆𝒏𝒐 = 𝑷∗𝑴 𝑹∗𝑻 = 𝟏,𝟐𝟔𝟏∗𝟐.𝟎𝟏𝟔 𝟎,𝟎𝟖𝟐∗(𝟐𝟕𝟑+𝟐𝟓𝟎) = 𝟎. 𝟎𝟓𝟗𝟑 𝒈/𝑳 La densidad del vapor es: 𝒅𝒗𝒂𝒑𝒐𝒓 = 𝟎. 𝟎𝟓𝟗𝟑 ∗ 𝟓𝟖. 𝟓 = 𝟑. 𝟒𝟔𝟗 𝒈/𝑳
- 6. En los n moles iniciales de pentacloruro de fósforo hay a g de substancia. 𝒏 = 𝒂 𝑴 𝑷 ∗ 𝑽 = (𝟏 + 𝜶) ∗ 𝒏 ∗ 𝑹 ∗ 𝑻 𝑷 ∗ 𝑽 = (𝟏 + 𝜶) ∗ 𝒂 𝑴 ∗ 𝑹 ∗ 𝑻 𝑷 ∗ 𝑴 = (𝟏 + 𝜶) ∗ 𝒂 𝑽 ∗ 𝑹 ∗ 𝑻 𝑷 ∗ 𝑴 = (𝟏 + 𝜶) ∗ 𝒅𝒗𝒂𝒑𝒐𝒓 ∗ 𝑹 ∗ 𝑻 𝟏 + 𝜶 = 𝑷∗𝑴 𝒅𝒗𝒂𝒑𝒐𝒓∗𝑹∗𝑻 = 𝟏,𝟐𝟔𝟏∗𝟐𝟎𝟖.𝟒𝟕𝟓 𝟑.𝟒𝟔𝟗∗𝟎,𝟎𝟖𝟐∗𝟓𝟐𝟑 𝜶 = 𝟎. 𝟕𝟔𝟕 𝑲𝒑 = 𝜶𝟐∗𝒏 𝟏−𝜶𝟐 ∗ 𝑷𝒕 = 𝟎.𝟕𝟔𝟕𝟐∗𝟏 𝟏−𝟎.𝟕𝟔𝟕𝟐 ∗ 𝟏. 𝟐𝟔𝟏 = 𝟏, 𝟖𝟎𝟐𝒂𝒕𝒎 14. Hallar la presión a la cual el PCl5 a 200º C tiene una densidad de vapor relativa al aire en las mismas condiciones igual a 5,00. La constante Kp para la disociación del PCl5 a 200 º C es 0,3075 atm. Calculamos la densidad del aire en estas condiciones: 𝒅 = 𝑷∗𝑴 𝑹∗𝑻 = 𝟏∗𝟐𝟖,𝟗𝟔 𝟎,𝟎𝟖𝟐∗𝟒𝟕𝟑 = 𝟎, 𝟕𝟒𝟕 𝒈/𝑳 𝒅𝒗𝒂𝒑𝒐𝒓 = 𝟎, 𝟕𝟒𝟕 ∗ 𝟓 = 𝟑, 𝟕𝟑 𝒈/𝑳 En los n moles iniciales de pentacloruro de fósforo hay a g de substancia. 𝒏 = 𝒂 𝑴 𝑷 ∗ 𝑽 = (𝟏 + 𝜶) ∗ 𝒏 ∗ 𝑹 ∗ 𝑻 𝑷 ∗ 𝑽 = (𝟏 + 𝜶) ∗ 𝒂 𝑴 ∗ 𝑹 ∗ 𝑻 𝑷 ∗ 𝑴 = (𝟏 + 𝜶) ∗ 𝒂 𝑽 ∗ 𝑹 ∗ 𝑻 𝑷 ∗ 𝑴 = (𝟏 + 𝜶) ∗ 𝒅𝒗𝒂𝒑𝒐𝒓 ∗ 𝑹 ∗ 𝑻 𝟏 + 𝜶 = 𝑷∗𝑴 𝒅𝒗𝒂𝒑𝒐𝒓∗𝑹∗𝑻 = 𝟏∗𝟐𝟎𝟖.𝟒𝟕𝟓 𝟑.𝟕𝟑∗𝟎,𝟎𝟖𝟐∗𝟒𝟕𝟑 𝜶 = 𝟎. 𝟒𝟒𝟏 𝑷𝑪𝒍𝟓 ⇌ 𝑷𝑪𝒍𝟑 + 𝑪𝒍𝟐 In) 1 Eq) (1-α) α α Número de moles totales 1+α 𝑲𝒑 = 𝜶𝟐 (𝟏−𝜶)∗(𝟏+𝜶) ∗ 𝑷𝒕 = 𝜶𝟐 𝟏−𝜶𝟐 ∗ 𝑷𝒕 Despejando: 𝑷𝒕 = 𝑲𝒑∗(𝟏−𝜶𝟐) 𝜶𝟐 = 𝟎.𝟑𝟎𝟕𝟓∗(𝟏−𝟎.𝟒𝟒𝟏𝟐) 𝟎.𝟒𝟒𝟏𝟐 = 𝟏, 𝟐𝟕 𝒂𝒕𝒎 15. Hallar el grado de disociación de 0,01 moles de PCl5 contenidos en un recipiente de 1 litro de capacidad a 250º C. Para la disociación del PCl5 a esta temperatura, Kp es igual a 1,79 atm. 𝑷𝑪𝒍𝟓 ⇌ 𝑷𝑪𝒍𝟑 + 𝑪𝒍𝟐 In) 1*n Eq) (1-α)*n α*n α*n 𝑲𝒑 = 𝜶𝟐∗𝒏 𝟏−𝜶𝟐 ∗ 𝑷𝒕 𝑷𝒕 = 𝒏𝒕∗𝑹∗𝑻 𝑽 = (𝟏+𝜶)∗𝒏∗𝑹∗𝑻 𝑽 𝑲𝒑 = 𝜶𝟐 𝟏−𝜶𝟐 ∗ (𝟏+𝜶)∗𝒏∗𝑹∗𝑻 𝑽 = 𝜶𝟐∗𝒏∗𝑹∗𝑻 (𝟏−𝜶)∗𝑽
- 7. 𝒏 ∗ 𝑹 ∗ 𝑻 ∗ 𝜶𝟐 + 𝑲𝒑 ∗ 𝑽 ∗ 𝜶 − 𝑲𝒑 = 𝟎 𝟎. 𝟒𝟐𝟖𝟖𝟔 ∗ 𝜶𝟐 + 𝟏, 𝟕𝟗 ∗ 𝜶 − 𝟏, 𝟕𝟗 =0 𝜶 = 𝟎, 𝟖𝟑𝟑 16. Al calentar el pentacloruro de antimonio se disocia en tricloruro de antimonio y cloro. A 182º C y presión de 1 atm se disocia en un 29,2 %. Calcular las constantes Kp y Kc para la disociación del SbCl5 a esta temperatura y hallar la presión a la cual se disociaría en un 60 %. 𝑺𝒃𝑪𝒍𝟓 ⇌ 𝑺𝒃𝑪𝒍𝟑 + 𝑪𝒍𝟐 In) 1 Eq) (1-α) α α 𝑲𝒑 = 𝜶𝟐 𝟏−𝜶𝟐 ∗ 𝑷𝒕 = 𝟎,𝟐𝟗𝟐𝟐 𝟏−𝟎.𝟐𝟗𝟐𝟐∗𝟏 = 𝟎, 𝟎𝟗𝟑𝟐 𝒂𝒕𝒎 𝑲𝒑 = 𝑲𝒄 ∗ (𝑹 ∗ 𝑻)∆𝒏 ; 𝑲𝒄 = 𝑲𝒑 ∗ (𝑹 ∗ 𝑻)−∆𝒏 = 𝟎. 𝟎𝟗𝟑𝟐 ∗ (𝟎. 𝟎𝟖𝟐 ∗ 𝟒𝟓𝟓)−𝟏 𝑲𝒄 = 𝟎, 𝟎𝟎𝟐𝟓 𝒎𝒐𝒍/𝑳 𝑷𝒕 = 𝑲𝒑∗(𝟏−𝜶𝟐) 𝜶𝟐 = 𝟎.𝟎𝟗𝟑𝟐∗(𝟏−𝟎.𝟔𝟐) 𝟎.𝟔𝟐 = 𝟎, 𝟏𝟔𝟔 𝒂𝒕𝒎 17. La densidad de vapor con respecto al aire del pentacloruro de antimonio a 248 ºC y 2 atm es 6,50. Calcular la constante Kp para la disociación del SbCl5 a esta temperatura. Calculamos la densidad del aire en estas condiciones: 𝑷 ∗ 𝑴 = 𝒅 ∗ 𝑹 ∗ 𝑻 𝒅𝒂𝒊𝒓𝒆 = 𝑷∗𝑴 𝑹∗𝑻 = 𝟐∗𝟐𝟖.𝟗𝟔𝟔 𝟎.𝟎𝟖𝟐∗(𝟐𝟕𝟑+𝟐𝟒𝟖) = 𝟏, 𝟑𝟓𝟔 𝒈/𝑳 La densidad del vapor es: 𝒅𝒗𝒂𝒑𝒐𝒓 = 𝟏. 𝟑𝟓𝟔 ∗ 𝟔. 𝟓𝟎 = 𝟖. 𝟖𝟏𝟒 𝒈/𝑳 En los n moles iniciales de pentacloruro de antimonio hay a g de substancia. 𝒏 = 𝒂 𝑴 𝑷 ∗ 𝑽 = (𝟏 + 𝜶) ∗ 𝒏 ∗ 𝑹 ∗ 𝑻 𝑷 ∗ 𝑽 = (𝟏 + 𝜶) ∗ 𝒂 𝑴 ∗ 𝑹 ∗ 𝑻 𝑷 ∗ 𝑴 = (𝟏 + 𝜶) ∗ 𝒂 𝑽 ∗ 𝑹 ∗ 𝑻 𝑷 ∗ 𝑴 = (𝟏 + 𝜶) ∗ 𝒅𝒗𝒂𝒑𝒐𝒓 ∗ 𝑹 ∗ 𝑻 𝟏 + 𝜶 = 𝑷∗𝑴 𝒅𝒗𝒂𝒑𝒐𝒓∗𝑹∗𝑻 = 𝟐∗𝟐𝟗𝟗.𝟐𝟔 𝟖.𝟖𝟏𝟒∗𝟎,𝟎𝟖𝟐∗(𝟐𝟕𝟑+𝟐𝟒𝟖) 𝜶 = 𝟎. 𝟓𝟖𝟗𝟓 𝑺𝒃𝑪𝒍𝟓 ⇌ 𝑺𝒃𝑪𝒍𝟑 + 𝑪𝒍𝟐 In) 1 Eq) (1-α) α α 𝑲𝒑 = 𝜶𝟐 𝟏−𝜶𝟐 ∗ 𝑷𝒕 = 𝟎.𝟓𝟖𝟗𝟓𝟐 𝟏−𝟎.𝟓𝟖𝟗𝟓𝟐 ∗ 𝟐 = 𝟏, 𝟎𝟔𝟓 𝒂𝒕𝒎 18. Una mezcla de nitrógeno e hidrógeno en la relación volumétrica y molar de 1 a 3 se calienta a 400º C y se comprime a 50 atm. En la mezcla gaseosa en equilibrio que se obtiene, en presencia de un catalizador adecuado, existe un 15,11 % de NH3. Calcular la constante Kp para el proceso 𝑵𝟐 + 𝟑 𝑯𝟐 ⇌ 𝟐 𝑵𝑯𝟑.
- 8. Como tenemos un 15,11 % de amoníaco, el resto debe ser el hidrógeno y el nitrógeno: 100-15,11=84,84 % . De esta cantidad habrá tres partes de hidrógeno y una de nitrógeno: % 𝑵𝒊𝒕𝒓𝒐𝒈𝒆𝒏𝒐 = 𝟖𝟒,𝟖𝟒 𝟒 = 𝟐𝟏, 𝟐𝟐 % ; % 𝑯𝒊𝒅𝒓ó𝒈𝒆𝒏𝒐 = 𝟖𝟒,𝟖𝟒 𝟒 ∗ 𝟑 = 𝟔𝟑, 𝟔𝟕 % Aplicamos 𝑷𝒂 = 𝒙𝒂 ∗ 𝑷𝒕. 𝑷𝑵𝟐 = 𝟎, 𝟐𝟏𝟐𝟐 ∗ 𝟓𝟎 ; 𝑷𝑯𝟐 = 𝟎, 𝟔𝟑𝟔𝟕 ∗ 𝟓𝟎 ; 𝑷𝑵𝑯𝟑 = 𝟎, 𝟏𝟓𝟏𝟏 ∗ 𝟓𝟎 𝑲𝒑 = 𝒙𝑵𝑯𝟑 𝟐 𝒙𝑯𝟐 𝟑 ∗𝒙𝑵𝟐 ∗ 𝟏 𝑷𝒕 𝟐 = 𝟎,𝟏𝟓𝟏𝟏𝟐 𝟎,𝟐𝟏𝟐𝟐∗𝟎,𝟔𝟑𝟔𝟕𝟑 ∗ 𝟏 𝟓𝟎𝟐 = 𝟏, 𝟔𝟕 ∗ 𝟏𝟎−𝟒 𝒂𝒕𝒎−𝟐 19. La constante Kp para la reacción 𝑵𝟐 + 𝟑 𝑯𝟐 ⇌ 𝟐 𝑵𝑯𝟑a 450ºC es igual a 0,0000519 atm-2 . Calcular el tanto por ciento en volumen de NH3 que existirá en la mezcla gaseosa en equilibrio obtenida al someter una mezcla que contiene en volumen un 25 % de N2 y un 75 % de H2 a 450ªC y 100 atm en presencia de un catalizador. 𝑵𝟐 + 𝟑 𝑯𝟐 ⇌ 𝟐 𝑵𝑯𝟑 In) Eq) 1-x 3-3x La presión del nitrógeno será tres veces la del hidrógeno. 𝟑 ∗ 𝑷𝑵𝟐 = 𝑷𝑯𝟐 ; 𝟑 ∗ 𝒙𝑵𝟐 = 𝒙𝑯𝟐 𝒙𝑵𝑯𝟑 = 𝒙 𝒙𝑵𝟐 = 𝟏−𝒙 𝟒 𝒙𝑯𝟐 = 𝟑∗(𝟏−𝒙) 𝟒 𝑲𝒑 = 𝒙𝑵𝑯𝟑 𝟐 𝒙𝑯𝟐 𝟑 ∗𝒙𝑵𝟐 ∗ 𝟏 𝑷𝒕 𝟐 𝑲𝒑 ∗ 𝑷𝒕 𝟐 = 𝒙𝟐 𝟏−𝒙 𝟒 ∗( 𝟑∗(𝟏−𝒙) 𝟒 ) 𝟑 = 𝟒𝟒∗𝒙𝟐 𝟑𝟑∗(𝟏−𝒙)𝟒 𝑲𝒑∗𝑷𝒕 𝟐 ∗𝟑𝟑 𝟒𝟒 = 𝒙𝟐 (𝟏−𝒙)𝟒 ; 𝟎, 𝟎𝟓𝟒𝟕 = 𝒙𝟐 (𝟏−𝒙)𝟒 Si hacemos la raíz: 𝟎, 𝟐𝟑𝟑 = 𝒙 (𝟏−𝒙)𝟐 Haciendo la resolución de la ecuación de segundo grado: 𝒙 = 𝟎, 𝟏𝟔𝟒 ; % 𝒂𝒎𝒐𝒏𝒊𝒂𝒄𝒐: 𝟏𝟔, 𝟒 % 20. En presencia de un catalizador, el alcohol isopropílico se transforma en fase gaseosa, en acetona e hidrógeno según la reacción 𝑪𝑯𝟑𝑪𝑯𝑶𝑯𝑪𝑯𝟑 ⇌ 𝑪𝑯𝟑𝑪𝑶𝑪𝑯𝟑 + 𝑯𝟐 Calcular los gramos de acetona que se forman al calentar a 227ºC 6 g de alcohol isopropílico contenidos en un recipiente de 5 litros de capacidad en presencia de un catalizador. Kp para este proceso a 227ºC es igual a 1,42 atm. 𝟔 𝒈 𝑪𝟑𝑯𝟖𝑶 ∗ 𝟏 𝒎𝒐𝒍 𝟔𝟎,𝟎𝟑 𝒈 = 𝟎, 𝟏 𝒎𝒐𝒍𝒆𝒔 𝑪𝟑𝑯𝟖𝑶 𝑪𝑯𝟑𝑪𝑯𝑶𝑯𝑪𝑯𝟑 ⇌ 𝑪𝑯𝟑𝑪𝑶𝑪𝑯𝟑 + 𝑯𝟐 In) 0,1 Eq) 0,1-x x x 𝑲𝒄 = 𝒙𝟐 𝑽𝟐 𝟎,𝟏−𝒙 𝑽 = 𝒙𝟐 𝑽∗(𝟎,𝟏−𝒙) ; 𝑲𝑷 𝑹∗𝑻 = 𝒙𝟐 𝑽∗(𝟎,𝟏−𝒙) ; 𝑽 ∗ 𝑲𝑷 𝑹∗𝑻 ∗ (𝟎, 𝟏 − 𝒙) = 𝒙𝟐 Sustituyendo los valores: 𝒙𝟐 + 𝟎, 𝟏𝟕𝟑 ∗ 𝒙 − 𝟎, 𝟎𝟏𝟕𝟑 = 𝟎
- 9. Resolviendo: 𝒙 = 𝟎, 𝟎𝟕𝟏 𝒎𝒐𝒍𝒆𝒔 𝟎, 𝟎𝟕𝟏 𝒎𝒐𝒍𝒆𝒔 𝒂𝒄𝒆𝒕𝒐𝒏𝒂 ∗ 𝟓𝟖 𝒈 𝒂𝒄𝒆𝒕𝒐𝒏𝒂 𝟏 𝒎𝒍 𝒂𝒄𝒆𝒕𝒐𝒏𝒂 = 𝟒, 𝟏𝟐 𝒈 𝒂𝒄𝒆𝒕𝒐𝒏𝒂 21. El proceso Deacon para la obtención del cloro viene expresado por la ecuación 𝟒 𝑯𝑪𝒍(𝒈) + 𝑶𝟐(𝒈) ⇌ 𝟐 𝑯𝟐𝑶 (𝒈) + 𝟐 𝑪𝒍𝟐(𝒈) Calcular la constante de equilibrio Kp para este proceso a 390ºC si al mezclar 0,080 moles de cloruro de hidrógeno y 0,100 moles de oxígeno a esta temperatura es formen a la presión total de 1 atm 0,0332 moles de cloro. Hallar el volumen del recipiente que contiene la mezcla. 𝟒 𝑯𝑪𝒍(𝒈) + 𝑶𝟐(𝒈) ⇌ 𝟐 𝑯𝟐𝑶 (𝒈) + 𝟐 𝑪𝒍𝟐(𝒈) In) 0,08 0,1 Eq) 0,08-4x 0,1-x 2x 2x=0,0332 Por tanto: 𝒙 = 𝟎, 𝟎𝟏𝟔𝟔 ; 0,08-4x=0,0136 ; 0,1-x=0,0834 𝒏𝒕 = 𝟎, 𝟎𝟑𝟑𝟐 ∗ 𝟐 + 𝟎, 𝟎𝟏𝟑𝟔 ∗ 𝟎, 𝟎𝟖𝟑𝟒 = 𝟎, 𝟏𝟔𝟑𝟒 𝒎𝒐𝒍𝒆𝒔 𝑽 = 𝒏𝒕 ∗ 𝑹 ∗ 𝑻 𝑷𝒕 = 𝟎, 𝟏𝟔𝟑𝟒 ∗ 𝟎, 𝟎𝟖𝟐 ∗ (𝟐𝟕𝟑 + 𝟑𝟗𝟎) 𝟏 = 𝟖, 𝟖𝟖𝟑 𝑳 𝑲𝑷 = 𝟎,𝟎𝟑𝟑𝟐𝟐∗𝟎,𝟎𝟑𝟑𝟐𝟐 𝟎,𝟎𝟏𝟑𝟔𝟒∗𝟎,𝟎𝟖𝟑𝟒 ∗ 𝟏 𝒏𝒕 ∗ 𝟏 𝑷𝒕 = 𝟎,𝟎𝟑𝟑𝟐𝟐∗𝟎,𝟎𝟑𝟑𝟐𝟐 𝟎,𝟎𝟏𝟑𝟔𝟒∗𝟎,𝟎𝟖𝟑𝟒 ∗ 𝟏 𝟎,𝟏𝟔𝟑𝟒 ∗ 𝟏 𝟏 = 𝟔𝟗, 𝟔 𝒂𝒕𝒎−𝟏 22. La constante de equilibrio a 100ºC para la formación del acetato de etilo a partir de ácido acético y de alcohol etílico es igual a 4,0. Calcular el número de moles de acetato de etilo que se forman al reaccionar 2 moles de alcohol con 5 moles de ácido. 𝑪𝑯𝟑𝑪𝑶𝑶𝑯 + 𝑪𝑯𝟑𝑪𝑯𝟐𝑶𝑯 ⇌ 𝑪𝑯𝟑𝑪𝑶𝑶𝑪𝑯𝟐𝑪𝑯𝟑 + 𝑯𝟐𝑶 In) 5 2 Eq) 5-x 2-x x x 𝑲𝒄 = 𝒙𝟐 (𝟓−𝒙)∗(𝟐−𝒙) ; 𝑲𝒄 ∗ (𝒙𝟐 − 𝟕 ∗ 𝒙 + 𝟏𝟎) = 𝒙𝟐 (𝑲𝒄 − 𝟏) ∗ 𝒙𝟐 − 𝟕 ∗ 𝑲𝒄 ∗ 𝒙 + 𝟏𝟎 ∗ 𝑲𝒄 = 𝟎 Substituyendo los valores: 𝟑 ∗ 𝒙𝟐 − 𝟐𝟖 ∗ 𝒙 + 𝟒𝟎 = 𝟎 Resolviendo: 𝒙 = 𝟏, 𝟕𝟔 23. Se hacen reaccionar 25 g de ácido acético con 75 g de alcohol etílico a 100ºC. La constante de equilibrio para la formación del acetato de etilo es igual a 4,0. Calcular la fracción del ácido acético que se esterifica. 𝟐𝟓 𝒈 𝑪𝑯𝟑𝑪𝑶𝑶𝑯 ∗ 𝟏 𝒎𝒐𝒍 𝑪𝑯𝟑𝑪𝑶𝑶𝑯 𝟔𝟎,𝟎𝟐 𝒈 𝑪𝑯𝟑𝑪𝑶𝑶𝑯 = 𝟎, 𝟒𝟏𝟓𝟔 𝒎𝒐𝒍𝒆𝒔 𝑪𝑯𝟑𝑪𝑶𝑶𝑯
- 10. 𝟕𝟓 𝒈 𝑪𝑯𝟑𝑪𝑯𝟐𝑶𝑯 ∗ 𝟏 𝒎𝒐𝒍 𝑪𝑯𝟑𝑪𝑯𝟐𝑶𝑯 𝟒𝟔,𝟎𝟐 𝒈 𝑪𝑯𝟑𝑪𝑯𝟐𝑶𝑯 = 𝟏, 𝟔𝟐𝟗𝟕 𝒎𝒐𝒍𝒆𝒔 𝑪𝑯𝟑𝑪𝑯𝟐𝑶𝑯 𝑪𝑯𝟑𝑪𝑶𝑶𝑯 + 𝑪𝑯𝟑𝑪𝑯𝟐𝑶𝑯 ⇌ 𝑪𝑯𝟑𝑪𝑶𝑶𝑪𝑯𝟐𝑪𝑯𝟑 + 𝑯𝟐𝑶 In) 0,4196 1,6297 Eq) 0,4196-x 1,6297-x x x 𝑲𝒄 = 𝒙𝟐 (𝟎,𝟒𝟏𝟗𝟔−𝒙)∗(𝟏,𝟔𝟐𝟗𝟕−𝒙) 𝟑 ∗ 𝒙𝟐 − 𝟖, 𝟏𝟖𝟒𝟖 ∗ 𝒙 + 𝟐, 𝟕𝟏𝟓 = 𝟎 𝒙 = 𝟎, 𝟑𝟖𝟔 Fracción esterificada: 𝒙 𝟎,𝟒𝟏𝟗𝟔 ∗ 𝟏𝟎𝟎 = 𝟗𝟐, 𝟕 % 24. Calcular la cantidad de agua que debe añadirse a 100 g de acetato de etilo para que a 100ºC se descompongan a 40 g de éster. Kx (igual a Kn) para la formación del acetato de etilo a 100ºC es igual a 4,0. 𝟏𝟎𝟎 𝒈 𝑪𝑯𝟑𝑪𝑶𝑶𝑪𝑯𝟐𝑪𝑯𝟑 ∗ 𝟏 𝒎𝒐𝒍 𝑪𝑯𝟑𝑪𝑶𝑶𝑪𝑯𝟐𝑪𝑯𝟑 𝟖𝟖,𝟎𝟒 𝒈 𝑪𝑯𝟑𝑪𝑶𝑶𝑪𝑯𝟐𝑪𝑯𝟑 = 𝟏, 𝟏𝟑𝟔 𝒈 𝑪𝑯𝟑𝑪𝑶𝑶𝑪𝑯𝟐𝑪𝑯𝟑 (𝟏𝟎𝟎 − 𝟒𝟎)𝒈 𝑪𝑯𝟑𝑪𝑶𝑶𝑪𝑯𝟐𝑪𝑯𝟑 ∗ 𝟏 𝒎𝒐𝒍 𝑪𝑯𝟑𝑪𝑶𝑶𝑪𝑯𝟐𝑪𝑯𝟑 𝟖𝟖,𝟎𝟒 𝒈 𝑪𝑯𝟑𝑪𝑶𝑶𝑪𝑯𝟐𝑪𝑯𝟑 = 𝟎, 𝟔𝟖𝟏 𝒈 𝑪𝑯𝟑𝑪𝑶𝑶𝑪𝑯𝟐𝑪𝑯𝟑 Moles que reaccionan: 𝟏, 𝟏𝟑𝟔 − 𝟎, 𝟔𝟖𝟏 = 𝟎, 𝟒𝟓𝟓 𝒎𝒐𝒍𝒆𝒔 𝑪𝑯𝟑𝑪𝑶𝑶𝑪𝑯𝟐𝑪𝑯𝟑 + 𝑯𝟐𝑶 ⇌ 𝑪𝑯𝟑𝑪𝑶𝑶𝑯 + 𝑪𝑯𝟑𝑪𝑯𝟐𝑶𝑯 In) 1,136 a Eq) 0,681 a-0,455 0,455 0,455 𝟏 𝟒 = 𝟎.𝟒𝟓𝟓𝟐 𝟎,𝟔𝟖𝟏∗(𝒂−𝟎,𝟒𝟓𝟓) ; 𝒂 − 𝟎, 𝟒𝟓𝟓 = 𝟒∗𝟎,𝟒𝟓𝟓𝟐 𝟎,𝟔𝟖𝟏 𝒂 = 𝟒∗𝟎,𝟒𝟓𝟓𝟐 𝟎,𝟔𝟖𝟏 + 𝟎, 𝟒𝟓𝟓 = 𝟏, 𝟔𝟕𝟒 𝒎𝒐𝒍𝒆𝒔 𝟏, 𝟔𝟕𝟒 𝒎𝒐𝒍𝒆𝒔 𝑯𝟐𝑶 ∗ 𝟏𝟖 𝒈 𝑯𝟐𝑶 𝟏 𝒎𝒐𝒍 𝑯𝟐𝑶 = 𝟑𝟎, 𝟏 𝒈 𝑯𝟐𝑶 25. Calcular la cantidad de ácido acético que debe añadirse a 100 g de alcohol etílico para obtener a 100ºC 100 g de acetato de etilo. . Kn (igual a Kx) para la formación del acetato de etilo a 100ºC es 4,0. 𝟏𝟎𝟎 𝒈 𝑪𝑯𝟑𝑪𝑯𝟐𝑶𝑯 ∗ 𝟏 𝒎𝒐𝒍 𝑪𝑯𝟑𝑪𝑯𝟐𝑶𝑯 𝟒𝟔,𝟎𝟐 𝒈 𝑪𝑯𝟑𝑪𝑯𝟐𝑶𝑯 = 𝟐, 𝟏𝟕𝟑 𝒎𝒐𝒍𝒆𝒔 𝑪𝑯𝟑𝑪𝑯𝟐𝑶𝑯 𝟏𝟎𝟎 𝒈 𝑪𝑯𝟑𝑪𝑶𝑶𝑪𝑯𝟐𝑪𝑯𝟑 ∗ 𝟏 𝒎𝒐𝒍 𝑪𝑯𝟑𝑪𝑶𝑶𝑪𝑯𝟐𝑪𝑯𝟑 𝟖𝟖,𝟎𝟒 𝒈 𝑪𝑯𝟑𝑪𝑶𝑶𝑪𝑯𝟐𝑪𝑯𝟑 = 𝟏, 𝟏𝟑𝟔 𝒈 𝑪𝑯𝟑𝑪𝑶𝑶𝑪𝑯𝟐𝑪𝑯𝟑 𝑪𝑯𝟑𝑪𝑶𝑶𝑯 + 𝑪𝑯𝟑𝑪𝑯𝟐𝑶𝑯 ⇌ 𝑪𝑯𝟑𝑪𝑶𝑶𝑪𝑯𝟐𝑪𝑯𝟑 + 𝑯𝟐𝑶 In) 2,173 a Eq) 2,173-x=1,0372 a-x=a-1,136 1,136=x 1,136=x 𝑲𝒄 = 𝟒 = 𝟏,𝟏𝟑𝟔∗𝟏,𝟏𝟑𝟔 𝟏,𝟎𝟑𝟕𝟐∗(𝒂−𝟏,𝟏𝟑𝟔) ; 𝒂 − 𝟏, 𝟎𝟑𝟕𝟐 = 𝟏,𝟏𝟑𝟔∗𝟏,𝟏𝟑𝟔 𝟏,𝟎𝟑𝟕𝟐∗𝟒 ; 𝒂 = 𝟏, 𝟒𝟒𝟕 𝒎𝒐𝒍𝒆𝒔 𝑪𝑯𝟑𝑪𝑯𝟐𝑶𝑯 𝟏, 𝟒𝟒𝟕 𝒎𝒐𝒍𝒆𝒔 𝑪𝑯𝟑𝑪𝑯𝟐𝑶𝑯 ∗ 𝟔𝟎,𝟎𝟐 𝒈 𝑪𝑯𝟑𝑪𝑯𝟐𝑶𝑯 𝟏 𝒎𝒐𝒍 𝑪𝑯𝟑𝑪𝑯𝟐𝑶𝑯 = 𝟖𝟔, 𝟗 𝒈 𝑪𝑯𝟑𝑪𝑯𝟐𝑶𝑯 26. El ácido tricloroacético, CCl3COOH, reacciona con el amileno, C5H10, y da lugar a la formación de tricloroacetato de amilo, CCl3COOC5H11.Al mezclar a 100ºC 1 mol de
- 11. ácido con 4 moles de amileno se forman 0,81 moles del éster. Hallar la constante Kx y la composición de la mezcla en equilibrio que resulta al reaccionar 1 mol del ácido con 1 mol de amileno a 100ºC. 𝑪𝑪𝒍𝟑𝑪𝑶𝑶𝑯 + 𝑪𝟓𝑯𝟏𝟎 ⇌ 𝑪𝑪𝒍𝟑𝑪𝑶𝑶𝑪𝟓𝑯𝟏𝟏 In) 1 4 Eq) 1-0,81 4-0,81 0,81 𝑲𝒙 = 𝟎,𝟖𝟏 (𝟏−𝟎,𝟖𝟏)∗(𝟒−𝟎,𝟖𝟏) ∗ (𝟓 − 𝟎, 𝟖𝟏) = 𝟓, 𝟔 𝑪𝑪𝒍𝟑𝑪𝑶𝑶𝑯 + 𝑪𝟓𝑯𝟏𝟎 ⇌ 𝑪𝑪𝒍𝟑𝑪𝑶𝑶𝑪𝟓𝑯𝟏𝟏 In) 1 1 Eq) 1-x 1-x x 𝟓, 𝟔 = 𝒙 (𝟏−𝒙)∗(𝟏−𝒙) ∗ (𝟐 − 𝒙); 𝟓, 𝟔 ∗ (𝟏 + 𝒙𝟐 − 𝟐 ∗ 𝒙) = 𝟐 ∗ 𝒙 − 𝒙𝟐 𝟔, 𝟔 ∗ 𝒙𝟐 − 𝟏𝟑, 𝟐 ∗ 𝒙 + 𝟓, 𝟔 = 𝟎 𝒙 = 𝟎, 𝟔𝟏𝟏 𝒎𝒐𝒍𝒆𝒔 é𝒔𝒕𝒆𝒓 ; 𝟏 − 𝒙 = 𝟎, 𝟑𝟖𝟗 𝒎𝒐𝒍𝒆𝒔 𝒅𝒆 á𝒄𝒊𝒅𝒐 𝒚 𝒂𝒎𝒊𝒍𝒆𝒏𝒐 27. El ácido benzoico disuelto en benceno está polimerizado en parte en forma de moléculas dobles. En disolución diluida la constante Kc para el proceso (𝑪𝟔𝑯𝟓𝑪𝑶𝑶𝑯)𝟐 ⇌ 𝟐 𝑪𝟔𝑯𝟓𝑪𝑶𝑶𝑯 a 10ºC es 0,00219 moles/litro. Calcular a esta temperatura los gramos de ácido benzoico que están disueltos como moléculas sencillas y como moléculas dobles en una disolución que contiene 10 g de ácido benzoico por litro. 𝟏𝟎 𝒈 𝑪𝟔𝑯𝟓𝑪𝑶𝑶𝑯 ∗ 𝟏 𝒎𝒐𝒍 𝑪𝟔𝑯𝟓𝑪𝑶𝑶𝑯 𝟏𝟐𝟐,𝟎𝟕 𝒈𝑪𝟔𝑯𝟓𝑪𝑶𝑶𝑯 = 𝟎, 𝟎𝟖𝟏𝟗 𝒎𝒐𝒍𝒆𝒔 𝑪𝟔𝑯𝟓𝑪𝑶𝑶𝑯 (𝑪𝟔𝑯𝟓𝑪𝑶𝑶𝑯)𝟐 ⇌ 𝟐 𝑪𝟔𝑯𝟓𝑪𝑶𝑶𝑯 In) 0,0819 Eq) x 0,0819-2x 𝑲𝒄 = 𝟎, 𝟎𝟎𝟐𝟏𝟗 = (𝟎,𝟎𝟖𝟏𝟗−𝟐𝒙)𝟐 𝒙 𝑲𝒄 ∗ 𝒙 = 𝟎, 𝟎𝟖𝟏𝟗𝟐 + 𝟒 ∗ 𝒙𝟐 − 𝟒 ∗ 𝟎, 𝟎𝟖𝟏𝟗 ∗ 𝒙 𝟒 ∗ 𝒙𝟐 − 𝟎, 𝟑𝟐𝟗𝟕𝟗 ∗ 𝒙 + 𝟎, 𝟎𝟎𝟔𝟕 = 𝟎 𝒙 = 𝟎, 𝟎𝟑𝟔 𝒎𝒐𝒍𝒆𝒔 𝒅𝒆 𝒅𝒊𝒎𝒆𝒓𝒐 𝟎, 𝟎𝟖𝟏𝟗 − 𝟐 ∗ 𝒙 = 𝟎, 𝟎𝟖𝟏𝟗 − 𝟐 ∗ 𝟎, 𝟎𝟑𝟔 = 𝟎, 𝟎𝟎𝟗𝟗 𝒎𝒐𝒍𝒆𝒔 𝒎𝒐𝒏ó𝒎𝒆𝒓𝒐 𝟎, 𝟎𝟎𝟗𝟗 𝒎𝒐𝒍𝒆𝒔𝑪𝟔𝑯𝟓𝑪𝑶𝑶𝑯 ∗ 𝟏𝟐𝟐, 𝟎𝟕 𝒈 𝑪𝟔𝑯𝟓𝑪𝑶𝑶𝑯 𝟏 𝒎𝒐𝒍 𝑪𝟔𝑯𝟓𝑪𝑶𝑶𝑯 = 𝟏, 𝟐 𝒈 𝑪𝟔𝑯𝟓𝑪𝑶𝑶𝑯 𝟎, 𝟎𝟑𝟔 𝒎𝒐𝒍𝒆𝒔 (𝑪𝟔𝑯𝟓𝑪𝑶𝑶𝑯)𝟐 ∗ 𝟐∗𝟏𝟐𝟐,𝟎𝟕 𝒈 (𝑪𝟔𝑯𝟓𝑪𝑶𝑶𝑯)𝟐 𝟏𝒎𝒐𝒍 (𝑪𝟔𝑯𝟓𝑪𝑶𝑶𝑯)𝟐 = 𝟖, 𝟖 𝒈 (𝑪𝟔𝑯𝟓𝑪𝑶𝑶𝑯)𝟐 28. A 188,2ºC la presión de disociación del Ag2O es de 717 mm. Calcular la cantidad de óxido de plata que podrá descomponerse al calentarlo a dicha temperatura en un recipiente de 375 cm3 de capacidad, en el que se ha eliminado previamente el aire. 𝟐 𝑨𝒈𝟐𝑶 ⇌ 𝟒 𝑨𝒈 + 𝑶𝟐 In) x Eq) x-2a 4a a 𝑷 ∗ 𝑽 = 𝒂 ∗ 𝑹 ∗ 𝑻
- 12. 𝒂 = 𝑷∗𝑽 𝑹∗𝑻 = 𝟕𝟏𝟕 𝟕𝟔𝟎 ∗𝟎,𝟑𝟕𝟓 𝟎,𝟎𝟖𝟐∗(𝟐𝟕𝟑.𝟏𝟓+𝟏𝟖𝟖,𝟐) = 𝟎. 𝟎𝟎𝟗𝟑𝟓 𝒎𝒐𝒍𝒆𝒔 𝟐 ∗ 𝒂 = 𝟎. 𝟎𝟏𝟖𝟕 𝒎𝒐𝒍𝒆𝒔 𝟎. 𝟎𝟏𝟖𝟕 𝒎𝒐𝒍𝒆𝒔 𝑨𝒈𝟐𝑶 ∗ 𝟐𝟑𝟏,𝟕𝟔 𝒈 𝑨𝒈𝟐𝑶 𝟏 𝒎𝒐𝒍 𝑨𝒈𝟐𝑶 = 𝟒, 𝟑𝟑 𝒈 𝑨𝒈𝟐𝑶 29. La constante Kp para el proceso 𝑪(𝒔) + 𝑺𝟐(𝒈) ⇌ 𝑪𝑺𝟐(𝒈) A 1000ºC es igual a 5,60. Calcular la composición volumétrica de la mezcla gaseosa que se obtiene al hacer pasar vapor de azufre a través de carbón calentado a 1000ºC. 𝑪(𝒔) + 𝑺𝟐(𝒈) ⇌ 𝑪𝑺𝟐(𝒈) In) 1 Eq) 1-a a 𝑲𝒑 = 𝑲𝒄 = 𝒂 𝟏−𝒂 ; 𝑲𝒑 ∗ (𝟏 − 𝒂) = 𝒂 ; (𝟏 + 𝑲𝑷) ∗ 𝒂 = 𝑲𝑷 ; 𝒂 = 𝑲𝑷 𝟏+𝑲𝒑 = 𝟓,𝟔𝟎 𝟔,𝟔𝟎 = 𝟎, 𝟖𝟒𝟖𝟒 %𝑪𝑺𝟐 = 𝟖𝟒, 𝟖𝟒 % ; % 𝑺𝟐 = 𝟏𝟎𝟎 − 𝟖𝟒, 𝟖𝟒 = 𝟏𝟓, 𝟏𝟔 % 30. La constante Kp para la formación del gas de gasógeno 𝑪(𝒔) + 𝑪𝑶𝟐(𝒈) ⇌ 𝟐 𝑪𝑶(𝒈) A 727 ºC es igual a 1,65 atm. Calcular la composición del gas que sale de un gasógeno al hacer pasar a la presión de 1 atm a través de carbón al rojo calentado a esta temperatura: a) Dióxido de carbono. b) Aire (21 % O2 y 79 % N2, en volumen). Suponer en este caso que el oxígeno se transforma primeramente en dióxido de carbono. a) 𝑪(𝒔) + 𝑪𝑶𝟐(𝒈) ⇌ 𝟐 𝑪𝑶(𝒈 In) 1 Eq) 1-x 2 x 𝑲𝑷 = (𝟐𝒙)𝟐 𝟏−𝒙 ∗ 𝟏 𝟏+𝒙 ∗ 𝑷𝒕 ; 𝑲𝑷 ∗ (𝟏 − 𝒙) ∗ (𝟏 + 𝒙) = 𝟒 ∗ 𝒙𝟐 ; 𝑲𝑷 ∗ (𝟏 − 𝒙𝟐 ) = 𝟒 ∗ 𝒙𝟐 𝒙 = √ 𝑲𝑷 𝟒+𝑲𝑷 = 𝟎, 𝟓𝟒𝟎 ; 𝟐𝒙 = 𝟏, 𝟎𝟖 ; 𝟏 − 𝒙 = 𝟎, 𝟒𝟔 %𝑪𝑶𝟐 = 𝟏−𝒙 𝟏+𝒙 ∗ 𝟏𝟎𝟎 = 𝟎,𝟒𝟔 𝟏,𝟓𝟒 ∗ 𝟏𝟎𝟎 = 𝟐𝟗, 𝟖𝟕% %𝑪𝑶 = 𝟐∗𝒙 𝟏+𝒙 = 𝟏,𝟎𝟖 𝟏,𝟓𝟒 ∗ 𝟏𝟎𝟎 = 𝟕𝟎, 𝟏𝟑 % b) 𝑪(𝒔) + 𝑪𝑶𝟐(𝒈) ⇌ 𝟐 𝑪𝑶(𝒈 In) 0,21 Eq) 0,21-x 2 x ; 0,79 N2 𝑷𝑪𝑶𝟐 = 𝟎,𝟐𝟏−𝒙 𝟎,𝟕𝟗+𝟎,𝟐𝟏−𝒙+𝟐∗𝒙 ∗ 𝑷𝒕 = 𝟎,𝟐𝟏−𝒙 𝟏+𝒙 ∗ 𝑷𝒕 𝑷𝑪𝑶 = 𝟐∗𝒙 𝟎,𝟕𝟗+𝟎,𝟐𝟏−𝒙+𝟐∗𝒙 ∗ 𝑷𝒕 = 𝟐∗𝒙 𝟏+𝒙 ∗ 𝑷𝒕 𝑲𝑷 = 𝟒∗𝒙𝟐 (𝟎,𝟐𝟏−𝒙) ∗ 𝟏 𝟏+𝒙 ∗ 𝑷𝒕 𝑲𝑷 𝑷𝒕 ∗ (𝟎, 𝟐𝟏 − 𝒙) ∗ (𝟏 + 𝒙) = 𝟒 ∗ 𝒙𝟐 𝟓, 𝟔𝟓 ∗ 𝒙𝟐 + 𝟏, 𝟑𝟎𝟑𝟓 ∗ 𝒙 − 𝟎, 𝟑𝟒𝟔𝟒 = 𝟎 ; 𝒙 = 𝟎, 𝟏𝟓𝟕𝟖 %𝑪𝑶𝟐 = 𝟎,𝟐𝟏−𝟎,𝟏𝟓𝟕𝟖 𝟏−𝟎,𝟏𝟓𝟕𝟖 ∗ 𝟏𝟎𝟎 = 𝟒, 𝟓𝟏 % %𝑪𝑶 = 𝟐∗𝟎,𝟏𝟓𝟕𝟖 𝟏,𝟏𝟓𝟕𝟖 = 𝟐𝟕, 𝟐𝟔 %
- 13. %𝑵𝟐 = 𝟎,𝟕𝟗 𝟏,𝟏𝟓𝟕𝟖 = 𝟔𝟖, 𝟐𝟑 % 31. La constante de equilibrio Kp a 1000ºC para la reacción 𝑭𝒆𝑶(𝒔) + 𝑪𝑶(𝒈) ⇌ 𝑭𝒆(𝒔) + 𝑪𝑶𝟐(𝒈) Es igual a 0,403. A través de óxido de hierro (II) calentado a 1000ºC se hace pasar lentamente una mezcla gaseosa que contiene en volumen un 20,0 % de CO y un 80,0 % de N2. Calcular: a) La composición de la mezcla gaseosa saliente. b) El volumen de aquella mezcla, medido en condiciones normales, que se necesita para reducir 10 g de FeO. a) 𝑭𝒆𝑶(𝒔) + 𝑪𝑶(𝒈) ⇌ 𝑭𝒆(𝒔) + 𝑪𝑶𝟐(𝒈) In) 0,2 0,8 N2 Eq) 0,2-x x 𝑲𝒑 = 𝒙 𝟎,𝟐−𝒙 ; 𝑲𝒑 ∗ (𝟎, 𝟐 − 𝒙) = 𝒙 ; 𝟎, 𝟐 ∗ 𝑲𝒑 − 𝑲𝒑 ∗ 𝒙 = 𝒙 𝒙 = 𝑲𝒑∗𝟎,𝟐 𝟏+𝑲𝒑 = 𝟎, 𝟎𝟓𝟕𝟒 %𝑪𝑶 = 𝟎,𝟐−𝒙 𝟏 ∗ 𝟏𝟎𝟎 = 𝟏𝟒, 𝟐𝟔 %𝑪𝑶𝟐 = 𝒙 𝟏 ∗ 𝟏𝟎𝟎 = 𝟓, 𝟕𝟒 %𝑵𝟐 = 𝟎,𝟖 𝟏 ∗ 𝟏𝟎𝟎 = 𝟖𝟎 b) 𝟏𝟎 𝒈 𝑭𝒆𝑶 ∗ 𝟏𝒎𝒐𝒍 𝑭𝒆𝑶 𝟕𝟏,𝟖𝟓 𝒈 = 𝟎, 𝟏𝟑𝟗 𝒎𝒐𝒍𝒆𝒔 𝑭𝒆𝑶 = 𝒙 𝑭𝒆𝑶(𝒔) + 𝑪𝑶(𝒈) ⇌ 𝑭𝒆(𝒔) + 𝑪𝑶𝟐(𝒈) In) 0,139 a Eq) 0,139-x a-x x 𝑲𝒑 = 𝒙 𝒂−𝒙 = 𝟎,𝟏𝟑𝟗 𝒂−𝟎,𝟏𝟑𝟗 ; 𝑲𝒑 ∗ (𝒂 − 𝟎, 𝟏𝟑𝟗) = 𝟎, 𝟏𝟑𝟗 ; 𝒂 = 𝟎, 𝟏𝟑𝟗 + 𝟎,𝟏𝟑𝟗 𝑲𝒑 = 𝟎, 𝟒𝟖𝟑 𝟎, 𝟒𝟖𝟑 𝒎𝒐𝒍𝒆𝒔 𝑪𝑶𝟐 ∗ 𝟏𝟎𝟎 𝒎𝒐𝒍𝒆𝒔 𝒎𝒆𝒛𝒄𝒍𝒂 𝟐𝟎 𝒎𝒐𝒍𝒆𝒔 𝑪𝑶𝟐 = 𝟐, 𝟒𝟏𝟓 𝒎𝒐𝒍𝒆𝒔 𝒎𝒆𝒛𝒄𝒍𝒂 𝟐, 𝟒𝟏𝟓 𝒎𝒐𝒍𝒆𝒔 𝒎𝒆𝒛𝒄𝒍𝒂 ∗ 𝟐𝟐,𝟒 𝑳 𝟏 𝒎𝒐𝒍 𝒎𝒆𝒛𝒄𝒍𝒂 = 𝟓𝟒, 𝟏 𝑳 32. Las constantes Kp para la reacción 𝑵𝟐 + 𝟑 𝑯𝟐 ⇌ 𝟐 𝑵𝑯𝟑 A las temperaturas de 400ºC y 450ºC son, respectivamente, 1,667 10-4 atm-2 y 0,519 10-4 atm-2 . Calcular el calor medio de formación de 1 mol de NH3 entre dichas temperaturas. 𝒍𝒏 𝑲𝒑𝟐 𝑲𝒑𝟏 = ∆𝑯 𝑹 ∗ ( 𝟏 𝑻𝟏 − 𝟏 𝑻𝟐 ) ∆𝑯 = 𝑻𝟏∗𝑻𝟐∗𝑹 𝑻𝟐−𝑻𝟏 ∗ 𝒍𝒏 ( 𝑲𝒑𝟐 𝑲𝒑𝟏 ) 𝑻𝟏 = 𝟒𝟎𝟎º𝑪 = 𝟔𝟕𝟑 𝑲 ; 𝑻𝟐 = 𝟒𝟓𝟎 = 𝟕𝟐𝟑 𝑲 ; R= 8,3 j/Kmol ∆𝑯 = 𝟔𝟕𝟑∗𝟕𝟐𝟑∗𝟖,𝟑 𝟓𝟎 ∗ 𝒍𝒏 ( 𝟎,𝟓𝟏𝟗∗𝟏𝟎−𝟒 𝟏,𝟔𝟔𝟕∗𝟏𝟎−𝟒) = −𝟗𝟒𝟐𝟓𝟏 𝑱
- 14. La entalpia anterior es la asociada a la formación de dos moles de amoníaco, por tanto, para la formación de 1 mol de amoníaco tendremos: ∆𝑯𝒇(𝑵𝑯𝟑) = − 𝟗𝟒𝟐𝟓𝟏 𝟐 = −𝟒𝟕𝟏𝟐𝟔 𝑱/𝒎𝒐𝒍 33. La presión de disociación del bromuro de cobre (II) sólido y vapor de bromo es igual a 0,046 atm a 214ºC y a 0,107 atm a 230ºC. Determinar: a) El calor de disociación del bromuro de cobre (II) entre esas temperaturas. b) Suponiendo este calor constante, la presión de vapor del bromo a 280ºC en equilibrio con los bromuros de cobre (I) y cobre (II) en estado sólido. c) La cantidad de bromuro de cobre (II) descompuesto al calentarlo en un recipiente de 250 cm3 de capacidad a280ºC. a) 𝟐 𝑪𝒖𝑩𝒓𝟐 ⇌ 𝟐 𝑪𝒖𝑩𝒓 + 𝑩𝒓𝟐 𝑻𝟏 = 𝟐𝟏𝟒º𝑪 = 𝟒𝟖𝟕 𝑲;𝑲𝑷𝟏 = 𝑷𝑩𝒓𝟐 = 𝟎, 𝟎𝟒𝟔 𝒂𝒕𝒎 𝑻𝟐 = 𝟐𝟑𝟎º𝑪 = 𝟓𝟎𝟑 𝑲;𝑲𝑷𝟐 = 𝑷𝑩𝒓𝟐 = 𝟎, 𝟏𝟎𝟕 𝒂𝒕𝒎 ∆𝑯 = 𝑻𝟏∗𝑻𝟐∗𝑹 𝑻𝟐−𝑻𝟏 ∗ 𝒍𝒏 ( 𝑲𝒑𝟐 𝑲𝒑𝟏 ) ∆𝑯 = 𝟓𝟎𝟑∗𝟒𝟖𝟕∗𝟖,𝟑 𝟏𝟔 ∗ 𝒍𝒏 ( 𝟎,𝟏𝟎𝟕 𝟎,𝟎𝟒𝟔 ) = 𝟏𝟎𝟕𝟐𝟕𝟒 𝑱 Para 1 mol de bromuro de cobre disociado: ∆𝑯(𝟏 𝒎𝒐𝒍 𝑪𝒖𝑩𝒓𝟐) = 𝟏𝟎𝟕𝟐𝟕𝟒 𝟐 = 𝟓𝟑𝟔𝟑𝟕 𝑱 b) 𝒍𝒏 𝑲𝒑𝟐 𝑲𝒑𝟏 = ∆𝑯 𝑹 ∗ ( 𝟏 𝑻𝟏 − 𝟏 𝑻𝟐 ) 𝑲𝒑𝟐 𝑲𝒑𝟏 = 𝒆 ( ∆𝑯 𝑹 ∗( 𝟏 𝑻𝟏 − 𝟏 𝑻𝟐 )) 𝑲𝒑𝟐 = 𝑲𝒑𝟏 ∗ 𝒆 ( ∆𝑯 𝑹 ∗( 𝟏 𝑻𝟏 − 𝟏 𝑻𝟐 )) 𝑻𝟐 = 𝟐𝟖𝟎 º𝑪 = 𝟓𝟓𝟑 𝑲 ; 𝑻𝟏 = 𝟐𝟏𝟒º𝑪 = 𝟒𝟖𝟕 𝑲 ; 𝑲𝒑𝟏 = 𝟎, 𝟎𝟒𝟔 𝒂𝒕𝒎 𝑲𝒑𝟐 = 𝟎. 𝟎𝟒𝟔 ∗ 𝒆 ( 𝟏𝟎𝟕𝟐𝟕𝟒 𝟖,𝟑 ∗( 𝟏 𝟒𝟖𝟕 − 𝟏 𝟓𝟓𝟑 )) = 𝟏, 𝟎𝟗𝟐 𝒂𝒕𝒎 c) 𝟐 𝑪𝒖𝑩𝒓𝟐 ⇌ 𝟐 𝑪𝒖𝑩𝒓 + 𝑩𝒓𝟐 𝑲𝒑 = 𝑷𝑩𝒓𝟐 = 𝒏𝑩𝒓𝟐 ∗𝑹∗𝑻 𝑽 ; 𝒏𝑩𝒓𝟐 = 𝑷𝑩𝒓𝟐 ∗𝑽 𝑹∗𝑻 = 𝟏,𝟎𝟗𝟐∗𝟎,𝟐𝟓𝟎 𝟎,𝟎𝟖𝟐∗𝟓𝟓𝟑 = 𝟎, 𝟎𝟔𝟎 𝒎𝒐𝒍𝒆𝒔 𝟎, 𝟎𝟔𝟎 𝒎𝒐𝒍𝒆𝒔 𝑩𝒓𝟐 ∗ 𝟐 𝒎𝒐𝒍𝒆𝒔 𝑪𝒖𝑩𝒓𝟐 𝟏 𝒎𝒐𝒍 𝑩𝒓𝟐 ∗ 𝟐𝟐𝟑,𝟑𝟕𝟐 𝒈 𝑪𝒖𝑩𝒓𝟐 𝟏 𝒎𝒐𝒍 𝑪𝒖𝑩𝒓𝟐 = 𝟐, 𝟔𝟖 𝒈 𝑪𝒖𝑩𝒓𝟐 34. Entre 600ºC y 800ºC, el calor correspondiente a la reacción 𝟐 𝑺𝑶𝟐 + 𝑶𝟐 ⇌ 𝟐 𝑺𝑶𝟑 es igual a -45500 cal. A 600ºC el valor de Kp para esta reacción es 95,8 atm-1 . Calcular: a) El valor de Kp a 1000ºK. b) La temperatura a la cual el SO3 a la presión de 1 atm está disociado en un 50 %. a) ∆𝑯 = −𝟒𝟓𝟓𝟎𝟎 𝒄𝒂𝒍 ; 𝑻𝟏 = 𝟔𝟎𝟎º𝑪 = 𝟖𝟕𝟑 𝑲 ; 𝑲𝒑𝟏 = 𝟗𝟓, 𝟖 𝒂𝒕𝒎−𝟏 𝒍𝒏 𝑲𝒑𝟐 𝑲𝒑𝟏 = ∆𝑯 𝑹 ∗ ( 𝟏 𝑻𝟏 − 𝟏 𝑻𝟐 ) 𝑲𝒑𝟐 𝑲𝒑𝟏 = 𝒆 ( ∆𝑯 𝑹 ∗( 𝟏 𝑻𝟏 − 𝟏 𝑻𝟐 )) 𝑲𝒑𝟐 = 𝑲𝒑𝟏 ∗ 𝒆 ( ∆𝑯 𝑹 ∗( 𝟏 𝑻𝟏 − 𝟏 𝑻𝟐 )) 𝑲𝒑𝟐 = 𝟗𝟓, 𝟖 ∗ 𝒆 ( 𝟒𝟓𝟓𝟎𝟎 𝟏,𝟗𝟖𝟕𝟐 ∗( 𝟏 𝟖𝟕𝟑 − 𝟏 𝟏𝟎𝟎 )) = 𝟑, 𝟒𝟑 𝒂𝒕𝒎−𝟏
- 15. b) ∆𝑯 = −𝟒𝟓𝟓𝟎𝟎 𝒄𝒂𝒍 ; 𝑻𝟐 = 𝟖𝟕𝟑 ; 𝑲𝒑𝟐 = 𝟗𝟓, 𝟖 𝒂𝒕𝒎−𝟏 c) 𝟐 𝑺𝑶𝟐 + 𝑶𝟐 ⇌ 𝟐 𝑺𝑶𝟑 In) 1 Eq) 2x x 1-2x=0,5 𝒙 = 𝟎, 𝟐𝟓 𝑲𝒑𝟏 = 𝟎,𝟓𝟐 𝟎,𝟓𝟐∗𝟎,𝟐𝟓 ∗ 𝟏, 𝟐𝟓 = 𝟓 𝒂𝒕𝒎−𝟏 𝒍𝒏 𝑲𝒑𝟐 𝑲𝒑𝟏 = ∆𝑯 𝑹 ∗ ( 𝟏 𝑻𝟏 − 𝟏 𝑻𝟐 ) 𝑹 ∆𝑯 ∗ 𝒍𝒏 𝑲𝒑𝟐 𝑲𝒑𝟏 + 𝟏 𝑻𝟐 = 𝟏 𝑻𝟏 𝟏 𝑻𝟏 = 𝟏 𝟖𝟕𝟑 + 𝟏,𝟗𝟖𝟕𝟐 −𝟒𝟓𝟓𝟎𝟎 ∗ 𝒍𝒏( 𝟗𝟓,𝟖 𝟓 ) 𝟏 𝑻𝟏 = 𝟎. 𝟎𝟎𝟏𝟎𝟏𝟔𝟓 ; 𝑻𝟏 = 𝟗𝟖𝟒 𝑲 35. Para la disociación del vapor de iodo en átomo, la constante Kp es igual a 0,0474 atm a 900ºC y 0,165 atm a 1000ºC. Calcular: a) El calor de disociación del iodo entre estas temperaturas. b) La temperatura a la cual el iodo está disociado en un 60 % a la presión de 0,1 atm. a) 𝑰𝟐 ⇌ 𝟐 𝑰 𝑲𝑷𝟏 = 𝟎, 𝟎𝟒𝟕𝟒 𝒂𝒕𝒎 ; 𝑻𝟏 = 𝟗𝟎𝟎º𝑪 = 𝟏𝟏𝟕𝟑 𝑲 𝑲𝑷𝟐 = 𝟎, 𝟏𝟔𝟓 𝒂𝒕𝒎 ; 𝑻𝟐 = 𝟏𝟎𝟎𝟎º𝑪 = 𝟏𝟐𝟕𝟑 𝑲 𝒍𝒏 𝑲𝒑𝟐 𝑲𝒑𝟏 = ∆𝑯 𝑹 ∗ ( 𝟏 𝑻𝟏 − 𝟏 𝑻𝟐 ) ∆𝑯 = 𝑻𝟏∗𝑻𝟐∗𝑹 𝑻𝟐−𝑻𝟏 ∗ 𝒍𝒏 ( 𝑲𝒑𝟐 𝑲𝒑𝟏 ) ∆𝑯 = 𝟏𝟏𝟕𝟑∗𝟏𝟐𝟕𝟑∗𝟖.𝟑 𝟏𝟎𝟎 ∗ 𝒍𝒏 ( 𝟎,𝟏𝟔𝟓 𝟎,𝟎𝟒𝟕𝟒 ) = 𝟏𝟓𝟒𝟓𝟗𝟏 𝑱 b) 𝑰𝟐 ⇌ 𝟐 𝑰 In) 1 Eq)1-x 2x 1-x=0,4 ; x = 0,6; 2x=1,2 𝒏𝒕 = 𝟏 + 𝒙 = 𝟏, 𝟔 𝑲𝒑𝟐 = 𝟏,𝟐𝟐 𝟎,𝟒 ∗ 𝟏 𝟏,𝟔 ∗ 𝟎, 𝟏 = 𝟎. 𝟐𝟐𝟓 𝑻𝟐 =? 𝑲𝑷𝟏 = 𝟎, 𝟎𝟒𝟕𝟒 𝒂𝒕𝒎 ; 𝑻𝟏 = 𝟏𝟏𝟕𝟑 𝑲 𝒍𝒏 𝑲𝒑𝟐 𝑲𝒑𝟏 = ∆𝑯 𝑹 ∗ ( 𝟏 𝑻𝟏 − 𝟏 𝑻𝟐 ) − 𝑹 ∆𝑯 ∗ 𝒍𝒏 𝑲𝒑𝟐 𝑲𝒑𝟏 + 𝟏 𝑻𝟏 = 𝟏 𝑻𝟐 𝟏 𝑻𝟐 = 𝟏 𝟏𝟏𝟕𝟑 − 𝟖,𝟑 𝟏𝟓𝟒𝟓𝟗𝟏 ∗ 𝒍𝒏 ( 𝟎.𝟐𝟐𝟓 𝟎.𝟎𝟒𝟕𝟒 ) = 𝟎. 𝟎𝟎𝟎𝟕𝟔𝟖𝟖𝟗 𝑻𝟐 = 𝟏𝟑𝟎𝟏 𝑲 36. A 1900 K y a la presión de 1 atm el vapor de agua está disociado en un 0,302 % y a 2000 K en un 0,504 %. Determinar el calor de disociación de 1 mol de agua entre estas temperaturas.
- 16. 𝑻𝟏 = 𝟏𝟗𝟎𝟎 𝑲, 𝑷𝟏 = 𝟏 𝒂𝒕𝒎 ; 𝜶 = 𝟎, 𝟑𝟎𝟐 𝑯𝟐𝑶 ⇌ 𝑯𝟐 + 𝟏 𝟐 𝑶𝟐 In) 1 Eq)1-0,00302 0,00302 0,00302/2 𝒏𝒕 = 𝟏 + 𝟎,𝟑𝟎𝟐 𝟐 𝑲𝑷𝟏 = ( 𝟎, 𝟎𝟎𝟑𝟎𝟐 𝟐 ) 𝟏/𝟐 ∗ 𝟎, 𝟎𝟎𝟑𝟎𝟐 𝟏 − 𝟎, 𝟎𝟎𝟑𝟎𝟐 ∗ 𝟏 (𝟏 + 𝟎, 𝟎𝟎𝟑𝟎𝟐 𝟐 ) 𝟏 𝟐 ∗ 𝟏 𝟏 𝟐 = 𝟎. 𝟎𝟎𝟎𝟏𝟏𝟕𝟔𝟐𝒂𝒕𝒎𝟏/𝟐 𝑻𝟐 = 𝟐𝟎𝟎𝟎 𝑲, 𝑷𝟐 = 𝟏 𝒂𝒕𝒎 ; 𝜶 = 𝟎, 𝟓𝟎𝟒 𝑯𝟐𝑶 ⇌ 𝑯𝟐 + 𝟏 𝟐 𝑶𝟐 In) 1 Eq)1-0,00504 0,00504 0,00504/2 𝒏𝒕 = 𝟏 + 𝟎,𝟎𝟎𝟓𝟎𝟒 𝟐 𝑲𝑷𝟐 = ( 𝟎,𝟎𝟎𝟓𝟎𝟐 𝟐 ) 𝟏/𝟐 ∗𝟎,𝟎𝟎𝟓𝟎𝟒 𝟏−𝟎,𝟎𝟎𝟓𝟎𝟒 ∗ 𝟏 (𝟏+ 𝟎,𝟎𝟎𝟓𝟎𝟒 𝟐 ) 𝟏 𝟐 ∗ 𝟏 𝟏 𝟐 = 𝟎. 𝟎𝟎𝟎𝟐𝟓𝟑𝟗𝟕 𝒂𝒕𝒎𝟏/𝟐 ∆𝑯 = 𝑻𝟏∗𝑻𝟐∗𝑹 𝑻𝟐−𝑻𝟏 ∗ 𝒍𝒏 ( 𝑲𝒑𝟐 𝑲𝒑𝟏 ) ∆𝑯 = 𝟏𝟗𝟎𝟎∗𝟐𝟎𝟎𝟎∗𝟖.𝟑 𝟏𝟎𝟎 ∗ 𝒍𝒏 ( 𝟎.𝟎𝟎𝟎𝟐𝟓𝟑𝟗𝟕 𝟎.𝟎𝟎𝟎𝟏𝟏𝟕𝟔𝟐 ) = 𝟐𝟒𝟐𝟕𝟖𝟏 𝑱 37. La presión del oxígeno correspondiente a la disociación del óxido de cobre (II) en óxido de cobre (I) y oxígeno es igual a 65,0 mm a 980ºC. El calor de la disociación 𝟒 𝑪𝒖𝑶(𝒔) ⇌ 𝟐 𝑪𝒖𝟐𝑶(𝒔) + 𝑶𝟐(𝒈) es igual a 60400 cal. Calcular la temperatura a la cual se descompone el óxido de cobre (II) al calentarlo en el aire. La presión del oxígeno en el aire es 0,21 atm. 𝑷𝟏 = 𝟔𝟓, 𝟎 𝒎𝒎 ∗ 𝟏 𝒂𝒕𝒎 𝟕𝟔𝟎 𝒎𝒎 = 𝟎, 𝟎𝟖𝟓𝟓 𝒂𝒕𝒎 𝑻𝟏 = 𝟗𝟖𝟎º𝑪 = 𝟏𝟐𝟓𝟑 𝑲 ∆𝑯 = 𝟔𝟎𝟒𝟎𝟎 𝒄𝒂𝒍 𝒍𝒏 𝑲𝒑𝟐 𝑲𝒑𝟏 = ∆𝑯 𝑹 ∗ ( 𝟏 𝑻𝟏 − 𝟏 𝑻𝟐 ) − 𝑹 ∆𝑯 ∗ 𝒍𝒏 𝑲𝒑𝟐 𝑲𝒑𝟏 + 𝟏 𝑻𝟏 = 𝟏 𝑻𝟐 𝟏 𝑻𝟐 = 𝟏 𝟏𝟐𝟓𝟑 − 𝟏,𝟗𝟖𝟕𝟐 𝟔𝟎𝟒𝟎𝟎 ∗ 𝒍𝒏 ( 𝟎.𝟐𝟏 𝟎.𝟎𝟖𝟓𝟓 ) = 𝟎. 𝟎𝟎𝟎𝟕𝟔𝟖𝟓𝟐 ; 𝑻𝟐 = 𝟏𝟑𝟎𝟏 𝑲 38. La presión del vapor de agua en equilibrio con una mezcla de sulfatos de cobre penta y trihidratado es de 7,8 mm a 25ºC y de 45,4 mm a 50ºC. Calcular: a) El calor correspondiente al proceso: 𝑪𝒖𝑺𝑶𝟒. 𝟓 𝑯𝟐𝑶 ⇌ 𝑪𝒖𝑺𝑶𝟒. 𝟑 𝑯𝟐𝑶 + 𝟐 𝑯𝟐𝑶 b) La temperatura a la cual esta presión de equilibrio del vapor de agua es igual a atm. a) 𝑻𝟏 = 𝟐𝟓º𝑪 = 𝟐𝟗𝟖 𝑲 ; 𝑲𝒑𝟏 = 𝑷𝑶𝟐 𝟐 = 𝟕, 𝟖𝟐 𝒎𝒎𝟐 𝑻𝟐 = 𝟓𝟎º𝑪 = 𝟐𝟐𝟑 𝑲 ; 𝑲𝑷𝟐 = 𝑷𝑶𝟐 𝟐 = 𝟒𝟓, 𝟒𝟐 𝒎𝒎𝟐 ∆𝑯 = 𝑻𝟏∗𝑻𝟐∗𝑹 𝑻𝟐−𝑻𝟏 ∗ 𝒍𝒏 ( 𝑲𝒑𝟐 𝑲𝒑𝟏 ) = 𝟐𝟗𝟖∗𝟑𝟐𝟑∗𝟖,𝟑 𝟐𝟓 ∗ 𝒍𝒏 ( 𝟐∗𝟒𝟓,𝟒𝟐 𝟐∗𝟕,𝟖𝟐 ) ∆𝑯 = 𝟏𝟏𝟐𝟓𝟕𝟓 𝑱
- 17. b) − 𝑹 ∆𝑯 ∗ 𝒍𝒏 𝑲𝒑𝟐 𝑲𝒑𝟏 + 𝟏 𝑻𝟏 = 𝟏 𝑻𝟐 𝟏 𝑻𝟐 = 𝟏 𝟐𝟗𝟖 − 𝟖,𝟑 𝟏𝟏𝟐𝟓𝟕𝟓 ∗ 𝒍𝒏 ( 𝟕𝟔𝟎𝟐 𝟕.𝟖𝟐 ) = 𝟎. 𝟎𝟎𝟐𝟔𝟖𝟎 ; 𝑻𝟐 = 𝟑𝟕𝟑 𝑲 39. En la disolución del carbonato de cadmio a 340ºC la presión de equilibrio del dióxido de carbono es de 330 mm y el calor absorbido es de 43620 calorías. Aceptando que este calor es constante, calcular la cantidad de CdCO3 que se descompone al calentar este compuesto a 360ºC en un recipiente cerrado cuya capacidad es de 100 cm3 . 𝑪𝒅𝑪𝑶𝟑(𝒔) ⇌ 𝑪𝑶𝟐(𝒈) + 𝑪𝒅𝑶(𝒔) ∆𝑯 = 𝟒𝟑𝟔𝟐𝟎 𝒄𝒂𝒍 ; 𝑹 = 𝟏, 𝟗𝟖𝟕𝟐 𝒄𝒂𝒍/𝒎𝒐𝒍 𝑲𝑷𝟏 = 𝑷𝑪𝑶𝟐 = 𝟑𝟑𝟎 𝒎𝒎 ; 𝑻𝟏 = 𝟑𝟒𝟎º𝑪 = 𝟔𝟏𝟑 𝑲 𝑻𝟐 = 𝟑𝟔𝟎º𝑪 = 𝟔𝟑𝟑 𝑲 𝒍𝒏 𝑲𝒑𝟐 𝑲𝒑𝟏 = ∆𝑯 𝑹 ∗ ( 𝟏 𝑻𝟏 − 𝟏 𝑻𝟐 ) ; 𝒍𝒏𝑲𝒑𝟐 = 𝒍𝒏𝑲𝒑𝟏 + ∆𝑯 𝑹 ∗ ( 𝟏 𝑻𝟏 − 𝟏 𝑻𝟐 ) 𝒍𝒏𝑲𝒑𝟐 = 𝒍𝒏(𝟑𝟑𝟎) + 𝟒𝟑𝟔𝟐𝟎 𝟏.𝟗𝟖𝟕𝟐 ∗ ( 𝟏 𝟔𝟏𝟑 − 𝟏 𝟔𝟑𝟑 ) = 𝟔. 𝟗𝟑𝟎𝟓 𝑲𝒑𝟐 = 𝒆𝟔,𝟗𝟑𝟎𝟓 = 𝟏𝟎𝟐𝟑 𝒎𝒎 𝑷 ∗ 𝑽 = 𝒏 ∗ 𝑹 ∗ 𝑻 𝒏 = 𝑷∗𝑽 𝑹∗𝑻 = 𝟏𝟎𝟐𝟑 𝟕𝟔𝟎 ∗𝟎.𝟏 𝟎.𝟎𝟖𝟐∗𝟔𝟑𝟑 = 𝟎. 𝟎𝟎𝟐𝟓𝟗𝟑 𝒎𝒐𝒍𝒆𝒔 𝑪𝑶𝟐 𝟎. 𝟎𝟎𝟐𝟓𝟗𝟑 𝒎𝒐𝒍𝒆𝒔 𝑪𝑶𝟐 ∗ 𝟏 𝒎𝒐𝒍 𝑪𝒅𝑪𝑶𝟑 𝟏 𝒎𝒐𝒍 𝑪𝑶𝟐 ∗ 𝟏𝟕𝟐,𝟒𝟏 𝒈 𝑪𝒅𝑪𝑶𝟑 𝟏 𝒎𝒐𝒍 𝑪𝒅𝑪𝑶𝟑 = 𝟎. 𝟒𝟒𝟕 𝒈 𝑪𝒅𝑪𝑶𝟑 40. El calor absorbido en la disociación del carbonato de calcio en óxido de calcio y dióxido de carbono es de 39420 cal/mol. La presión de equilibrio del CO2 a 800ºC es de 167 mm. Calcular: a) La temperatura a la cual la presión de disociación del CO2 es igual a 1 atm. b) La temperatura a la que principiará a disociarse el carbonato de calcio en el aire que contiene un 0,034 % en volumen de CO2. a) 𝑪𝒂𝑪𝑶𝟑(𝒔) ⇌ 𝑪𝒂𝑶 (𝒔) + 𝑪𝑶𝟐(𝒈) ∆𝑯 = 𝟑𝟗𝟒𝟐𝟎 𝒄𝒂𝒍 ; 𝑹 = 𝟏, 𝟗𝟖𝟕𝟐 𝒄𝒂𝒍/𝒎𝒐𝒍 𝑲𝑷𝟏 = 𝑷𝑪𝑶𝟐 = 𝟏𝟔𝟕 𝒎𝒎 ; 𝑻𝟏 = 𝟖𝟎𝟎º𝑪 = 𝟏𝟎𝟕𝟑 𝑲 𝑲𝑷𝟐 = 𝑷𝑪𝑶𝟐 = 𝟕𝟔𝟎 𝒎𝒎 − 𝑹 ∆𝑯 ∗ 𝒍𝒏 𝑲𝒑𝟐 𝑲𝒑𝟏 + 𝟏 𝑻𝟏 = 𝟏 𝑻𝟐 𝟏 𝑻𝟐 = 𝟏 𝟏𝟎𝟕𝟑 − 𝟏.𝟗𝟖𝟕𝟐 𝟑𝟗𝟒𝟐𝟎 ∗ 𝒍𝒏 ( 𝟕𝟔𝟎 𝟏𝟔𝟕 ) = 𝟎. 𝟎𝟎𝟎𝟖𝟓𝟓𝟓𝟕𝟕 ; 𝑻𝟐 = 𝟏𝟏𝟔𝟗 𝑲 b) 𝟎, 𝟎𝟑𝟒 % 𝑽𝑪𝑶𝟐 ⟹ 𝑷𝑪𝑶𝟐 = 𝟎, 𝟎𝟎𝟎𝟑𝟒 𝒂𝒕𝒎 ∗ 𝟕𝟔𝟎 𝒎𝒎 𝟏 𝒂𝒕𝒎 = 𝟎. 𝟐𝟓𝟖𝟒 𝒎𝒎 𝟏 𝑻𝟐 = 𝟏 𝟏𝟎𝟕𝟑 − 𝟏.𝟗𝟖𝟕𝟐 𝟑𝟗𝟒𝟐𝟎 ∗ 𝒍𝒏 ( 𝟎.𝟐𝟓𝟖𝟒 𝟏𝟔𝟕 ) = 𝟎. 𝟎𝟎𝟏𝟐𝟓𝟖𝟐 ; 𝑻𝟐 = 𝟕𝟗𝟓 𝑲