ANDALUCÍA / JUNIO 00. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCION A / CUESTIÓN 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
4.- Complete los siguientes equilibrios ácido-base identificando, de forma razonada, los
pares ácido- base conjugados:
a) ---- + H2O D CO3
2-
+ H3O+
b) NH4
+
+ OH-
D H2O + -----
c) F-
+ H2O D OH-
+ -----
Solución:
Se trata de tres equilibrios formados por pares acido-base de Brönsted-Lowry. Un equilibrio
esta constituido por dos pares en el que cada ácido tiene en el miembro opuesto su base
conjugada , y viceversa.
a) HCO3
-
+ H2O D CO3
2-
+ H3O+
Acido 1 Base 2 Base 1 Acido 2
b) NH4
+
+ OH-
D NH3 + H2O
Acido 1 Base 2 Base 1 Acido 2
c) F-
+ H2O D HF + OH-
Base 1 Acido 2 Acido 1 Base 2
Como se puede observar el agua es un ánfotero, en unos casos actua como ácido y en otros
como base.
ANDALUCÍA / JUNIO 2000. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN A / CUESTIÓN 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
4.- Suponiendo que se ha alcanzado el equilibrio en el proceso:
2CO (g) + O2 (g) D 2CO2 (g) DH = -567 KJ
Razone si se podría aumentar el rendimiento de dióxido de carbono:
a) Disminuyendo la presión.
b) Elevando la temperatura.
c) Elevando la presión parcial de O2 .
Solución:
Cuando se introduce alguna alteración sobre un sistema en equilibrio, éste evoluciona en el
sentido que se oponga a dicha modificación (Principio de Le´Chatelier)
a) Si se reduce la presión, para mantener P·V = cte, el equilibrio se desplazará en el sentido
en que aumente el volumen, es decir, hacia donde haya mayor número de moles, en este
caso hacia la izquierda.
Luego no aumenta el rendimiento de dióxido de carbono.
b) Siaumenta la temperatura, el equilibrio se desplaza en el sentido en que se absorba calor,
esto es, en el que la reacciónsea endotérmica, es decir, hacia la izquierda. El valor de
entalpía negativo indica que la reacciónes exotérmica en el sentido de izquierda a
derecha.
Por tanto, tampoco mejoramos el rendimiento de dióxido de carbono de este modo.
c) Un aumento en la presión parcial de un componente, implica un aumento en su número de
moles (y por consiguiente en su concentración). Luego si aumenta la concentraciónde
oxígeno, el equilibrio evolucionará en el sentido en que ésta se reduzca, que es hacia la
derecha, consiguiendo aumentar el rendimiento de dióxido de carbono.
ANDALUCÍA / JUNIO 2000. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN A / CUESTIÓN 5
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
5.- A 25ºC, una disolución acuosa de un ácido débil, HA, tiene una constante de
disociación de 2,8·10-7
.
a) Calcule las concentraciones en el equilibrio, de las distintas espescies químicas
presentes en una disolución acuosa 0,1 M de HA.
b) Describa el material necesario y el procedimiento a seguir para prepara 100 ml de la
disolución anterior, si se dispone de un litro de disolución de HA 1 M.
Solución:
a) Se escribe el equilibrio de disociación del ácido HA, llamando x a la cantidad de ácido
disociada, y por tanto, a la cantidad de iones formados:
HA + H2O D A-
+ H3O+
[ ]inicial 0,1 -- --
[ ]equil 0,1 – x x x
La expresión de la constante de acidez será: Ka = ( [H+
]·[A-
] ) / [HA]
Y sustituyendo por los valores de las concentraciones de cada especie en el equilibrio, e
igualando al valor de Ka dado, se calcula x:
2,8·10-7 = x2
/ (0,1 – x)
x = 1,67·10-4
M
Luego la composición del equilibrio será:
[H3O+
] = [A-
] = 1,67·10-4
M
[HA] = 0,099 M = 0,1 M
b) Lo que se va a hacer es preparar una disolución diluída a partir de otra más concentrada.
Al diluir o concentrar una disolución, el número de equivalentes de soluto no varía, esto es:
(N·V) diluido = (N·V) concentrado
ANDALUCÍA / JUNIO 2000. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN A / CUESTIÓN 5
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Y en este caso, al ser un ácido monoprótico, coinciden molaridad y normalidad, luego:
Nconc. = 1 N Vconc. = desconocido
Ndil. = 0,1 N Vdil. = 100 mL = 0,1 L
Por tanto: Vconc. = 0,01 L = 10 mL
Procedimiento y material:
Hemos de tomar, con una pipeta, 10 mL del ácido concentrado, y llevarlos hasta un
matraz aforado de 100 mL, donde enrasamos con agua hasta completar los 100 ml de
volumen total; se habrá conseguido así una disolución 0,1 M de HA.
ANDALUCÍA / JUNIO 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN A / CUESTIÓN 3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
3.- a) ¿Cuál es el pH de 50 mL de una disolución de HCl 0,5 M?
b)Si añadimos agua a los 50 mL de la disolución anterior hasta alcanzar un volumen de
500 mL, ¿cuál será el nuevo pH?
c) Describa el procedimiento a seguir, y el material necesario para preparar la
disolución más diluida.
Solución:
a) El HCl es un ácido fuerte, totalmente disociado en sus iones, luego si su concentración
inicial es 0,5 M, la de los iones H+
y Cl-
será la misma:
[HCl]inicial = [H3O+
]final = [Cl-
]final = 0,5 M
Y como:
pH = -log [H3O+
]
pH = -log (0,5) = 0,3
El valor obtenido evidencia que es una disolución fuertemente ácida.
b) Si se diluye la disolución, lo que se añade es agua, luego los moles de HCl no variarán,
pero al hacerlo el volumen final, la nueva concentración será menor:
moles de HCl disolución inicial = 0,5 · 50 · 10-3
= 0,025 moles
V disolución final = 500 · 10-3
L = 0,5 L
Luego:
[HCl]final = 0,025 / 0,5 = 0,05 M
Y al ser, como ya se ha explicado, un ácido fuerte, la concentración de los iones liberados será
también 0,05 M; por lo que:
pH = - log (0,05) = 1,3
Sigue siendo una disolución ácida, aunque es menos ácida al ser más diluida.
c) Para preparar una disolución diluida a partir de otra más concentrada, basta con tomar el
volumen adecuado de la primera con una probeta, y llevarlo hasta un matraz aforado, donde
se enrasará con agua hasta completar el volumen final deseado de disolución. De este modo,
al tener los mismos moles de soluto que había en la disolución original, pero en un volumen
total mayor, la concentración final es menor.
ANDALUCÍA / JUNIO 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN A / CUESTIÓN 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
4.- Dado el equilibrio:
H2O (g) + C (s) ‡ CO (g) + H2 (g) DH > 0
Señale, razonadamente, cuál de las siguientes medidas produce un aumento de la
concentración de monóxido de carbono:
a) Elevar la temperatura.
b) Retirar vapor de agua de la mezcla en el equilibrio.
c) Introducir H2 en la mezcla.
Solución:
El principio de Le´Chatelier dice que, si sobre un sistema en equilibrio se introduce una
modificación, el sistema evolucionará en el sentido en que se oponga a tal cambio.
Como el signo de la entalpía de la reacción es positivo, se deduce que la reacción, de
izquierda a derecha, es endotérmica. Por lo que:
a) Si se eleva la temperatura, el sistema evolucionará en el sentido en que se absorba calor, es
decir, en que sea endotérmica, que es tal y como está escrita, aumentando la concentración de
monóxido de carbono, que es lo pretendido.
b) Al ir retirando vapor de agua, el equilibrio se desplaza hacia donde se genere más vapor,
esto es, hacia la izquierda, disminuyendo la concentración de monóxido de carbono. Luego no
es una medida adecuada.
c) Si se introduce hidrógeno, el equilibrio tiende a consumirlo, desplazándose hacia la
izquierda, por lo que en vez de conseguir más monóxido de carbono, se conseguiría menos.
ANDALUCÍA / JUNIO 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO
/ OPCIÓN A / CUESTIÓN Nº 3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
OPCIÓN A
Cuestión 3
En un matriz vacío se introducen igual número de moles de H2 y N2 que reaccionan
según la ecuación:
N2 (g) + 3 H2 (g) 2 NH3 (g)
Justifique si, una vez alcanzado el equilibrio, las siguientes afirmaciones son verdaderas
o falsas:
a) Hay doble número de moles de amoniaco de los que había inicialmente de N2.
b) La presión parcial de nitrógeno será mayor que la presión parcial de hidrógeno.
c) La presión total será igual a la presión de amoniaco elevado al cuadrado.
Solución:
a) Se denomina "n" a los moles iniciales de reactivos, y "x" a los moles que reaccionan. Por la
estequiometría de la reacción:
N2 (g) + 3 H2 (g) 2 NH3 (g)
Moles iniciales n n --
Moles equilibrio n - x n - 3· x 2· x
Luego es una afirmación verdadera.
b) Se define: P parcial de un gas = P total · x
Siendo x la fracción molar del componente, es decir, sus moles entre los moles totales.
La P total es la misma para todas las especies del equilibrio, pero la fracción molar no:
x N2 = moles de N2/ moles totales
x H2 = moles de H2/ moles totales
moles de N2 equilibrio = n - x
moles de H2 equilibrio = n - 3· x
Como los moles de H2 son menos que los de N2, la fracción molar del primero será menor que
la del segundo, y también lo será su P parcial. Es verdadero.
ANDALUCÍA / JUNIO 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO
/ OPCIÓN A / CUESTIÓN Nº 3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
c) Falso, la presión total del sistema es la suma de las presiones parciales de todos los
componentes gaseosos de la mezcla.
ANDALUCÍA / JUNIO 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN Nº 5
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
OPCIÓN A
Cuestión 5
5. Sabiendo que la constante de ionización del ácido acético (Ka) tiene un valor de
1,8· 10-5
, calcule:
a) El grado de disociación.
b) El pH de una disolución 0,01 M de ácido acético (CH3COOH).
Solución
Se denomina HAc al ácido acético, que es monoprótico, y está parcialmente disociado.
Se llama Ci a su concentración inicial, y "a" al grado de disociación del ácido; en el
equilibrio:
HAc + H2O Ac-
+ H3O+
[ ]inicial Ci -- --
[ ]equil. Ci · (1- a) Ci · a Ci · a
La expresión de la Ka es:
Ka = ([Ac-
]· [H3O+
]) / [HAc]
Y sustituyendo:
1,8· 10-5
=(Ci· a)2
/ Ci · (1 - a)
Operando se llega a la expresiónde al cual, en función de la Ci, se determina el valor del
grado de disociación:
Ci· a2
+ 1,8 · 10-5
· a - 1,8 · 10-5
= 0
Así, por ejemplo, para una Ci = 1 M, se tiene: a = 4,24 · 10-3
= 0,42 %
b) Se escribe de nuevo el equilibrio, llamando "x" a la cantidad de ácido disociada:
HAc + H2O Ac-
+ H3O+
[ ]inicial 0,01 -- --
[ ]equil. 0,01 - x x x
ANDALUCÍA / JUNIO 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN Nº 5
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
La expresión de la Ka es:
Ka = ([Ac-
]· [H3O+
]) / [HAc]
Y sustituyendo:
1,8· 10-5
= x2
/ (0,01 - x)
De donde:
x = 4,24 · 10-4
M = [H3O+
]
Y como por la definición de pH se tiene:
pH = - log [H3O+
]
Se tiene que la disolución dada, es ácida, como cabía esperar, con un valor de pH:
pH = 3,37
ANDALUCÍA / JUNIO 03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN A / CUESTIÓN Nº 6
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
OPCIÓN A
6. – Para la reacción en equilibrio:
SOCl2 (g) ‡ SO2 (g) + Cl2 (g)
La constante Kp es igual a 2,4, a 375 K. A esta temperatura se introducen 0,050 moles de
SOCl2 en un recipiente cerrado de un litro. En el equilibrio calcule:
a) Las presiones parciales de cada uno de los gases presentes.
b) El grado de disociación del SOCl2 a esa temperatura.
Dato: R = 0,082 (atm · L) / (mol · K)
Solución:
a) y b) Se escribe el equilibrio que tienen lugar, especificando concentraciones iniciales y en
el momento del equilibrio (se hallan dividiendo moles por volumen total en litros), llamando
a al porcentaje disociado en tanto por uno:
SO2Cl2 (g) ‡ SO2 (g) + Cl2 (g)
[ ]inicial 0,05 -- --
[ ]equil. 0,05 · (1 -a) 0,05 · a 0,05 · a
Se hallan los moles totales en el equilibrio, en función de a:
n totales = 0,05 · (1 -a) + 0,05 · a + 0,05 · a = 0,05 · (1 + a)
La expresión que relaciona Kp con Kc es:
Kp = Kc · (R · T)Dn
De donde sustituyendo y despejando se tiene el valor de Kc:
2,4 = Kc · (0,082 · 375)2 - 1
Kc = 0,078
Se sustituye en la expresión de Kc:
Kc = ([SO2] · [Cl2]) / [SO2Cl2]
Kc = [0,05 · a]2
/ 0,05 · (1 - a) = 0,078
Se obtiene una ecuación de 2º grado, cuya solución válida será:
ANDALUCÍA / JUNIO 03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN A / CUESTIÓN Nº 6
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
a = 0,692 = 69,2 %
Se despeja el valor de P total en el recipiente, gracias a la ecuación de los Gases Ideales:
P total = (n totales · R · T) / V
Ahora, conocido el valor de a, se hallan los moles totales:
n totales = 0,05 · (1 - 0,692) + 2 · 0,05 · 0,692 = 0,084 moles
Y se sustituyen para determinar la P total de la mezcla:
P total = (0,084 · 0,082 · 375) / 1 = 2,583 atm
Ya se está en disposición de conocer las presiones parciales, basta con multiplicar la presión
total por la fracción molar de cada especie, la cual se halla dividiendo sus moles en el
equilibrio entre los moles totales:
x SO2 = x Cl2 = (0,05 · 0,692) / 0,084 = 0,40
x SO2Cl2 = (0,05 · (1 - 0,692)) / 0,084 = 0,19
P SO2 = P Cl2 = 0,40 · 2,583 = 1,033 atm
P SO2Cl2 = 0,19 · 2,583 = 0,49 atm
ANDALUCIA / JUNIO 99. LOGSE / QUÍMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / OPCION
A / CUESTIÓN nº 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
4.- a) ¿Cúal es el pH de 50 mL de una disolución 0,1 M de NaOH?
b) ¿Cuál será el pH de la disolución que resulta al añadir agua a la anterior hasta que el
volumenresultante sea diezveces mayor?
c) ¿Cuál es el pH de 100 mL de una disolución 0,01 M de HCl?
Solución:
a) Al ser una base fuerte, se encuentra totalmente disociado:
NaOH " Na+
+ OH-
De esta manera, la concentración de iones Na+
y OH-
será la misma que la de NaOH, es decir, 0,1
M.
Para calcular su pH, calcularemos antes el pOH, sabiendo que:
PH = 14 – pOH
El pOH resultante será:
pOH= -log [OH-
]= -log 0,1=1
pH= 14-1= 13
b) Si añadirmos agua, la concentración variará en funcióndel volumenañadido: si añadimos agua
hasta que el volumen sea 10 veces mayor, la concentración quedará reducida diez veces:
[NaOH]= 0,1 / 10 = 0,01 M
Analogamente al proceso anterior, hallamos el pOH primero, para despúes calcular el pH:
pOH= -log [OH-
] = -log 0,01= 2
pH= 14 – 2 = 12
c) El ácido clorhídrico es un ácido fuerte, por lo que se encontrará totalmente disociado:
HCl " H+
+ Cl-
De esta forma, la concentración de iones H+
será la misma que la concentración de HCl, es decir:
0,01 M.
ANDALUCIA / JUNIO 99. LOGSE / QUÍMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / OPCION
A / CUESTIÓN nº 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
pH= -log [H+
]= -log 0,01 = 2
ANDALUCIA / JUNIO 99. LOGSE / QUÍMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / OPCION
A / CUESTIÓN nº 6
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
6.- En un matraz de un litro de capacidad se introducen 0,387 moles de nitrógeno y 0,642
moles de hidrógeno, se calienta a 800 K y se establece el equilibrio:
N2(g) + 3H2 (g) [AM1] D 2NH3 (g)
encontrándose que se han formado 0,06 moles de amoníaco. Calcular:
a) La composición de la mezcla gaseosa en equilibrio.
b) Kc y Kp a la citada temperatura.
Dato: R= 0,082 atm·L·K-1
·mol-1
Solución:
a) Realizamos una tabla con los datos aportados por el problema:
N2 (g) + 3H2 (g) D 2NH3 (g)
Concentraciones iniciales: 0,387 0,642
Concentraciones reaccionantes: x 3x
Concentraciones en equilibrio: 0,387-x 0,642-3x 2x = 0,06
De donde se deduce que x = 0,03 moles/l
Sustituyendo, obtendremos la concentración de la mezcla gaseosa en el equilibrio:
[N2] = 0,387-0,03 = 0,357 moles/l
[H2] = 0,642-3·0,03 = 0,552 moles/l
[NH3] = 0,06 moles/l
b) Calcularemos el valor de Kc según:
Kc = [NH3]2
/ [H2]·[NH3]3
= (0,06)2
/ (0,357)·(0,552)3
= 0,06 (mol/l)-2
Para calcular Kp lo haremos según la relación que existe entre estas dos constantes:
Kp = Kc· (RT)Dn
Kp = 0,06 · (0,082 · 800)-2
= 1,394 · 10-5
atm-2
ANDALUCIA / JUNIO 99. COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / OPCION A /
Nº 5.
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
5.- a) ¿Cuántos mL de disolución acuosa 0,1 M de NaOH hay que añadir a 100mL de
agua para que su pH sea 12?.
b) ¿Cuántos mL de disolución acuosa de HCl 0,01 M se necesitan para neutralizar
completamente la disolución básica de pH 12?.
Los volúmenes se consideran aditivos.
Solución:
a) El hidróxido sódico es una base fuerte que se disocia totalmente:
NaOH → Na+
+ OH-
Por lo tanto, moles iniciales de NaOH = moles finales de OH-
Conociendo el valor del pH = 12, calculamos la concentración final de OH-
.
pOH = 14 – pH pOH = 14-12 = 2 [OH-
] = 0,01 M
moles de OH-
en la disolución final = 0,01 · ( VNaOH + 0,1 )
moles de NaOH iniciales = 0,1 · VNaOH
Entonces: 0,01 · ( VNaOH + 0,1) = 0,1 VNaOH
Despejando, se obtiene que el volumen de NaOH 0,1 M necesario es VNaOH = 11,1 mL
b) Reacción de neutralización, (teniendo en cuenta que tanto la base como el ácido son fuertes y
se disocian totalmente).
NaOH + HCl → NaCl + H2O
La neutralización se produce en el punto de equivalencia donde:
equivalentes de NaOH = equivalentes de HCl
NNaOH · VNaOH = NHCl · VHCl 0,1 · 11,1 = 0,01 · VHCl
El volumen de HCl 0,01 M necesario para la neutralización es: VHCl = 111 mL
ANDALUCIA / JUNIO 99. COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / OPCION A /
Nº 5.
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
ANDALUCIA / JUNIO 99.COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO /
OPCION B / Nº 5
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
5.-El producto de solubilidad del fluoruro de magnesio en agua vale Ks = 8 · 10-8
.
Calcule:
a) La solubilidad de dicho compuesto en agua
b) La solubilidad de una disolución 0,5 M de fluoruro de sodio.
Solución:
a) MgF2↓ D Mg+2
+ 2 F-
inicial C
final s 2s
Ks = s (2s)2
8 · 10-8
= 4 · s3
s = 2,71 · 10-3
mol/L
b) MgF2↓ D Mg+2
+ 2 F-
(sal insoluble)
s´ 2s´
NaF " Na+
+ F-
(sal soluble)
0,5 M 0,5 M
Se presenta en este caso el efecto ión-común. El ión F-
procedente del NaF hace que el
equilibrio de disociación del fluoruro de magnesio se desplace hacia la izquierda
Ks = s´· (2s´+ 0,5)2
8 · 10-8
= s´· (2s´+ 0,5)2
; aproximando: 2s´+ 0,5 j 0,5
s´ = (8·10-8
) / (0,5)2
= 3,2 · 10-7
mol/L
Como era de esperar la solubilidad disminuye.
ANDALUCIA / JUNIO 99. COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO/ OPCION B
/ Nº 6
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
6.- En un matraz de 5 litros se introduce CaCO3 y se calienta a 1000K, estableciéndose el
equilibrio:
CaCO3 (s) D CaO (s) + CO2(g)
a) ¿Cuántos gramos de CaO se obtienen?
b) ¿Qué cantidad de CaCO3 se habrá transformado?
Datos: Kc = 4 · 10-2
a 1000K. Masas atómicas: C = 12; O = 16; Ca = 40.
Solución:
a) CaCO3 (s) D CaO (s) + CO2 (g)
Inicial Co _ _
Equilibrio Co – x x x
Kc = [CO2]
En la constante de equilibrio sólo aparece el dióxido de carbono, porque es el único gas de
este equilibrio heterogéneo.
x = 4 · 10-2
M
[CaO] = [ CO2] en el equilibrio, por lo tanto los moles de CaO serán:
Moles de CaO = (4 · 10-2
M) · 5 L= 0,2 moles
Los gramos de CaO obtenidos son = 0,2 moles · 56 g/mol = 11,2 g
b) La cantidad de moles de carbonato de calcio transformados, según la estequiometría de la
reacción, serán los mismos que se han formado de óxido de calcio.
Gramos de CaCO3 transformados = 0,2 moles · 100 g/mol = 20 g
ANDALUCÍA / SEPTIEMBRE 00. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCION A / CUESTIÓN 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
4.- a) Aplicando la teoría de Brónsted y Lowry, en disolución acuosa, razone si son
ácidos o bases las especies HCO3
-
y NH3. b) Indique cuáles son las bases conjugadas de
los ácidos H3O+
y HNO2. c) Indique cuáles son los ácidos conjugados de las bases Cl-
y
HSO4
-
.
Solución:
a) Según la teoría de Brönsted y Lowry:
Ácido es toda especie química capaz de ceder protones
Base es toda especie química capaz de aceptar protones.
El ión bicarbonato, por lo tanto sería ácido, ya que puede ceder un protón. Pero, a también se
puede comportar como base aceptando un protón. Este posibilidad de doble comportamiento
le convierte en anfótero.
HCO3
-
+ H2O D CO3
2-
+ H3O+
(actuación como ácido)
HCO3
-
+ H2O D H2CO3 + OH-
(actuación como base)
El amoniaco sería básico, ya que es capaz de aceptar un protón.
NH3 + H2O D NH4
+
+ OH-
b) Las bases conjugadas de los citados ácidos son las siguientes:
En el primer caso es el H2O, ya que: H3O+
+ H2O D H2O + H3O+
En el segundo caso es el NO2
-
, ya que: HNO2 + H2O D NO2
-
+ H3O+
c) Los ácidos conjugados de las especies citadas son los siguientes:
En el primer caso es el HCl, ya que: HCl + H2O D Cl-
+ H3O+
En el primer caso es el H2SO4, ya que: H2SO4 + H2O D HSO4
-
+ H3O+
ANDALUCÍA / SEPTIEMBRE 00. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCION A / CUESTIÓN 6
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
6.- Para el equilibrio I2 (g) + H2(g) ⇔ 2HI(g), la constante de equilibrio Kc es 54,8 a la
temperatura de 425 'C. Calcule: a) Las concentraciones de todas las especies en el
equilibrio si se calientan, a la citada temperatura, 0,60 moles de HI y 0,10 moles de H2 en
un recipiente de un litro de capacidad. b) El porcentaje de disociación del HI.
Solución:
a) Es un equilibrio homogéneo en fase gas:
Co = n0 / V
Como el volumen del sistema es 1 litro, las concentraciones coinciden con las cantidades
molares.
2HI ⇔ I2 + H2
c.inicial 0,6 - 0,1
c.reaccionante 2x
c.equilibrio 0,6-2x x 0,1+x
La expresión de Kc según la L.A.M. es:
Kc = [I2]·[ H2] / [HI]2
Kc= x · (0,1+x) / (0,6-2x)2
= 54,8
Resolviendo la ecuación, se obtiene: x1 = 0,28 y x2= 0,31
El segundo valor se desprecia ya que resultaría una concentración de HI negativa en el
equilibrio.
Por lo tanto, las concentraciones en equilibrio serán:
[HI] = 0,6 – 2·0,28 = 0,04 mol/L
[I2 ] = 0,28 mol/L
[H2] = 0,1 + 0,28 = 0,38 mol/L
b) El grado de disociación (α) del HI, se calcula como el cociente entre el número de moles
disociados y el número de moles totales del mismo compuesto:
α = (0,6-2x) / 0,6 = 0,56 / 0,6 = 0,9333
Luego el grado de disociación del HI es de un 93,3%.
Como se puede observar se trata de un porcentaje muy alto.
ANDALUCÍA / SEPTIEMBRE 00. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN A / CUESTIÓN 5
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
5.- Se disuelven 10 gramos de sosa comercial en 1 litro de agua. Para la neutralización
de 25 mL de esta disolución se necesitaron 50 mL de disolución 0,05 M de ácido
sulfúrico.
a) Calcule la riqueza en hidróxido de sodio de la sosa comercial.
b) Indique el procedimiento a seguir en la valoración, y describa el material de
laboratorio necesario.
Masas atómicas: H = 1; O = 16; Na = 23.
Solución:
a) En una valoración el número de equivalentes de ácido y de base es el mismo:
nº equiv. ácido = nº equiv. base
(N·V) ácido = (N·V) base
Con la masa de sosa utilizada para preparar la disolución, calculamos su concentración
molar, y con ella, la normalidad:
n NaOH = 10 / 40 = 0,25 moles M sosa = 0,25 / 1 = 0,25 M
V disolución = 1 L N sosa = M · valencia = 0,25 N
Utilizando los datos correspondientes a la valoración ácido-base:
N base = ?
V base = 25 mL = 0,025 L
N ácido = M · valencia = 0,05 · 2 = 0,1 N
V ácido = 50 mL = 0,05 L
N base = (0,1 · 0,05) / 0,025 = 0,2 N
Es decir, de los hipotéticos 0,25 equivalentes / litro de la sosa comercial, sólo reaccionan
con el ácido 0,2 equivalentes / litro , que serán los que son hidróxido de sodio puro, por
tanto la riqueza en tanto por ciento será:
Riqueza sosa en % = (0,2 · 100) / 0,25 = 80%
b) El ácido sulfúrico, de concentración conocida (disolución patrón), se introduce en una
bureta, con cuya llave vamos dejándolo caer poco a poco.
La base se coloca en un matraz Erlenmeyer, midiendo exactamente el volumen que
se tiene (25 mL), y se le añade unas gotas de indicador ácido- base adecuado (que vire
dentro del intervalo de pH de la reacción).
ANDALUCÍA / SEPTIEMBRE 00. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN A / CUESTIÓN 5
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Se va adicionando el ácido gota a gota, y como la bureta que lo contiene está
graduada, sabemos en cada momento el volumen que va siendo consumido con exactitud.
(en este caso 50 mL).
Cuando el indicador cambie de color, se cierra la llave de la bureta, pues la valoración
habrá terminado, y entonces se aplica la ecuación:
nºequvalentes ácido = nºequivalentes base
(N · V) ácido = (N · V) base , calculando el único dato desconocido: N base
El material necesario para una valoración es:
- un soporte de bureta. (a)
- una pinza para sujetar la bureta a su soporte. (b)
- una bureta graduada. (c)
- un matraz Erlenmeyer. (d)
- un indicador ácido-base adecuado para nuestra reacción.
(a)
(b)
(c)
(d)
ANDALUCÍA / SEPTIEMBRE 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN A / CUESTIÓN 3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
3.- Para la reacción:
2 NO (g) ‡ N2 (g) + O2 (g) DHº = -182 KJ
Indique razonadamente si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas:
a) La constante de equilibrio aumenta al adicionar al adicionar NO.
b) Una disminución de temperatura favorece la obtención de N2 y O2.
Solución:
El principio de Le´Chatelier dice que, si sobre un sistema en equilibrio se introduce una
modificación, el sistema evolucionará en el sentido en que se oponga a tal cambio.
Como el signo de la entalpía de la reacción es negativo, se deduce que la reacción, de
izquierda a derecha, es exotérmica. Por lo que:
a) Falsa: la constante de equilibrio permanece constante pese a que se modifiquen
concentraciones, puesto que Keq sólo varía con la temperatura.
b) Verdadera. Si se disminuye la temperatura, el sistema evolucionará en el sentido en que se
desprenda calor, es decir, en que sea exotérmica, que es tal y como está escrita, aumentando la
concentración de los dos productos de reacción
ANDALUCÍA / SEPTIEMBRE 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN A / CUESTIÓN 5
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
5.- La constante Kb del NH3 es igual a 1,8·10-5
a 25ºC. Calcule:
a) La concentración de las especies iónicas en una disolución 0,2 M de amoníaco.
b) El pH de la disolución y el grado de disociación del amoníaco.
Solución.
a) La disolución del amoníaco es el hidróxido de amonio, que es una base débil, disociada
parcialmente.
Se denomina x a la concentración de base disociada, y por tanto, de iones liberados:
NH4OH ‡ NH4
+
+ OH-
[ ]inicial 0,2 -- --
[ ]equilibrio 0,2 – x x x
La expresión de la constante de equilibrio es la siguiente:
Kb = ([OH-
] · [NH4
+
]) / [NH4OH]
Luego sustituyendo las concentraciones en el equilibrio por sus valores correspondientes, se
tiene:
Kb = x2
/ (0,2 – x)
1,8·10-5
= x2
/ (0,2 – x)
De donde:
x = 1,88·10-3
M
Por lo tanto, en el equilibrio, se tiene:
[NH4OH] = 0,198 M
[OH-
] = [NH4
+
] = 1,88·10-3
M
b) Como se tiene una disolución básica, se define:
pOH = -log [OH-
]
pOH = 2,72
ANDALUCÍA / SEPTIEMBRE 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN A / CUESTIÓN 5
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Y como, por el producto iónico del agua se relacionan pH y pOH, se calcula:
pH = 14 – pOH
pH = 11,3
El grado de disociación se representa con la letra griega a, e indica lo que se halla disociada
una especie, en tanto por uno.
El equilibrio de disociación del amoníaco, en función de a, quedaría:
NH4OH ‡ NH4
+
+ OH-
[ ]inicial 0,2 -- --
[ ]equilibrio 0,2· (1 – a) 0,2· a 0,2· a
Y como de comparar las expresiones en el equilibrio se tiene:
x = 0,2 · a
Y además ya se ha calculado:
x = 1,88·10-5
Se determina:
a = 9,4·10-3
= 0,94 %
ANDALUCÍA / SEPTIEMBRE 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN Nº 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
OPCIÓN A
Cuestión 4
4. a) El pH de una disolución de un ácido monoprótico (HA) de concentración 5· 10-3
M es 2, 3. ¿Se trata de un ácido fuerte o débil? Razone la respuesta.
b) Explique si el pH de una disolución acuosa de NH4Cl es mayor, menor o igual a
siete.
Solución:
a) Se escribe el equilibrio de disociación del ácido, y con el valor de pH dado, se determina la
concentración de protones; si coincide con la concentración inicial de ácido, se puede hablar
de un ácido fuerte, pues estaría totalmente disociado en sus iones:
HA + H2O A-
+ H3O+
[ ]inicial 5 · 10-3
-- --
[ ]equil. 5 · 10-3
- x x x
pH = - log [H3O+
] = 2,3
De donde:
[H3O+
] = 5 · 10-3
= [HA ]inicial
Luego el ácido dado es fuerte.
b) Una sal en disolución está totalmente disociada en sus iones:
NH4Cl τ NH4
+
+ Cl-
Estos iones, a su vez, reaccionan con el agua:
Cl-
+ H2O τ HCl + OH-
Pero el ácido formado es fuerte, y está disociado en sus iones completamente, luego los
protones del ácido, junto con los OH-
del medio, darían un pH neutro.
NH4
+
+ H2O NH4OH + H+
Se forma una base débil, disociada sólo parcialmente, luego el pH de la disolución de la sal
vendrá dado por los H+,
generados en la hidrólisis de los iones amonio, por lo que será de
carácter ácido.
ANDALUCÍA / SEPTIEMBRE 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTCA Y
EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN Nº 6
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
OPCIÓN A
Cuestión 6
Para la reacción:
CO2 (g) + C (s) 2 CO (g)
Kp = 10, a la temperatura de 815ºC. Calcule, en el equilibrio:
a) Las presiones parciales de CO2 y CO a esa temperatura, cuando la presión total en el
reactor es de 2 atm.
b) El número de moles de CO2 y de CO, si el volumen del reactor es de 3 litros.
Dato: R = 0,082 (atm· L) / (K· mol)
Solución:
a) La expresión de Kp para el equilibrio dado es la siguiente:
Kp = (P CO)2
/ P CO2 = 10
Donde P CO y P CO2 son las presiones parciales de las dos especies gaseosas presentes.
Además se sabe que la presión total es la suma de las parciales:
P CO + P CO2 = 2 atm
Luego, combinando ambas expresiones:
10 = (P CO)2
/ (10 - P CO)
Y queda la ecuación:
(P CO)2
+ 10 P CO - 20 = 0
Se resuelve, y el valor de P CO obtenido se utiliza para hallar el de CO2:
P CO = 1,7 atm
P CO2 = 2 - 1,7 = 0,3 atm
b) Se escriben las expresiones de las presiones parciales de los gases, en función de la P total
y de sus fracciones molares:
P CO = 2 · x CO
ANDALUCÍA / SEPTIEMBRE 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTCA Y
EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN Nº 6
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
P CO2 = 2 · x CO2
Y las expresiones de las fracciones molares en función de los moles de esa especie y de los
moles totales, que se calculan con la ecuación de los gases perfectos (P = 2 atm, V = 3 L)
P· V = n · R T
n totales = (2 · 3) / (0,082 · 1088) = 0,067 moles
Con los datos de presiones parciales del apartado anterior, y el valor de moles totales, se
hallan los moles de las dos especies:
En general: xi = Pi / p Total
x CO = 1,7 / 2 = 0,85
x CO = moles CO / moles totales
De donde :
Moles CO = 0,85 · 0,067 = 0,057 moles de CO
Lo mismo se haría con el CO2:
x CO2 = 0,3 / 2 = 0,15
x CO2 = moles CO2 / moles totales
moles CO2 = 0,15 · 0,067 = 0,010 moles de CO2
ANDALUCÍA / SEPTIEMBRE 03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO
/ OPCIÓN A / CUESTIÓN 3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
OPCIÓN A
3.- Dados los equilibrios:
3 F2 (g) + Cl2 (g) ‡ 2 ClF3 (g)
Cl2 (g) + H2 (g) ‡ 2 HCl (g)
2 NOCl (g) ‡ 2 NO (g) + Cl2 (g)
a) Indique cuál de ellos no se afectará por un cambio de volumen, a temperatura
constante.
b) ¿Cómo afectará a cada equilibrio un incremento en el número de moles de cloro?
c) ¿Cómo influirá en los equilibrios un aumento de presión?
Justifique las respuestas.
Solución:
El Principio de Le´Chatelier, dice que si sobre un sistema en equilibrio se introduce alguna
modificación, el sistema tenderá a desplazarse en el sentido que se oponga a tal alteración:
a) Una variación del volumen sólo afecta a un equilibrio en el que haya diferente número de
moles gaseosos de reactivos que de productos, para que P · V = cte.
De modo que de los equilibrios dados, no modificará el segundo (2 moles de reactivos y 2
moles de productos), y sí los otros dos.
b) El incremento en los moles de alguna especie, desplazará el equilibrio en el sentido en que
se consuma dicha especie.
Luego los equilibrios 1 y 2 se desplazarán hacia la derecha (puesto que el cloro en ellos es un
reactivo), mientras que en el 3º lo hará hacia la izquierda (al ser el cloro uno de los productos)
c) Un aumento de la presión hará que el equilibrio se desplace en el sentido en que sea menor
el número de moles de gases, para que se mantenga: P · V = cte.
En el equilibrio 1, hay menos moles gaseosos a la izquierda, luego hacia allí se irá el
equilibrio.
En el 2º no se verá afectado por un aumento de P, al ser igual el nº de moles de reactivos y
productos.
En el 3º, tenderá a irse hacia la izquierda, donde sólo hay 2 moles de gases, frente a los 3 de la
derecha.
ANDALUCÍA / SEPTIEMBRE 99. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN A / Nº 3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
3.- Complete las siguientes reacciones entre pares ácidos y bases deBrönsted-Lowry:
a) NH4
+
+ H2O D
b) H2O + CO3
=
D
c) H2O + CH3COO-
D
Solución:
Se trata de completar estos equilibrios con los correspondientes ácidos y bases conjugados de
cada especie, formando dos pares ácido-base de Brönsted:
a) NH4
+
+ H2O D NH3 + H3O+
b) H2O + CO3
=
D HCO3
-
+ OH-
c) H2O + CH3COO-
D CH3COOH + OH-
Como vemos el ión amonio es de caracter ácido, mientras que el ióncarbonato y el ión
acetato son de caracter básico.
CATALUÑA / JUNIO 98.COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN B / Nº 5
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
5.- Si la constante del producto de solubilidad del cloruro de plomo es 1,7⋅10-5
a) Indicar que se entiende por solución saturada. ( 0,5 ptoS)
b) Calcula la solubilidad del cloruro de plomo en mol/L . (0,75 ptos)
c) Calcula el volumen de solución saturada que se puede preparar con 1,0 g de cloruro de
plomo (II). (0,75 ptos)
Datos: Masas atómicas: Pb = 207; Cl = 35,5
Solución:
a) Disolución saturada es la disolución de una sustancia cuya concentración es la de equilibrio, con parte
de sustancia no disuelta. Es decir aquella cuya concentración coincide con el limite de la solubilidad.
b) Equilibrio de solubilidad:
PbCl2(s) D Pb2+
(aq) + 2Cl-
(aq)
Las concentraciones de cada ión seran:
[Pb2+
] = S; [Cl-
] = 2S
Por lo que sustituyendo en la expresión de Ks:
(
teniendo en cuenta el Pm de PbCl2 = 278 g/mol), la solubilidad será:
S = 1,6⋅10–2
mol/L · 278 g/mol = 4,5 g / L
c) Como en 1L se disuelven 4,5 g de esta sal, el volumen de disolución saturada que se puede preparar
con 1 g de PbCl2 será:
1 g / (4,5 g/L) = 0,22 L
Lmol
Ks
SSSSKs /106,1
4
107,1
4
;4)2( 23
5
332 −
−
?=
?
====
ANDALUCIA/ SEPTIEMBRE 99. COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO /
OPCION B / Nº 6
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
6.– El producto de solubilidad del hidróxido de magnesio es 3,4 · 10-11
. Calcule:
a) La solubilidad del hidróxido de magnesio en agua.
b) El pH de la disolución resultante.
Masas atómicas: H = 1, O = 16; Mg = 24
Solución:
a) Mg(OH)2$ " Mg+2
+ 2 OH-
s 2s
Kps = 3,4 · 10-11
= (s) · (2s)2
= 4s3
;
despejando s se obtiene que la solubilidad es s = 4,4 · 10-4
mol/L
b) pH = -log (H3O+
). Como en este caso lo que tenemos en disolución es un hidróxido,
conocemos la OH-
.
pOH-
= - log (2 · 4.4 · 10-4
) = 3,05
por la relación entre pH y pOH, calculamos el pH.
pH = 14 – pOH ;
pH = 14 – 3,05 = 10,95
ANDALUCÍA/JUNIO 98. LOGSE/ QUÍMICA/ CINÉTICA YEQUILIBRIO/ OPCIÓN A/
Nº6
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
6.-Para la reacción:
SbCl5(g) SbCl3(g)+Cl2(g)
Kp, a la temperatura de 182ºC, vale 93,32.10-2
. En un recipiente de 0,40 litros se
introducen 0,2 moles de pentacloruro y se eleva la temperatura a 182ºC hasta que se
establece el equilibrio anterior. Calcule:
a) La concentración de las especies presentes en el equilibrio.
b) La presión de la mezcla gaseosa.
Datos: R = 0,082 atm · l / mol · K
Solución 6:
SbCl5(g) ↔ SbCl3(g)+Cl2(g)
ni 0,2
nr x x x
neq. 0,2-x x x
∆n=2-1=1
Kp=Kc(RT)∆ n
; 9,32 ⋅ 10-2
= Kc · (0,082 · 455) ; Kc = 2,498 ⋅ 10-3
mol/l
Kc =
SbCl3[ ]⋅ Cl2[ ]
SbCl5[ ]
2,5 ⋅10
−3
=
x
0,4
⋅
x
0,4
0,2 − x
0,4
x = 1,37.10-2
moles
[SbCl5] = (0,2-x) / 0,4 = 0,47mol/l
[SbCl3] = [Cl2] = x / 0,4 = 0,034mol/l
PT ·V = n T · R · T (ecuación de los gases ideales)
Siendo nT = 0,2 + x = 0,213 moles
ANDALUCÍA/JUNIO 98. LOGSE/ QUÍMICA/ CINÉTICA YEQUILIBRIO/ OPCIÓN A/
Nº6
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
P =
0,213 ⋅ 0,082 182 + 273( )
0,4
= 19,93atm
La presión total de la mezcla gaseosa es 19,93atm.
ANDALUCIA / JUNIO 98.COU / QUIMICA / TERMOQUÍMICA / OPCION A / Nº 3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
3.- Dada la reacción:
A(g) + B(g) > C(g) + D(s); H = - 85 kJ/mol; S = 85 J/K · mol
a) a) Indique, justificadamente, cuál será el signo de S.
b) b) ¿A qué temperatura estará en equilibrio la reacción?.
c) c) ¿A partir de qué temperatura será espontánea la reacción?.
Solución:
a) En la reacción dada hay dos sustancias gaseosas en el primer miembro y una gaseosa y otra
sólida en el segundo miembro. Por esta razón, el desorden será menor en el segundo miembro, con
lo que la entropía disminuirá en la reacción. ∆S < 0.
a) Cuando ∆G =0 , la reacción estará en equilibrio.
Según la relación: ∆G = ∆S - T∆S ; ∆G = -85 – T· (-85·10-3
) = 1000 K
c) Si T < 1000K , ∆G < 0 , y la reacción será espontánea.
ANDALUCÍA/ SEPTIEMBRE 98. LOGSE/ QUÍMICA/ CINÉTICA Y EQUILIBRIO/
OPCIÓN A/ Nº6
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
6.- Se tienen dos disoluciones, una obtenida disolviendo 0,6 g de hidróxido de sodio en 100
mL de agua y otra de ácido sulfúrico 0,25 M.
a) ¿Cuál es el pH de cada disolución?
b) ¿Qué pH tendrá una disolución obtenida al mezclar 50 mL de cada una?
Datos:Masa atómicas: H=1; O=16; Na=23
Solución 6:
a) Mm(NaOH)= 1+16+23= 40
0150
40
60
′=
′
==
Mm
m
n moles de NaOH M = 0,015 / 0,1 = 1,5 · 10-3
mol/l
NaOH → Na+
+ OH-
[OH-
] = 1,5 · 10-3
mol/l
pOH= -log[OH-
] = 2,82 ; pH = 14-pOH = 14 – 2,82 = 11,18
H2SO4 + H 2O → 2H30+
+ SO4
2-
(se supone total disociación)
[H2SO4] = 0,25 M
[H30+
] = 2 · 0,25 = 0,5 M; pH= -log[H30+
] = 0,3
b) Entre el ácido y la bases fuertes tiene lugar una reacción de neutralización:
2NaOH + H2SO4 → Na2SO4 + 2H2O
Con cada mol de iones hidronio reacciona un mol de iones oxhidrilo:
H30+
+ OH-
→ H2O
n H30+
= V· M = 0,05 · 0,50 = 0,025 = 2,5 · 10-2
ANDALUCÍA/ SEPTIEMBRE 98. LOGSE/ QUÍMICA/ CINÉTICA Y EQUILIBRIO/
OPCIÓN A/ Nº6
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
n OH-
= V· M = 0,05 · 1,5 ·10-3
= 7,5 · 10-5
Luego quedarán sin neutralizar 2,49 ·10-5
moles de iones H30+
.
pH= -log[H30+
] = 1,60
COMUNIDAD DE ARAGÓN /JUNIO 2004. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / OPCIÓN 1 / CUESTIÓN 3
3) En una valoración ácido-base se valora un ácido débil (HA) con una base fuerte
(BOH). Al llegar al punto final razone sobre la veracidad de las siguientes afirmaciones:
a) Sólo se han neutralizado parte de los iones OH-
de la base.
b) El pH en el punto de equivalencia es 7
c) Se han gastado los mismos moles de ácido que de base.
(1,5 puntos)
SOLUCIÓN CUESTIÓN 3 (OPCIÓN 1)
a) Falsa, han reaccionado todos iones OH-
de la base, pero la sal formada se hidroliza
con el agua y el anión A-
, del ácido débil, reacciona nuevamente con el agua
produciendo iones OH-
:
HA + BOH BA + H2O
BA → A-
+ B+
A-
+ H2O HA + OH-
b) El pH en el punto de equivalencia será mayor de 7, debido a la reacción de hidrólisis de
la sal y posterior reacción del anión A-
con el agua. El pH se calcula a partir de la
constante de hidrólisis del ácido débil conjugado (HA):
A-
+ H2O HA + OH-
pOH = -log [OH-
], pH = 14 - pOH
c) Verdadera, la estequiometría de la reacción indica que cada mol de ácido reacciona con
un mol de la base.
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
COMUNIDAD DE ARAGÓN /JUNIO 2004. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / OPCIÓN 1/ CUESTIÓN 4
4) Se introducen 0,85 moles de H2 y 0,85 moles de CO2 en un recipiente de 5 litros y se
calienta la mezcla a 1.600 °C. Al establecerse el equilibrio:
H2 (g) + CO2 (g) CO (g) + H2O (g), se encuentra que la mezcla de gases
contiene 0,55 moles de CO.
a) Determine las presiones parciales de cada gas en el equilibrio.
b) Si a los gases en el equilibrio se añaden 0,4 moles de CO, ¿cuáles serán las
concentraciones de los gases cuando se alcance de nuevo el equilibrio a la misma
temperatura?
R = 0,082 atm.l/mol.K
(2,5 puntos)
SOLUCIÓN CUESTIÓN 4 (OPCIÓN 1)
a) Se trata de un equilibrio químico homogéneo en fase gaseosa, donde no hay variación
del número de moles (∆n=0).
H2 CO2 CO H2O
Concentraciones
iniciales
0,85 moles/5 l
0,17 M
0,85 moles/5 l
0,17 M
0 0
Concentraciones
en el equilibrio
0,17-0,11
0,06 M
0,17-0.11
0,06 M
0,55 moles/5 l
0,11 M 0,11 M
Las presiones parciales se calculan aplicando la ecuación de los gases perfectos a cada una de
las sustancias que se encuentran presentes en el equilibrio:
2
2
2
2
H
CO
CO
H O
P =9,2atm
P =9,2atm
P =16,9atm
P =16,9atm
2
2
2
2
H
CO
CO
H O
atm.l
P =0,06M.0,082 1.873K;
mol.K
atm.l
P =0,06M.0,082 1.873K;
mol.K
atm.l
P =0,11M.0,082 1.873K;
mol.K
atm.l
P =0,11M.0,082 1.873K;
mol.K
a) Al añadir 0,4 moles de CO (producto) el equilibrio, por el principio de Le Chatelier, se
desplaza hacia los reactivos. Cuando se alcanza de nuevo el equilibrio, las concentraciones de
reactivos y productos han variado pero la constante de equilibrio sigue siendo la misma.
Para calcular Kc, tenemos que aplicar la ley de equilibrio químico o ley de acción de masas
que en su forma general para el equilibrio, aA + bB cC + dD es:
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
COMUNIDAD DE ARAGÓN /JUNIO 2004. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / OPCIÓN 1/ CUESTIÓN 4
c
c
0,11M 0,11M
K = ;
0,06M 0,06M
K =3,36
i
i
H2 CO2 CO H2O
Concentraciones
iniciales 0,06 M 0,06 M
0,11M+ 0,4moles/5 l
0,19 M 0,11M
Concentraciones
en el equilibrio 0,06 M + x 0,06 M + x 0,19 M - x 0,11M - x
Aplicando la ley de acción de masas:
( )( )
( )( )
( )( )
( )
c 2
0,19 - x 0,11 - x 0,19 - x 0,11 - x
K = , 3,36=
0,06 + x 0,06 + x 0,06 + x
Resolviendo nos queda una ecuación de segundo grado en x: 2,36x2
+ 0,7032x - 8,9.10-3
.
Cuya solución es: x = 0,012 M.
Las nuevas concentraciones de todas las especies en el equilibrio son:
[H2] = 0,072 M
[CO2] = 0,072 M
[CO] = 0,178 M
[H2O] = 0,098 M
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
COMUNIDAD DE ARAGÓN /JUNIO 2004. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / OPCIÓN 2 / CUESTIÓN 1
1) Explique, con las ecuaciones químicas necesarias, por qué al mezclar 20 ml de ácido
clorhídrico 0,10 M con 10 ml de amoniaco 0,20 M la disolución resultante no es neutra.
Indique si su pH será mayor o menor de 7.
(1,5 puntos)
SOLUCIÓN CUESTIÓN 1 (OPCIÓN 1)
La reacción que se produce es:
HCl + NH3 NH4Cl,
Dónde se observa que el HCl reacciona mol a mol con el NH3:
Moles de HCl, 0,02 L . 0,10 M = 0,002 moles
Moles de NH3, 0,01 L . 0,20 M = 0,002 moles
Luego, reacciona todo el HCl con el NH3 formando 0,002 moles de NH4Cl de concentración:
0,002 moles
M = =
0,02 L + 0
0.0
,01 L
6 M
La sal formada NH4Cl, se hidroliza con el agua:
NH4Cl → NH4
+
+ Cl-
,
Los aniones cloro no tienen ninguna tendencia a reaccionar con el agua y regenerar el ácido
conjugado ya que éste es un ácido muy fuerte que no existe en disolución si no es disociado
en sus iones (Cl-
y H+
).
En cambio, los iones NH4
+
tienen como base conjugada al NH3, que es una base débil. El
equilibrio asegura la presencia de ambas especies. Se produce una reacción ácido-base en la
que el ión NH4
+
se comporta como ácido y el H2O como base:
NH4
+
+ H2O NH3 + H3O+
La disolución resultante es ácida, por lo tanto con un pH menor de 7.
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
COMUNIDAD DE ARAGÓN /SEPTIEMBRE/ 2004/ LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA
Y EQUILIBRIO / OPCIÓN 1/CUESTIÓN 5
OPCIÓN 1.
Cuestión 5.
Calcule el pH de la disolución que resulta cuando se añaden 0,8 litros de ácido acético 0,25 M
a 0,2 litros de hidróxido de sodio 1,0 M. Ka (ácido acético) = l,8xl0-5
(2,5 puntos)
SOLUCION CUESTIÓN 5 (OPCIÓN 1)
La reacción entre el ácido acético y el hidróxido de sodio es:
CH3COOH + NaOH → CH3COONa + H2O
La estequiometría de la reacción nos indica que el ácido y la base reaccionan mol a mol:
Moles de CH3COOH 0,8 L x 0,25 M = 0,2 moles de ácido acético.
Moles de NaOH, 0,2 L x 1 M = 0,2 moles de hidróxido de sodio
Por lo tanto, se consumen totalmente ambos reactivos obteniéndose 0,2 moles de acetato de
sodio.
La concentración del CH3COONa será:
0,2 moles
0,2 M
0,8 L + 0,2 L
=
El acetato de sodio en disolución acuosa se hidroliza totalmente:
CH3COONa → CH3COO-
+ Na+
El ión acetato, al ser una base débil, reacciona con el agua estableciéndose el siguiente
equilibrio:
CH3COO-
+ H2O CH3COOH + OH-
La disolución tendrá por lo tanto carácter básico y para calcular el pH de la misma, primero
tendremos que saber cual es la concentración de OH-
en el equilibrio.
CH3COO-
H2O CH3COOH OH-
Concentraciones
iniciales
0,2 M _ 0 0
Concentraciones
en el equilibrio
0,2 - x x x
La constante de equillibrio es:
[ ] -
3
b -
3
CH COOH OH
K =
CH COO
⎡ ⎤⎣ ⎦
⎡ ⎤⎣ ⎦
El problema nos da como dato la Ka de ácido acético, pero podemos calcular la Kb del ión
acetato, ya que ambas constantes están relacionadas con el producto iónico del agua (Kw = 1.
10-14
) a través de la siguiente ecuación: b a wK .K = K
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
COMUNIDAD DE ARAGÓN /SEPTIEMBRE/ 2004/ LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA
Y EQUILIBRIO / OPCIÓN 1/CUESTIÓN 5
w
b
K
K
Ka
= ;
-14
-10
b b-5
1. 10
K = ; K = 5,5 .10
1,8. 10
Sustituyendo los datos en la ecuación del equilibrio tendremos:
2
-10 x
5,5 . 10 =
0,2 - x
Como Kb < 10-5
podemos hacer la siguiente aproximación:
2
-10 x
5,5 . 10
0,2
≈
Despejando obtenemos que M, y por lo tanto la-9
x = 1 .10 -
OH⎡ ⎤⎣ ⎦ = 1. 10-9
El pOH será 4,9 y el pH = 9,1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
COMUNIDAD DE ARAGÓN /SEPTIEMBRE / 2004/ LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA
Y EQUILIBRIO /OPCIÓN 2 /CUESTIÓN 1
OPCIÓN 2.
Cuestión 1. En el siguiente equilibrio: A (g) B (g) + C (g), ∆H es negativo.
Considerando los gases ideales, razone hacia dónde se desplazará el equilibrio y qué le
sucederá a la constante de equilibrio en los siguientes casos:
a) Si aumenta el volumen del recipiente a temperatura constante.
b) Si disminuye la temperatura.
(2 puntos)
SOLUCIÓN CUESTIÓN 1 (OPCIÓN 2)
(a) La constante de equilibrio varía con la temperatura y es independiente de las
concentraciones. En este caso, en el que la temperatura es constante, la constante de equilibrio
no ve afectada.
Veamos ahora hacia donde se desplaza el equilibrio cuando aumentamos el volumen del
recipiente. Aumentar el volumen del recipiente supone una disminución de la presión y el
equilibrio se desplaza de acuerdo con la ley de Le Châtelier en el sentido de contrarrestar
dicha disminución. Luego el equilibrio se desplaza hacia la derecha hacia donde hay un mayor
número de moles.
(b) Si disminuye la temperatura, de acuerdo con el principio de Le Châtelier, el sistema tratará
de subirla para contrarrestar así la perturbación externa. En nuestro caso, cómo la reacción es
exotérmica, el equilibrio se desplazará hacia la derecha, hacia la formación de productos
porque así aumenta la temperatura del sistema.
Por otra parte, al cambiar la temperatura se obtiene una nueva situación de equilibrio y por
tanto un nuevo valor de Kc, en este caso como el proceso que se ve favorecido es la
formación de productos, el valor de Kc aumenta.
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
COMUNIDAD DE ARAGÓN /SEPTIEMBRE/ 2004/ LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA
Y EQUILIBRIO / OPCIÓN 2/CUESTIÓN 3
OPCIÓN 2.
Cuestión 3. Razona sobre la veracidad de cada una de las siguientes afirmaciones:
a) Cuando se mezclan volúmenes iguales de disoluciones de ácido acético y de
hidróxido de sodio, de la misma concentración, el pH de la disolución resultante
está entre 1 y 7.
b) Según la teoría de Brónsted el agua es la base conjugada de sí misma.
c) Una disolución acuosa de cloruro de sodio tiene un pH de 7.
(1,5 puntos)
SOLUCIÓN CUESTIÓN 3 (OPCIÓN 2)
(a) Si mezclamos volúmenes iguales de disoluciones de ácido acético y de hidróxido sódico
que tiene la misma concentración, estamos mezclando el mismo número de moles de ácido
acético que de hidróxido sódico y de acuerdo con la estequiometría de la reacción.
3 3CH -COOH + NaOH CH -COONa + H O→ 2
Reaccionará completamente el ácido acético con el hidróxido sódico formándose acetato
sódico y agua.
Cómo el acetato sódico es una sal estará totalmente disociada:
- +
3 3CH -COONa CH -COO + Na→
Formándose un anión, el anión acetato que es una base fuerte porque es la base conjugada de
un ácido débil y el sodio que es un ácido débil porque es el ácido conjugado de una base
fuerte.
El anión acetato se hidroliza en agua dando lugar a:
- -
3 2 3CH -COO + H O CH -COOH + OH
El resultado final es que se forman iones hidróxido y la disolución es claramente básica y su
pH es mayor que 7.
Por tanto, esta afirmación es falsa.
(b) De acuerdo con la teoría de BRÖNSTED y LOWRY, un ácido puede definirse como una
sustancia capaz de ceder protones a una base y una base como una sustancia capaz de aceptar
protones de un ácido. Según esta teoría cuando un ácido cede un protón se transforma en una
base que se llama base conjugada del ácido, y cuando una base acepta un protón se transforma
en un ácido que se llama ácido conjugado de la base.
El agua puede ceder y/o aceptar un protón:
- +
2 2 3H O + H O OH + H O
ácido1 + base2 base1 + ácido2
el primer par acido/base conjugados es H2O/OH-
, es decir el OH-
es la base conjugada del
ácido H2O.
El segundo par ácido/base conjugados es H3O+
/H2O, es decir, el agua es la base conjugada del
ácido H3O+
.
Luego la afirmación es falsa.
(c) El cloruro de sodio es una sal que está totalmente disociada en:
NaCl Na Cl+ −
→ +
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
COMUNIDAD DE ARAGÓN /SEPTIEMBRE/ 2004/ LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA
Y EQUILIBRIO / OPCIÓN 2/CUESTIÓN 3
Los dos iones Na+
y Cl-
provienen, respectivamente, de una base fuerte y de un ácido fuerte,
por tanto, no se hidrolizan. El pH es 7 y la afirmación es verdadera.
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
COMUNIDAD DE ARAGÓN /SEPTIEMBRE/ 2004/ LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA
Y EQUILIBRIO / OPCIÓN 2/CUESTIÓN 5
OPCIÓN 2.
Cuestión 5. En un reactor de 2,5 litros se introducen 72 g de SO3. Cuando se alcanza el
equilibrio
SO3(g) SO2(g) + ½ O2(g)
a 200°C, se observa que la presión total en el interior del recipiente es 18 atmósferas.
Calcule Kc y Kp para el equilibrio anterior a 200°C.
Masas atómicas: Azufre = 32; oxígeno = 16.
R = 0,082 atm.l/mol.K
(2,5 puntos)
SOLUCIÓN CUESTIÓN 5 (OPCIÓN 2)
Se trata de un equilibrio homogéneo en fase gaseosa, en la que se introducen:
3
3 3
1
72 0,9
80
mol SO
g SO moles SO
g
× =
En el equilibrio:
Equilibrio 3 2SO (g) O (g) + ½ O (g)S 2
Nº de Moles iniciales 0,9 0 0
Nº de Moles en el equilibrio 0,9 –X moles X moles X/2 moles
Concentraciones en el equilibrio 0,152 moles/L 0,208 moles 0,1040 moles/L
Para este equilibrio el valor de KC es:
[ ]
1/ 2
1/2
2 2
3
/ 2
[ ] 2,5 2,5
0,9
2,5
C
X X
SO O L L
K
XSO
L
⎛ ⎞ ⎛ ⎞
×⎜ ⎟ ⎜ ⎟
⎝ ⎠ ⎝ ⎠= =
⎡ ⎤ ⎛ ⎞−⎣ ⎦ ⎜ ⎟
⎝ ⎠
, para poder calcular Kc, necesitamos conocer X.
Para calcular X, utilizamos que cuando se alcanza el equilibrio a 200 ºC, la presión total en el
recipiente es de 18 atmósferas. Teniendo en cuenta que se consideran gases perfectos:
T TP V n RT= , siendo nT, el número total de moles en el equilibrio.
nT = (0,9-X) + (X) + (X/2) = 0,9 + X/2,
Sustituyendo en la ecuación anterior.
( )( )(0,9 ) 0,082 · / · 473
2
18
2,5
T T
T
P V n RT
X
moles atm L K mol K
P a
L
=
⎛ ⎞
+⎜ ⎟
⎝ ⎠= = tm
Resolviendo la ecuación anterior, se obtiene que X = 0,52 moles y las concentraciones en el
equilibrio son:
[SO3] = 0,152 moles/L¸[SO2] = 0,208 moles/L y [O2] = 0,1040 moles/L. Sustituyendo en la
ecuación de Kc:
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
COMUNIDAD DE ARAGÓN /SEPTIEMBRE/ 2004/ LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA
Y EQUILIBRIO / OPCIÓN 2/CUESTIÓN 5
[ ] ( ) ( )
( )
1/2 1/ 2
2 2 1/ 2
3
[ ] 0,208 0,104
0,44( / )
0,152
C
SO O
K m
SO
×
= = =
⎡ ⎤⎣ ⎦
oles L
Para calcular Kp, utilizamos la relación entre Kc y Kp:
( ) n
P CK K RT ∆
=
Siendo ∆n la variación en el número de moles, que en este caso es:
∆n = (1/2 + 1) – 1 = ½
Sustituyendo se obtiene Kp
1/ 2 1/2 1/ 2
( ) 0,44( / ) [(0,082 · / · )(473 )] 2,748( .)n
P CK K RT moles L atm L K mol K atm∆
= = =
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
ARAGÓN / JUNIO 00. LOGSE / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / OPCION I /
EJERCICIO 3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
3.- Explique razonadamente si son ciertas o no cada una de las siguientes afirmaciones
referidas al momento en que se alcanza el punto de equivalencia en una valoración
ácido-base:
a) El pH de la disolución formada puede ser distinto de 7.
b) El número de moles de ácido y de base que han de reaccionar son iguales.
c) Los volúmenes de ácido y de base consumidos son iguales.
( 1,5 puntos )
Solución:
En una valoración ácido-base se hace uso de una disolución de concentración conocida para
determinar la concentración de otra disolución cuya concentración no se conoce.
Se dispone en una bureta, por ejemplo, una disoluciónbásica de concentraciónconocida
(disoluciónpatrón). Esta se añade, progresivamente hasta alcanzar el punto de equivalencia,
sobre cierto volumen medido de una disolución de ácido cuya concentración no se conoce
(disolución problema).
El objetivo es determinar el volumen exacto de la disolución de base necesaria para hacer
reaccionar completamente todo el ácido.
El punto de equivalencia se alcanza cuandoel número de equivalentes de ácido y base se
igualan:
Va · Na = Vb · Nb
En las valoraciones se utiliza utiliza un indicador que tenga su intervalo de viraje en las
proximidades del punto de equivalencia.
a) El pH del punto de equivalencia dependerá de la fortaleza del ácido y la base utilizados:
Si el ácido y la base son fuertes el pH del punto de equivalencia será efectivamente pH = 7.
Si el ácido es débil y la base es fuerte el pH será pH > 7.
Si el ácido es fuerte y la base es débil el pH será pH 7.
Por lo que la afirmación de que el pH puede ser distinto de 7 es cierta.
b) Lo que tiene que ser igual en el punto de equivalencia es el número de equivalentes de
ácido y base. El número de equivalentes depende del número de moles y también de la
valencia.
ARAGÓN / JUNIO 00. LOGSE / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / OPCION I /
EJERCICIO 3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Durante la neutralización, en el punto de equivalencia se cumple: Va · Na = Vb · Nb
El número de moles de ácido y base sólo será igual en el caso de que ambos tengan la misma
valencia, cosa que no siempre ocurrirá.
Luego la afirmación realizada en el enunciado no siempre es cierta.
c) Los volumenes no tienen porqué ser iguales, Como se dice en el apartado anterior lo que
tiene que ser igual es el número de equivalentes, y este se calcula así:
Nº de equivalentes = Volumen · Normalidad
Siendo N = (nº moles/valencia ) / Volumen(L)
Si la Normalidad es la misma el volumen de ácido y base será el mismo y si la Normaliddad
es distinta , el volumen de ambos será distinto .
Por tanto, la afirmacióndel enunciado será falsa.
ARAGÓN / JUNIO 00. LOGSE / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO /
OPCION I / EJERCICIO 5
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
5.- Se tienen dos disoluciones 0,10 M, una de hidróxido de sodio y otra de amoniaco.
Calcule el pH de cada una de estas disoluciones y comente las diferencias obtenidas.
Kb (amoniaco) = 1,8·10-5
(2,5 puntos)
Solución:
Disolución 0,1 M de NaOH
El hidróxido sódico es una base fuerte, que se disocia completamente en disolución acuosa:
NaOH → Na+
+ OH-
Como la concentraciónde los iones OH-
que provienen de la base es mucho mayor a la que
proviene del equilibrio del agua, esta última es despreciable y el pH lo calcularemos a partir
de los iones OH-
que provienen de la base.
pH = - log [H+
]
A partir del equilibrio iónico del agua Kw = [H+
]·[OH-
] = 10-14
Aplicando logaritmos a esta expresión resulta:
14 = pH + pOH
pH = 14 – pOH
Conocemos la [OH-
] que coincide con la concentración inicial de hidróxido, ya que este se
disocia completamente, entonces:
pOH = -log (0,1) = 1
pH = 14 – 1 = 13
Disolución 0,1 M de NH3 cuya K = 1,8·10-5
, es una base débil.
Equilibrio de disociación básica: NH3 + H2O • NH4
+
+ OH-
Aplicando la constante de basicidad Kb = [NH4
+
]·[OH-
] / [NH3]
NH3 + H2O • NH4
+
+ OH-
ARAGÓN / JUNIO 00. LOGSE / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO /
OPCION I / EJERCICIO 5
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Inicialmente: 0,1 mol/L --- ---
Reacciona: x --- ---
Se forma: --- x x
Equilibrio: 0,1 – x x x
Sustituyendo en la ecuación anterior : 1,8·10-5
= x · x / 0,1 – x = x2
/ 0,1 – x
x2
+ 1,8·10-5
x – 1,8·10-6
= 0
Resolviendo esta ecuación de segundo grado, obtenemos dos valores para x = [OH-
]
x1 = -1,35·10-3
que no tiene sentido químico, ya que una concentración no puede ser negativa.
x2 = 1,3·10-3
si tiene sentido.
Entonces [OH-
] = 1,3·10-3
mol/L
pOH = -log[OH-
] = - log (1,3·10-3
) = 2,9
pH = 14 – pOH
pH = 14 – 2,9 = 11,1
ARAGÓN / JUNIO 00. COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / OPCION I /
EJERCICIO 3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
3.- Explique razonadamente si son ciertas o no cada una de las siguientes afirmaciones
referidas al momento en que se alcanza el punto de equivalencia en una valoración
ácido-base:
a) El pH de la disolución formada puede ser distinto de 7.
b) El número de moles de ácido y de base que han de reaccionar son iguales.
c) Los volúmenes de ácido y de base consumidos son iguales.
( 1 punto )
Solución:
En una valoración ácido-base se hace uso de una disolución de concentración conocida para
determinar la concentración de otra disolución cuya concentración no se conoce.
Se dispone en una bureta, por ejemplo, una disoluciónbásica de concentraciónconocida
(disoluciónpatrón). Esta se añade, progresivamente hasta alcanzar el punto de equivalencia,
sobre cierto volumen medido de una disolución de ácido cuya concentración no se conoce
(disolución problema).
El objetivo es determinar el volumen exacto de la disolución de base necesaria para hacer
reaccionar completamente todo el ácido.
El punto de equivalencia se alcanza cuandoel número de equivalentes de ácido y base se
igualan:
Va · Na = Vb · Nb
En las valoraciones se utiliza utiliza un indicador que tenga su intervalo de viraje en las
proximidades del punto de equivalencia.
a) El pH del punto de equivalencia dependerá de la fortaleza del ácido y la base utilizados:
Si el ácido y la base son fuertes el pH del punto de equivalencia será efectivamente pH = 7.
Si el ácido es débil y la base es fuerte el pH será pH > 7.
Si el ácido es fuerte y la base es débil el pH será pH 7.
Por lo que la afirmación de que el pH puede ser distinto de 7 es cierta.
b) Lo que tiene que ser igual en el punto de equivalencia es el número de equivalentes de
ácido y base. El número de equivalentes depende del número de moles y también de la
valencia.
Durante la neutralización, en el punto de equivalencia se cumple: Va · Na = Vb · Nb
ARAGÓN / JUNIO 00. COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / OPCION I /
EJERCICIO 3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
El número de moles de ácido y base sólo será igual en el caso de que ambos tengan la misma
valencia, cosa que no siempre ocurrirá.
Luego la afirmación realizada en el enunciado no siempre es cierta.
c) Los volumenes no tienen porqué ser iguales, Como se dice en el apartado anterior lo que
tiene que ser igual es el número de equivalentes, y este se calcula así:
Nº de equivalentes = Volumen · Normalidad
Siendo N = (nº moles/valencia ) / Volumen(L)
Si la Normalidad es la misma el volumen de ácido y base será el mismo y si la Normaliddad
es distinta , el volumen de ambos será distinto .
Por tanto, la afirmacióndel enunciado será falsa.
ARAGÓN / JUNIO 00. COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / OPCION I /
EJERCICIO 7
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
7.- Se tienen dos disoluciones 0,10 M, una de hidróxido de sodio y otra de amoniaco.
Calcule el pH de cada una de estas disoluciones y comente las diferencias obtenidas.
Kb (amoniaco) = 1,8·10-5
(2,5 puntos)
Solución:
Disolución 0,1 M de NaOH
El hidróxido sódico es una base fuerte, que se disocia completamente en disolución acuosa:
NaOH → Na+
+ OH-
Como la concentraciónde los iones OH-
que provienen de la base es mucho mayor a la que
proviene del equilibrio del agua, esta última es despreciable y el pH lo calcularemos a partir
de los iones OH-
que provienen de la base.
pH = - log [H+
]
A partir del equilibrio iónico del agua Kw = [H+
]·[OH-
] = 10-14
Aplicando logaritmos a esta expresión resulta:
14 = pH + pOH
pH = 14 – pOH
Conocemos la [OH-
] que coincide con la concentración inicial de hidróxido, ya que este se
disocia completamente, entonces:
pOH = -log (0,1) = 1
pH = 14 – 1 = 13
Disolución 0,1 M de NH3 cuya K = 1,8·10-5
, es una base débil.
Equilibrio de disociación básica: NH3 + H2O • NH4
+
+ OH-
Aplicando la constante de basicidad Kb = [NH4
+
]·[OH-
] / [NH3]
ARAGÓN / JUNIO 00. COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / OPCION I /
EJERCICIO 7
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
NH3 + H2O • NH4
+
+ OH-
Inicialmente: 0,1 mol/L --- ---
Reacciona: x --- ---
Se forma: --- x x
Equilibrio: 0,1 – x x x
Sustituyendo en la ecuación anterior : 1,8·10-5
= x · x / 0,1 – x = x2
/ 0,1 – x
x2
+ 1,8·10-5
x – 1,8·10-6
= 0
Resolviendo esta ecuación de segundo grado, obtenemos dos valores para x = [OH-
]
x1 = -1,35·10-3
que no tiene sentido químico, ya que una concentración no puede ser negativa.
x2 = 1,3·10-3
si tiene sentido.
Entonces [OH-
] = 1,3·10-3
mol/L
pOH = -log[OH-
] = - log (1,3·10-3
) = 2,9
pH = 14 – pOH
pH = 14 – 2,9 = 11,1
ARAGÓN / JUNIO 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN 1 /
CUESTIÓN 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
4.- Se preparan 100 ml de una disolución de amoniaco, diluyendo con agua 2 ml de
amoniaco del 30,0% en peso y de densidad 0,894 g / ml. Calcular:
a) La concentración de la disolución diluida.
b) El pH de la disolución.
Datos: Masas atómicas: N = 14 ; O = 16 ; H = 1.
Kb (amoniaco) = 1,8·10-5
Solución:
a) La disolución del amoníaco es el hidróxido de amonio, que es una base débil, disociada
parcialmente.
Con la densidad y la riqueza, se calcula la masa real de soluto presente en la disolución, y a
partir de ella y con su masa atómica, su molaridad y normalidad:
Masa de NH4OH = 894 g / L · (30 / 100) = 268,2 g/L
M = 268,2 / 35 = 7,66 mol/L
N = M · valencia = 7,66 eq/L
A partir de esta disolución, cuya concentración se acaba de hallar, conociendo el volumen
tomado y el volumen final al que se llega, se determina la concentración de la disolución
final:
(N · V) c = (N · V) d
7,66 · 2 = Nd · 100
De donde se tiene:
Nd = 0,15 eq/L
b) Se denomina x a la concentración de base disociada, y por tanto, de iones liberados:
NH4OH ‡ NH4
+
+ OH-
[ ]inicial 0,15 -- --
[ ]equilibrio 0,15 – x x x
ARAGÓN / JUNIO 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN 1 /
CUESTIÓN 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
La expresión de la constante de equilibrio es la siguiente:
Kb = ([OH-
] · [NH4
+
]) / [NH4OH]
Luego sustituyendo las concentraciones en el equilibrio por sus valores correspondientes, se
tiene:
Kb = x2
/ (0,15 – x)
1,8·10-5
= x2
/ (0,15 – x)
De donde:
x = 1,63·10-3
M
Por lo tanto, en el equilibrio, se tiene:
[OH-
] = [NH4
+
] = 1,63·10-3
M
Como se tiene una disolución básica, se define:
pOH = -log [OH-
]
pOH = 2,78
Y como, por el producto iónico del agua se relacionan pH y pOH, se calcula:
pH = 14 – pOH
pH = 11,2
ARAGÓN / JUNIO 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN 1 /
CUESTIÓN 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
1.- Explique razonadamente las siguientes cuestiones:
a} Se sabe que la reacción: A (s) ττ B (s) + C (g), es espontánea. Si en esta reacción DDS es
positivo, ¿podemos deducir que DDH debe ser negativo?
b} ¿Puede ser espontánea una reacción endotérmica? ¿Qué condiciones deben
cumplirse?
c} Una determinada reacción de hidrogenación es exotérmica y espontánea pero muy
lenta si se realiza a 25 °C y presión atmosférica. ¿Qué puede decir (magnitud o signo)
acerca de los valores de DDH, DDG y Energía de activación? Si se añade un catalizador a
la reacción ¿qué valores de los anteriores se modificarán?
Solución:
Una reacción es exotérmica cuando la variación de su entalpía es negativa, en ese caso el
estado energético de los productos es menor que el de los reactivos, se desprende energía al
medio exterior.
Una reacción es espontánea en el sentido en que está formuladas cuando el signo de la
variación de Energía libre de Gibbs es negativo, siendo ésta una función termodinámica de
estado que relaciona entalpía y entropía:
DG = DH – T· DS
a) En este caso: DG < 0 y DS > 0
La variación de entalpía no tiene por qué ser un valor negativo, basta que se cumpla:
ξDH ξ < ξT· DSξ
b) Reacción endotérmica: DH > 0
Para que sea espontánea, es decir, DG < 0, se debe cumplir:
ξDH ξ < ξT· DSξ , siendo DS > 0
Si DS < 0 la reacción nunca sería espontánea.
c) Reacción exotérmica (DH < 0) y espontánea (DG < 0)
Si es muy lenta, es que la energía de activación (magnitud cinética) definida como la energía
necesaria para pasar del estado de los reactivos al de complejo activado, es muy elevada:
Ea = muy alta
Los catalizadores sólo modifican la velocidad de la reacción, luego el único parámetro que
variaría sería la energía de activación, aumentando si el catalizador fuese inhibidor, y
disminuyendo en el caso de catalizador promotor.
ARAGÓN / JUNIO 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN 1 /
CUESTIÓN 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
2.- Si queremos impedir la hidrólisis que sufre el acetato de sodio en disolución acuosa.
¿Cuál de los siguientes métodos será más eficaz?
a) Añadir ácido acético a la disolución.
b) Añadir NaCl a la disolución.
c) Añadir HCl a la disolución.
d) Ninguno, no es posible impedirla.
Razone todas las respuestas.
Solución:
El acetato de sodio en agua se encuentra totalmente disociado en sus iones:
NaAc (s) τ Ac-
(ac) + Na+
(ac)
Y el ión acetato, al proceder de un ácido débil se hidroliza con el agua, desprendiéndose
grupos oxhidrilo OH-
:
Ac-
(ac) + H2O (l) HAc (ac) + OH-
(ac) (hidrólisis básica)
Cómo evitar esta reacción:
a) Si se añade HAc, por el efecto del ión común, el equilibrio se desplazará hacia la formación
de ión acetato, con lo que la concentración de éste que no sufre hidrólisis sería próxima a la
original.
b) Si se adiciona HCl, ácido fuerte, totalmente disociado:
HCl (ac) + H2O (l) τ Cl-
(ac) + H3O+
(ac)
Estos protones liberados reaccionarán con los grupos OH-
de la hidrólisis del acetato, lo cual,
desplazará el equilibrio de hidrólisis hacia la formación de más HAc., favoreciendo la
hidrólisis del acetato:
Ac-
+ H2O HAc + OH-
OH-
+ H3O+
2 H2O
c) Si se añade cloruro de sodio, como los dos iones procedentes de su disociación, vienen de
ácido y base fuertes, no se hidrolizan, luego no existen en disolución iones OH-
ni H3O+
que
puedan interferir en el equilibrio de hidrólisis. Tampoco hay ningún ión común, luego la
hidrólisis del acetato no se vería afectada:
NaCl τ Na+
+ Cl-
d) Se excluye por que el caso a) es válido.
ARAGÓN / JUNIO 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN 1 /
CUESTIÓN 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Se concluye, pues, que el caso a), es decir, la adición de ácido acético a la disolución, sí
impide, o al menos disminuye la hidrólisis del acetato de sodio, luego sería el método más
eficaz, haciendo que todas las demás proposiciones sean falsas.
ARAGÓN / JUNIO 03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN 1 /
CUESTIÓN 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
OPCIÓN 1
CUESTIÓN 1
1.- En dos vasos, A y B, se tienen dos disoluciones de la misma concentración. El vaso A
contiene 25 mL de una disolución de NaOH y el vaso B 25 mL de una disolución de
amoniaco. Las dos disoluciones se van a valorar con una disolución HCl. Indique
razonadamente si son verdaderas o falsas las siguientes cuestiones:
a) Las dos disoluciones básicas tienen el mismo pH inicial.
b) Las dos disoluciones necesitan el mismo volumen HCl para su valoración.
c) En el punto de equivalencia el pH de la valoración de B es 7.
d) En las dos disoluciones se cumple que en el punto de equivalencia [H+
] =[OH-
].
Kb(amoniaco) = 1,8 · 10- 5
Solución:
a) Es falso, el NaOH es una base fuerte, totalmente disociada en sus iones, luego la
concentración final de iones será la inicial de base:
NaOH t Na+
+ OH-
[inicial] Co -- --
[final] -- Co Co
Mientras que el NH4OH es una base débil y sólo se disocia parcialmente, reaccionando "x"
moles / L del total (Co):
NH4OH ‡ NH4
+
+ OH-
[inicial] Co -- --
[final] Co - x x x
b) Verdadero, ambas son bases con un único grupo OH-
, luego necesitarán los mismo
protones para neutralizarse, y formar la sal correspondiente y agua.
NaOH + HCl t NaCl + H2O
NH4OH + HCl t NH4Cl + H2O
c) Falso, pues la sal formada se disocia completamente, y los iones, al proceder de una base
débil, se hidrolizan, desprendiendo protones, el pH será menor que 7:
ARAGÓN / JUNIO 03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN 1 /
CUESTIÓN 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
NH4Cl t NH4
+
+ Cl-
NH4
+
+ H2O ‡ NH4OH + H3O+
d) Verdadero, como ya se ha indicado en el punto de equivalencia, la concentración de
protones y de grupos hidroxilo coincide.
ARAGÓN / JUNIO 03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN 1
/ CUESTIÓN 5
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
OPCIÓN 1
CUESTIÓN 5
Una mezcla de 2,5 moles de nitrógeno y 2,5 moles de hidrógeno se coloca en un reactor
de 25,0 litros y se calienta a 400 ºC. En el equilibrio a reaccionado el 5% del nitrógeno.
Calcule:
a) Los valores de las constantes de equilibrio Kc y Kp, a 400 ºC.
b) Las presiones parciales de los gases en el equilibrio.
R = 0,082 atm · L / (mol · K)
Solución:
a) El equilibrio dado es el siguiente, en el que se especifican las concentraciones iniciales y en
el momento de dicho equilibrio:
Las Concentraciones iniciales se hallan dividiendo los moles indicados entre el volumen total
del reactor:
[inicial N2] = [inicial H2] = 2,5 / 25 = 0,1 M
Y se denomina grado de disociación, expresado en %, a la fracción que reacciona, en este
caso es del 5% = 0,05.
N2 (g) + 3 H2 (g) ‡ 2 NH3 (g)
[inicial] 0,1 0,1 --
[equilibrio] 0,1 · (1 - 0,05) 0,1 · (1 - 3 · 0,05) 2 · 0,1 · 0,05
La expresión de Kc es:
Kc = [NH3]2
/ ([N2] · [H2]3
)
Y sustituyendo por las concentraciones en le equilibrio:
Kc = (2 · 0,1 · 0,05)2
/ ((0,1 · (1 - 0,05) · (0,1 · (1 - 3 · 0,05))3
) = 6,7 · 105
La relación entre Kc y Kp es la siguiente, luego el valor de Kp será:
Kp = Kc · (R · T) Dn
Donde Dn es la diferencia entre los moles de productos gaseosos y los de reactivos gaseosos:
ARAGÓN / JUNIO 03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN 1
/ CUESTIÓN 5
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Kp = 6,7 · 105
· (0,082 · 673) -2
Kp = 220
b) Para conocer las presiones parciales en el equilibrio, es necesario saber la presión total (por
medio de la Ecuación de los Gases Ideales), y las fracciones molares (con los moles totales y
los de cada especie):
moles de N2 equilibrio = 2,5 · (1 - 0,05) = 2,375 moles
moles de H2 equilibrio = 2,5 · (1 - 3· 0,05) = 2,125 moles
moles de NH3 equilibrio = 2 · 2,5 · 0,05 = 0,25 moles
Luego:
Moles totales = 4,75 moles
Y así se obtendrá el valor de P total:
P V = n · R T
P total = (4,75 · 0,082 · 673) / 25 = 10,48 atm
Luego, aplicando la definición de presión parcial, se halla la de cada una de las tres especies
gaseosas de la mezcla:
Pi = xi · P total
xi = ni / n totales
De donde:
P N2 = (2,375 / 4,75) · 10,48 = 5,2 atm
P H2 = (2,125 / 4,75) · 10,48 = 4,71 atm
P NH3 = (0,25 / 4,75) · 10,48 = 0,545 atm
ARAGÓN / JUNIO98. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN 1 /
Nº 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
2.- a) Tenemos un indicador acido-base cuya forma no disociada HA es incolora, y su
forma ionica A-
es roja. Indique razonadamente que cambio de color se observara en la
valoración de ácido Clorhídrico con hidróxido de sodio si se utiliza el indicador anterior.
(1 punto.)
b) Explique si el pH de las disoluciones acuosas de los siguientes compuestos será mayor,
menor o igual a 7: Cloruro de amonio, amoniaco, Cloruro de potasio y acetato de sodio.
(1 punto.)
Solución:
a) Los indicadores son ácidos o bases débiles que toman diferente tonalidad según se
encuentren en medio ácido o básico, es decir, en su forma molecular o en su forma disociada.
En nuestro caso, el equilibrio de disociación del indicador es:
HA + H2O ⇔ A-
+ H3O+
Según el principio de Le Chatelier, el equilibrio se desplazará hacia la derecha o hacia la
izquierda según sea el pH del medio.
Hasta llegar al punto de equivalencia, en el medio existirán los iones procedentes del HCl que
se valora, por lo que el pH será ácido (aunque cada vez menos). El equilibrio de disociación
estará desplazado hacia la formación de HA y H2O por el efecto del ion común.
El indicador estará en su forma molecular y la disolución será incolora. Hasta que se añada
NaOH por encima del punto de equivalencia. Entonces, los OH-
reaccionarán con los H3O+
. El
equilibrio de disociación del indicador se desplazará hacia la derecha para mantener constante
[H3O+
]. El indicador se encontrará su forma disociada y la disolución tomara color rojo.
b) NH4Cl: Al producirse la disociación de la sal se origina el ion Cl-
y el
ion NH4
+
. El ion Cl-
, al proceder de un ácido fuerte (HCl), no reaccionará con el agua,
mientras que el ion NH4
+
, por proceder de una base débil, producirá una reacción de hidrólisis
ácida con el agua. Por tanto, pH < 7 .
La reacción será: NH4
+
+ 2 H2O ⇔ NH4OH + H3O+
NH3: Este compuesto es una base débil, por lo que originará pH > 7.
La reacción con el agua es: NH3 + H2O ⇔ NH40H + OH-
KCl: Es una sal que procede de un ácido fuerte (HCl) de una base fuerte (KOH). Al
producirse la disociación de la sal, se originan Cl-
y K+
, que no reaccionarán con el agua. El
pH de la disolución resultante será de 7.
ARAGÓN / JUNIO98. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN 1 /
Nº 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
CH3—COONa: Esta sal procede de un ácido débil (CH3—COOH) y de una base
fuerte(NaOH), por lo que al producirse la disociación de la sal el ion Na+
no reaccionara con
el agua, pero si lo hará el ion CH3—COO-
, originando una hidrólisis de pH > 7. La reacción
de hidrólisis es:
CH3—COO-
+ H2O ⇔ CH3—COOH + OH-
ARAGÓN / JUNIO 99. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN A / Nº 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
2.- Si a una reacción le añadimos un catalizador, razona si las siguientes frases son
verdaderas o falsas.
a) La entalpía de la reacción disminuye.
b) El orden de reacción disminuye.
c) La velocidad de la reacción aumenta.
Solución:
a) Falso. El catalizador sólo modifica la velocidad de reacción pero no influye en variables
termodinámicas como la entalpía.
b) Falso. El orden de reacción es un valor fijo, y resulta de calcular la suma de los exponentes
de las concentraciones que aparecen en la ecuación de velocidad. Esta ecuación depende del
mecanismo de reacción, en particular de la etapa lenta (controlante) y no de la presencia de un
catalizador.
c) Verdadero. El catalizador promotor ( o positivo) influye en la velocidad de reacción,
aumentándola, ya que disminuye la energía de activación del proceso.
Si el catalizador fuera inhibidor se comporta de manera contraria a la expuesta.
ARAGON / SEPTIEMBRE 00. LOGSE / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN 1 / EJERCICIO 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
1.- El amoniaco se obtiene mediante el método de Haber-Bosch que consiste en la
reacción directa de los elementos:
N2 (g) + 3 H2 (g) • 2 NH3 (g) ∆H = - 92,4 kJ
Discuta los efectos de los cambios de presión y temperatura así como la influencia de la
presencia de un catalizador en el rendimiento en amoniaco. (1,5 puntos)
Solución:
Teniendo en cuenta el principio de Le Chatelier, que afirma:
“Cuando en un sistema en equilibrio se varía algún factor externo, el equilibrio se desplaza en
el sentido que tienda a contrarrestar dicha variación”.
Efectos de la presión:
Obsérvese que en la reacción Dn = 2 - 4 = -2.
Es una reacción con Dn < 0, es decir disminuye el número de moles. Si mantenemos todas las
demás magnitudes constantes y aumentamos la presión, el equilibrio tenderá a desplazarse
hacia el lado en el que exista el menor número de moles gaseosos, para compensar dicho
aumento, en este caso se desplazará a la derecha, es decir hacia la formación de amoniaco. Si
por el contrario la presión disminuye, el equilibrio se desplazará hacia donde haya más moles
gaseosos, es decir hacia la izquierda.
Efectos de la temperatura:
Al ser una reacción exotérmica, que desprende calor, al aumentar la temperatura le estamos
proporcionando más energía por lo que el equilibrio se desplazará a la izquierda, absorbiendo
calor para compensar dicho aumento. Si por el contrario descendemos la temperatura, el
equilibrio se desplazará a la derecha, formación de amoniaco, desprendiendo más calor y
compensando así el descenso de temperatura.
Catalizador:
La presencia de un catalizador, lo que hace es aumentar la velocidad de la reacción de
formación del amoniaco (si es un catalizador positivo). Sin embargo, los catalizadores no
afectan al desplazamiento del equilibrio, por lo que no influyen sobre el rendimiento del
proceso.
ARAGÓN / SEPTIEMBRE 00. SELECTIVIDAD / QUIMICA / CINETICA Y
EQUILIBRIO /OPCION I / EJERCICIO 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
1.- El amoniaco se obtiene mediante el método de Haber-Bosch que consiste en la
reacción directa de los elementos:
N2 (g) + 3 H2 (g) • 2 NH3 (g) ∆H = - 92,4 kJ
Discuta los efectos de los cambios de presión y temperatura así como la influencia de la
presencia de un catalizador en el rendimiento en amoniaco. (1,5 puntos)
Solución:
Teniendo en cuenta el principio de Le Chatelier, que afirma que:
“Cuando en un sistema en equilibrio se varía algún factor externo, el equilibrio se desplaza en
el sentido que tienda a contrarrestar dicha variación.”
Evaluaremos las distintas variaciones de P y T.
Efectos de cambio de presión:
Es una reacción con Dn < 0, es decir disminuye el volumen. Si mantenemos todas las
variables constantes y aumentamos la presión, el equilibrio tenderá a desplazarse hacia el lado
en el que exista el menor número de moles gaseosos, para compensar dicho aumento. En este
caso se desplazará a la derecha, es decir hacia la formación de amoniaco. Si por el contrario la
presión disminuye, el equilibrio se desplazará hacia donde haya más moles gaseosos, es decir
hacia la izquierda.
Efectos de cambio de temperatura:
Al ser una reacción exotérmica, se desprende calor, por lo que al aumentar la temperatura le
estamos proporcionando más energía al sistema y por ello el equilibrio se desplazará a la
izquierda, absorbiendo calor para compensar dicho aumento. Si por el contrario disminuimos
la temperatura, el equilibrio se desplazará a la derecha, formación de amoniaco,
desprendiendo más calor.
Catalizador:
La presencia de un catalizador aumenta la velocidad de la reacción y, por tanto, hace que se
alcance antes el estado de equilibrio. Sin embargo, el catalizador no sirve para desplazar el
equilibrio y, como consecuencia, no afecta al rendimiento del proceso.
ARAGÓN / SEPTIEMBRE 00. SELECTIVIDAD / QUIMICA / CINETICA Y
EQUILIBRIO / OPCION I / EJERCICIO 6
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
6.- Se toman 20 mL de una disolución 4,0 M de Ca(OH)2 y se les añade H2O hasta tener
100 mL de disolución. Calcule los mL de ácido clorhídrico del 25% en peso y de 1,12
g/mL de densidad que se necesitarán para neutralizar 25 mL de la disolución preparada
de hidróxido de calcio.
Masas atómicas: cloro = 35,5; hidrógeno = 1
( 2,5 puntos)
Solución:
Al mezclar 20 mL de disolución de Ca(OH)2 con agua hasta 100mL, estamos diluyendo la
disolución por lo que variará la molaridad, pero no el número de moles.
Cálculo de la nueva molaridad del Ca(OH)2:
M = nº de moles / V(L)
4,0 = nº de moles / 20·10-3
; nº de moles de Ca(OH)2= 4,0 · 20·10-3
= 0,08
La nueva molaridad será: M = 0,08 / 0,1 = 0,8 mol/L
Cálculo de la molaridad de la disolución de HCl:
1L de disolución de HCl pesa: d = m(g) / V (mL); m (g) = d · V (mL)
m (g) = 1,12 · 1000 = 1120 g
De estos 1120 g sólo el 25% son de HClel resto es disolvente. De modo que los gramoe de
HCl que tenemos en 1 L de disolución son:
m(g) de HCl en 1L = 0,25 · 1120 = 280 g
nº de moles de HCl = m (g) / Mm = 280 / 36,5 = 7,67 moles en 1L de disolución
M (HCl) = 7,67 mol/L
Abreviadamente se puede realizar el mismo cálculo del siguiente modo:
M = d(g/L) · % / Pm
M = 1.120 · 0,25 / 36,5 = 7,67 mol/L
ARAGÓN / SEPTIEMBRE 00. SELECTIVIDAD / QUIMICA / CINETICA Y
EQUILIBRIO / OPCION I / EJERCICIO 6
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Reacción de neutralización: Ca(OH)2 + 2 HCl → CaCl2 + 2 H2O
En una reacción de neutralización el Nº de equivalentes de la base tiene que ser igual al Nº de
equivalentes del ácido:
Vac · Nac = V bas · N bas
N base Ca(OH)2 = M · val = 0,8 · 2 = 1,6 eq/L
N ácido HCl = M · val = 7,67 · 1 = 7,67 eq/L
Vac · 7,67 = (25·10-3
) · 1,6
Vac = 5,21·10-3
L = 5,21 mL HCl
ARAGÓN / SEPTIEMBRE 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN 1 / CUESTIÓN 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
4.- Cuando a 50 ml de una disolución 0,10 M de un ácido monoprótico débil, cuya
constante de disociación vale 3,5·10-8
, se le añaden 450 ml de agua, calcule:
a) La variación del grado de disociación del ácido.
b) La variación del pH de la disolución.
Solución:
Se escribe el equilibrio de disociación del ácido débil dado, y se escribe la concentración
inicial del problema, y esa misma concentración menos “x”, que es lo que se ha disociado en
el equilibrio:
HA + H2O D A-
+ H3O+
[ ]inicial 0,1 -- --
[ ]equilibrio 0,1 – x x x
La expresión de la constante de equilibrio para un ácido débil será:
Ka = ([A-
] · [H3O+
]) / [HA]
3,5·10-5
= x2
/ (0,1 – x)
De donde se tiene:
x = 5,91·10-5
M
Y por lo tanto, y atendiendo a las definiciones de grado de disociación (a ) y de pH, se
determinan:
0,1 ·a = 5,91·10-5
a = 5,91·10-4
= 0,059%
pH = -log [H3O+
]= -log (0,1 · 5,91·10-4
) = 4,2
Como era de esperar, es una disolución con carácter ácido (pH < 7).
Lo que se hace al añadir agua a los 50 ml de disolución de ácido es diluirla, por lo que se
determina la concentración de la disolución final:
(N · V)c = (N · V)d
50 · 0,1 = Nd · (450 + 50)
Nd = 0,01 N
ARAGÓN / SEPTIEMBRE 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN 1 / CUESTIÓN 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Se procede del mismo modo, pero con el nuevo valor de concentración:
HA + H2O D A-
+ H3O+
[ ]inicial 0,01 -- --
[ ]equilibrio 0,01 – x x x
Ka = ([A-
] · [H3O+
]) / [HA]
3,5·10-5
= x2
/ (0,01 – x)
De donde se tiene:
x = 1,87·10-5
M
Y por lo tanto:
0,01 · a = 1,87·10-5
a = 1,87·10-3
= 0,187%
pH = -log [H3O+
]= -log (0,01 · 1,87· 10-3
) = 4,7
Como era de esperar resulta una disolución con carácter ácido (pH < 7), pero menos algo
menos ácida que la disolución original por el efecto de la dilución.
Luego ya se puede responder a las dos cuestiones planteadas:
a) La variación del grado de disociación será un cierto aumento:
1,87·10-3
- 5,9·10-4
= 1,28·10-3
= 0,128%
b) La variación del pH será un aumento:
4,7 – 4,2 = 0,5
ARAGÓN / SEPTIEMBRE 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN 1 / CUESTIÓN 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
4.- Se desean preparar 500 ml de una disolución de amoníaco 1,20 M a partir de una
disolución de amoníaco del 27,3 % en peso y de 0,900 g /ml de densidad. Calcule:
a) El volumen que hay que tomar de la disolución del 27,3 %.
b) El pH de la disolución preparada de amoníaco.
Kb (amoníaco) = 1,8 · l0-5
. Masas atómicas: nitrógeno = 14; hidrógeno = 1.
Solución:
El amoníaco en disolución es el hidróxido de amonio: NH4OH
Se determina la molaridad con la densidad, riqueza y masa molecular, considerando volumen
un litro:
M = (900 · (27,3 / 100) ) / 35 = 7,02 mol/L
Como sólo tiene un grupo OH, coinciden molaridad y normalidad:
N = 7,02 eq/L
a) Se va a diluir esta disolución de mayor concentración, para obtener 500 mL de otra 1,20 N:
Nº equivalentes diluida = nº equivalentes concentrada
(N· V) d = (N · V) c
Por lo que:
7,02· Vc = 1,20 · 500
V c = 85,5 mL del NH4OH concentrado harán falta.
b) Se trata de una base débil, que se disocia parcialmente, según:
NH4OH NH4
+
+ OH-
[ ]inicial 1,20 -- --
[ ]equilibrio 1,20 - x x x
Se ha llamado "x" a la cantidad de base disociada.
Se sustituye en la expresión de Kb, y se halla "x":
ARAGÓN / SEPTIEMBRE 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN 1 / CUESTIÓN 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Kb = ([NH4
+
]· [OH-
]) / [NH4OH]
De donde:
x = 4,24 · 10-3
M
Y como:
pOH = - log [OH-
] = 2,37
De donde se obtiene:
pH = 14 - pOH
pH = 11,63
Como era de esperar es un pH básico.
ARAGÓN / SEPTIEMBRE 03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN 1 / CUESTIÓN 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
OPCIÓN 1
CUESTIÓN 2
Razone sobre la veracidad de cada una de las siguientes afirmaciones:
a) Según la teoría de Brönsted, un ácido y su base conjugada difieren en un protón.
b) Un ácido y su base conjugada reaccionan entre sí dando una disolución neutra.
c) La base conjugada de un ácido fuerte es una base fuerte.
d) Una base de Arrhenius es aquella que en disolución acuosa da iones OH-.
Solución:
a) Verdadero, para Brönsted, un ácido cede protones, mientras que una base es la especie que
los capta:
HA + H2O ‡ A-
+ H3O+
HA = ácido 1
A-
= base 1
b) Esto es posible en el caso del agua: H+
+ OH-
‡ H2O
c) Falso, cuanto más fuerte es un ácido, más disociado está, es decir, más tiende a perder los
protones, luego su base conjugada será más débil, con menos tendencia por captarlos.
d) Verdadero, la definición de base para Arrhenius es justamente la dada, especie que en
disolución acuosa cede grupos OH-
ARAGÓN / SEPTIEMBRE 03. LOGSE / QUÍMICA / CIÑÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN 1 / CUESTIÓN 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
OPCIÓN 1
CUESTIÓN 4
Se dispone de una mezcla de 2,4 g de cloruro de sodio y 4,5 g de cloruro de calcio. Se
disuelven en agua y se añade nitrato de plata 0,50 M, hasta conseguir la precipitación
total del cloruro de plata, que se filtra, se lava con agua y se seca.
a) Calcule la masa de sólido obtenido.
b) Calcule el volumen de disolución de nitrato de plata utilizado.
Masas atómicas: Cl = 35,5 ; Na = 23 ; Ca = 40 ; Ag = 108
Solución:
a) La reacción que tiene lugar es:
2 NaCl + CaCl2 + 4 AgNO3 t 4 AgCl + 2 NaNO3 ++ Ca(NO3)2
Se hallan los moles de cada reactivo utilizado, dividiendo la mas empleada entre la masa
molecular de la sal, y se determina cuál es el reactivo limitante, con el cual se trabajará:
Moles NaCl = 0,041 moles
Moles CaCl2 = 0,0405 moles
2 moles NaCl 1 mol CaCl2
0,041 x
De donde:
x = 0,0205 moles de CaCl2 hacen falta para consumir todo el NaCl.
Al tener más CaCl2 del estrictamente necesario, será el reactivo en exceso, y se trabajará con
el NaCl, que es el limitante:
2 NaCl precipitan 4 de AgCl
0,041 x
Luego los moles de AgCl que precipitan son 0,082 moles = 11,76 g
b) Sabiendo ya los los moles de AgCl precipitados, se hallan los de nitrato de plata
consumidos, y con la concentración dada como dato, el volumen requerido:
Se consumirán tantos moles de nitrato de Ag como del cloruro precipitan, es decir 0,082
moles.
ARAGÓN / SEPTIEMBRE 03. LOGSE / QUÍMICA / CIÑÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN 1 / CUESTIÓN 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
M = moles soluto / V (L) disolución
0,5 = 0,082 / V (L) disolución
De donde :
V disolución empleado = 6,09 L
ARAGÓN / SEPTIEMBRE 03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN 1 / CUESTIÓN 5
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
OPCIÓN 1
CUESTIÓN 5
Se dispone d una botella de ácido acético de densidad 1,05 g / mL y riqueza en masa
99,2%.
a) Calcule el volumen que hay que tomar de esta disolución para preparar 500 mL de
disolución de ácido acético 1,0 M.
b) Calcule el pH de la disolución preparada.
Masas atómicas: C = 12 ; 0 = 16 ; H = 1
Ka (ácido acético) = 1,8 · 10– 5
.
Solución:
a) Se determinan los gramos de acético puro presentes en la disolución (haciendo uso de la
densidad y la riqueza dadas), y con ellos, la molaridad:
masa de acético puro = 1050 · (99,2 / 100) = 1041,6 g
moles de acético puro = 1041,6 / 60 = 17,36 moles
M de 1 L de disolución de acético = 17,36 M
Al diluir una disolución se cumple:
nº equivalentes concentrada = nº equivalentes diluida
O lo que es lo mismo:
(N · V) c = (N · V) d
Para el caso dado, se pide el volumen de la disolución anterior (la concentrada) necesario para
preparar 0,5 L de otra más diluida, concretamente 1 M; luego:
17,36 · Vc = 1 · 0,5
De donde:
Vc = 0,0288 L = 28,8 mL harían falta
b) Es un ácido débil, luego estará parcialmente disociado:
HAc + H2O t Ac-
+ H3O+
[inicial] 1 -- --
ARAGÓN / SEPTIEMBRE 03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN 1 / CUESTIÓN 5
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
[equilibrio] 1 - x x x
La expresión de la constante de equilibrio, será:
Kc = ([Ac-
] · [H3O+
]) / [HAc]
Y sustituyendo su valor, dado en el enunciado, se despeja la cantidad disociada, "x":
1,8 · 10-5
= x2
/ (1 - x)
Ya se tiene:
x = 4,24 · 10-3
M
Y por definición:
pH = - log · [H3O+
] = - log 4,24 · 10-3
= 2,37
Como era de esperar, es un disolución ácida, de pH menor que 7.
ARAGON / SEPTIEMBRE 98.LOGSE / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO/
OPCION 1 / Nº 1.
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
1.- En el proceso de preparación del metanol:
CO(g) + 2H2 ⇔ CH3OH(g) ∆H<0
a) Indique las condiciones de presión y temperatura (altas o bajas) que más favorezcan
la obtención del metanol.
b) Escriba la expresión de la constante Kp y explique cómo variará esta constante al
aumentar la temperatura.
Solución:
a) Según el principio de Le Chatelier, que dice que si se modifica una condición de un sistema
en equilibrio químico, el sistema evoluciona oponiéndose al cambio.
Como la reacción es exotérmica, una temperatura baja favorecería la formación del metanol.
Como el incremento de moles es Dn = -1, un aumento de presión desplazaría la reacción hacia
la derecha, por lo que la presión debe ser baja.
b) Expresión de la constante Kp
[ ]
[ ][ ]2
22
3
HCO
OHCH
Kp =
Un incremento de la temperatura provocará una disminución en la Kp ya que disminuiría la
concentración de productos.
ARAGÓN / JUNIO 98.COU/ QUIMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO/OPCIÓN A/ Nº 5
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
5. - Ordene de mayor a menor acidez las disoluciones acuosas, de la misma
concentración, de los compuestos: dióxido de carbono, acetato de sodio, ácido nítrico y
cloruro de potasio. Formule las ecuaciones iónicas que justifiquen su respuesta.
(1 punto)
Solución:
La ordenación de las disoluciones citadas en orden decreciente de acidez es:
HNO3 > C02> KCl > NaCH3COO
La disolución de ácido nítrico es la más ácida, ya que se trata de un ácido muy fuerte
(totalmente disociado):
HNO3 + H20 à N03
-
+ H30+
En cambio, el C02 es un gas que reacciona con el agua dando ácido carbónico, H2C03 .Este es
un ácido débil (parcialmente disociado):
H2C03 + H20 D HCO3
-
+ H30+
El KCI es una sal de ácido fuerte, HCI, y base fuerte, KOH, que no sufre hidrólisis, por lo que
su disolución es neutra.
El acetato sódico es una sal de ácido débil, CH3COOH, y base fuerte, NaOH. Los aniones,
CH3C00-
, provinientes de la disociación de la sal, sufren hidrólisis básica:
CH3COO-
+ H20 D CH3COOH + OH-
ARAGÓN / JUNIO 98.COU / QUIMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / Nº 7
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
7.- Una muestra de 12,6 g de pentacloruro de fósforo se coloca en un matraz de 1,5
litros, en el que previamente se había hecho el vacío, y se calienta hasta la
temperatura de
250 0
C. Una vez establecido el equilibrio: PCl5 (g) PCl3 (g) + C12 (g), se encuentra
que la presión total en el matraz es de 3,0 atmósferas. Calcule:
a) El valor de la constante Kp, a 250 0
C.
b) Las fracciones molares de los gases en la mezcla en equilibrio.
Datos. Masas atómicas: cloro =35,5; fósforo =31.
R = 0,082 atm · l · mol-1
· K-1
. (2,5 puntos)
Solución:
Teniendo en cuenta la masa molecular del PCl5 (208,5 g/mol) :
12,6 / 208,5 = 6,04 · 10-2
Por lo tanto:
Ecuación de equilibrio: PCl5 (g) D PCl3 (g) + C12 (g)
Moles iniciales: 6,04·l0-2
0 0
Moles en el equilibrio: 6,04 l0-2
- x x x
Moles totales: nT = (6,04· l0-2
-x) + x + x = 6,04· l0-2
+ x
Aplicando la ecuación de los gases perfectos, PV = nRT, tendremos:
3 · l,5 = (6,04·10-2
+ x) · 0,0 82 · 523 x = 4,45·10-2
moles
Con este valor de x se puede calcular la composición del equilibrio, tanto en versión de las
fracciones molares como de las presiones parciales.
b) Las fracciones molares serán:
6,04·l0-2
- 4,45·l0-2
X (PCl5) = = 0,143
6,04·l0-2
+ 4,45·l0-2
4,45·l0-2
X (PCl3) = X (C12) = = 0,424
6,04·l0-2
+ 4,45·l0-2
ARAGÓN / JUNIO 98.COU / QUIMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / Nº 7
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
c) Aplicando la relación: Pi = xi · PT , las respectivas presiones parciales serán:
PPCl5 = 0,143 ·3,0 = 0,429 atm ; PPCl3 = PCl2 = 0,424 · 3,0 = 1,272 atm.
Sustituyendo en la expresión de Kp resulta:
Kp =(PPCl3 · PCl2) / PPCl5 = (1,272)2
/ 0,429 = 3,77 atm.
CANTABRIA / JUNIO 00.LOGSE / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO /OPCION
I / PROBLEMA 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
I-2.- En un recipiente cerrado vacío de 2 litros se introduce una cantidad de carbonato
de plata. Se eleva la temperatura a 110ºC y el carbonato de plata se descompone según el
equilibrio:
Ag2CO3 (s) • Ag2O (s) + CO2 (g)
Cuando se alcanza el equilibrio se han descompuesto 176,6 mg de carbonato de plata.
Calcular:
a) (1 punto) El valor de Kp y Kc para el equilibrio a 110ºC.
b) (0,5 puntos) La presión total en el equilibrio.
c) (0,5 puntos) El peso de dióxido de carbono en el equilibrio.
DATOS: Masas atómicas: C = 12; O = 16; Ag = 108, R = 0,082 atm·L/K·mol
Solución:
a) Reacción de descomposición: Ag2CO3 (s) • Ag2O (s) + CO2 (g)
Inicialmente: C0 -- --
Se descompone: x -- --
Se forman: -- x x
Equilibrio: C0 – x x x
El nº de moles de carbonato de plata descompuestos es :
nº de moles = m (g) / Mm
nº de moles = 176,6 / 276 = 6,39·10-4
moles
Por lo tanto la concentración x será:
[x] = nº de moles / V(L) = 6,39·10-4
/ 2 = 3,19·10-4
mol/L
A partir de la Ley de Acción de Masas, en cuya ecuación sólo intervienen las sustancias
gaseosas (ya que los sólidos tienen actividad 1), obtenemos el valor de Kc.
Kc = [CO2]
Kc = 3,19·10-4
Dado que la relación entre Kp y Kc es:
Kp = Kc · (RT)∆n
CANTABRIA / JUNIO 00.LOGSE / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO /OPCION
I / PROBLEMA 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Kp = 3,19·10-4
· ( 0,082·383) = 0,01
b) En este caso se cumple que: Kp = Pp(CO2)
Sabiendo que Pp = X· PT , siendo X = fracción molar, obtenemos:
PT = Pp / X
X (CO2) = nº moles CO2 / nº total de moles (g) = 3,19 ·10-4
/ 3,19 ·10-4
= 1
PT = Pp / 1
PT = Pp = Kp
PT = 0,01 atm
c) Peso de CO2 en el equilibrio, conociendo el nº de moles y la masa molecular:
m (g) = nº de moles · Mm
m (g) = 6,39·10-4
· 44 = 0,0281 g = 28,1 mg CO2
CANTABRIA / JUNIO 00. SELECTIVIDAD / QUIMICA/ CINÉTICA Y EQUILIBRIO
/OPCION I /CUESTION E
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
E.- Se preparan dos disoluciones de igual concentración: una con sal sódica del ácido
HA y otra con sal sódica del ácido HB. Si la constante de disociación del ácido HA es
mayor que la constante de disociación del ácido HB, ¿cuál de las dos disoluciones es más
básica?. Razónese.
Solución:
Kd (HA) > Kd (HB). Esto significa que el ácido HA es más fuerte que el ácido HB y como
consecuencia la base conjugada de HA (A-
) será más débil que la base conjugada de HB (B-
).
Sal sódica del ácido HA : NaA
Sal sódica del ácido HB : NaB
NaA y NaB se supone que son sales solubles, es decir, que se disocian completamente:
NaA → Na+
+ A-
(donde A-
es una base débil)
NaB → Na+
+ B-
(donde B-
es una base fuerte)
Estas sales al disolverse en medio acuoso sufren hidrólisis básicas, ya que sus respectivos
aniones reaccionan con el agua:
B-
+ H2O • BH + OH-
Al ser B-
base fuerte el equilibrio está muy desplazado hacia la derecha por lo que aumenta la
concentración de iones OH-
en la disolución, dando un pH básico.
A-
+ H2O • AH + OH-
Al ser A-
una base débil el equilibrio está muy poco desplazado hacia la derecha, la
concentración de iones OH-
será pequeña y el pH será menos básico.
Por tanto se cumplirá: pH NaA < pH NaB
CANTABRIA / JUNIO 00. SELECTIVIDAD / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO
/ OPCION I./ PROBLEMA 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
2.- En un recipiente cerrado y vacío de 10 litros se ponen en contacto 4,4 g de dióxido de
carbono con carbono sólido a 850ºC y se establece el equilibrio:
C (s) + CO2 (g) • 2CO (g)
El valor de Kc para este equilibrio a 850ºC es de 0,153. Calcular:
a) (0,5 puntos) El valor de Kp para este equilibrio a 850ºC
b) (1 punto) La presión total en el equilibrio.
c) (0,5 puntos) La presión parcial del monóxido de carbono en el equilibrio.
d) (0,5 puntos) El peso de dióxido de carbono en el equilibrio.
DATOS: Masas atómicas: C = 12; O = 16.
R = 0,082 atm·L/K·mol.
Solución:
a) Existe una fórmula que relaciona Kc con Kp
Kp = Kc · (RT)∆n
Sustituyendo los datos del problema:
Kc = 0,153; R = 0,082 atm·L/K·mol; T = 25+273 = 298 K; ∆n = 2-1 = 1 , se obtiene:
Kp = 0,153 · ( 0,082 · 298 ) = 14,089
b) Para calcular la presión total en el equilibrio, es necesario conocer el nº de moles gaseosos
en el equilibrio heterogéneo, que los calculamos a partir de la expresión de Kc:
Reacción: C (s) + CO2 (g) • 2 CO (g)
n iniciales 0,1
n reaccionantes x
n equilibrio 0,1 – x 2x
Kc = [CO]2
/ [CO2] =
10/)1,0(
)10/2( 2
x
x
−
0,153 = 4x2
/ 1-10x
4x2
+ 1,53x – 0,153 = 0
Resolviendo esta ecuación de segundo grado, salen dos soluciones, una de ellas es negativa
por lo que no tiene sentido químico.
CANTABRIA / JUNIO 00. SELECTIVIDAD / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO
/ OPCION I./ PROBLEMA 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
La solución positiva es el valor correcto de x:
x = 0,08
El nº total de moles gaseosos del sistema es:
nT = 0,1 – x + 2x = 0,1 + x = 0,1 + 0,08 = 0,18 moles
Entonces a partir de la ecuación de los gases ideales P·V = n·R·T, en las condiciones del
equilibrio, calculamos P:
P = nT · R · T / V
P = 0,18 · 0,082 · 1123 / 10 = 1,65 atm
c) Presión parcial de CO: PCO = PT · XCO
PCO = 1,65 · (n CO / nT ) = 1,65 · (2x / 0,1 + x) = 1,65 · ( 0,16 / 0,18)
PCO = 1,46 atm
d) moles de CO2 en el equilibrio = 0,1 – x
n CO2 = 0,1 – 0,08 = 0,02
m (g) CO2 = n · Mm = 0,02 · 44 = 0,88 g
CANTABRIA / JUNIO 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
CUESTIÓN D
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
D. La descomposición del hidrogenocarbonato sódico tiene lugar según el equilibrio:
2 NaHCO3 (s) Na 2CO3 (s) + CO2 (g) + H2O (g) DDHº =129 KJ
Contestar razonadamente:
a) [0.5 puntos] ¿Favorece la descomposición un aumento de la temperatura?
b) [0.5 puntos] ¿Favorece la descomposición un aumento de la presión?
c) [0.5 puntos ¿Favorece la descomposición la adición de más hidrogenocarbonato
sódico?
d) [0.5 puntos] ¿Favorece la descomposición la retirada de dióxido de carbono y vapor
de agua?
Solución:
Si en un equilibrio se introduce alguna modificación externa (temperatura, presión o
concentraciones), el equilibrio evolucionará en el sentido en que se oponga al cambio
provocado.
a) Un aumento de temperatura, hace que el sistema tienda a absorber energía, desplazándose
en el sentido en que la reacción sea endotérmica, que es precisamente de izquierda a derecha,
favoreciendo pues la descomposición.
b) Un aumento de presión, hace que el equilibrio se desplace en el sentido en que haya menos
moles, para que se mantenga P·V = cte; luego se desplazará hacia la izquierda, que no es el
sentido que favorece la descomposición.
c) Si se adiciona más reactivo, el equilibrio no se altera pues es una especie sólida.
d) La retirada de los productos de la reacción, fomenta el incremento de su producción, luego
sí se favorece la descomposición.
CANTABRIA / JUNIO 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN I / PROBLEMA Nº 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Opción de problemas I
I-2. En un recipiente cerrado de 0,5 litros, en el que se ha hecho el vacío, se introducen
2,3 gramos de tetraóxido de dinitrógeno, y a la temperatura de 35 ºC se alcanza el
equilibrio:
N2O4 (g) 2 NO2 (g)
El valor de Kc para este equilibrio a 35ºC es 0,01. Calcular:
a) El valor de Kp para este equilibrio a 35ºC.
b) El grado de disociación del tetraóxido de dinitrógeno.
c) La presión total en el equilibrio.
DATOS: Masas atómicas: N = 14; O =16.
R= 0,082 atm· L/mol· K.
Solución:
Se conoce la masa de N2O4 utilizada en la reacción, luego se determinan sus moles, y con
ellos y el volumen total, la concentración inicial:
Moles de N2O4 = 2,3 / 92 = 0,025 moles
[N2O4] inicial = 0,025 / 0,5 = 0,05 M
El equilibrio dado es:
N2O4 2 NO2
[ ]inicial 0,05 --
[ ]equil. 0,05 - x 2 · x
a) La expresión que relaciona Kc y Kp es:
Kp = Kc · (R· T)Dn
Donde Dn es la diferencia entre los moles de productos gaseosos, y los moles de los reactivos
gaseosos.
En el equilibrio dado Dn = 1 ; luego Kp = Kc· R· T = 0,01 · 0,082· 308 = 0,252
CANTABRIA / JUNIO 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN I / PROBLEMA Nº 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
b) Se ha llamado "x" a la cantidad (en moles / L) de productos formada).
Sustituyendo en la expresión de la Kc, se determina el valor de "x":
Kc = [NO2]2
/ [N2O4] = 0,01
De donde:
0,01 = (2 · x)2
/ (0,05 - x)
Y así se tiene:
x = 0,01 M
Luego en el equilibrio se tendrá:
[NO2]=2· x = 0,02 mol/L
[N2O4] = 0,05 - x = 0,04 mol/L
Otra forma de expresar las concentraciones en el equilibrio es en función del grado de
disociación, a:
N2O4 2 NO2
[ ]inicial 0,05 --
[ ]equil. 0,05 · (1 - a) 0,05 · 2· a
Se toma el caso del producto, y se iguala esta expresión en función de a con la anterior, en
función de "x", de valor ya conocido, llegando a:
0,05· 2· a = 2 · x = 0,02 M
De donde se obtiene:
a = 0,2 = 20 % de disociación.
c) Como se tiene una mezcla de gases, se cumple:
Ptotal· V total = n totales · R· T
CANTABRIA / JUNIO 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN I / PROBLEMA Nº 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Los moles totales se obtienen de la suma de los moles de las dos especies presentes en el
equilibrio, determinadas a partir de las concentraciones halladas en b) y del volumen total del
recipiente (0,5 L):
n N2O4 = 0,04 · 0,5 = 0,02 moles
n NO2 = 0,02 · 0,5 = 0,01 moles
n totales = 0,02 + 0,01 = 0,03 moles
P total = (0,03 · 0,082· 308) / 0,5 = 8,42 atm
CANTABRIA / JUNIO 03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN II / PROBLEMA 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
OPCIÓN II
PROBLEMA 2
2. En un recipiente cerrado y vacío de 400 mL se introducen 1,280 g de bromo y 2,032 g
de yodo. Se eleva la temperatura a 150 ºC y se alcanza el equilibrio:
Br2 (g) + I2 (g) ‡ 2 BrI (g)
El valor de Kc a 150ºC es 280. Calcular:
a) El valor de Kp a 150ºC.
b) La presión total en el equilibrio.
c) Los gramos de yodo en el equilibrio.
DATOS: Masas atómicas: Br = 80; I = 127
R = 0,082 atm · L / mol · K
Solución:
a) Se escribe la expresión que relaciona Kp y Kc:
Kp = Kc · (R · T)Dn
Donde Dn = moles productos gases - moles reactivos gases
Luego par este caso:
Kp = 280 · (0,082 · 423)2 - 2
= 280
b) Se recurre al equilibrio, en el que se escriben las concentraciones iniciales ( moles / V
total), y en ele equilibrio, llamando "x" a la cantidad disociada:
moles de Br2 = 1,280 / (80 · 2) = 8 · 10-3
moles
[Br2] = 8 · 10-3
/ 0,4 = 0,02 M
moles de I2 = 2,032 / (127 · 2) = 8 · 10-3
moles
[I2] = 8 · 10-3
/ 0,4 = 0,02 M
CANTABRIA / JUNIO 03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN II / PROBLEMA 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Br2 (g) + I2 (g) ‡ 2 BrI (g)
[ ]inicial 0,02 0,02 --
[ ]equilibrio 0,02 - x 0,02 - x 2 · x
La expresión de Kc es:
Kc = [BrI]2
/ ([Br2] · [ I2 ])
Kc = (2 · x)2
/ (0,02 - x)2
= 280
De donde se tiene:
x = 0,017 M
Para hallar la P total, se calculan los moles totales en el equilibrio, y se utiliza la ecuación de
los gases ideales:
n totales = 2 · (0,02 - 0,017) + 2 · 0,017 = 0,04 moles
P · V = n · R · T
P total = (0,04 · 0,082 · 423) / 0,4 = 3,46 atm
c) Los gramos de yodo en el equilibrio se obtienen a partir de la concentración en el equilibrio
de dicho bromo:
[I2] = 0,02 - 0,017 = 3 · 10-3
M = moles / 0,4
moles I2 = 1,2 · 103
moles
masa I2 = 1,2 · 103
· 254 = 0,3048 g
CANTABRIA / JUNIO 03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN II / CUESTIÓN D
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
OPCIÓN II
CUESTIÓN D
Sea el equilibrio: C (s) + CO2 (g) ‡ 2CO (g) DHº = 119,8 KJ .
Contesta razonadamente cómo modifica el equilibrio:
a) Disminuir la cantidad de carbono.
b) Aumentar la cantidad de dióxido de carbono.
c) Disminuir la temperatura.
d) Aumentar la presión.
Solución:
El Principio de Le´Chatelier, dice que si sobre un sistema en equilibrio se introduce alguna
modificación, el sistema tenderá a desplazarse en el sentido que se oponga a tal alteración:
a) Si disminuye la concentración de este reactivo, el sistema tenderá a aumentarla, es decir, se
desplazará hacia la izquierda.
b) Si se aumenta la concentración de un reactivo, el equilibrio tenderá a consumir dicho
reactivo, luego se desplazará hacia la derecha.
c) Si se disminuye la temperatura, el sistema tenderá a ceder calor, esto es, a desplazarse en el
sentido en que la reacción sea exotérmica; en este caso en sentido contrario a como está
escrita, es decir, hacia la izquierda.
d) Un aumento de la presión hará que el equilibrio se desplace en el sentido en que sea menor
el número de moles de gases, para que se mantenga: P · V = cte.
En este caso, hay menos moles gaseosos a la izquierda, luego hacia allí se irá el equilibrio.
CANTABRIA / JUNIO 99. LOGSE / QUÍMICA / CÍNÉTICA Y EQUILIBRIO /
CUESTIÓN D
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
D.- Sea el proceso en equilibrio:
2 NO (g) + O2 (g) D 2 NO2 (g) ; ∆HO
= -114 kJ ; ∆SO
= - 146 J/K.
a) Calcular el calor absorbido o desprendido cuando reaccionan 2 gramos de monóxido
de nitrógeno.
b) Indicar razonadamente cómo se desplaza el equilibrio al disminuir el volumen.
c)I ndicar razonadamente cómo se desplaza el equilibrio al disminuir la temperatura.
d) Calcular para qué valores de temperatura el proceso será espontáneo.
Datos: Masas atómicas: N = 14; O = 16.
Solución:
a) Considerando que 1 mol de NO son 30 gramos y que se desprenden para esta cantidad:
∆HO
= -114 / 2 = -57 kJ/mol
Si tenemos 2 gramos el calor desprendido será:
Q = (m / Mm) · ∆HO
= (2 / 30) · 57 = 3,8 kJ
b) Al disminuir el volumen, como la constante Kc no puede variar, debe aumentar el número
de moles de dióxido de nitrógeno, por lo que la reacción se desplazará hacia la derecha.
c) Según el principio de Le Chatelier, al disminuir la temperatura, la reacción al ser
exotérmica se opondrá a dicha modificación, desplazándose hacia la derecha, es decir
desprendiendo calor (aumento de T).
d) Para que una reacción sea espontánea la variación de la energía libre de Gibbs tiene que ser:
∆G < 0.
Según la expresión: ∆G = ∆H – T · ∆S
la reacción será espontánea paras los valores de T que cumplan: T < x∆Hx/x∆Sx
T < 114 / 146 · 103
= 781
La reacción será espontánea para temperaturas inferiores a 781 K (508 ºC).
CANTABRIA / JUNIO 99. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN I / PROBLEMA 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Problema 2.- Se toman 13 ml. de ácido clorhídrico concentrado de 1,15 g/mL de
densidad y 30,14% en peso, y se diluyen con agua destilada hasta 500 mL.
a) Calcular la normalidad del ácido clorhídrico diluido.
b) Calcular la molaridad del ácido clorhídrico concentrado.
c) Calcular el pH cuando se añaden 50 ml. de hidróxido sódico 0,3 M a 50 ml. de ácido
clorhídrico diluido.
d) Se añaden 50 ml. de agua destilada a 50 ml, de ácido clorhídrico diluido. ¿Cuántos
mililitros de hidróxido sódico 0,3 M se necesitan para su neutralización?
Datos: Masas atómicas: H = 1; CL = 35,5.
Solución:
a) Se calcula la masa de HCl:
d = m / V 1,15 = m / 13 m = 14,95 g
Al ser un 30,14% en peso la riqueza del ácido puro:
m HCl = 30,14 · 14,95 / 100 = 4,51 g (en 500 mL)
La cantidad en moles de soluto de la disolución es:
n HCl = 4,51/36,5 = 0,124 moles
Siendo la molaridad y la normalidad iguales ya que la valencia del HCl es 1.
M HCl = 0,124 / 0,5 = 0,248 mol/L
N HCl = 0,248 eq/L
b) En el caso del ácido concentrado el número de moles será 0,124 y el volumen de disolución
0,013 L.
M = 0,124 / 0,013 M = 9,5 mol/L
c) La reacción es:
HCl + NaOH à NaCl + H2O
Según la estequiometría de la reacción obtendremos:
n NaOH = Vb · Mb = 0,3 · 0,05 = 0,015 moles
CANTABRIA / JUNIO 99. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN I / PROBLEMA 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
n HCl = Va · Ma = 0,248 · 0,05 = 0,0124 moles
Como hay un exceso de NaOH y al ser este un electrolito fuerte se cumple que:
0,015 - 0,0124 = 2,6 · 10-3
mol (en 0,1 L)
[OH-
] = n / V = (2,6 · 10-3
) / 0,1 = 2,6 · 10–2
M
pOH = -log [OH-
] = - log (2,6 · 10-2
) = 1,59
pH = 12,41
d) El HCl diluido contiene 0,248 mol/L por lo tanto en 50 mL tendrá:
n = V · M = 0,248 · 0,5 = 0,0124 moles HCl
Según la ecuación se necesitarán los mismos moles de NaOH ( 0,3 M) para su neutralización,
es decir, 0,0124 moles.
V = n / M = 0,0124 / 0,3 = 41,3 · 10-3 L = 41,3 mL
CANTABRIA / SEPTIEMBRE 00. LOGSE / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO /
OPCION I / PROBLEMA 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
I-2.- En un recipiente cerrado y vacío de 5 litros se introducen 5,08 g de yodo. Se eleva la
temperatura a 900 ºC y se alcanza el equilibrio:
I2 (g) • 2 I (g)
El valor de Kc para este equilibrio a 900ºC es de 5,2·10-4
. Calcular:
a) (0,5 puntos) El valor de Kp para el equilibrio a 900ºC.
b) (1 punto). El grado de disociación del yodo.
c) (0,5 puntos) La presión parcial del yodo sin disociar en el equilibrio.
DATOS: Masas atómicas: I = 127. R = 0,082 atm L / K mol.
Solución:
a) La relación entre Kc y Kp es la siguiente:
Kp = Kc·(RT)∆n
Sustituyendo los valores: Kc = 5,2·10-4
R = 0,082 atm·L / K·mol ∆n = 2 – 1 = 1
T = 900 + 273 = 1173 K, se obtiene:
Kp = 5,2·10-4
· ( 0,082 · 1173)1
= 5,0·10-2
b) Equilibrio de disociación: I2 (g) • 2 I (g)
inicialmente C0 --
se disocia αC0 --
se forma -- 2αC0
equilibrio C0(1-α) 2αC0
Aplicando la ley de acción de masas Kc = [I]2
/[I2] :
5,2·10-4
= (2αC0)2
/ C0(1-α) = 4 α2
C0 / (1-α)
La C0 se calcula con los datos del problema: C0 = nº moles / V(L)
nº moles = m(g) / Mm = 5,08 / 254 = 0,02 moles
C0 = 0,02 / 5 = 4·10-3
moles/L
CANTABRIA / SEPTIEMBRE 00. LOGSE / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO /
OPCION I / PROBLEMA 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Quedando entonces:
5,2·10-4
= 4· α2
· 4·10-3
/ (1-α)
5,2·10-4
- 5,2·10-4
α - 1,6·10-2
α2
= 0
Resolviendo esta ecuación de segundo grado se obtiene el grado de disociación:
α = 0,164 = 16,4 %
c) Calculo de la presión parcial a partir del valor de Kp:
Kp = ( Pp I)2
/ Pp I2 = (PT · X I)2
/ (PT · X I2) = (PT · X I
2
) / (X I2)
X = fracción molar = moles de soluto / moles totales
Sabiendo que α = 0,164 , C0 = 4·10-3
moles/L y V =5 L, se calcula la composición en moles:
nT = (C0(1-α) + 2αC0) · V = 2,33·10-2
moles
n I2 = C0(1-α) · V = 1,67·10-2
n I = 2αC0 · V = 6,56·10-3
Así las fracciones molares serán:
X (I2) = 1,67·10-2
/ 2,33·10-2
= 0,716
X (I) = 6,56·10-3
/ 2,33·10-2
= 0,284
Hallamos la presión total de la mezcla gaseosa a partir de su relación con Kp:
PT = Kp · X (I2) / X2
(I)
PT = 5,0·10-2
· 0,716 / (0,284)2
= 0,443 atm
De modo que la presión parcial de I2 es:
Pp (I2) = PT · X (I2) = 0,443 · 0,716 = 0,317 atm.
CANTABRIA / SEPTIEMBRE 00. COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN I / CUESTION E
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
E.- Sea el equilibrio: C (s) + ½ O2 (g) • CO (g) ∆H = -155 kJ
a) (0,5 puntos) ¿Cómo modifica el equilibrio la disminución de la temperatura?.
Razónese.
b) (0,5 puntos) ¿Cómo modifica el equilibrio el aumento de la presión? Razónese.
Solución:
Como el incremento de entalpía es negativo, podemos decir que la reacción es exotérmica, es
decir desprende calor. Entonces según el principio de Le Chatelier “, cuando en un sistema en
equilibrio se varía algún factor externo, el equilibrio se desplaza en el sentido que tienda a
contrarrestar dicha variación”.
a) Disminución de temperatura: al descender la temperatura estamos enfriando la reacción,
según el principio de Le Chatelier, la reacción debe oponerse al enfriamiento y, por
tanto, se desplazará hacia la derecha desprendiendo calor.
b) Aumento de la presión: la presiónsólo influye en sistemas gaseosos.
En esta reacción se cumple que: ∆n = 1 - 1/2 = ½ > 0
Al aumentar la presión total el equilibrio se desplaza en el sentido en que disminuya el
volumen, es decir, donde menor sea el nº de moles gaseosos, en nuestro caso hacia la
izquierda.
CANTABRIA / SEPTIEMBRE 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
CUESTIÓN D
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
D. a) [0.5 puntos ] Definir los conceptos de ácido y base según la teoría de Arrhenius.
b) [0.5 puntos] Indicar como esta formada una disolución reguladora de pH.
c) [ 1 punto ] Indicar razonadamente las disoluciones reguladoras de pH que pueden
prepararse con las siguientes disoluciones acuosas: Acido clorhídrico; ácido sulfúrico;
ácido acético (etanoico); ácido metanoico; cloruro sódico; sulfato sódico; acetato
(etanoato) sódico y metanoato sódico.
DATOS. Acido acético (etanoico): Ka = 2.10-5
. Acido metanoico: Ka = 1,7.10-4
.
Solución:
a) Según la teoría de Arrhenius, un ácido es una sustancia que en disolución acuosa es capaz
de ceder protones:
HCl τ H+
+ Cl-
Y una base, sería toda sustancia que en disolución acuosa, se disocia dando iones OH-
:
NaOH τ Na-
+ OH-
b) Una disolución reguladora o amortiguadora, está formada por un ácido débil y su base
conjugada, o bien por una base débil y su ácido conjugado; de modo que pequeñas adiciones
de ácido o base fuertes no modifican sensiblemente su pH.
c) Teniendo en cuenta los datos dados, se deduce que de los 4 ácidos, solamente dos son
débiles, los 2 que presentan constante de disociación: el acético y el metanoico. Por ello, y
dada la definición de disolución reguladora anterior, sólo estos dos ácidos, con sus
correspondientes bases conjugadas: acetato sódico y metanoato sódico, las podrán formar.
Así, se tendrían:
Acido acético / acetato sódico.
Ácido metanoico / metanoato sódico.
CANTABRIA / SEPTIEMBRE 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN II / PROBLEMA 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
II-2. En un recipiente cerrado y vacío de 2 litros se introducen 2,62 g de cloruro de
nitrosilo NOCl. Se eleva la temperatura a 350º C y cuando se establece el equilibrio:
NOCl (g) NO (g) + 1/2 Cl2 (g)
La presión en el recipiente es de 1,33 atm. Calcular:
a)[1,5 puntos] El valor de Kc y Kp para este equilibrio a 350 ºC.
b) [0,5 puntos] La concentración molar de cloro en el equilibrio.
DATOS: Masas atómicas: N = 14; O = 16; Cl = 35,5.
R=0,082 atm·L/ mol·K.
Solución:
a) Se determinan, en primer lugar, los moles de NOCl contenidos en la masa que se da como
dato:
Moles NOCl = 0,04 moles
Se escribe de nuevo el equilibrio, especificando los moles de cada especie presentes, tanto
inicialmente como en ele momento del equilibrio, llamando “x” a los moles de reactivo que
han reaccionado entonces:
NOCl (g) NO (g) + 1/2 Cl2 (g)
Moles iniciales 0,04 -- --
Moles equilibrio 0,04 - x x 1/2 · x
Y se escribe la expresión de la constante de equilibrio en función de las concentraciones, Kc,
en la que se introducen las concentraciones de las tres especies presentes en el equilibrio
(moles / volumen del recipiente):
Kc = ([NO] · [Cl2]1/2
) / [NOCl]
Kc = 0,16
Y ahora, con la expresión que relaciona Kc con la constante en función de las presiones
parciales, Kp, se halla el valor de ésta:
Kp = Kc · (R · T)Dn
Siendo: Dn = (1 + 1/2) – 1
Kp = 1,17
CANTABRIA / SEPTIEMBRE 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN II / PROBLEMA 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
b) Para determinar la concentración molar de cloro en el equilibrio, se debe conocer el valor
de “x”, es decir, de los moles de NOCl que reaccionan, dando lugar tanto a cloro como a
monóxido de nitrógeno.
Para ello, y puesto que todas las especies son gases, se recurre al la ecuación de los gases
perfectos:
P · V = n · R · T
Donde “n” representa los moles totales en el equilibrio, esto es:
n = (1,33 · 2) / (0,082 · 623) = 0,052 moles
n = 0,04 – x + x + 1/2·x
Igualando ambas expresiones, se tiene:
x = 0,024 moles
Luego, los moles de cloro en el equilibrio serán:
Moles de Cl2 = 0,012 moles
Y su concentración molar, el resultado de dividir estos moles entre el volumen del recipiente:
[Cl2] = 0,012 / 2 = 6 · 10-3
M
CANTABRIA / SEPTIEMBRE 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / OPCIÓN I / CUESTIÓN C
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Cuestión C
C Sea el sistema en equilibrio.
C (s) + 1/2 O2 (g) CO (g) DDH = - 155 KJ
Indicar razonadamente cómo modifica el equilibrio:
a) Aumentar la temperatura.
b) Disminuir la presión.
c) Disminuir la cantidad de carbono.
d) Añadir un catalizador.
Solución:
C (s) + 1/2 O2 (g) CO (g) DH < 0
Si en un equilibrio se introduce alguna modificación externa (temperatura, presión o
concentraciones), el equilibrio evolucionará en el sentido en que se oponga al cambio
provocado.
a) Un aumento de temperatura, hace que el sistema tienda a absorber energía, desplazándose
en el sentido en que la reacción sea endotérmica, que es precisamente de derecha a izquierda.
b) Una disminución de presión, hace que el equilibrio se desplace en el sentido en que haya
mayor número de moles de especies gaseosas, para que se mantenga P· V = cte; luego se
desplazará hacia la derecha.
c) Si se adiciona más C, el equilibrio no se altera pues es una especie sólida.
d) La adición de un catalizador no altera el equilibrio, sólo modificaría su velocidad.
CANTABRIA / SEPTIEMBRE 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / CUESTIÓN D
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
CUESTIÓN D
D. a) Según la teoría de Bönsted-Lowry cuanto más fuerte es un ácido, su base
conjugada ¿será más fuerte o más débil? Explícalo.
b)En una disolución acuosa la concentración molar de iones hidrógeno se multiplica por
10. ¿Cómo varía el pH? Razónese.
Solución:
a) Según Brönsted, una especie ácida es aquella que en disolución tiende a ceder protones,
mientras que las bases tendrán tendencia a captarlos:
HA + H2O A-
+ H3O+
Ha es la especie que actúa como ácido, luego si es un ácido fuerte, será que la tendencia a
perder el protón es muy alta, es decir, el equilibrio está muy desplazado hacia la derecha;
mientras que la base, A-
, no tenderá a captar el protón, y será muy débil.
b) La expresión del pH es la siguiente:
pH = - log [H3O+
]
Una disolución es tanto más ácida cuanto mayor sea su concentración de protones, lo que da
lugar a valores de pH más bajos.
Luego si la concentración de protones se hace más grande, la disolución será más ácida, y el
pH menor.
Concretamente, para el caso pedido, si la concentración de protones se multiplica por 10, el
pH quedará reducido en una unidad; por ejemplo:
[H3O+
] = 0,01 M pH = 2
Nueva [H3O+
] = 0,01 · 10 = 0,1 M pH = 1
CANTABRIA / SEPTIEMBRE 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / OPCIÓN II / PROBLEMA Nº 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Opción de problemas II
II-1. En un recipiente cerrado de 0,2 litros, en el que se ha hecho el vacío, se introducen
1,28 gramos de yoduro de hidrógeno. Se eleva la temperatura a 400 ºC y se alcanza el
equilibrio:
HI (g) 1/2 I2 (g) + 1/2 H2 (g)
El valor de Kc para este equilibrio a 400ºC es 0,13. Calcular:
a) El valor de Kp para este equilibrio a 400ºC.
b) El grado de disociación del yoduro de hidrógeno.
c) Los gramos de yodo en el equilibrio.
DATOS: Masas atómicas H =1; I =127.
R= 0,082 atm · L / mol · K.
Solución:
Se conoce la masa de HI utilizada en la reacción, luego se determinan sus moles, y con ellos y
el volumen total, la concentración inicial:
Moles de HI = 1,28 / 128 = 0,01 moles
[HI] inicial = 0,01 / 0,2 = 0,05 M
El equilibrio dado es:
HI 1/2 I2 + 1/2 H2
[ ]inicial 0,05 -- --
[ ]equil. 0,05 - x 1/2 · x 1/2 · x
a) La expresión que relaciona Kc y Kp es:
Kp = Kc · (R· T)Dn
Donde Dn es la diferencia entre los moles de productos gaseosos, y los moles de los reactivos
gaseosos.
En el equilibrio dado Dn = 0, luego Kp = Kc = 0,13.
b) Se ha llamado "x" a la cantidad (en moles / L) de productos formada).
CANTABRIA / SEPTIEMBRE 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / OPCIÓN II / PROBLEMA Nº 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Sustituyendo en la expresión de la Kc, se determina el valor de "x":
Kc = ([I2]1/2
· [H2]1/2
) / [HI] = 0,13
De donde:
0,13 = [(1/2 · x)1/2
· (1/2· x)1/2
] / (0,05 - x)
Y así se tiene:
x = 0,0103 M
Luego en el equilibrio se tendrá:
[I2]= [H2] = 1/2 · x = 5,16 · 10-3
M
[HI] = 0,05 - x = 0,0397 M
Otra forma de expresar las concertaciones en el equilibrio es en función del grado de
disociación, a:
HI 1/2 I2 + 1/2 H2
[ ]inicial 0,05 -- --
[ ]equil. 0,05 · (1 - a) 0,05 · 1/2· a 0,05 · 1/2· a
Se toma el caso de uno de los productos, y se iguala esta expresión en función de a con la
anterior, en función de "x", de valor ya conocido, llegando a:
0,05· 1/2· a = 1/2 · x = 5,16 · 10-3
M
De donde se obtiene:
a = 0,2064 = 20,64 % de disociación.
c) Conocida la concentración de yodo en el equilibrio, y con el volumen total, se determinan
los moles de yodo en el equilibrio, y luego su masa:
[I2]equil. = 5,16 · 10-3
M
Moles de I2 en el equilibrio = 5,16 · 10-3
· 0,2 = 1,032 · 10-3
moles
Masa de I2 en el equilibrio = 1,032 · 10-3
· 127· 2 = 0,262 g
CANTABRIA / SEPTIEMBRE 02. LOGSE / QUÍMICA / ESTEQUIOMETRÍA
/ OPCIÓN II / PROBLEMA Nº 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Opción de problemas II
II-2. Se dispone de una disolución acuosa concentrada de hidróxido sódico de 1,43 g/mL
de densidad y 40% en peso. Calcular:
a) La normalidad de la disolución acuosa obtenida diluyendo 70 mL de la disolución
concentrada a dos litros.
b) El pH obtenido al añadir 10 mL, 12,5 mL o 15 mL de ácido clorhídrico 1 N a 25 mL
de la disolución obtenida en a).
DATOS: Masas atómicas H =1; O =16; Na = 23.
Solución:
a) Se tiene una disolución de NaOH, de densidad y riqueza conocidas; con ellas se determinan
los gramos de NaOH puros presentes en 1 L de la disolución:
Masa de NaOH puro en 1 L = 1430 · (40 / 100) = 572 g
A continuación se determinan los moles contenidos en estos gramos, y la molaridad de 1 l de
disolución:
Moles de NaOH = 572 / 40 = 14,3 moles
M = 14,3 M
La normalidad de la disolución, coincide con la molaridad, pues en una base con un solo
grupo OH, luego:
N = 14,3 N
Y como se lleva a cabo una concentración, se cumple:
Nº equivalentes diluida = nº equivalentes concentrada
O lo que es lo mismo:
(N· V) d = (N · V) c
De donde se despeja el dato desconocido, la normalidad de la disolución resultante de
concentrar la inicial:
Nc = (14,3 · 70) / 2000 = 0,5 N
b) La reacción de neutralización que tienen lugar es la siguiente:
CANTABRIA / SEPTIEMBRE 02. LOGSE / QUÍMICA / ESTEQUIOMETRÍA
/ OPCIÓN II / PROBLEMA Nº 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
NaOH + HCl τ NaCl + H2O
Como se puede observar, se produce mol a mol, luego habrá que determinar los moles de
ácido y de base contenidos en los volúmenes dados:
NaOH
N = 0,5 N
M = 0,5 M
V = 25 mL = 0,025 L
Moles de NaOH = 0,5 · 0,025 = 0,0125 moles
HCl
1ª disolución:
N = 1 N
M = 1 M
V = 10 mL = 0,010 L
Moles de HCl = 1 · 0,010 = 0,010 moles
2ª disolución:
N = 1 N
M = 1 M
V = 12,5 mL = 0,0125 L
Moles de HCl = 1 · 0,0125 = 0,0125 moles
3ª disolución:
N = 1 N
M = 1 M
V = 15 mL = 0,015 L
Moles de HCl = 1 · 0,015 = 0,015 moles
Por lo tanto, a continuación, se va cuál es la especie en exceso, los moles de ésta que quedan
sin reaccionar (por diferencia entre los moles del reactivo en exceso y del limitante), y con
ellos y el volumentotal de la nueva disolución, su concentración final:
1ª Mezcla: NaOH + HCl de la 1ª disolución:
Reactivo en exceso = NaOH
Moles de NaOH sobran = 0,0125 - 0,010 = 2,5 · 10-3
CANTABRIA / SEPTIEMBRE 02. LOGSE / QUÍMICA / ESTEQUIOMETRÍA
/ OPCIÓN II / PROBLEMA Nº 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
[NaOH] sobra = 2,5 · 10-3
/ (0,025 + 0,010) = 0,0714 M
La disolución tendrá carácter básico.
2ª Mezcla: NaOH + HCl de la 2ª disolución:
No hay ningún reactivo en exceso, los dos reaccionan completamente, luego el resultado es
una disolución neutra, pues se forma una base procedente de ácido y base fuertes.
3ª Mezcla: NaOH + HCl de la 3ª disolución:
Reactivo en exceso = HCl
Moles de HCl sobran = 0,015 - 0,0125 = 2,5 · 10-3
[HCl] sobra = 2,5 · 10-3
/ (0,025 + 0,025) = 0,05 M
La disolución será ácida.
A continuación, aplicando las definiciones de pH y de pOH (y la relación entre ellos), según
corresponda, se determinan los valores de pH pedidos, que coincidirán con lo supuesto según
el reactivo en exceso:
pH = - log [H3O+
]
pOH = - log [OH-
]
pH + pOH = 14
Las concentraciones de H3O+
y de OH-
coinciden con las concentraciones de HCl y NaOH
sobrantes, respectivamente, pues ambas son especies fuertes, es decir, completamente
disociadas en sus iones:
1ª Mezcla:
[NaOH] sobra = [OH-
]en disolución = 0,0714 M
pOH = 1,14
pH = 12,85
Es un pH correspondiente a una disolución básica, como ya se había previsto.
2ª Mezcla: pH = 7, al haber justificado que ambos reactivos se consumen por completo.
CANTABRIA / SEPTIEMBRE 02. LOGSE / QUÍMICA / ESTEQUIOMETRÍA
/ OPCIÓN II / PROBLEMA Nº 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
3ª Mezcla:
[HCl] sobra = [H3O+
] en disolución = 0,05 M
pH = 1,3
Es, pues, una disolución ácida, tal y como se había razonado.
CATALUÑA / SEPTIEMBRE 98.COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / SERIE
4 / PROBLEMA Nº 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
2.- Se mezclan 2 cm3
de ácido clorhídrico 2 M con 5 cm3
de ácido nítrico 0,5 M en un matraz
de 250 cm3
y se enrasa con agua destilada.
a) ¿Cuáles serán las concentraciones de los iones cloruro, nitrato y protones en la
disolución resultante?
b) Mezclando la disolución anterior con 100 cm3
de una disolución de hidróxido de bario
0,25 M. Calcular el pH de la disolución final.
Solución:
a) El volumen final de la disolución es 250 cm3
= 0,250 L
Como inicialmente se tiene: 2 cm3
de HCl 2 M y 5 cm3
de HNO3 0,5 M, hay que calcular los moles
de cada uno de los ácidos inicialmente.
Moles de HCl = M · V = 2 · 0,002 = 0,004 moles
Moles de HNO3 = M · V = 0,5 · 0,005 = 0,0025 moles
Estos dos ácidos son fuertes y se disocian totalmente de modo que:
HCl + H2O → H3O+
+ Cl-
HNO3 + H2O → H3O+
+ NO3
-
Por lo tanto, en el equilibrio tendremos tantos moles de Cl-
como moles iniciales teníamos de HCl, y
tantos moles de NO3
-
como moles iniciales de HNO3. Los moles de H3O+
, serán la suma de los que
provienen de cada uno de los ácidos.
Moles de Cl-
= 0,004 moles
Moles de NO3
-
= 0,0025 moles
Moles de H3O+
= 0,004 + 0,0025 = 0,0065 moles
Sabiendo que el volumen final son 0,250 L, se calcula la concentración de cada uno de los iones
anteriores.
M = nº moles / V(L)
[Cl-
] = 0,004 / 0,250 = 0,016 mol / L
[NO3
-
] = 0,0025 / 0,250 = 0,010 mol / L
CATALUÑA / SEPTIEMBRE 98.COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / SERIE
4 / PROBLEMA Nº 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
[H3O+
] = 0,0065 / 0,250 =0,026 mol / L
b) Al mezclar la disolución anterior con 100cm3
de Ba(OH)2 0,25 M, estamos variando el volumen (
Vfinal = 0,350 L ) por lo que variaran las concentraciones calculadas en el apartado anterior.
El Ba(OH)2 es una base fuerte y se disocia totalmente:
Ba(OH)2 → Ba2+
+ 2 OH-
Moles de Ba(OH)2 = 0,25 · 0,1 = 0,025 moles
Por la estequiometria de la reacción:
Moles de Ba2+
= 0,025 moles
Moles de OH-
= 2 · 0,025 = 0,050 moles
Los iones OH-
que provienen de esta disociación reaccionan con los iones H3O+
de la disolución
ácida anterior, del siguiente modo:
OH-
+ H3O+
D 2H2O
Sabemos que la constante del equilibrio iónico de agua es Kw = 10-14
.Lo que tenemos ahora es la
reacción inversa, por lo que K = 1 / 10-14
= 1014
, que es una constante muy alta, y nos
indica que el equilibrio está totalmente desplazado a la derecha. Es decir la reacción tendrá
lugar hasta que uno de los reacctivos (el limitante) se agote.
[OH-
] = 0,050 moles / 0,350 L = 0,143 mol / L
[H3O*
] = 0,0065 moles / 0,350 L = 0,018 mol / L
Como la reacción entre ellos es 1:1, el reactivo limitante es el H3O+
, por lo tanto:
OH-
+ H3O+
→ 2 H2O
Inicialmente: 0,143 0,018
Finalmente: 0,143 – 0,018 = 0,125 -
[OH-
] = 0,125
pOH = -log [OH-
] = 0,90
CATALUÑA / SEPTIEMBRE 98.COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / SERIE
4 / PROBLEMA Nº 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
pH = 14 - pOH = 14 – 0,90 = 13,1
CANTABRIA/ SEPTIEMBRE 98. LOGSE/ QUÍMICA/CINÉTICA Y EQUILIBRIO/
PROBLEMAS /OPCIÓN A / Nº4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
4.- En un recipiente cerrado de 5 litros en el que se ha hecho el vacío, se introducen 7,1
g de cloro y 13,75 g de tricloruro de fósforo. Se calienta a 250ºC y se alcanza el
equilibrio:
Cl2(g) + PCl3(g) PCl5(g)
El valor de Kc para este equilibrio a 250ºC es 24. Calcular:
a) El valor de Kp para este equilibrio a 250ºC.
b) La presión total y la presión parcial de cada gas en el equilibrio.
Datos: Masas atómicas: P = 31; Cl = 35,5.
Solución:
Cl2(g) + PCl3(g)↔ PCl5(g)
Si Kc= 24 (mol/l)-1
Kp = Kc · (R · T)∆ n
∆n (g) = 1-2 = -1
Kp= 24 · ((250 + 273 ) · 0,082)-1
Kp = 0,5596 atm-1
b) Si se han introducido 7,1 g de cloro, los moles iniciales serán:
n0 = masa (g)/ masa molecular = 7,1/71 = 0,1 moles iniciales de Cl2
n0 = masa (g)/ masa molecular = 13,75/137,5 = 0,1 moles iniciales de PCl3
Cl2(g) + PCl3(g) ↔ PCl5(g)
n0 0,1 0,1
nre x x
neq 0,1-x 0,1-x x
Para hallar x:
Kc = [ PCl5 ]/ [ PCl3 ]·[ Cl2 ]
Kc = ( x / 5 ) / ((0,1-x)/5 ))2
= 24
CANTABRIA/ SEPTIEMBRE 98. LOGSE/ QUÍMICA/CINÉTICA Y EQUILIBRIO/
PROBLEMAS /OPCIÓN A / Nº4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Al despejar sale:
x = 0,382 no puede ser por ser los moles iniciales 0,1
x = 0,02616 éste sí puede ser.
Aplicando la ecuación de los gases ideales se halla la presión total del sistema:
PT · V = nT · R · T
PT · 5 = ( 0,1- x + 0,1- x + x ) · 0,082 · ( 250 + 273 )
PT = 1,491 atm
Las presiones parciales de los gases son:
PCl5 = ( x / ( 0,2- x ) ) · PT = 0,22437 atm
PCl3 = Cl2 = (( 0,1- x )/(0,2- x)) · PT = 0,633 atm
CASTILLA-LA MANCHA/ JUNIO 00. LOGSE / QUÍMICA / CINETICA Y
EQUILIBRIO / OPCION A / CUESTIÓN 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
1.- La fornamida se descompone en amoniaco y monóxido de carbono según el siguiente
equilibrio: HCONH2 (g) D NH3 (g) + CO(g)
En un matrazde 5litros se introducen inicialmente 2,5 moles de HCONH2(g) . Al calentar
a 130ºC se establece el equilibrio anterior , cuya constante Kc a esa temperatura vale
4,8mol/l. Calcula :
a) El grado de disociación
b) El valor de Kp a esa temperatura.
c) La presión total de la mezcla en equilibrio.
(Datos R=0,082 atm*l/k*mol)
Solución:
a) Se trata de un equlibrio homogéneo en fase gas. Se confecciona con los datos del enunciado
la siguiente tabla de concentraciones:
Co = no / V = 2,5 / 5 = 0,5 M
HCONH2 (g) D NH3 (g) + CO(g)
Co 0,5
Cr x
Ceq 0,5 – x x x
Aplicando la ley del equilibrio químico (LAM) se tiene:
Kc = [NH3] · [CO] / HCONH2
4,8 = (x · x) / (0,5-x)
x = 0,456 mol/L
El grado de disociación se obtiene a partir de la concentración reaccionante x:
x = Co · a
a = x / Co = 0,456 / 0,5 = 0,912
Por tanto el grado de disociaciónes muy elevado, del orden del 91,2 %.
CASTILLA-LA MANCHA/ JUNIO 00. LOGSE / QUÍMICA / CINETICA Y
EQUILIBRIO / OPCION A / CUESTIÓN 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
b) Entre Kc y Kp existe la siguiente relación:
Kp = Kc · ( R · T )Dn
En esta reacción la variación de moles gaseosos es: Dn = 2- 1 = 1
Kp = 4,8 · ( 0,082 · 403) = 158,62 atm
Valores elevados de la Kc y de la Kp también indican que este equilibrio está bastante
desplazado hacia la derecha.
c) La presión total de la mezcla gaseosa en equilibrio se obtendrá a partir del número total de
moles de dicha composición:
nT = x + x + 0,5 – x = 0,5 + x = 0,5 + 0,456 = 0,956 moles
Aplicando la ecuación de los gases ideales:
PT · V = nT · R · T
PT · 5 = 0,956 · 0,082 · 403
PT = 6,31 atm
CASTILLA-LA MANCHA/ JUNIO 00. LOGSE / QUÍMICA / CINETICA Y
EQUILIBRIO / OPCION A / CUESTIÓN 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
2.- Se mezclan 250 cm3
de una disolución de hidróxido de calcio 0,1 molar con 125 cm3
ce
ácido clorhídrico 0,75 molar.
a) ¿ Cómo se llama la reacción que se produce entre ambas especies?.
b) ¿Que especie , ácido o base , queda en exceso?.
c) ¿Cuál es el pH de la disolución resultante?.
Solución:
a) Se trata de un proceso ACIDO-BASE . Ambas especies son ácido y base de Arrhenius.
En las reacciones ácido-base se forma una sal y agua como subproducto, y al proceso se le
denomina neutralización:
Ca(OH)2 + 2 HCl " CaCl2 + 2 H2O
b) Según la estequiometría por cada mol de Ca(OH)2 reaccionan 2 moles de HCl . Luego
tenemos que averiguar la cantidad en moles de cada sustancia que tenemos, para así deducir
cuál se encuentra en exceso:
Base Ca(OH)2
n = M · V = 0,1· 0,25 = 0,025 moles de Ca(OH)2
Ácido HCl
n = M · V = 0,75 · 0,125 = 0,093 moles de HCl
Según la estequiometría la proporción reaccionante es:
HCl / Ca(OH)2 = 2 / 1
Si suponemos que reacciona todo el hidróxido de calcio, necesitaríamos de clorhidrico:
2 / 1 = x / 0,025
x = 0,05 moles
Luego el HClse encuentra en exceso.
Exceso HCl = 0,093 - 0,05 = 0,043 moles
c) Para expresar la acidez o basicidad de una disolución se emplea el concepto de pH:
pH = - log [H3O+
]
En medio acuoso tanto el ácido como la base, al ser fuertes, estan totalmente disociados.
CASTILLA-LA MANCHA/ JUNIO 00. LOGSE / QUÍMICA / CINETICA Y
EQUILIBRIO / OPCION A / CUESTIÓN 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Ca(OH)2 " Ca2+
+ 2 OH-
HCl + H2O " Cl-
+ H3O+
De manera que según la estequiometría inicialpor cada mol de hidróxido calcico se disocian2
moles de iones OH-
. Por otra parte, esta cantidad se necesita neutralizar con 2 moles de ácido
clorhidrico, que a su vez proporcionan 2 moles de iones H3O+
.
2 H3O+
+ 2 OH-
D 4 H2O
De modo que con los 0,025 moles de Ca(OH)2 se consumen en la neutralización 0,05 moles
de HCl. Luego el pH estará determinado por los iones hidronio en exceso que proporciona el
clorhídrico.
n H3O+
= 0,043 moles
La concentración de estos iones será:
[H3O+
] = n / Vtotal = 0,043 / 0,375 = 0,114 mol/L
pH = - log (0,114)
pH = 0,94
CASTILLA LA MANCHA/ JUNIO 00 . COU / QUIMICA/ CINETICA Y EQUILIBRIO/
OPCIÓN A / EJERCICIO 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
1.- El ácido acético en una disolución 0,2 M está disociado en un 1,25.Calcular:
a) El pH de esta disolución (1 punto)
b) La constante de disolución del ácido acético (1 punto)
c) ¿Qué concentración tiene que tener el ácido acético para que se disocie en un 2,5%?.
Solución:
El ácido acético CH3-COOH (AcH) tiene una concentración 0,2 M y está disociado en un
grado de 1,25 %, lo que da el siguiente equilibrio:
Disociación del ácido acético AcH <====> Ac-
+ H+
Concentración inicial 0,2 __ __
se disocia 0,2 · 0,0125 __ __
se forma __ 0,2 · 0,0125 0,2 · 0,0125
equilibrio 0,2 · ( 1 – 0,0125) 0,2 · 0,0125 0,2 · 0,0125
a) Por lo tanto en el equilibrio el pH será:
Sabiendo que pH = -log [H+
] y como en el equilibrio conocemos esta concentración se tiene:
[H+
] = 0,2 · 0,0125 = 0,0025 mol/L
pH = - log 0,0025 = 2,6
b) La constante de disociación del ácido se halla aplicando la Ley de Acción de Masas, así
tenemos la siguiente expresión:
Ka =
[ ][ ]
[ ]AcH
HAc +−
·
Sustituyendo las concentraciones en el equilibrio en dicha expresión se obtiene:
Ka =
( )( )
( )1975,0
10·5,2·10·5,2 33 −−
= 3,16 · 10-5
c) Si queremos que el ácido se disocie un 2,5 %, conociendo ya el valor de su Ka, la
concentración se calcula a partir de la ecuación de dicha constante de disociación:
CASTILLA LA MANCHA/ JUNIO 00 . COU / QUIMICA/ CINETICA Y EQUILIBRIO/
OPCIÓN A / EJERCICIO 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Ka =
[ ][ ]
[ ]AcH
HAc +−
·
Situación del nuevo equilibrio:
Disociación del ácido acético AcH <====> Ac-
+ H+
Concentración inicial Co __ __
se disocia Co · 0,025 __ __
se forma __ Co · 0,025 Co · 0,025
equilibrio Co · ( 1 – 0,025) Co · 0,025 Co · 0,025
3,16 · 10-5
=
( )( )
)025,01·(
025,0··025,0·
−Co
CoCo
=
Co
Co
·975,0
·000625,0 2
= 6,41 ·10-4
· Co
De donde despejando Co, se obtiene una concentración inicial de ácido:
Co = 0,049 mol/L
CASTILLA LA MANCHA/ JUNIO 00 .COU / QUIMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO
/ OPCIÓN A / EJERCICIO 3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
3.- La solubilidad del fluoruro de bario en agua pura es 3,5 gramos/litro. Calcular:
a) El producto de solubilidad del fluoruro de bario.
b) La solubilidad del fluoruro de bario, expresada en g/L, en una disolución 1,0 M de
cloruro de bario.
Datos: masas atómicas: F = 19, Ba = 137,3
Solución:
a) Producto de solubilidad.
El fluoruro de bario es una sal BaF2, cuyo equilibrio de disociación será:
BaF2↓ • Ba2+
+ 2 F-
Equilibrio de solubilidad S S 2S
Al aplicar la Ley de Acción de Masas a este equilibrio heterogéneo:
Ks = [Ba2+
] · [F-
]2
= S · (2S)2
= 4 · S3
Sabemos que la solubilidad es 3,5 gramos / Litro, pasando este valor a moles / litro, y
sustituyendo en la expresión anterior se obtienen el valor del producto de solubilidad.
m = n · Mm
Nº de moles = m / Mm = 3,5 / (137,3 + 2· 19) = 0,0199 moles (en 1 L)
S = 0,019 mol/L
Ks = 4 · (0,0199)3
= 3,18 · 10-5
b) Solubilidad en una disoluciónde cloruro de bario.
Equilibrio de solubilidad de BaF2: BaF2↓ • Ba2+
+ 2 F-
Equilibrio de disociación del BaCl: BaCl2↓ → Ba2+
+ 2 Cl-
La concentración del cloruro de bario es 1,0 M, suponemos que esta sal soluble se disocia
completamente, por lo que en el equilibrio la concentraciones de los iones Cl-
y Ba2+
son:
[Cl-
] = 2 · 1,0 = 2,0 M
[Ba2+
] = 1,0 M
Entonces el equilibrio de solubilidad del BaF2, se ve influenciado por la concentración (extra)
de iones Ba2+
que provienen del BaCl2, es lo que se llama efecto ión-común. El producto de
solubilidad no cambia, por lo que al aumentar la concentración de iones bario, forzosamente
CASTILLA LA MANCHA/ JUNIO 00 .COU / QUIMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO
/ OPCIÓN A / EJERCICIO 3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
tiene que disminuir la concentración de iones fluoruro en el equilibrio, es decir la solubilidad
de la sal BaF2 disminuye.
BaF2↓ • Ba2+
+ 2 F-
Equilibrio de solubilidad S´ S´+1 2S´
Ks = 3,18·10-5
= [Ba2+
]·[F-
]2
= ( S´+1) · (2S´)2
S´+1 ≅ 1
S´ = 2,82·10-3
mol/L
nº de moles = m / Mm
m = 2,82·10-3
· 175,3 = 0,49 g (en 1 L)
S = 0,49 g/L
Como es lógico la solubilidad disminuye por efecto del ióncomún.
CASTILLA LA MANCHA / JUNIO 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
1.- (3 puntos) En un matraz de 2 litros se introducen 2 moles de N2 y 6 moles de H2,
calentándose la mezcla hasta 327ºC. A esta temperatura se establece el equilibrio:
N2 (g) + 3 H2 (g) ‡ 2 NH3 (g)
Si la reacción tiene lugar en un 60%, calcula:
a) La concentración de cada especie en el equilibrio.
b) Las constantes Kc y Kp para ese equilibrio.
c) ¿Cómo le afecta al equilibrio un aumento de la presión? Justifica la
respuesta.(Datos: R= 0,082 atm·l / K·mol)
Solución:
Se escribe el equilibrio, especificando los moles iniciales y en el equilibrio, y a continuación,
dividiendo entre el volumen total, las concentraciones en el momento inicial y en el
equilibrio.
Se llama a al grado de disociación, es decir el porcentaje, expresado en tanto por uno, en que
transcurre la reacción:
N2 (g) + 3 H2 (g) ‡ 2 NH3 (g)
Moles iniciales 2 6 --
Moles equilibrio 2 · (1– a) 3 – 3· a 2 · a
[ ]inicial 1 3 --
[ ]equilibrio 1 - a 3 – 3 · a 2 ·a
Como se tiene como dato del problema:
a = 0,6 ( 60 %)
a) Sustituyendo y operando, se tienen las concentraciones de las tres especies en el equilibrio:
[N2] = 1 – 0,6 = 0,4 M
[H2] = 3 – 3·0,6 = 1,2 M
[NH3] = 2· 0,6 = 1,2 M
b) La expresión de Kc para el equilibrio dado es la siguiente:
Kc = [NH3]2
/ ([N2] · [H2]3
)
CASTILLA LA MANCHA / JUNIO 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Como ya se conocen las concentraciones de las especies en el equilibrio, basta sustituir los
valores de las concentraciones en equilibrio:
Kc = 2,08 (mol/L)-2
Las constantes de equilibrio Kc y Kp, se relacionan mediante la expresión:
Kp = Kc · (R · T)Dn
Siendo Dn la diferencia entre los moles de productos y de reactivos en la reacción teórica
ajustada; es decir, en este caso:
Dn = 2 moles de NH3 – (1 mol de N2 + 3 moles de H2)
Dn = -2
Por lo que se tendría:
Kp = 2,08 · (0,082 · 600)-2
= 8,6·10-4
(atm)-2
c) Un aumento de presión hace que el equilibrio se desplace en el sentido en que disminuya el
número de moles, para que se mantenga constante el producto P · V.
Por ello se desplazará hacia la derecha, esto es, se produce más cantidad de amoníaco.
CASTILLA LA MANCHA / JUNIO 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
4.- (1 punto) Escribe una ecuación que muestre la reacción del ácido nítrico, como un
ácido de Brönsted-Lowry, con agua. ¿Cuál es el papel del agua en la reacción?
Solución:
Según Brönsted- Lorry, un ácido es una especie (átomo o ión), que en disolución es capaz de
ceder protones, mientras que las especies básicas, captan dichos protones.
HNO3 + H2O ‡ NO3
-
+ H3O+
El ácido nítrico se comporta como ácido, pues cede protones que capta el agua, que actúa
como base.
El equilibrio ácido base de Brönsted-Lowry se compone, por consiguiente, de dos pares
ácido-base.
CASTILLA LA MANCHA / JUNIO 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
1.- El ácido fórmico (cuyo nombre sistemático es ácido metanoico) es un ácido débil cuya
constante de acidez vale 1,84 10-4
. Se tienen 500 mL de una disolución acuosa de ácido
fórmico en la cual éste se encuentra disociado en un 34%. Calcula:
a) La concentración inicial del ácido fórmico en la disolución.
b) Los moles de las especies HCOOH, HCOO-
y H3O+
en el equilibrio.
c) El pH de dicha disolución.
Solución:
a) Se escribe el equilibrio de disociación del ácido, llamando al grado de disociación,
expresado entanto por uno, a y Ci a la concentración inicial:
HCOOH + H2O HCOO-
+ H3O+
[ ]inicial Ci -- --
[ ]equilibrio Ci · (1 - a) Ci · a Ci · a
La expresión de la constante de acidez es:
Ka = ([HCOO-
]· [H3O+
]) / [HCOOH]
Se sustituyen los datos conocidos, y se halla la concentración inicial de ácido:
1,84 10-4
= (Ci2
· 0,342
) / (Ci · 0,66)
De donde:
Ci = 1,05 · 10-3
M
b) Con Ci, se pueden conocer todas las concentraciones en el equilibrio:
[HCOOH]equilibrio = 6,93 · 10-4
M
[HCOO-
] = [H3O+
] equilibrio = 3,57 · 10-4
M
Y como se conoce el volumen de la disolución, y se sabe la relación entre molaridad y
volumen, se hallan éstos:
M = moles soluto / V (L) disolución
V disolución = 500 mL = 0,5 L
CASTILLA LA MANCHA / JUNIO 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Moles HCOOH equilibrio = 3,46 · 10-4
moles
Moles HCOO-
= moles H3O+
equilibrio = 1,78 · 10-4
moles
c) La definición de pH es:
pH = -log [H3O+
]
Luego en este caso:
pH = 3,44
Como era de esperar, es un valor menor que 7, que indica que la disolución es ácida.
CASTILLA LA MANCHA / JUNIO 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
4.- En la reacción exotérmica 2 A (g) 2 B (g) + C (g), indica tres formas de hacer
aumentar la concentración de C en el equilibrio.
Solución:
Por el Principio de Le Chatelier, se sabe que si sobre un sistema en equilibrio se introduce
alguna modificación, éste evolucionará en el sentido en que se oponga a tal cambio:
- Si se va eliminando el C formado, el equilibrio tiende a producir más C.
- Si se aumenta la concentración de cualquiera de los reactivos, A o B, también se aumenta
la producción de C.
- Si se disminuye la temperatura de la mezcla, se tenderá a desplazar el equilibrio hacia
donde se desprenda calor, es decir, hacia le derecha, generándose más C.
CASTILLA LA MANCHA / JUNIO 03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN Nº 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
OPCIÓN A
1.- El efluente residual de una empresa de tratamiento de superficies metálicas contiene
un 0,2% en peso de ácido sulfúrico, debiendo ser neutralizado mediante la adición de
hidróxido sódico. Concretamente, se pretenden tratar 125 litros de la corriente residual
ácida con una disolución de hidróxido sódico 2,5 M. Calcula:
a) el volumen de disolución de hidróxido sádico 2,5 M que es preciso utilizar para la
neutralización completa del efluente residual.
b) el pH de la disolución resultante si se añaden 50 ml más de los necesarios de la
disolución de hidróxido sódico.
(Datos: La densidad de la corriente residual es l g/cm3
; masas atómicas: H = 1, S = 32,
O = 16)
Solución:
a) La reacción que se produce es:
H2SO4 + 2 NaOH Na2SO4 + 2 H2O
Como se trata de una neutralización, se verifica:
Nº equivalentes ácido = nº equivalentes base
O lo que es lo mismo:
(N · V)a = (N · V)b
Se conocen:
Mb = Nb = 2,5 N
Va = 125 L
El Vb es el resultado pedido; luego se debe determinar la concentración de ácido en el
efluente con los datos que aporta el enunciado:
Con el volumen de efluente (125 L) y su densidad (1000 g/ L), se halla la mas que va a ser
tratada:
Masa efluente = 125000 g
Con el % en masa de ácido en la muestra, se hallan los gramos de ácido presentes, y a
continuación los moles contenidos en ellos:
Masa ácido = 0,2 · 125000 / 100 = 250 g
CASTILLA LA MANCHA / JUNIO 03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN Nº 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Moles ác. sulfúrico = 250 / 98 = 2,55 moles
Luego la molaridad será:
M = 2,55 / 125 = 0,02 M
Y la normalidad, el doble, al ser un ácido diprótico:
Na = 0,04 N
Ya se puede sustituir y averiguar el volumen de base:
(N · V)a = (N · V)b
0,04 · 125 = 2,5 · Vb
Luego:
Vb = 2,04 L
b) Se determinan los moles contenidos en los 50 mL (0,05 L) de base 2,5 M añadida en
exceso:
M = moles / V (L)
moles exceso de NaOH = 2,5 · 0,05 = 0,125 moles
Ahora, se halla la concentración que, en el volumen total (125 + 0,05 L), suponen esos moles
en exceso de base:
[OH-
]exceso = 0,125 / 125,05 = 9,99 · 10-4
M
Por definición:
pOH = - log [OH-
] = 3
Y como:
pOH + pH = 14
pH = 14 - 3 = 11
El resultado es una disolución con carácter básico.
CASTILLA LA MANCHA / JUNIO 03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN Nº 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
OPCIÓN A
4.- Para un determinado equilibrio químico en fase gaseosa se sabe que un aumento en
la temperatura provoca el desplazamiento de la reacción hacia la izquierda mientras que
un aumento de la presión provoca el desplazamiento de la reacción hacia la derecha.
Indica justificadamente de cual de estos tres equilibrios se trata: a) A + B ‡ C + D,
exotérmica; b) A + B ‡ C, endotérmica; c) 2 A ‡ B, exotérmica.
Solución:
El Principio de Le´Chatelier, dice que si sobre un sistema en equilibrio se introduce alguna
modificación, el sistema tenderá a desplazarse en el sentido que se oponga a tal alteración:
Si se aumenta la temperatura, el sistema tenderá a absorber calor, esto es, a desplazarse en el
sentido en que la reacción sea endotérmica; luego será endotérmica en el sentido contrario al
que está escrita.
Un aumento de la presión hará que el equilibrio se desplace en el sentido en que sea menor el
número de moles de gases, para que se mantenga: P · V = cte.
En este caso, habrá menos moles gaseosos a la derecha, pues hacia allí se va el equilibrio.
Por tanto, se llega a la conclusión de que ele equilibrio del que se está hablando es el c):
2 A ‡ B, exotérmica.
CASTILLA LA MANCHA / JUNIO 99. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO
/ OPCIÓN A / CUESTIÓN nº5
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
5.- ¿En qué sentido se desplazará el siguiente equilibrio al aumentar la temperatura? ¿Y al
disminuir la presión?.
2 NO(g) + O2(g) " 2 NO2(g) DHº = -28,1 Kcal/mol
Solución:
Al aumentar la temperatura, el equilibrio se desplazará hacia la izquierda ya que es un proceso
exotérmico (se desprende calor). Ya que según el principio de Le Chatelier, al modificar las
condiciones en las que se encuentra un sistema, éste reaccionará en el sentido inverso al de la causa
que ha producido dicha variación.
Si disminuimos la presión, el equilibrio se desplaza hacia la izquierda ya que [AM]Dn = -1, es decir
hacia el miembro donde el volumen y, por tanto, el número de moles es mayor.
CASTILLA LA MANCHA / JUNIO 99. COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO
/OPCION A / Nº 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
2.- (3 puntos) Se ha estudiado el siguiente equilibrio 2 NOCl (g) D 2 NO (g) + Cl2 (g) a
735ºC y un volumen constante de un litro. Inicialmente en el recipiente se introdujeron dos
moles de NOCl y una vez alcanzado el equilibrio se comprobó que se había disociado en un
33%. Calcule:
a) El valor de Kc
b) Las presiones parciales de cada gas en el equilibrio y la presión total.
c) ¿Hacia qué lado se desplazará el equilibrio si aumentamos el volumen al doble?
Datos: R = 0,082 atm·L/K·mol
Solución:
a) Equilibrio 2 NOCl (g) D 2 NO (g) + Cl2 (g)
Inicialmente: (nº moles) 2 - -
Se disocian: 2α - -
Se forman: - 2α α
Equilibrio: 2-2α 2α α
Aplicando la ley de acción de masas al equilibrio:
Kc = [NO]2
·[Cl2] / [NOCl]2
Kc = (2α /V)2
· (α/V) / (2-2α/V)2
teniendo en cuenta que V = 1L
Kc = 4α2
· α / 4(1-α)2
= α3
/ (1-α)2
Como en el equilibrio se ha disociado un 33%, α = 0,33
Kc = (0,33)3
/ ( 1- 0,33)2
= 0,080
b) La presión parcial obedece a la ley de Dalton Px = PT · X, donde X es la fracción molar.
X = moles de soluto / moles totales.
Para calcular el nº total de moles, sumamos todos los moles que hay en el equilibrio:
2(1-α) + 2α + α = 2 + α = 2 + 0,33 = 2,33 moles
Para calcular la presión total, recurrimos a la ecuación de los gases ideales:
PT · V = nT · R · T
PT = nT · R · T / V PT = 2,33 · 0,082 · 1008 / 1 = 193 atm
De tal manera que la composición del equilibrio es:
PNOCl = PT · XNOCl = 193 · ( 2-2α / 2+α ); PNOCl = 193 ( 1,34 / 2,33 ) = 110,1 atm.
PNO = PT · XNO = 193 · ( 2α / 2+α ) = 54,6 atm.
PCl = PT · XCl = 193 · ( α / 2 + α ) = 27,3 atm
CASTILLA LA MANCHA / JUNIO 99. COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO
/OPCION A / Nº 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
c) Aumentar el volumen equivale a disminuir la presión, por lo que al tratarse de un equilibrio
gaseoso (con Dn > 0), según el principio de Le Chatelier, éste se desplazará hacia la derecha, es
decir, donde haya mayor nº de moles gaseosos.
CASTILLA-LA MANCHA / JUNIO 00. LOGSE / QUÍMICA / CINETICA Y
EQUILIBRIO / OPCION A / CUESTIÓN 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
2.- Disponemos de una disolución de ácido etanoico (acético) en agua, en la que el ácido
está ionizado en un 5%. Sabiendo que su constante de acidez Ka vale 1,8*10-5
, calcula:
a) La concentración de todas las especies en equilibrio.
b)El pH de la disolución obtenida al diluirla inicial al doble de su volumen.
Solución:
a) En primer lugar escribimos la tabla de equilibrio en la cual se muestran las concentraciones
inicial, reaccionante y de equilibrio de cada uno de los componentes de la disolución acuosa:
CH3-COOH + H2O D CH3-COO-
+ H3O+
Cinic Co
CR C0 a
Ceq C0 (1-a) C0 a C0 a
(a indica el grado de disociación)
Aplicando la expresión de la constante de equilibrio se tiene:
Ka= [CH3-COO-
] · [H3O+
] / [CH3-COOH]
Ka= (C0 a)2
/ C0 (1-a)
1,8*10-5
= C0 a2
/ (1-a)
Sustituyendo a = 0,05, aproximando 1-a ϕ 1, y despejando C0 se llega a:
C0 = 7,2· 10-3
M
La concentración en equilibrio de cada uno de los componentes por lo tanto será
[CH3-COOH] = C0 (1-a) = 7,2·10-3
(1-0,05) = 6,84·10-3
M
[CH3-COO-
] = [H3O+
] = C0 a = 7,2·10-3
· 0,05 = 3,6·10-4
M
CASTILLA-LA MANCHA / JUNIO 00. LOGSE / QUÍMICA / CINETICA Y
EQUILIBRIO / OPCION A / CUESTIÓN 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
b) Al diluir a doble volumen la concentración inicial ésta se reduce a la mitad. Luego ahora
C0´ = 3,6 ·10-3
M. Y se plantea un nuevo estado de equilibrio.
CH3-COOH + H2O D CH3-COO-
+ H3O+
Cinic C0´
CR C0´ a
Ceq C0´ (1-a) C0´ a C0´ a
La constante de equilibrio no varía:
1,8*10-5
= 3,6·10-3
a2
/ (1-a)
Despejando a y aproximando 1-a ϕ 1 se llega a:
a = 0,070 = 7 %
Luego al diluir aumenta el grado de disociación.
[H3O+
] = 3,6·10-3
· 0,07 = 2,52·10-4
M
pH = -log [H3O+
] = -log (2,52·10-4
) = 3,59
CASTILLA LA MANCHA / SEPTIEMBRE 00. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / OPCIÓN A / EJERCICIO 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
1.- Calcular la constante de hidrólisis, el pH y el grado de disociación de una disolución
0,1 M de NaCN. Constante del HCN = 4,93·10-10
.
Solución:
El cianuro sódico es una sal soluble que en medio acuoso está totalmente disociada.
NaCN (ac) " Na+
(ac) + CN-
(ac)
El ión CN-
es la base conjugada de un ácido débil y puede reaccionar con el agua, mediante el
siguiente equilibrio de hidrólisis básica:
CN-
(ac) + H2O D HCN + OH-
Co 0,1
Cr x
Ceq. 0,1-x x x
La constante de este equilibrio se deduce a partir del valor de Ka del HCN y del producto
iónico del agua.
Kh = Kb = Kw / Ka
Kh = 10-14
/ 4,93·10-10
Kh = 2,02 ·10-5
La ley de este equilibrio sería:
[HCN] · [OH-
]
Kh =
[HCN]
Aplicando los datos de la tabla a la constante de equilibrio:
2,02 ·10-5
= x2
/ (0,1 – x)
x = 1,41·10-3
mol/L
pOH = - log[OH-
] = - log (1,41·10-3
) = 2,85
pH = 14 – pOH = 14- 2,85 = 11,14
CASTILLA LA MANCHA / SEPTIEMBRE 00. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / OPCIÓN A / EJERCICIO 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
El grado de hidrólisis (a) se calcula como cociente entre la concentración reaccionante (x) y la
concentración inicial (Co):
a = x / Co = 1,41·10-3
/ 0,1 =1,41·10-2
Luego se ha hidrolizado el 1,41 %.
CASTILLA LA MANCHA / SEPTIEMBRE 00. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / OPCIÓN A / EJERCICIO 3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
3.- Como afecta la presencia de un catalizador a:
a) DH b) La energía de activación
c) La constante de equilibrio d) La velocidad de reacción
Solución:
El catalizador es una sustancia química que en pequeñas cantidades puede modificar la
velocidad de reacción. Generalmente el catalizador no se consume, luego no es un reactivo
del proceso, y además se regenera en alguna de las etapas del mecanismo de reacción.
a) No afecta.
DH es la variación de entalpía de la reaación, o calor de reacción a P constante. Esta es una
magnitud termodinámica que indica la diferencia entre el estado energético de reactivos y
prductos, pero que nada tiene que ver con el catalizador del proceso.
b) Siafecta.
La Energía de activación (Ea) es la barrera energética que las moléculas de los reactivos
tienen que superar para realizar choques eficaces entre ellas. Dicho de otro modo, la energía
de activaciónes la diferencia energética entre el estado intermedio del complejo activado y el
estado de los reactivos.
Los catalizadores modifican la Ea de la reacción, ya que alteran el mecanismo de esta. Se
calsificanen promotores (sir rebajan Ea) e inhibidores (si aumentan Ea).
c) No afecta.
Las constantes de equilibrio Kc o Kp sólo dependen de la temperatura. Los catalizadores no
modifican el estado de equilibrio, solamente permiten que éste se alcance antes, ya que
afectan por igual al proceso directo y al inverso.
d) Siafecta.
La velocidad de reacción depende de la constante de velocidad de reacción y esta a su vez
depende de la Ea, según indica la ecuación de Arrehnius:
vr = K · [Reactivos]n
K = A · e – Ea / (RT)
Los catalizadores afectan, por tanto, a la velocidad del proceso. Los promotores aceleran la
reaccióny los inhibidores la retardan.
CASTILLA LA MANCHA / SEPTIEMBRE 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
1.- (3 puntos) Se tiene una disolución de amoniaco 0,01 N cuyo pH es 10,63. Calcula: a)
la concentración de OH-
en equilibrio; b) el grado de disociación del amoniaco; c) el
valor de la constante de basicidad del amoniaco, Kb.
Solución:
La disolución de amoníaco es el hidróxido de amonio: NH4OH, base débil, parcialmente
disociada en sus iones.
a) Se sabe que su normalidad es 0,01 N, y al ser una base con un único grupo OH-
, la
molaridad será el mismo valor: 0,01 M.
Se conoce también el pH de la disolución, con el que se puede determinar el pOH:
pH + pOH = 14
pOH = 3,37
Y por la definición de pOH, se tiene ya la concentración de grupos OH-
en el equilibrio:
pOH = - log [OH-
]
[OH-
] = 10 -3,37
= 4,26·10-4
M
b) El grado de disociación es el porcentaje, en tanto por uno, que está disociada la base, se
expresa como a.
Se escribe el equilibrio de disociación, con la concentración inicial de base y las
concentraciones de todas las especies en el equilibrio en función de a:
NH4OH ‡ NH4
+
+ OH-
[ ]inicial 0,01 -- --
[ ]equilibrio 0,01·(1 - a) 0,01·a 0,01·a
Como se conoce, por el valor de pOH calculado, la concentración de iones OH-
En el
equilibrio, se tiene:
0,01·a = 4,26·10-4
De donde:
a = 0,0426 (4,26 %)
CASTILLA LA MANCHA / SEPTIEMBRE 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
c) La expresión de la Kb será:
Kb = ([NH4
+
] · [OH-
]) / [NH4OH]
Y sustituyendo por los valores de las concentraciones, que ya son conocidos, se llega a:
Kb = 1,89·10-5
CASTILLA LA MANCHA / SEPTIEMBRE 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
2.- (3 puntos) Para el equilibrio de disociación N2O4 (g) ‡ 2 NO2 (g), a 27ºC y 2 atm, la
constante de equilibrio Kp vale 0,17. Calcula: a) el grado de disociación del N2O4 en estas
condiciones; b) las presiones parciales de los dos compuestos en el equilibrio; c) el valor
de Kc a esa temperatura.
(Datos: R= 0,082 atm.l/K.mol)
Solución:
a) y b) Se escribe el equilibrio, expresando los moles iniciales como ni, y la cantidad de
reactivo disociada en tanto por uno (grado de disociación) como a:
N2O4 (g) ‡ 2 NO2 (g)
Moles iniciales ni --
Moles equilibrio ni·(1 – a) 2·ni·a
Luego los moles totales en el equilibrio serán:
Moles totales = ni·(1 – a) + 2·ni·a = ni·(1 + a)
Recordando las expresiones de las fracciones molares y de las presiones parciales se tiene:
x NO2 = moles NO2 / moles totales = 2· a·ni / ni·(1 + a) = 2· a / (1 + a)
P NO2 = P total · x NO2 = 2 · [2· a / (1 + a)] = 4· a / (1 + a)
x N2O4 = moles N2O4 / moles totales = ni· (1 - a) / ni·(1 + a) = (1 - a) / (1 + a)
P N2O4 = P total · x N2O4 = 2 · (1 - a) / (1 + a)
Y sustituyendo estas presiones parciales en la expresión de Kp, e igualando al valor dado
como dato, se tiene el valor de a:
Kp = (P NO2)2
/ P N2O4
Kp = 8· a2
/ (1 - a2
) = 0,17
De donde:
a = 0,14 (14 %)
Sustituyendo el valor de a en las presiones parciales:
P NO2 = 4· 0,14 / (1 + 0,14) = 0,49 atm
CASTILLA LA MANCHA / SEPTIEMBRE 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
P N2O4 = 2 · (1 – 0,14) / (1 + 014) = 1,51 atm
c) La relación entre Kp y Kc es la siguiente:
Kc = Kp · (R · T)-Dn
Siendo Dn el número de moles de productos menos el de reactivos en la ecuación teórica
ajustada. Y en este caso:
Dn = 2 – 1 = 1
Kc = 0,17 ( 0,082 · 300)-1
= 6,91·10-3
CASTILLA LA MANCHA / SEPTIEMBRE 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN Nº 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
1.- Una disolución con una concentración inicial 1 molar de ácido acético (etanoico) tiene
una concentración en equilibrio de ion hidronio, H3O+
, 4,2·10-3
molar. Calcula:
a) La constante de acidez Ka.
b) La concentración inicial de ácido necesaria para que el grado de disociación tenga un
valor del 10 %.
c) El pH de la disolución en este último caso.
Solución:
a) Se escribe el equilibrio de disociación del ácido, llamando al grado de disociación,
expresado en tanto por uno, a y "x" a la concentración disociada:
CH3COOH + H2O CH3COO-
+ H3O+
[ ]inicial 1 -- --
[ ]equilibrio 1 - x x x
x = 4,2·10-3
M
La expresión de la constante de acidez es:
Ka = ([CH3COO-
] · [H3O+
]) / [CH3COOH]
Se sustituyen los datos conocidos, y se halla la constante de disociación del ácido:
Ka = x2
/ (1 - x) = (4,2·10-3
)2
/ (1 - 4,2·10-3
)
Ka = 1,77 · 10-5
b) Otra forma de expresar las concentraciones en el equilibrio es en función del grado de
disociación, a:
a = 10 % = 0,10
CH3COOH + H2O CH3COO-
+ H3O+
[ ]equilibrio Ci· (1 - a) Ci · a Ci· a
Así, con el valor de a dado y la Ka, constante si la temperatura no varía, se tiene:
Ka = (Ci · a)2
/ Ci· (1 - a)
1,77 · 10-5
= Ci2
· 0,102
/ Ci · (1 - 0,10)
CASTILLA LA MANCHA / SEPTIEMBRE 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN Nº 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Ci = 1,6 · 10-3
M
c) La definición de pH es:
pH = -log [H3O+
]
Luego en este caso:
pH = 3,8
Como era de esperar, es un valor menor que 7, que indica que la disolución es ácida.
CASTILLA LA MANCHA / SEPTIEMBRE 99.COU / QUIMICA / CINETICA Y
EQUILIBRIO / OPCION A / Nº 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
2.-(3 puntos ) Un recipiente de 5 litros se llena con 261 g de pentacloruro de fosforo a 300
ºC y se cierra. Cuando se alcanza el equilibrio la presión total es de 16,45 atmósferas.
Calcular
A) el grado de disociación del PCl5(g) • PCl3(g) + Cl2(g)
B) el valor de la constante Kc para este equilibrio
C) el valor de la constante Kp para este equilibrio
Datos: R=0,082 atm l/mol K. Masas atómicas P = 31; Cl = 35,5
Solución:
A) Equilibrio: PCl5 (g) • PCl3 (g) + Cl2 (g)
Calculamos los moles iniciales de pentacloruro de fosforo: n0 = m(g) / Pm
n0 (PCl5) = 261 / 208,5 = 1,25 moles
PCl5 (g) • PCl3 + Cl2
Inicialmente: (moles) 1,25 _ _
Se disocian: 1,25α _ _
Se forman: _ 1,25α 1,25α
Equilibrio: 1,25 ( 1 -α) 1,25α 1,25α
nT = 1,25 ( 1 - α ) + 1,25α + 1,25α = 1,25 (1+ α)
Dado que es un equilibrio homogéneo gaseoso, calculamos el nº de moles totales mediante la
ecuación de los gases ideales:
P·V = n·R·T
16,45 · 5 = nT · 0,082 · 573
nT = 1,75 moles totales que hay en el equilibrio.
1,25 (1 + α) = 1,75
α = 0,50 / 1,25 = 0,4 (El grado de disociación es del 40%)
B) Aplicando la ley de acción de masas al equilibrio:
Kc = [Cl2]·[PCl3] / [PCl5]
Kc = (1,25·0,4 / 5)2
/ (1,25·0,6 / 5) = 6,6·10-2
C) Para calcular Kp se aplica la ecuación que relaciona Kc y Kp
Kp = Kc·(RT)∆n
Kp = 6,6·10-2
· (0,082 · 573) = 3,1
CASTILLA LA MANCHA / JUNIO 98. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / OPCION A/ Nº 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
2. - Se mezclan en un recipiente de 10 litros, 2 moles de H2(g) y 2 moles de CO2(g). Al
establecerse el equilibrio a 550ºC se forman 0,540 moles de H2O(g) y 0,540 moles de
CO(g) Calcular para el equilibrio: CO2(g) + H2(g) H2O(g) + CO(g)
A) Presión total en el equilibrio.
B) El valor de Kp.
C) El valor de Kc.
Dato: R=0,082 atm · l / mol · K
Solución 2:
H2(g) + CO2(g) ↔ H2O(g) + CO(g)
no 2 2
neq 2 - 0,54 2 – 0,54 0,54 0,54
nT = 4 V = 10 l T = 550ºC = 823 K
a) Utilizando la ecuación de los gases ideales:
P V = n R T
P = (4 · 0,082 · 823) / 10= 26,99 atm
b) PCO⋅ PH2O XCO⋅ PT⋅ · XH2O⋅ PT
Kp = =
PCO2⋅ PH2 XCO2⋅ PT · XH2⋅ PT
Las fracciones molares son:
XCO = XH2O = (0,54) / 4 = 0,135 XCO2 = XH2= (2 – 0,54) / 4 = 0,365
0,01822
Kp = = 0,1367
0,13322
CASTILLA LA MANCHA / JUNIO 98. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / OPCION A/ Nº 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
c) Kp = Kc (RT) ∆n
Como ∆n = 0 , se cumple que Kc = Kp = 0,1367
También se podría haber hallado en primer lugar Kc y después relacionarlo con Kp.
CASTILLA LA MANCHA / JUNIIO98. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO /OPCIÓN A / Nº 5
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
5.- Para el equilibrio 3 O2(g) 2 O3(g) con H >0, ¿cómo afectará a este equilibrio un
aumento de presión, un aumento de temperatura y la presencia de un catalizador?
Solución 5:
El principio de Le Chatelier nos dice que si en un sistema en equilibrio se modifica alguno de los
factores que influyen en el mismo (temperatura,presión o concentración), el sistema evolucionará
de forma que se desplace el equilibrio en el sentido que tienda a contrarrestar dicha variación.
• Aumento de presión: sólo influye en el equilibrio cuando intervienen especies en estado
gaseoso y haya además variación en el número de moles.
Un aumento de presión desplaza el equilibrio en el sentido en el que haya menor volumen. En este
caso se desplaza hacia la derecha ya que en el primer miembro hay 3 moles mientras que en el
segundo miembro hay sólo 2 moles. Por tanto se favorece el rendimiento en ozono.
• Aumento de temperatura: En el sentido directo esta reacción es endotérmica. Según el
principio de Le Chatelier al aumentar la temperatura, el sistema se opone a esta modificación, por
lo que evoluciona de manera que absorbe calor, es decir, evolucionando hacia la derecha
formándose mas O3 .
• Presencia de catalizador: Los catalizadores modifican por igual la velocidad del proceso
directo e inverso y por tanto no afectan a la composición final del equilibrio.El único efecto de un
catalizador es provocar que el equilibrio se alcance mas rapidamente (promotor) o mas lentamente
(inhibidor).
CASTILLA LA MANCHA / JUNIO 98. COU/ CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A
/Nº3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
3.- Calcular los gramos de NH4Cl que se debe añadir a 100 ml de disolución de NH3 0,1M
para obtener una disolución de pH 9,5. Suponer que no hay variación de volumen. Dato:
Kb NH3 = 1,8·10-5
. Masas atómicas: N = 14 ; H = 1 ; Cl = 35,5.
Solución 3:
Sabemos que el pH es 9,5, por lo que el pOH será 14 − pH = 4,5
[OH−] = 10 –4,5
= 3,2 · 10-5
M
Planteamos la ecuación:
NH3 + H2O ↔ NH4+
+ OH-
Ceq 0,1 x 3,2.10−
5
Sustituyendo los valores en la expresión de la constante de basicidad , Kb se tiene:
Kb = [NH4] · [OH-
] / [NH3]
1,8. 10-5
= [NH4
+
] · 3,2.10-5
/ 0,1 [NH4
+
] = 5,4 · 10-2
M
M = n / V ; n = M · V = 5,4 · 10-2
· 0,1 = 5,4 · 10-3
moles
m = (5,4 · 10-3
) · 53,5 = 0,29 g de NH4Cl
CASTILLA LA MANCHA / JUNIO 98. COU/ CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN A /Nº4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
4.- Dado el equilibrio:
2SO3 (g) 2SO2(g) + O(g) H = 196,6 kJ
Indicar cómo afectará al equilibrio:
a) Un aumento de presión.
b) Un aumento de volumen.
c) Un aumento de temperatura.
d) La presencia de un catalizador.
Solución 4:
2SO3 (g) ↔ 2SO2 (g) + O2 (g) ∆H = 196,6 KJ
El principio de Le Chatelier nos dice que si en un sistema en equilibrio se modifica alguno de los
factores que influyen en el mismo (temperatura, presión o concentración), el sistema evolucionará
de forma que se desplace el equilibrio en el sentido que tienda a contrarrestar dicha variación.
a) Aumento de presión: sólo influye en el equilibrio cuando intervienen especies en estado
gaseoso y haya además variación en el número de moles.
Un aumento de presión desplaza el equilibrio en el sentido en el que haya menor volumen. En este
caso se desplaza hacia la izquierda ya que en el primer miembro hay 2 moles mientras que en el
segundo miembro hay 3 moles. Por tanto no se favorece el rendimiento de los productos.
b) Aumento de volumen: equivale a una disminución de la presión y, por tanto, el equilibrio
se desplazará hacia la derecha.
c) Aumento de temperatura: En el sentido directo esta reacción es endotérmica. Según el
principio de Le Chatelier al aumentar la temperatura, el sistema se opone a esta modificación, por
lo que evoluciona de manera que absorbe calor, es decir, evolucionando hacia la derecha
formándose mas SO2 y O2 .
d) Presencia de catalizador: Los catalizadores modifican por igual la velocidad del proceso directo
e inverso y por tanto no afectan a la composición final del equilibrio.El único efecto de un
catalizador es provocar que el equilibrio se alcance mas rapidamente (promotor) o mas lentamente
(inhibidor).
CASTILLA LA MANCHA / JUNIO 98. COU/ CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN A /Nº4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
CASTILLA LA MANCHA / SEPTIEMBRE 98. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / OPCIÓN A / Nº 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
4.- ¿Cómo afectará al equilibrio N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) , una disminución de presión y
un aumento de temperatura , si su Hº 0?. ¿Modificará el equilibrio la presencia de un
catalizador?
Solución :
El principio de Le Chatelier nos dice que si en un sistema en equilibrio se modifica alguno de los
factores que influyen en el mismo (temperatura,presión o concentración), el sistema evolucionará
de forma que se desplace el equilibrio en el sentido que tienda a contrarrestar dicha variación.
• Variación de presión: sólo influye en el equilibrio cuando intervienen especies en estado
gaseoso y haya además variación en el número de moles.
Una disminución de presión desplaza el equilibrio en el sentido en el que haya mayor volumen. En
este caso se desplaza hacia la izquierda, ya que en el primer miembro hay 4 moles mientras que en
el segundo miembro hay sólo 2 moles. Por tanto no se favorece el rendimiento en amoniaco.
• Aumento de temperatura: En el sentido directo esta reacción es exotérmica. Según el principio
de Le Chatelier al aumentar la temperatura, el sistema se opone a esta modificación, por lo que
evoluciona de manera que absorbe calor, es decir, desplazándose hacia la izquierda y formándose
mas nitrógeno e hidrógeno.
• Presencia de catalizador: Los catalizadores modifican por igual la velocidad del proceso
directo e inverso y por tanto no afectan a la composición final del equilibrio.El único efecto de un
catalizador es provocar que el equilibrio se alcance mas rapidamente (promotor) o mas lentamente
(inhibidor).
CASTILLA Y LEÓN / JUNIO 00. LOGSE / QUÍMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN A / CUESTIÓN 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
2.- Calcule el pH de cada una de las siguientes disoluciones:
a) Anilina (C6H5NH2) 0,2 M.
b) Disolución de 0,30 g de hidróxido sódico en 135 ml de agua (considérese despreciable
el volumen de soluto).
Datos: Constante de ionización básica de la anilina a 25ºC, Kb = 4,27·10-10
Solución:
a) Cuando una amina se disuelve en agua, se establece el siguiente equilibrio:
C6H5NH2 + H2O D C6H5NH3
+
+ OH-
[ ]inicial 0,2 -- --
[ ] equil 0,2 – x x x
Este equilibrio viene definido por una constante, que será la de ionización básica de la
anilina:
Kb = 4,27·10-10
= x2
/ (0,2 – x)
De donde obtenemos: x = 9,7·10-6
M = [OH-
]
Por tanto: pOH = -log [OH-
] = 5
A partir de la relación pH + pOH = 14, se obtiene:
pH = 14 – 5 = 9
b) Se conoce la masa de soluto (NaOH) y el volumen de disolución en litros (que es el de
disolvente, puesto que se desprecia el volumen de soluto); con ambos datos y la masa
molecular del soluto, se puede calcular la molaridad:
M = (masa soluto / M molec) / V disoluc.
M = (0,30 / 40) / 0,135 = 0,055 M
El hidróxido de sodio es una base fuerte, que estará totalmente disociada, luego su
concentración inicial (0,055 M), será la concentración final de iones oxhidrilo:
CASTILLA Y LEÓN / JUNIO 00. LOGSE / QUÍMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN A / CUESTIÓN 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
NaOH " Na+
+ OH-
[ ]inicial 0,055 -- --
[ ]final -- 0,055 0,055
pOH = -log [OH-
] = 1,26
pH = 14 – pOH = 14 - 1,26
pH = 12,74
CASTILLA Y LEÓN / JUNIO 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
BLOQUE A / CUESTIÓN 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
2.- Se hacen reaccionar 250 ml de una disolución 0,5 M de hidróxido de sodio con 50 ml
de una disolución 1,5 M de ácido sulfúrico.
a) ¿Existe algún reactivo en exceso? En caso afirmativo, indíquelo y determine la
cantidad del mismo que no ha reaccionado.
b) ¿Cuántos gramos de sulfato sódico se originan en esta reacción?
Solución:
En primer lugar se escribe y ajusta la reacción entre el ácido y la base:
2 NaOH + H2SO4 g Na2SO4 + H2O
a) Ahora se determinan los moles de cada especie contenidos en los volúmenes tomados para
la reacción; para ello se recuerda la definición de molaridad:
M = moles soluto / V disolución (L)
Moles NaOH = 0,250 · 0,5 = 0,125 moles
Moles H2SO4 = 0,050 · 1,5 = 0,075 moles
Según la estequiometría de la reacción ajustada se sabe que por cada mol de ácido se
consumen dos moles de la base, luego se determinan los moles necesarios para consumir toda
la base:
2 moles NaOH 1 mol H2SO4
0,125 x
x = 0,0625 moles de H2SO4 se necesitarían.
Como los moles reales de ácido que se ponen a reaccionar son 0,075, estará en exceso,
sobrando:
0,075 - 0,0625 = 0,0125 moles
Y expresados en masa, serán:
m H2SO4 que sobra = 0,0125 · 98 = 1,225 g
CASTILLA Y LEÓN / JUNIO 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
BLOQUE A / CUESTIÓN 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
b) Para calcular la masa de sal formada, se establece su relación con el reactivo limitante, que
es el NaOH:
2 moles NaOH 1 mol Na2SO4
0,125 x
x = 0,0625 moles de Na2SO4
Y estos moles, expresados en gramos serán:
m Na2SO4 = 0,0625 · 142 = 8,87 g
CASTILLA Y LEÓN / JUNIO 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
BLOQUE A / CUESTIÓN 3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
3.- Dado el siguiente sistema en equilibrio, que posee una variación de entalpía negativa:
2 H2 (g) + O2 (g) 2 H2O (g). Describa el efecto que producirá al:
a) Enfriar.
b) Añadir vapor de agua.
c) Comprimir.
d) Aumentar la presión de hidrógeno.
Solución:
El Principio de Le Chatelier dice que si sobre un sistema en equilibrio de introduce alguna
modificación, éste responde desplazándose en el sentido en que tienda a oponerse a la
modificación.
a) Al enfriar, se disminuye el calor, por lo que el sistema tenderá a oponerse a este cambio
desplazándose hacia donde se desprenda calor, es decir, hacia donde sea exotérmica, que es
hacia la derecha, aumentando la concentración de agua producida.
b) Si se aumenta la concentración del producto de la reacción, el equilibrio se opondrá
provocando una disminución en dicha concentración, para lo cual se desplazará hacia la
izquierda.
c) Al aumentar la presión del sistema, y para que se mantenga P · V = cte, el equilibrio, donde
Dn = -1, tenderá a desplazarse hacia donde haya menos moles, esto es, hacia la derecha,
produciéndose más cantidad de agua.
d) Si se aumenta la presión del hidrógeno, que se puede expresar como:
P (H2) = P total · X H2
aumenta la fracción molar de hidrógeno:
X H2 = moles H2 / moles totales
Al aumentar esta fracción molar significa que se incrementa el número de moles de
hidrógeno. Luego el equilibrio responderá a esta modificación desplazándose en el sentido en
que se reduzca la cantidad de hidrógeno, es decir, hacia la derecha, aumentando la
concentración de agua.
CASTILLA LEÓN / JUNIO 02. LOGS E / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
BLOQUE A / CUESTIÓN 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
1.- Calcular el grado de disociación y la molaridad de una disolución de ácido acético en
agua cuya concentración de protones es1,34· 10-3
M y la constante de disociación ácida
Ka = 1,8 · 10-5
.
Solución:
Es un ácido débil, disociado parcialmente, luego el equilibrio de disociación del ácido
quedaría:
HAc + H2O H3O+
+ Ac-
[ ]inicial Ci -- --
[ ]equilibrio Ci - x x x
x = 1,34 · 10-3
M
La expresión de Ka es:
Ka = ([H3O+
]· [Ac-
]) / [HAc]
Y sustituyendo:
Ci = 0,1 M
La relación entre el grado de disociación (a) y la Ci es:
x = Ci · a
De donde se obtiene:
a = 0,0134 = 1,34 %
CASTILLA LEÓN / JUNIO 03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO/
OPCIÓN A / CUESTIÓN Nº 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
OPCIÓN A
4.- Para la reacción: N2 (g) + 3 H2 (g) ‡ 2 NH3 (g) ; Kp = 4,3 · 10-3
a 300°C.
a) ¿ Cuál es el valor de Kp para la reacción inversa?
b) ¿ Qué pasaría a las presiones en el equilibrio de N2 , H2 y NH3 si añadimos un
catalizador?
c) ¿ Qué pasaría a la Kp , si aumentamos el volumen?
Solución:
La expresión de Kp es el cociente entre el producto de las presiones parciales de los
productos, elevadas a sus coeficientes estequiométricos, entre el producto de las presiones
parciales de los reactivos, elevadas a los suyos.
Para el equilibrio dado:
Kp = (P NH3)2
/ (P N2 · (P H2)3
)
La reacción inversa sería:
2 NH3 (g) ‡ N2 (g) + 3 H2 (g)
Luego su expresión de Kp:
Kp inversa = (P N2 · (P H2)3
) / (P NH3)2
Sería la Kp inversa a la de la reacción dada:
Kp inversa = 1 / Kp = 1 / 4,3 · 10-3
= 232,56
b) Un catalizador sólo modifica el valor de las velocidades de reacción, si afectar al
equilibrio; luego no pasaría nada.
c) Un aumento de volumen (por disminución de presión) desplazaría elequilibrio en ele
sentido en que fuese mayor el número de moles de gases; en este caso, hacia la izquierda, por
lo que al haber más reactivos, el valor de Kp se reduciría.
CASTILLA LEÓN / JUNIO 99. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN A / Nº 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
4.- Escribir las ecuaciones iónicas igualadas para la reacción en disolución acuosa, en
caso de haberla, de cada uno de los siguientes iones, indicando si la disolución final será
ácida, básica o neutra.
a) NH4
+
b) Cl-
c) K+
d) CH3-COO-
Solución:
a) La reacción en disolución acuosa será:
NH4
+
+ H2O ⇔ NH3 + H3O+
El NH4
+
es un ácido débil que al reaccionar con el H2O libera protones o hidrogeniones por lo
que la disolución será ácida.
b) El Cl-
no reacciona con el agua puesto que es un anión neutro ya que procede de un ácido
muy fuerte (HCl). La disolución resultante será neutra.
c) El K+
no reacciona con el H2O porque es un catión neutro procede de una base muy fuerte
(KOH). La disolución resultante será neutra.
d) La reacción en disolución acuosa será:
CH3-COO-
+ H2O ⇔ CH3-COOH + OH-
El CH3-COO-
es una base débil que en disolución acuosa libera iones OH-
por lo que la
disolución final será básica.
CASTILLA LEÓN / JUNIO 99. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN A / Nº 3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
3.- A 27ºC y 1 atm de presión el N2O4(g) se disocia según la siguiente ecuación:
N2O4(g) ⇔ 2NO2(g)
Suponiendo que la reacción es exotérmica y que el sistema se encuentra en equilibrio,
indicar qué sucederá cuando se realicen las siguientes operaciones:
a) Se disminuye la presión a 0,1 atm.
b) Se aumenta la temperatura a 35ºC.
c) Se añade NO2(g) .
d) Se adiciona un catalizador al sistema.
Solución:
Para realizar este ejercicio aplicamos el principio de Le Chatelier que dice: si en un sistema de
en equilibrio se modifica alguno de los factores que influyen en el equilibrio (temperatura,
concentración o presión), el sistema evoluciona de manera que se opone a la modificación
introducida.
a) Una disminución de presión desplaza el equilibrio en la dirección que produzca mayor
número de moles. En este caso, el equilibrio se desplazará hacia la derecha, es decir, hacia la
producción de NO2.
b) Al aumentar la temperatura el equilibrio se desplaza en el sentido en que se absorba calor.
Puesto que la reacción es exotérmica, al aumentar la temperatura el equilibrio se desplazará
hacia la izquierda, hacia la formación de N2O4.
c) Al añadir NO2 el equilibrio se desplazará en el sentido en que se consuma NO2. El
equilibrio se desplazará hacia la izquierda hacia la producción de N2O4.
d) Los catalizadores influyen en la velocidad de reacción, pero no modifican el equilibrio. Un
catalizador afecta igualmente a la energía de activación de la reacción directa y de la inversa y
puede modificar únicamente la rapidez con que se alcanza el estado de equilibrio.
CASTILLA Y LEÓN / SEPTIEMBRE 00. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / BLOQUE A / CUESTIÓN 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
4.- Indique, razonadamente, si la disolución que se obtiene al disolver cada uno de los
siguientes compuestos en agua tiene carácter ácido, básico o neutro:
a) Cianuro sódico.
b) Cloruro potásico.
c) Acetato sódico.
d) Sulfato amónico.
DATOS: Constantes de ionización ácida a 25ºC, ácido cianhídrico (4,0·10-10
), ácido
acético (1,8·10-5
); constante de ionización básica del amoníaco a 25ºC (1,8·10-5
)
Solución:
Todos los compuestos dados son sales solubles, luego en disolución se encuentran totalmente
disociadas en sus iones.
El ión que proceda de un ácido o base débiles (con valor de constante), dará con el agua
reacción de hidrólisis, desprendiéndose iones hidronio u oxhidrilo, proporcionando el carácter
ácido, básico o neutro a la disolución.
El ión que proceda de ácido o base fuertes, no sufre hidrólisis.
a) NaCN " Na+
+ CN-
El CN-
procede del ácido cianhídrico, que es débil, luego se hidrolizará:
CN-
+ H2O D HCN + OH-
Se liberan iones OH-
, luego será una disolución básica (pH > 7).
b) KCl " K+
+ Cl-
Ambos iones proceden de un ácido fuerte (HCl), y una base fuerte (KOH), luego no se
hidrolizan, y la disolución será neutra (pH = 7).
c) CH3COONa " CH3COO-
+ Na+
El CH3COO-
viene del ácido acético, débil; luego experimentará hidrólisis:
CH3COO-
+ H2O D CH3COOH + OH-
Se desprenden OH-
, será, pues, una disolución básica (pH > 7).
CASTILLA Y LEÓN / SEPTIEMBRE 00. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / BLOQUE A / CUESTIÓN 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
d) (NH4)2SO4 " 2 NH4
+
+ SO4
2-
El ión NH4
+
proviene de la base débil NH4OH, luego se hidroliza:
NH4
+
+ H2O D NH3 + H3O+
Se desprenden iones hidronio, sera una disolución ácida (pH < 7).
CASTILLA Y LEÓN / SEPTIEMBRE 00. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / BLOQUE A / CUESTIÓN 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
4.- A) sugerir una reacción ácido – base adecuada para obtener cada una de las
siguientes sales: a) nitrato amónico; b) acetato potásico; c) sulfato de sodio; d) cloruro de
metilamonio.
B) ¿Cómo cabría esperar que fueran las disoluciones de estas sales, ácidas, básicas o
neutras?. Justificar la respuesta.
Solución:
A) Las sales se obtienen por reacción de un ácido con una base, de manera que el anión
procederá del ácido y el catión de la base.
En general una reacción acido-base (neutralización) se puede simbolizar así::
HA + BOH " BA + H2O
Luego para los casos propuestos sería:
a) NH4 + HNO3 " NH4NO3 + H2O
b) CH3COOH + KOH " CH3COOK + H2O
c) H2SO4 + 2 NaOH " Na2SO4 + 2 H2O
d) NH4
+
+ CH3OH + HCl " NH4CH3Cl + H2O
B) El carácter de la disolución dependerá de que al disolverse las sales haya hidrólisis de
alguno de sus iones (se desprendan iones hidronio u oxhidrilo) o no.
Solamente los iones procedentes de ácido o base débil se hidrolizan. Si los 2 iones
proceden de ácido y base fuertes, no habrá hidrólisis, y la disolución será neutra:
a) NH4NO3 " NH4
+
+ NO3
-
Se hidrolizan los NH4
+
: NH4
+
+ H2O D NH3 + H3O+
Se liberan iones hidronio: pH < 7, y la disolución será ácida.
b) CH3COOK " CH3COO-
+ K+
Se hidrolizan los iones CH3COO-
, pues proceden de un ácido débil.
CH3COO-
+ H2O D CH3COOH + OH-
Se liberan grupos OH-
, pH > 7 y la disolución será básica.
CASTILLA Y LEÓN / SEPTIEMBRE 00. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / BLOQUE A / CUESTIÓN 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
c) Na2SO4 " 2 Na+
+ SO4
2-
Ambos iones provienen de ácido y base fuertes, no se hidrolizan y el pH de la
disolución será 7, es decir, es neutra.
d) NH4CH3Cl " NH4CH3
+
+ Cl-
El ión NH3CH3
+
se hidroliza, porque procede de una base débil:
NH4CH3
+
+ H2O D NH3CH3 + H3O+
Se desprenden protones, luego la disolución será ácida.
CASTILLA Y LEÓN / SEPTIEMBRE 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / BLOQUE A / CUESTIÓN 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
2.- A 627ºC la Kp para la descomposición del etano en eteno e hidrógeno es 0,051.
Calcular la fracción de etano descompuesto (transformado) en presencia de un
catalizador, sabiendo que la presión total en el equilibrio es de 0,75 atmósferas.
Solución:
La reacción que tienen lugar es la siguiente:
CH3 – CH3 CH2 = CH2 + H2
Moles iniciales ni -- --
Moles equilibrio ni·(1 - a) ni· a ni· a
Llamando a a la fracción de etano consumida, y por tanto, de eteno e hidrógeno formada.
Los moles totales en el equilibrio serán:
Moles totales = ni·(1 - a) + ni· a + ni· a = ni·(1 +a)
La expresión de Kp para esta reacción es:
Kp = (P (eteno) · P(H2)) / P(etano)
Y la expresión de las presiones parciales:
P (eteno) = P total· X (eteno)
P (H2) = P total · X (H2)
P (etano) = P total · X (etano)
Siendo cada fracción molar el cociente entre los moles de ese reactivo y los moles totales, en
el equilibrio:
X (eteno) = X (H2) = ni· a / ni·(1 + a ) = a / (1 + a)
X (etano) = ni·(1 - a ) / ni·(1 + a ) = (1 - a ) / (1 + a )
Y sustituyendo en la expresión de Kp:
CASTILLA Y LEÓN / SEPTIEMBRE 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / BLOQUE A / CUESTIÓN 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Kp = [ (P total ·
X (H2)) · (P total · X (eteno)) ] / (P total · X (etano))
Kp = P total · [a / (1 + a)]2
/ [(1 - a ) / (1 + a )]
Y simplificando y sustituyendo Kp y la P total por sus valores, se llega a:
0,051 = 0,75 · a2
/ (1 - a2
)
De donde:
a = 0,252 = 25,2%
CASTILLA LEÓN / SEPTIEMBRE 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / BLOQUE A / CUESTIÓN 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
1.- Calcular el grado de disociación y la molaridad de una disolución de ácido acético en
agua cuya concentración de protones es1,34· 10-3
M y la constante de disociación ácida
Ka = 1,8 · 10-5
.
SOLUCIÓN
Es un ácido débil, disociado parcialmente, luego el equilibrio de disociación del ácido
quedaría:
HAc + H2O H3O+
+ Ac-
[ ]inicial Ci -- --
[ ]equilibrio Ci - x x x
x = 1,34 · 10-3
M
La expresión de Ka es:
Ka = ([H3O+
]· [Ac-
]) / [HAc]
Y sustituyendo:
Ka = (1,34 · 10-3
)2
/ (Ci - 1,34· 10-3
) = 1,8 · 10-5
De donde se tiene:
Ci = 0,1 M
La relación entre el grado de disociación (a) y la Ci es:
x = Ci · a
De donde se obtiene:
1,34· 10-3
= 0,1 · a
Y el valor del grado de disociación pedido es:
a = 0,0134 = 1,34 %
CASTILLA LEÓN / SEPTIEMBRE 03. LOGSE/ QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN Nº 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
OPCIÓN A
2.- El COCl2 gaseoso se disocia a 1000 K según la reacción:
COC12 (g) ‡ CO (g) + Cl2 (g)
a) Calcule Kp cuando la presión de equilibrio es 1 atm y el porcentaje de disociación es
del 49,2 %.
b) Si la energía libre estándar (a 25 °C y 1 atm) del equilibrio de disociación es DGº = +
73,1 KJ, calcule las constantes Kc y Kp para el equilibrio anterior a 25 °C.
Solución:
a) Se escribe el equilibrio, llamando a los moles iniciales "ni" y expresando las cantidades
iniciales y del equilibrio en función del grado de disociación (0,492):
COCl2 ‡ CO + Cl2
Moles iniciales ni -- --
Moles equilibrio ni · (1 - 0,492) ni · 0,492 ni · 0,492
Se determinan los moles totales en el momento del equilibrio:
Moles totales = ni · (1 - 0,492) + ni · 0,492 + ni · 0,492 = 1,492 · ni
Y con ellos y el valor de presión total dado, se hallan las presiones parciales, ya que:
Pi = P total · xi
Siendo : xi = ni / n totales
Por lo que se tiene:
P COCl2 = 1 · [ni · (1 - 0,492)] / ni · 1,492 = 0,34 atm
P CO = P Cl2 = 1 · [ni · 0,492 / ni · 1,492] = 0,329 atm
Y ahora, se sustituye en la expresión de Kp, hallando su valor:
Kp = (P CO · P Cl2) / P COCl2 = 0,3292
/ 0,34 = 0,318
b) La expresión que relaciona la Kp con la energía libre de Gibbs (DGº) es:
DGº = - R · T · Ln Kp
Sustituyendo los valores conocidos, se despeja y halla la Kp pedida:
CASTILLA LEÓN / SEPTIEMBRE 03. LOGSE/ QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN Nº 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
73,1 = - 8,31 · 298 · Ln Kp
Ln Kp = - 0,0295
De donde:
Kp = 0,97
Ahora, para conocer Kc, se recurre a la expresión que liga ambas constantes de equilibrio:
Kc = Kp · (R · T)-Dn
Donde Dn es la diferencia entre los moles gaseosos de productos y reactivos.
Kc = 0,97 · (0,082 · 298)-1
= 0,039
CASTILLA LEÓN / SEPTIEMBRE 98. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO
/ OPCIÓN A / Nº 5
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
5.- Para la siguiente reacción: N2(g) + 3 H2(g) ⇔ 2 NH3(g)
la constante de equilibrio a una temperatura determinada vale 0,50, siendo el volumen
del recipiente donde se realiza el proceso de 2 litros. Indicar razonadamente si son
ciertas o falsas cada una de las siguientes afirmaciones:
a) Cuando los moles iniciales de cada componente son: NH3 =1,00; H2 = 0,50, N2 = 0,00;
la reacción transcurrirá hacia la derecha.
b) Cuando se parte de una mezcla que contiene 0,50 moles de todos y cada uno de los
componentes que intervienen en la reacción; la reacción transcurrirá hacia la derecha.
Solución.
Dado el siguiente equilibrio homogéneo:
N2(g) + 3 H2(g) ⇔ 2 NH3(g)
a) Falsa. La reacción transcurrirá hacia la izquierda ya que el número de moles de N2 es 0 y el
sistema debe evolucionar hacia la formación de dicho reactivo.
Esto se confirma comparando el coeficiente de concentración inicial (Q) con el valor de Kc.
Q = [ NH3 ]2
/ ([ N2 ] . [ H2 ]3
) = (1/2 )2
/ ((0/2) . (0,5/2)3
) = 0,25 / 0 = º
Q toma un valor muy grande, que debe disminuir aumentando el denominador, es decir,
desplazándose hacia la izquierda.
b) Para ver si es verdadera o falsa calculamos el valor de Q:
Q = [ NH3 ]2
/ ([ N2 ] . [ H2 ]3
) = (0,5/2 )2
/ ((0,5/2) . (0,5/2)3
) = 1 / (0,5/2)2
= 16
Como Kc= 0,5 y el resultado obtenido de Q = 16 , para alcanzar el equilibrio debe aumentar el
denominador y disminuir el numerador, es decir, que debe aumentar la cantidad de N2 y H2 y
disminuir la cantidad de NH3. Por tanto, la reacción se desplazará hacia la izquierda. La
afirmación es falsa.
CASTILLA LEÓN / SEPTIEMBRE 99. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO
/ OPCIÓN A / Nº 5
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
5.- Dado el equilibrio: SO2 (g) +1/2 O2 (g) D SO3 (g) ∆H = 23 kcal
a) Discuta las condiciones de presión y temperatura que favorecen el desplazamiento del
equilibrio hacia el SO3(g).
b) ¿Cuántos gramos de O2 (g) se requieren para formar 1,00 g de SO3 (g)?.
Solución:
a) El principio de Le Chatelier establece que cuando un sistema en equilibrio se somete a una
modificación externa, el equilibrio se desplazará en el sentido en el que se contrarreste dicha
variación.
Las condiciones que favorecen esta reacción son el aumento de presión y un aumento de
temperatura.
El aumento de la presión hace que el equilibrio se desplace hacia donde hay menor volumen,
es decir, menor número de moles, por tanto, hacia la producción de SO3.
El aumento de la temperatura hace que el equilibrio se desplace en el sentido que absorba
calor. Puesto que es una reacción endotérmica el equilibrio se desplazará hacia la formación
de SO3.
b) Suponiendo que el equilibrio está completamente desplazado hacia la derecha, en primer
lugar calculamos el nº de moles de SO3 (g)
n = m / M = 1 / 80,07 = 0,012 moles
Según la reacción: SO2 (g) + ½ O2 D SO3 (g)
1 mol de SO3 -------------- ½ mol de O2
0,012 moles SO3----------- x
x = 6,24⋅ 10-3
moles de O2
m = n ⋅ M = 6,24 ⋅ 10-3
⋅ 32 = 0,2 g de O2 se requieren
CASTILLA LEÓN / JUNIO 98.COU / QUIMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCION A / Nº 3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
3.- Explique y justifique si las siguientes proposiciones son ciertas o falsas.
a) De dos sales poco solubles siempre tendrá menos solubilidad la que tenga menor
producto de solubilidad.
b) La solubilidad del Ag2CrO4, sal poco soluble, será menor en agua que en una disolución
0,01 M de AgNO3.
c) El producto de solubilidad del Ag2CrO4 cambia con la temperatura.
d) Para el compuesto MF2 (peso molecular 100 g/mol) que tiene una Ks = 4,0·10-12
, la
solubilidad acuosa será 0,010 g/L.
Solución:
a) Es falso.
La solubilidad de una sal depende del producto de solubilidad, pero también depende del número
de iones en los que se disocie dicha sal. De dos sales con el mismo producto de solubilidad tendrá
menos solubilidad aquella que se disocie en menos iones; por esta razón, la afirmación propuesta
es falsa ya que no se cumple en todos los casos.
Por ejemplo la solubilidad del AgCl (Ks = 2·10-10
), que se disocia en dos iones, es menor que la del
Ag2CrO4 (Ks = 1·10-12
), que se disocia en tres iones. Estas solubilidades son respectivamente
1,4·10-5
M y 6,3·10-5
M.
b) Es falso.
En la disolución 0,01 M de AgNO3 hay iones Ag+
que producen el efecto del ion común.
Para eliminar ese exceso de iones Ag+
, el equilibrio de solubilidad del Ag2CrO4 se desplaza hacia
la izquierda, el resultado de esto es una mayor precipitación.
Es decir, ocurre todo lo contrario, la solubilidad es mayor en agua pura.
c) Es cierto.
El producto de solubilidad del Ag2CrO4 , como el de cualquier sal, al ser una constante de
equilibrio varía con la temperatura.
d) Es cierto.
El equilibrio de solubilidad sería.
MF2 (s) çè M2+
(aq) + 2F-
(aq)
s s 2s
Ks = [M2+
]·[F-
] = s · (2s)2
= 4s3
Ks / 43 = (4 ⋅10
−12
)/ 43
= 10
−4
M
CASTILLA LEÓN / JUNIO 98.COU / QUIMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCION A / Nº 3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Multiplicando la s por el peso molecular:
10-4
· 100 = 0,01 g/L
CASTILLA-LEÓN /SEPTIEMBRE 98. LOGSE /QUÍMICA /CINÉTICA Y EQUILIBRIO
/BLOQUE A /Nº 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
2.- En un recipiente de 2,50 litros se introducen 117,6 g de N2 y 14,4 g de H2 y se
calienta hasta 220ºC; en este momento se alcanza el siguiente equilibrio:
N2 (g) + 3 H2 (g) 2NH3
Si la presión total en el recipiente donde se produce la reacción es de 12 atm
calcular:
a) La concentración en mol´l-1
de todas y cada una de las especies presentes en el
equilibrio.
b) El valor de Kc y Kp para el equilibrio en estas condiciones.
Solución 2:
a) Haciendo cálculos estequiométricos hallamos los moles de N2 y de H2
Nº moles = m / Pm
nH2 = 14,4 / 2,016 nN2 = 117,6 / 28,02
nH2 = 7,143 moles de nH2 nN2 = 4,197 moles de nN2
A continuación hacemos una tabla de equilibrio.
N2 (g) + 3 H2 (g) ↔ 2NH3
no 4,197 7,143
nr x 3x
neq (4,197 – x) (7,143 – 3x) 2x
Los moles totales serían:
nt = (4,197 – x) + (7,143 – x) + 2x = (11,34 – 2x) moles totales de la reacción.
La ley de gases ideales nos dice el nº exacto de moles de la reacción de forma que podemos
saber la x.
PV = nRT
120 · 2,5 = (11,34 – 3x) · 0,082 · (273 + 220)
x = 1,959
n = 7,42 moles de la reacción
[N2 ]eq = nº de moles / V [H2 ]eq = nº de moles / V
[N2 ]eq = (4,197 – 1,959) / 2,5 [H2 ]eq = (7,143 – 3 · 1,959) / 2,5
[N2 ]eq = 0,895 M [H2 ]eq = 0,5 M
[NH3 ]eq = nº de moles / V
CASTILLA-LEÓN /SEPTIEMBRE 98. LOGSE /QUÍMICA /CINÉTICA Y EQUILIBRIO
/BLOQUE A /Nº 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
[NH3 ]eq = 2 · 1,959
[NH3 ]eq = 1,6 M
b) Valor de Kc
Kc = ([NH3 ]eq) 2
/ ([N2 ]eq · ([H2 ]eq)3
)
Kc = 0,0256 / 0,112
Kc = 22,88 mol-2
·L2
Utilizando la relación existente entre las dos constantes hallamos el valor de Kp.
Kp = Kc · (RT)∆n
∆n = 2 – (1 + 3)
Kp = 22,88 · ( 0,082 . 493)-2
∆n = -2 moles
Kp = 0,014 atm-2
CASTILLA-LEÓN / SEPTIEMBRE 98. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICAY
EQUILIBRIO/ BLOQUE A / Nº 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
4.- Indicar razonadamente si sin ciertas o no cada una de las siguientes
afirmaciones:
a) La velocidad de una reacción aumenta al disminuir la concentración de los
reactivos.
b) La velocidad de una reacción aumenta al disminuir el grado de división de los
reactivos.
c) La velocidad de una reacción disminuye al aumentar la temperatura a que se
realiza.
d) La velocidad de una reacción aumenta al aumentar la concentración del
catalizador.
Solución 4 :
a) Esta afirmación es falsa puesto que la velocidad de reacción dependerá de la cantidad de
choques eficaces que resulten en un tiempo determinado. A mayor concentración de los
reactivos mayor número de choques eficaces habrá y, por tanto, mayor será la velocidad
de reacción.
b) Afirmación falsa. Las reacciones son más rápidas cuando los reactivos están en
disolución o en estado gaseoso puesto que así se producen más fácilmente los choques
que si se trata de un sólido o un liquido. La velocidad de reacción aumenta si se
encuentra finalmente dividido o pulverizado, con esto se consigue aumentar
considerablemente la superficie de contacto. En definitiva podemos decir que la
velocidad de reacción está proporcionalmente ligada al grado de división de los reactivos.
c) Afirmación falsa. El efecto de la temperatura se cuantifica mediante la ecuación
experimental de Arrhenius:
K = A · e-Ea/RT
La velocidad aumenta en gran medida con la temperatura, pues este factor influye
exponencialmente sobre la constante de velocidad: K. Este aumento de la velocidad de
reacción debido a la temperatura es causado por el aumento de la energía cinética de las
moléculas.
Ec = 3/2 · KBoltzmann·T
d) Depende del tipo de catlizador. Los catalizadores influyen activamente en la velocidad
de reacción, pero no siempre la aumentan. Un catalizador puede incrementar la velocidad
o decelerar la reacción.
CASTILLA-LEÓN / SEPTIEMBRE 98. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICAY
EQUILIBRIO/ BLOQUE A / Nº 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Los catalizadores que aumentan la velocidad se llaman promotores, y basan su eficacia
en disminuir la energía de activación de las moléculas. Los catalizadores inhibidores
actuan de modo contrario.
CATALUÑA / JUNIO 00. LOGSE / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / SERIE 3
/ OPCIÓN A / EJERCICIO 3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
3.- Para el equilibrio N2O4 (g) • 2 NO2 (g) a 25ºC, el valor de Kc es 0,04.
a) Calcule el valor de Kp a la misma temperatura
b) ¿Cómo influye la presión en este equilibrio?
c) El tetraóxido de dinitrógeno es una sustancia sin color, mientras que el dióxido tiene
un color rojo muy peculiar. Si una mezcla de los dos gases se mete en un tubo de
gases, y se introduce en un baño de agua y hielo, la mezcla queda incolora. Por el
contrario, si se mete el tubo en un baño a 90ºC, la mezcla toma color rojo. Justifique
si el equilibrio indicado al comienzo es una reacción endotérmica o exotérmica.
DATOS: R = 8,314 J/K·mol = 0,082 atm·L/K·mol.
Solución:
a) Para el cálculo de Kp, utilizamos la ecuación que nos relaciona esta con Kc.
Kp = Kc·(R·T)∆n
∆n (de moles gaseosos) = 2 – 1 = 1
Kp = 0,04 · ( 0,082 · 298 )1
= 0,97 atm
b) Según el principio de Le Chatelier “Cuando algún factor externo perturba un sistema en
equilibrio éste reacciona desplazándose hacia el miembro que reestablecca las condiciones de
equilibrio”.
Según esto último, un aumento de P desplazará el equilibrio hacia donde existan menor
número de moles gaseosos. En este caso el equilibrio se desplazaría hacia la izquierda. Una
disminuciónde P desplazaría el equilibrio hacia la derecha.
c) Si al aumentan la temperatura la mezcla toma el color rojo del NO2, lo que sucede es que el
equilibrio se ha desplazado hacia la derecha. Mientras que al disminuir la temperatura la
mezcla permanece incolora como el N2O4, lo que indica que el equilibrio se ha desplazado
hacia la izquierda.
Esto demuestra que la reacción directa es endotérmica, ya que aplicando de nuevo el principio
de Le Chatelier, al aumentar la temperatura el equilibrio se desplaza hacia el miembro donde
se absorba calor, para consumir la energía calorífica suministrada.
CATALUÑA / JUNIO 00. LOGSE / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / SERIE 3
/ OPCIÓN A / EJERCICIO 5
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
5.-El pH de una disolución 0,025 M de HNO2 es 2,56.
a) Escribir la ecuación de disociación del ácido nitroso.
b) ¿Cuál será el valor de Ka de este ácido?
c) Justifique como sería el pH de una disolución de nitrito de sodio: ácido, básico o
neutro.
Solución:
a) Ecuación de disociación del ácido nitroso:
HNO2 + H2O • NO2
-
+ H3O+
b) Cálculo de la Ka:
HNO2 + H2O • NO2
-
+ H3O+
C0 0,025 --- ---
Cr x
Ceq. 0,025 – x x x
pH = 2,56
[H3O+
] = 10-2,56
= 2,51·10-3
M
Entonces:
[NO2
-
] = 2,51·10-3
M
[HNO2] = 0,025 – 2,5·10-3
= 2,25 · 10-2
M
Ka = [H3O+
] · [NO2
-
] / [HNO2]
Ka = (2,51·10-3
)2
/ 2,25·10-2
Ka = 2,8·10-4
mol/l
c) Una disolución de la sal soluble NaNO2 se disocia completamente del siguiente modo:
NaNO2 → Na+
+ NO2
-
CATALUÑA / JUNIO 00. LOGSE / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / SERIE 3
/ OPCIÓN A / EJERCICIO 5
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
El Na+
, es un ácido débil, ya que proviene de una base fuerte (NaOH), por lo que no sufre
hidrólisis.
El NO2
-
, es una base fuerte, ya que proviene de un ácido débil, por lo que si sufre hidrólisis.
Equilibrio de hidólisis básica:
NO2
-
+ H2O • HNO2 + OH-
Luego el pH de la disolución será básico (pH > 7).
CATALUÑA / JUNIO 00. COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO/ SERIE 3 /
OPCION A / EJERCICIO 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
1.- En un recipiente de 5 litros y a una temperatura T hay una mezcla de 0,012 moles de
dióxido de azufre, 0,005 moles de oxígeno y 0,001 moles de trióxido de azufre. La
constante de equilibrio para la reacción:
2 SO2 (g) + O2 (g) • 2 SO3 (g) ∆H < 0
es de 2 · 106
a la temperatura T
a) Indique si la mezcla está en equilibrio, si no lo está razone como variará el número
de moles de cada sustancia al evolucionar hacia el equilibrio.
b) A partir de la ley de acción de masas razone como varia el rendimiento de la
obtención de trióxido de azufre
- al aumentar la temperatura
- al comprimir la mezcla en equilibrio
Solución:
a) 2 SO2 (g) + O2 (g) • 2 SO3 (g)
Concentración (mol/L) 0,012/5 0,005/5 0,001/5
Aplicando la ley de acción de masas:
Kc = [SO3]2
/ [SO2
2
][O2]
Se calcula el coeficiente de concentración:
Q = (2·10-4
)2
/ (2,4·10-3
)2
(1·10-3
) = 6,94
Se comprueba que: Q ≠ Kc; 6,94 ≠ 2·106
Como el valor obtenido de Q al aplicar la ley de acción de masas es distinto del valor de la
constante de equilibrio, lo que significa que la mezcla con las concentraciones indicadas no se
encuentra en equilibrio.
El valor de la constante de equilibrio es mucho mayor que el de Q. Para que el sistema
evolucione hacia el equilibrio, tiene que desplazarse hacia la formación de SO3, de forma que
aumente el numerador y disminuya el denominador de la expresión de Kc.
Variación del número de moles de cada sustancia:
2 SO2 (g) + O2 (g) • 2 SO3 (g)
inicialmente 0,012 0,005 0,001
reaccionan 2x x ---
equilibrio 0,012 – 2x 0,005 – x 0,001+ 2x
CATALUÑA / JUNIO 00. COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO/ SERIE 3 /
OPCION A / EJERCICIO 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
b) Al aumentar la temperatura, aplicando el principio de Le Chatelier, el equilibrio se
desplazará hacia el miembro que contrarreste la variación producida, en este caso al tratarse
de una reacción exotérmica, se desplazará hacia la izquierda. Por tanto, disminuirá el
rendimiento en la producciónde trióxido de azufre.
Al comprimir la mezcla en equilibrio, aumentando la presión, disminuye el volumen, por lo
que el equilibrio se desplazará hacia donde haya menor número de moles gaseosos, es decir
hacia la derecha. Aumenta el rendimiento en la producciónde trióxido de azufre.
CATALUÑA / JUNIO 00. SELECTIVIDAD / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO /
SERIE 4 / OPCION A / EJERCICIO 5
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
5.- El producto de solubilidad a 25ºC del cloruro de plata es 1,7·10-10
.
a) Calcular la solubilidad de este compuesto en agua, en mol/dm3
y g/dm3
, a esta
temperatura.
b) Calcular la solubilidad de esta sal, en mol/dm3
, en una disolución 0,02 M de cloruro
potásico.
Datos: Masas atómicas: Cl = 35,5; Ag = 108
Solución:
a) Equilibrio de solubilidad:
AgCl ↓ • Ag+
+ Cl-
solubilidad S S
Aplicando la constante de solubilidad:
Ks = S · S = S2
S = sK = 10
10·7,1 −
= 1,303·10-5
mol/dm3
Para dar esta solubilidad en g/dm3
, hay que tener en cuenta que: nº moles = m(g) / Mm
S = 1,303·10-5
· 143,5 = 1,87·10-3
g/dm3
b) Si tenemos una disolución de KCl 0,02M, como es una sal soluble, se disocia
completamente:
KCl → K+
+ Cl-
Inicialmente: 0,02 -- --
Final: -- 0,02 0,02
La concentración de iones Cl-
ha aumentando en la disolución. Se produce el llamados efecto
ión-común. Al aumentar la concentración de este ión, que ahora es 0,02 (ya que se desprecia
la cantidad procedente del AgCl) el equilibrio de solubilidad se desplaza hacia la izquierda, de
modo que la solubilidad del AgCl disminuye.
Ks = S´ · (S´ + 0,02)
Aproximación: Ks = S´ · (0,02)
1,7·10-10
= S · 0,02
S = 8,5·10-9
mol/dm3
CATALUÑA / JUNIO 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / SERIE 2
/ OPCIÓN A / CUESTIÓN 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
4.- La constante del producto de solubilidad del hidróxido de magnesio a 25ºC es de
5,61·10-12
.
a) Calcule la solubilidad (en g / L) de dicho compuesto en agua pura.
b) Calcule la solubilidad (en g / L) de dicho compuesto en una disolución de hidróxido
sodico de pH = 12.
c) Explique de qué manera se podría conseguir la redisolución del precipitado.
Datos: masas atómicas: O = 16; H = 1; Mg = 24,3.
Kw = 1,0·10-14
Solución:
a) El equilibrio de la sal poco soluble es:
Mg(OH)2 (s) Mg2+
(ac) + 2 OH-
(ac)
s 2·s
Siendo s la concentración molar de iones en disolución a la temperatura dada.
La expresión del producto de solubilidad aplicada a este caso, quedaría:
Ks = [Mg2+
] · [OH-
]2
= s · (2·s)2
= 4·s3
= 5,61·10-12
De donde:
s = 1,12·10-4
mol / L
Y con la masa molecular del compuesto, se obtiene la solubilidad en g / L:
s = 1,12·10-4
mol / L · 58,3 g / mol = 6,52·10-3
g / L
b) Si existe una disolución de NaOH, hay más iones OH-
, lo que desplaza el equilibrio hacia
la izquierda, disminuyendo la solubilidad del hidróxido magnésico.
Se llama ahora s´ a la nueva solubilidad.
Se sabe que si el pH =12:
pH + pOH =14; Luego pOH = 2
pOH = -log [OH-
] = 2
[OH-
] = 10-2
M
CATALUÑA / JUNIO 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / SERIE 2
/ OPCIÓN A / CUESTIÓN 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
De nuevo se escribe el equilibrio original, considerando ahora la concentración total de iones
OH-
en disolución:
Mg(OH)2 (s) Mg2+
(ac) + 2 OH-
(ac)
s´ 2·s´ + 10-2
La expresión del producto de solubilidad, sería ahora :
Ks = [Mg2+
] · [OH-
]2
= s´ · (2·s´+ 10-2
)2
= 5,61·10-12
De donde:
s´ = 5,6 ·10-8
mol / L
Y con la masa molecular del compuesto, se obtiene la solubilidad en g / L:
s´ = 5,6 ·10-8
mol / L · 58,3 g / mol = 3,26 ·10-6
g / L
Como se preveía, la solubilidad del compuesto ha disminuido: s´<< s.
c) Si se acidifica el medio añadiendo, por ejemplo HCl, disminuye la [OH-
], con lo que el
equilibrio para compensar se desplaza hacia la derecha, disolviéndose así más cantidad de
hidróxido magnésico. Por tanto, aumenta la solubilidad.
CATALUÑA / JUNIO 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / SERIE 5
/ CUESTIÓN 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
2.- La solubilidad del nitrato de potasio en agua varía con la temperatura, según se
indica en la siguiente tabla:
T (ºC) 10 20 30 40 50 60 70
s 20 32 48 65 85 108 132
donde s representa los gramos de nitrato de potasio que se disuelven en 100 gramos de
agua.
a) Hacer una gráfica que represente la variación de la solubilidad con la temperatura.
b) Calcular, aproximadamente, la solubilidad del nitrato de potasio a 35ºC.
c) A 50ºC, una disolución de nitrato de potasio al 30%, ¿es saturada?
d) ¿Qué cantidad de precipitado habrá a 50ºC en una disolución preparada con 200
gramos de nitrato de potasio en 200 gramos de agua?
Solución:
a)
b) Interpolando en la gráfica, aproximadamente a 35ºC se podrán disolver 56 g de la sal en
100 gramos de agua.
solubilidad vs temperatura
0
20
40
60
80
100
120
140
0 10 20 30 40 50 60 70 80
temperatura (ºC)
solubilidad(gsal/100gagua)
solubilidad
CATALUÑA / JUNIO 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / SERIE 5
/ CUESTIÓN 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
c) Una solución al 30% , contendrá 30 gramos de sal por cada 100 de disolución (es decir por
cada 70 g de agua). Este dato permite hallar la cantidad de KNO3 disuelta en 100 g de agua:
30 g KNO3 70 g agua
x = 42,85 g KNO3 / 100 g H2O
x g KNO3 100 g agua
Según los datos de la tabla, a 50ºC, la máxima cantidad de soluto que admite la disolución es
85 g / 100 g de agua. Como la cantidad realmente disuelta en este caso es mucho menor,
solamente 42,85 g KNO3 / 100 g H2O, la disolución no está saturada.
Entonces, una disolución con 30 g sal / 100 g agua no estaría saturada.
d) Una disolución con 200 g de nitrato de potasio en 200 g de agua a 50ºC, sería equivalente a
una disolución con 100 g de sal en 100 g de agua. Observando la tabla, sabemos que ésta tiene
una solubilidad de 85 g sal / 100 g agua.
Por tanto, existirá un precipitado no disuelto de: 100 - 85 = 15 g de KNO3
CATALUÑA / JUNIO 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQULIBRIO / SERIE 5 /
OPCIÓN B / CUESTIÓN 5
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
5.- En un recipiente de 1 litro de capacidad, y a la temperatura de 400ºC, se han
introducido 0,5 moles de yodo, 0,2 moles de hidrógeno y 3 moles de yoduro de
hidrógeno, todos en estado gaseoso.
El proceso que tiene lugar es el siguiente, con una constante de equilibrio Kc = 59, a la
temperatura dada:
I2 (g) + H2 (g) 2 HI (g)
a) Justifique en qué sentido transcurrirá la reacción a 400ºC.
b) Calcule las concentraciones de las tres especies en el equilibrio.
c) Una vez alcanzado el equilibrio, razone en qué sentido se desplazará la reacción si se
aumenta la presión total del sistema.
Solución:
a) Se escribe el equilibrio, y la expresión de la constante Kc, sustituyendo en ella las
concentraciones de todas las especies, halladas al dividir los moles entre el volumen total:
H2 (g) + I2 (g) 2 HI (g)
Moles iniciales 0,2 0,5 3
[ ]iniciales 0,2 / 1 0,5 / 1 3 / 1
Calculamos con estos datos el coeficiente de concentración:
Q = [HI]2
/ ([I2]·[H2])
Q = 32
/ (0,5 · 0,2) = 90
Se compara Q con la Kc = 59 dada en el enunciado:
Kc < Q
Luego la reacción se desplazará hacia la izquierda, aumentando la concentración de reactivos
y disminuyendo la del producto, para alcanzar así el equilibrio.
b) Se escribe de nuevo la reacción, denominando x a la concentración del producto
consumida, y de reactivos formada:
H2 (g) + I2 (g) 2 HI (g)
[ ]iniciales 0,2 / 1 0,5 / 1 3 / 1
[ ] equilibrio 0,2 + x 0,5 + x 3 – 2·x
CATALUÑA / JUNIO 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQULIBRIO / SERIE 5 /
OPCIÓN B / CUESTIÓN 5
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Se sustituye en la expresión de la Kc:
(3 - 2·x)2
/ ((0,2 + x) · (0,5 + x)) = 59
De donde se obtiene:
x = 0,054 moles
[x] = 0,054 mol/L
Y así se calculan las concentraciones de las tres especies presentes en el equilibrio:
[I2] = 0,5 + 0,054 = 0,554 M
[H2] = 0,2 + 0,054 = 0,254 M
[HI] = 3 – 2·0,054 = 2,89 M
c) Según el principio de Le Chatelier, si sobre un equilibrio se introduce alguna modificación,
éste evoluciona en el sentido que se oponga a dicho cambio.
Si aumenta la presión, para mantener P · V = cte, el equilibrio se debe desplazar hacia el
miembro donde haya menor número de moles. En este caso los moles de reactivos y
productos coinciden, luego no se altera el equilibrio con la presión.
CATALUÑA / JUNIO 01. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQULIBRIO / SERIE 2 /
CUESTIÓN 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
1.- Para la reacción, H2O (g) + CO (g) H2 (g) + CO2 (g), Kc = 1, a 1000 K. Se
introducen 2 moles de CO y uno de H2O en un recipiente de 1 dm3
de capacidad, y se
calienta a 1000 K.
a) Determinar la composición de la mezcla en el equilibrio.
b) Indicar de forma razonada, cómo afectarían al equilibrio:
1) Un aumento de presión sobre el sistema.
2) La adición de CO2 al sistema.
Solución:
a) Los datos de que se dispone son:
Kc = 1
T = 1000 K
V total = 1 L
Se llama x a la concentración de reactivos que se consume, quedando la expresión del
equilibrio:
CO (g) + H2O (g) H2 (g) + CO2 (g)
Moles iniciales 2 1 -- --
Moles equilibrio 2 – x 1 – x x x
La Kc es la constante de equilibrio en función de las concentraciones.
En este caso, al ser el volumen la unidad, coinciden moles y concentraciones, luego basta con
sustituir en la expresión de Kc, y despejar el valor de x:
Kc = x2
/ ((2 – x) · (1 – x)) = 1
De donde:
x = 0,66
Por tanto, ya se pueden conocer los moles de cada una de las especies en el equilibrio:
moles CO = 2 – 0,66 = 1,34 moles
moles H2O = 1 – 0,66 = 0,34 moles
moles H2 = moles CO2 = 0,66 moles
CATALUÑA / JUNIO 01. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQULIBRIO / SERIE 2 /
CUESTIÓN 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
b) Según el principio de Le Chatelier, si sobre un equilibrio se introduce alguna modificación,
éste evoluciona en el sentido que se oponga a dicho cambio.
1) Como a temperatura constante, se ha de cumplir: P · V = cte, si se aumenta la presión, el
equilibrio se desplazará hacia donde haya menos moles. En este caso hay los mismos moles
de reactivos y de productos, luego la variación de la presión no afecta al equilibrio.
2) Si se aumenta la concentración de CO2, el equilibrio se desplazará hacia donde tienda a
consumirse dicho gas, es decir, hacia la izquierda.
CATALUÑA / JUNIO 01. COU / QUÍMICA / CINETICA Y EQULIBRIO / SERIE 3 /
CUESTIÓN 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
2.- A una disolución acuosa que contiene iones yoduro y cloruro, en la misma
concentración 0,1 M, se le añade una disolución acuosa de nitrato de plata.
a) ¿Precipitará primero el cloruro de plata o el yoduro de plata? Justifique la respuesta.
b) Determine la concentración del primer ión cuando comienza a precipitar el segundo.
Datos:
Producto de solubilidad a 25ºC: Ks (cloruro de plata) = 1,8·10-10
Ks (yoduro de plata) = 8,3·10-17
Solución:
a) Se calcula la concentración de ión plata necesaria para que precipite cada sal, sabiendo que
del otro ión (el halogenuro) se tiene 0,1 M.
La sal que precipite en primer lugar será la que requiera para ello menor cantidad de plata:
AgI (s) Ag+
(ac) + I-
(ac)
s s
Ks (AgI) = 8,3·10-17
= [Ag+
] · [I-
] = s · 0,1
De donde:
[Ag+
] = 8,3·10-16
moles / L
AgCl (s) Ag+
(ac) + Cl-
(ac)
s s
Ks (AgCl) = 1,8·10-10
= [Ag+
] · [Cl-
] = s · 0,1
Y por tanto:
[Ag+
] = 1,8·10-9
moles / L
Es decir, precipita antes el yoduro porque necesita para ello menos concentración de plata.
b) Cuando empieza a precipitar el ión cloruro, la concentración de ión plata es 1,8·10-9
M;
luego si se sustituye este valor en la Ks del AgI, ya precipitado, se tiene:
Ks = [Ag+
] · [I-
] = 8,3·10-17
= 1,8·10-9
· [I-
]
[I-
] =4,61·10-8
M
CATALUÑA / JUNIO 01. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / SERIE 3 /
OPCIÓN B / CUESTIÓN 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
4.- Para fabricar salicilato de metilo, han de reaccionar ácido salicílico
(monocarboxílico) y metanol, según la ecuación siguiente, que tiene lugar mol a mol:
ácido salicílico + metanol DD salicilato de metilo + agua
y al final se obtiene una disolución líquida homogénea.
Si Kc = 5, a 250ºC.
a) Justifique si una mezcla de 0,5 moles del ácido, 16 gramos de metanol, 0,6 moles de
salicilato y 10,8 gramos de agua, estarán en equilibrio en un recipiente de un litro.
b) Si el sistema no está en equilibrio, indique cómo evolucionará la mezcla, y calcule los
moles de cada componente en el equilibrio.
Datos: Masa atómicas: C = 12; O = 16; H = 1.
Solución:
a) Los datos de que se dispone son:
T = 250ºC = 523 K
V total = 1 L
Kc teórica = 5
Se escribe el equilibrio descrito, llamando al ácido dado R – COOH:
R – COOH + CH3OH R – COOCH3 + H2O (esterificación)
Se determinan los moles de todas las especies en el equilibrio (con las masas y las masas
moleculares), y con ellos y el volumen total, se calcula el valor del coeficiente de
concentración Q:
Moles CH3OH = 16 / 32 = 0,5 moles
Moles H2O = 10,8 / 18 = 0,6 moles
Moles R – COOH = 0,5 moles
Moles R – COOCH3 = 0,6 moles
Q = (0,6 / 1)2
/ (0,5 / 1)2
= 1,44
Dado que Q γ Kc , el sistema no está en equilibrio.
b) Como Q < Kc , el equilibrio tenderá a desplazarse en el sentido en que aumenten las
concentraciones de productos, es decir hacia la derecha.
CATALUÑA / JUNIO 01. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / SERIE 3 /
OPCIÓN B / CUESTIÓN 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
R – COOH + CH3OH R – COOCH3 + H2O (esterificación)
[inic.] 0,5 0,5 0,6 0,6
[recc.] x x
[equil.] 0,5-x 0,5-x 0,6+x 0,6+x
(0,6 + x )2
/ (0,5 - x)2
= 5
x = 0,16 mol/L
Estado de equilibrio:
[R – COOH] = [CH3OH] = 0,5 - 0,16 = 0,34 mol/L
[R – COOCH3 ] = [H2O] = 0,6 + 0,16 = 0,76 mol/L
CATALUÑA / JUNIO 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / SERIE 2
/ OPCIÓN B / CUESTIÓN Nº 5
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
5.- La constante de equilibrio Kc para la reacción:
SO2 (g) + NO2 (g) SO3 (g) + NO (g)
es igual a 3 a una temperatura determinada.
a) Justificar por qué no está en equilibrio, a la misma temperatura, una mezcla
formada por 0,4 moles de SO2, 0,4 moles de NO2, 0,8 moles de SO3 y 0,8 moles de NO
(en un recipiente de un litro)
b) Determinar la cantidad que habrá de cada especie en el momento de alcanzar el
equilibrio.
c) Justificar hacia donde se desplazará el equilibrio si se incrementa el volumen del
recipiente a 2 L.
Solución:
La expresión de la Kc para este equilibrio es la siguiente:
Kc = ([SO3]· [NO]) / ([SO2]· [NO2])
Y su valor a la temperatura dada es Kc = 3.
a) Se sustituyen las concentraciones de las 4 especies en una expresión del tipo anterior para
hallar el coeficiente de concentración (Q). Al ser el volumen total la unidad, coinciden moles
y concentraciones:
0,8 · 0,8
Q = = 4
0,4 · 0,4
Como el valor obtenido es distinto de 3, no se tiene la mezcla en equilibrio, y para que éste
sea alcanzado, habrán de aumentar las concentraciones de los reactivos, desplazándose hacia
la izquierda.
b) Se escribe el equilibrio, llamando “x” a la cantidad de productos consumida, y de reactivos
formada:
SO2 (g) + NO2 (g) SO3 (g) + NO (g)
[ ]inicial 0,4 0,4 0,8 0,8
[ ]equilibrio 0,4 + x 0,4 + x 0,8 – x 0,8 – x
Y se sustituye en la expresión de Kc, que se iguala a 3:
Kc = (0,8 – x)2
/ (0,4 + x)2
= 3
CATALUÑA / JUNIO 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / SERIE 2
/ OPCIÓN B / CUESTIÓN Nº 5
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
De donde:
x = 0,04
Y se puede concluir:
[SO3] = [NO] = 0,44 moles / L
[SO2] = [NO2] = 0,76 moles / L
c) La variación de volumen o de presión en un equilibrio se relaciona con el número de moles
de especies gaseosas en un miembro y en otro de la ecuación, como en este caso, en ambos
miembros se tienen dos moles de gas, un aumento de volumen del recipiente no desplazaría el
equilibrio.
CATALUÑA / JUNIO 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / SERIE 3
/ OPCIÓN A / CUESTIÓN 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
OPCIÓN A
4.- A 1 L de disolución de nitrato de plata de concentración 1,0 · 10-4
mol· dm-3
se le
añade gota a gota, una disolución 0,001 M de cloruro de sodio. Cuando se han
adicionado 1,8 cm3
de esta disolución, aparece un precipitado.
a) Escribir la reacción que tiene lugar y especificar el compuesto que precipita.
b) Calcular la constante del producto de solubilidad del precipitado que se ha formado
c) Explicar qué se observará si se añade amoníaco a la disolución que contiene el
precipitado.
Solución:
a) La reacción de precipitación será:
AgNO3 + NaCl τ AgCl $ + NaNO3
Precipitará el cloruro de plata.
b) El volumen total tras la mezcla será:
V total = 1 + 0,0018 = 1,0018 L
La expresión del producto de solubilidad del cloruro de plata es:
Ks = [Ag+
]· [Cl-
]
A partir de la concentración de cada sal soluble, se determinan las concentraciones reales de
ambos iones que forman la sal insoluble:
[ ] = ( M · V inicial ) / V final
[Ag+
] = 1 · 10-4
/ 1,0018
[Cl-
] = (1,8 · 10-3
· 0,001) / 1,0018
Aplicando estos valores, correspondientes a la disolución saturada, a la expresión de Ks se
tiene:
Ks = 1,8 · 10-10
c) Si se adiciona amoníaco, se formará un ión complejo estable entre el catión central plata y
los ligandos NH3 , por lo que el precipitado se redisolverá:
CATALUÑA / JUNIO 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / SERIE 3
/ OPCIÓN A / CUESTIÓN 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
AgCl + 2 NH3 τ Ag (NH3)2
+
+ Cl-
Ión diaminplata (I)
CATALUÑA / JUNIO 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
SERIE 3 / CUESTIÓN 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
1.- Se valora una muestra de 3,0 g de sosa cáustica (formada por hidróxido de sodio e
impurezas inertes) con un agente valorante que es una disolución de ácido sulfúrico 2,0
M. El punto final de la valoración se alcanza cuando se han consumido 13,2 cm3
del
ácido.
a) Escribir la reacción de neutralización que tiene lugar en la valoración.
b) Calcular el porcentaje de hidróxido de sodio presente en la sosa cáustica.
c) Describir el procedimiento de laboratorio correspondiente a esta valoración e
indicar y nombrar el material necesario.
Datos: masas atómicas: H = 1; O = 16; Na = 23; S = 32
Solución:
a) La reacción que tiene lugar es la siguiente:
2 NaOH + H2SO4 š Na2SO4 + 2 H2O
b) Se determinan, en primer lugar, los moles de ácido consumidos en la valoración:
n H2SO4 =M· V (l)
n H2SO4 =2,0· 13,2· 10-3
= 2,64 · 10-2
moles
Por la relación estequiométrica entre el ácido y la base, que se tiene la ecuación ajustada, se
determinan los moles de NaOH puro que habrán reaccionado:
2 moles NaOH 1 mol H2SO4
x 2,64· 10-2
moles
De donde:
x = 5,28 · 10 –2
moles de base pura se consumen.
Se determinan los gramos que representan dichos moles:
Masa NaOH = 5,28 · 10 –2
· 40 = 2,11 g
Con este dato se calcula la pureza de la muestra:
3 g de muestra 2,11 g son NaOH puro
100 g x De donde: x = 70,4 %
CATALUÑA / JUNIO 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
SERIE 3 / CUESTIÓN 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
c) Con la ayuda de una balanza, se toman 3 g de la muestra de sosa cáustica, y se depositan en
un matraz erlenmeyer, al que se adiciona la cantidad suficiente de agua para disolverla, y una
gotas de un indicador ácido- base, como la fenolftaleína.
La disolución ácida se coloca en una bureta, y va siendo adicionada al erlenmeyer gota a gota,
hasta que el indicador cambie de color, anotando entonces el volumen de ácido consumido
(volumetría).
CATALUÑA / JUNIO 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / SERIE 3
/ CUESTIÓN 3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
3.- a) Indicar cuál es el pH de una disolución 0,01 M de ácido nítrico.
b) Se añaden 0,82 g de acetato de sodio a 1 L de la disolución anterior. Razonar si el pH
será más pequeño, igual o mayor que en el caso anterior.
c) Para al caso b), calcular la concentración de ión acetato en la disolución.
Datos: masas atómicas: H = 1; C = 12; O = 16; Na = 23
Ka (ácido acético) = 1,8 · 10-5
Solución:
a) El ácido nítrico es un ácido fuerte, totalmente disociado, luego la concentración de protones
final será la misma que la inicial de ácido:
HNO3 + H2O š NO3
-
+ H3O+
Luego:
[HNO3] inicial = [H3O+
] final = 0,01 M
Según la definición de pH se calcula su valor:
pH = - log [H3O+
] = 2
Como era de esperar, la disolución es ácida (pH<7).
b) Se adiciona acetato de sodio, sal que procede del ácido acético (ácido débil) y de hidróxido
de sodio (base fuerte).
La parte que procede del ácido débil, es decir, el ión acetato, se hidrolizará, desprendiéndose
iones OH-
, que reducirán el carácter ácido de la disolución, luego su pH final será más alto
(más cercano a 7) que en el momento inicial.
CH3COONa š CH3COO-
+ Na+
CH3COO-
+ H2O CH3COOH + OH-
Hidrólisis básica
c) Se hallan los moles de acetato: n CH3COONa = 0,82 / = 0,82 / 82 = 0,01 moles
Como el volumen no varía por la adición de la sal: [CH3COONa] = 0,01 M
La cantidad adicionada de acetato, es estequiométricamente equivalente a la de ácido nítrico
inicial. Luego se supone que finalmente se trabaja con una disolución de ácido acético
también 0,01 M.
CATALUÑA / JUNIO 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / SERIE 3
/ CUESTIÓN 3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Se escribe el equilibrio de disociación del ácido acético (HAc = débil), y con la concentración
inicial y la constante de acidez, se determina la concentración de iones acetato (Ac-
), que
coincidirá con la de protones:
HAc + H2O Ac-
+ H3O+
[ ]inicial 0,01 -- --
[ ]equilibrio 0,01 – x x x
De donde, gracias a la expresión de la Ka, se tiene:
Ka = ([Ac-
]· [H3O+
]) / [HAc]
1,8· 10-5
= x2
/ (0,01 – x)
Despejando:
x = 4,2 · 10-4
mol/L
CATALUÑA / JUNIO 03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / SERIE 2
/ OPCIÓN A / CUESTIÓN 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
2.- El ácido acetilsalicílico (aspirina) de fórmula C9H8O4, es un ácido débil y
monocrótico. Su solubilidad en agua es 0,5 g en 150 mL y una disolución saturada tiene
un pH 2,65.
a) Calcular su constante de acidez.
b) Justificar si el pH de una disoluciónde la sal sódica del ácido acetilsalicílico es menor,
igual o mayor que 7.
c) La digestión de aspirinas puede ser perjudicial en los casos en los que haya tendencia
a una excesiva acidez gástrica. Justificar si los siguientes productos serían o no
adecuados para compensar esta acidez:
Cloruro de sodio, vinagre, glucosa, hidrógenocarbonato de sodio.
Masas atómicas: H = 1; C = 12; O = 16.
a) Es un ácido débil, luego estará parcialmente disociado, se denomina Co a la concentración
inicial:
HA + H2O A-
+ H3O+
[inicial] Co -- --
[equilibrio] Co · (1 - a) Co · a Co · a
Y por definición:
pH = - log · [H3O+
] = 2,65
Luego:
[H3O+
] = 10-2,65
= 2,24 · 10-3
M = Co · a
Con los datos de solubilidad y la masa molecular se halla la concentración inicial, y así se
despeja el grado de disociación, a:
Co = (0.5 / 180) / 0,15 = 0,0185 M
2,24 · 10-3
M = 0,0185 · a
a = 0,121 = 12,1 %
La expresión de la constante de equilibrio, será:
Ka = ([A-
] · [H3O+
]) / [HA]
Y sustituyendo los datos calculados, se tiene ya su valor:
Ka = (Co · a2
) / (1 - a)
CATALUÑA / JUNIO 03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / SERIE 2
/ OPCIÓN A / CUESTIÓN 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Ka = 3,1 · 10-4
b) Al ser una sal que procede de un ácido débil, en presencia de agua, el ión salicilato tenderá
a tomar protones, dejando en disolución grupos OH-
, luego serán disoluciones básicas.
NaA τ Na+
+ A-
A-
+ H3O HA + OH-
c) El cloruro de sodio y la glucosa no tendrían ningún efecto, mientras que el vinagre, ácido,
acentuaría el problema, al contrario que el hidrógeno carbonato de sodio, que al ser básico,
compensaría la acidez gástrica.
CATALUÑA / JUNIO 03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / SERIE 2
/ OPCIÓN A / CUESTIÓN 5
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
5.- A temperatura ambiente una disolución saturada de cloruro de plomo (II) contiene
1,004 g de la sal en 250 mL de disolución.
a) Calcule el producto de solubilidad del cloruro de plomo (II).
b) Determine si se producirá precipitación al mezclar 10 cm3
de disolución de cloruro de
sodio 0,1 M con 30 cm3
de disolución de nitrato de plomo (II) 0,01 M.
Masas atómicas: Cl = 35,5; Pb = 207,2
Solución:
a) La expresión del producto de solubilidad es:
Kps = [Pb2+
] · [Cl-
]2
Se determinan las concentraciones de los dos iones en disolución:
[Pb2+
] = (1,004 / 278) / 0,250 = 0,0144 M
Dada la estequiometría de la sal: PbCl2, habrá el dobles de iones cloruro:
[Cl-
] = 0,0288 M
Luego:
Kps = 0,0144 · 0,0288 = 1,2 · 10-5
b) Se halla el producto entre las concentraciones de los dos iones dadas, y se compara con el
valor de Kps:
[Pb2+
] · [Cl-
]2
= 0,0075 · 0,0252
= 4,69 · 10-6
Como es un valor menor que Kps, no habrá precipitado.
CATALUÑA / JUNIO 03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / SERIE 5
/ OPCIÓN A / CUESTIÓN 3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
OPCIÓN A
CUESTIÓN 3
3.- El ácido benzoico es monoprótico con una constante de disociación Ka = 6,3 · 10-5
a) Determinar el pH de una disolución 0,05 M de ácido benzoico y la concentración de
las especies presentes.
b) Determinar el volumen de una disolución NaOH 0,1 M necesaria para valorar 25 cm3
de la disolución anterior.
c) Justificar si en el punto de equivalencia de valoración la disolución será ácida, básica
o neutra.
Solución:
a) El ácido benzoico es un ácido monoprótico y débil, luego se disocia parcialmente, dando
lugar a un equilibrio:
HB + H2O ‡ B-
+ H3O+
[inicial] 0,05 -- --
[equilibrio] 0,05 - x x x
La expresión de la constante de equilibrio, será:
Kc = ([B-
] · [H3O+
]) / [HB]
Y sustituyendo su valor, dado en el enunciado, se despeja la cantidad disociada, "x":
6,3 · 10-5
= x2
/ (0,05 - x)
Ya se tiene:
x = 1,77 · 10-3
M
Y por definición:
pH = - log · [H3O+
] = - log 1,77 · 10-3
= 2,75
Como era de esperar, es un disolución ácida, de pH menor que 7.
[B-
] = [H3O+
] = 1,77 · 10-3
M
[HB] = 0,05 - 1,77 · 10-3
= 0,0482 M
b) En una valoración se cumple.
CATALUÑA / JUNIO 03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / SERIE 5
/ OPCIÓN A / CUESTIÓN 3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Nº equivalentes ácido = nº equivalentes base
O lo que es lo mismo:
(N · V) a = (N · V) b
En el caso dado, al ser un ácido monoprótico, coinciden molaridad y normalidad, luego basta
con sustituir y averiguar la normalidad de la base NaOH:
0,05 · 25 = 0,1 · Vb
Vb = 12,5 mL
c) El anión benzoato, procede de un ácido débil, luego en medio acuoso tenderá a tomar
protones del agua, dejando libres grupos OH-
; es, pues, una disolución de carácter básico.
H2O + B-
‡ HB + OH-
CATALUÑA / JUNIO 03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
SERIE 5 / OPCIÓN A / CUESTIÓN 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
OPCIÓN A
CUESTIÓN 4
4.- En un recipiente se mezclan 5 moles de metano y 3 de monóxido de carbono, que
ejercen sobre las paredes una presión total de 3 atm.
a) Calcular la presión parcial de cada gas.
b) Calcular la temperatura si el volumen del recipiente es de 80 L.
c) Si en el recipiente se introduce 11 g de dióxido de carbono, sin variar la temperatura,
calcular la presión final de la mezcla y justificar como variará la presión parcial del
metano.
Masas atómicas: C = 12 ; O = 16 , H = 1.
R = 0,082 atm · L / (mol · K) = 8,31 J / (K · mol)
Solución:
a) En el momento del equilibrio, se tienen en total: 3 + 5 = 8 moles de gases, luego las
fracciones molares de las dos especies presentes serán:
x CH4 = 5 / 8
x CO = 3 /8
Las presiones parciales se hallan con el producto de las fracciones molares por la presión
total:
P CH4 = (5 / 8) · 3 = 1,875 atm
P CO = (3 / 8) · 3 = 1,125 atm
b) se utiliza la Ecuación de los Gases Ideales.
P · V = n · R · T
T = (3 · 80) / (0,082 · 8) = 365,85 K
c) Se añaden 11 g de CO, es decir, 0,25 moles de este gas, luego ahora:
n totales = 8,25 moles
La nueva presión parcial de CO será:
P CO = (0,25 · 0,082 · 365,85) / 80 = 0,09375 atm
Luego la presión total de la mezcla se verá incrementada justo en esta cantidad:
P total = 3 + 0,09375 = 3,09375 atm.
CATALUÑA / JUNIO 03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
SERIE 5 / OPCIÓN A / CUESTIÓN 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
La presión parcial del metano no variará, al no hacerlo volumen ni temperatura.
CATALUÑA /JUNIO 98.COU /QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO
/OPCIÓN B/Nº 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
2.- Calcula el pH de la disolución que se obtiene al añadir 15mL de NaOH 0,1 M a:
a) 15mL de ácido clorhídrico 0,1 M. ( 0,5 ptos)
b) 10,0mL de ácido clorhídrico 0,1 M. ( 0,7 ptos)
c) 15mL de ácido benzoico 0,1 M. ( 0,8 ptos)
Datos: Ka (ác.benzoico) = 6,5⋅10-5
; Kw = 10-14
Solución:
a) Se produce una neutralización completa debido a que los volúmenes y las concentraciones de NaOH
y HCl son iguales quedando una disolución de NaCl (sal formada por un ácido y una base fuerte) que
da un pH = 7 (neutro).
NaOH + HCl D NaCl + H2O
b) En este caso queda en exceso 15 – 10 = 5mL de NaOH 0,1M que se encuentran contenidos en un
volumen de 15 + 10 = 25mL. Como el NaOH está totalmente disociado, será:
[OH-
] = 0,1⋅ 5 / 25 = 0,02 M
pOH = 1,7 ; pH = 14 – 1,7 = 12,3
c) La neutralización es completa debido a que el ácido benzoico es un ácido monoprótico y las
concentraciones y los volúmenes de ácido y de base son iguales.
C6H5COOH + NaOH " C6H5COONa + H2O
Se forma una disolución de benzoato sódico , cuyo anión C6H5COO-
sufre la reacción de hidrólisis.
Como el C6H5COONa está totalmente disociado: [C6H5COO-
] = 0,1 · 15 / 30 = 0,05 M
Ecuación de la hidrólisis: C6H5COO-
+ H2O D C6H5COOH + OH-
Concentraciones iniciales 0,05 0 0
CATALUÑA /JUNIO 98.COU /QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO
/OPCIÓN B/Nº 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Concentraciones en el equilibrio 0,05-x x x
Se deduce que la constante de hidrólisis es igual a la de basicidad del anión C6H5COO-
y por lo tanto:
De donde x = [OH-
] = 2,7⋅10-6
M
pOH = 5,6
pH = 14 - 5,6 = 8,4
05,005,0
105,1
105,1
10·5,6
10·0,1
][
]][[
22
10
10
5
14
56
56
x
x
x
Ka
Kw
COOHC
OHOOHHC
KbKh
≈
−
=⋅
⋅====≡
−
−
−
−
−
−
CATALUÑA / JUNIO 98.COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN B / Nº 5
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
5.- Si la constante del producto de solubilidad del cloruro de plomo es 1,7⋅10-5
a) Indicar que se entiende por solución saturada. ( 0,5 ptoS)
b) Calcula la solubilidad del cloruro de plomo en mol/L . (0,75 ptos)
c) Calcula el volumen de solución saturada que se puede preparar con 1,0 g de cloruro de
plomo (II). (0,75 ptos)
Datos: Masas atómicas: Pb = 207; Cl = 35,5
Solución:
a) Disolución saturada es la disolución de una sustancia cuya concentración es la de equilibrio, con parte
de sustancia no disuelta. Es decir aquella cuya concentración coincide con el limite de la solubilidad.
b) Equilibrio de solubilidad:
PbCl2(s) D Pb2+
(aq) + 2Cl-
(aq)
Las concentraciones de cada ión seran:
[Pb2+
] = S; [Cl-
] = 2S
Por lo que sustituyendo en la expresión de Ks:
(
teniendo en cuenta el Pm de PbCl2 = 278 g/mol), la solubilidad será:
S = 1,6⋅10–2
mol/L · 278 g/mol = 4,5 g / L
c) Como en 1L se disuelven 4,5 g de esta sal, el volumen de disolución saturada que se puede preparar
con 1 g de PbCl2 será:
1 g / (4,5 g/L) = 0,22 L
Lmol
Ks
SSSSKs /106,1
4
107,1
4
;4)2( 23
5
332 −
−
?=
?
====
CATALUÑA / JUNIO 98.COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / SERIE 1 /
CUESTION 2.
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
2.- En 100 ml de agua a 25ºC se disuelven 93 mg de hidróxido de calcio.
a) ¿Qué pH tendrá esta disolución?
b) Calcular el producto de solubilidad del hidróxido de calcio a 25ºC.
Datos: masas atómicas: Ca = 40; H = 1; O = 16.
Solución:
a) Disolución de Ca(OH)2
Ca(OH)2 → Ca2+
+ 2 OH-
Es un hidróxido que se supone disociado completamente, por lo que la concentración de iones
OH-
será dos veces la concentración inicial de Ca(OH)2
Concentración de Ca(OH)2 = nº moles / V (L)
Nº de moles de Ca(OH)2 = m(g) / Pm = 0,093 / 74 = 1,2·10-3
moles
[Ca(OH)2] = 1,2·10-3
/ 0,1 = 1,2·10-2
M
Por lo tanto [OH-
] = 2· (1,2·10-2
) = 2,4·10-2
M
A partir del producto iónico del agua Kw = [H3O+
] · [OH-
]
10-14
= [H3O+
] · [OH-
]
[H3O+
] = 10-14
/ [2,4·10-2
]
[H3O+
] = 4,16·10-13
pH = - log [H3O+
] = - log (4,16·10-13
) = 12,4
b) Equilibrio de solubilidad Ca(OH)2 • Ca2+
+ 2 OH-
s 2s
Ks = [Ca2+
] · [OH-
]2
= s (2s)2
= 4 s3
Ks = 4 · (1,2·10-2
)3
= 8,00· 10-6
CATALUÑA / JUNIO 98.COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / SERIE 1 /
CUESTION 3.
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
3.- La constante de equilibrio Kp a 250ºC para la reacción:
PCl5 (g) • PCl3 (g) + Cl2 (g)
Es igual a 1,18 atm. Un recipiente de 1 dm3
contiene inicialmente 0,2 moles de PCl5 y 0,1
moles de Cl2 a la temperatura de 250ºC.
a) ¿Cuál es el valor de Kc de esta reacción a 250ºC?
b) Indique cuál será la concentración de cada una de las tres especies químicas al
alcanzar el equilibrio.
Datos: R = 8,314 J / K mol = 0,082 atm·L / K·mol
Solución:
a) Para calcular el valor de Kc, recurrimos a la relación que existe entre esta y Kp.
Kp = Kc (RT)∆n
Kc = Kp (RT)-∆n
Kc = 1,18 · (0,082 · 523)-1
= 2,75·10-2
b) PCl5 • PCl3 + Cl2
C inicial (mol/L) 0,2 0,1
C reacciona x - -
C equilibrio 0,2 – x x 0,1+ x
Aplicando la ley de acción de masas Kc = [PCl3][Cl2] / [PCl5]
Kc = x · (0,1 + x) / (0,2 – x) ; x2
+ 100.0275 x – 5.5 = 0
Resolviendo la ecuación de segundo grado obtenida, x = 0,034 mol/L
[PCl5] = 0,2 – 0,034 = 0,166 mol/L
[PCl3] = 0,034 mol/L
[Cl2] = 0,1 + x = 0,1 + 0,034 = 0,134 mol/L
CATALUÑA / JUNIO 99. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN A / Nº 5
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
5.– Justifíquese si se producirá precipitado cuando mezclamos 80 cm3
de una disolución
0,01 M de sulfato de sodio con 120 cm3
de otra disolución 0,02 M de nitrato de bario.
Dato: Ks (sulfato de bario) = 1,1·10-10
.
Solución:
La reacción viene descrita por la ecuación:
Na2SO4 + Ba(NO3)2 → BaSO4 + 2 NaNO3
Para que se forme el precipitado de sulfato de bario, teniendo en cuenta que Na2SO4 y
Ba(NO3)2 son dos sales totalmente disociadas:
BaSO4 (s) D Ba2+
(aq.) + SO4
2-
(aq.)
El producto iónico tiene que ser mayor que el producto de solubilidad:
Q = [Ba2+
] · [SO4
2-
] > Ks.
Para comprobarlo, calculamos primero el número de moles de iones SO4
2-
(que suministra la
disolución de Na2SO4 ), y el número de moles de iones Ba2+
(que proceden del Ba(NO3)2 ).
Así, tenemos que:
nº moles SO4
2-
= (0,01 mol / 1.000 mL) · 80 mL = 8 ·10-4
mol
nº moles Ba2+
= (0,02 mol / 1.000 mL) · 120 mL = 2,4 · 10-3
mol
y como al mezclarse ambas disoluciones el volumen final es del 200 mL, las concentraciones
molares de los iones dados, serán:
[SO4
2-
] = 8 · 10-4
mol / 0,200 L = 0,004 M
[Ba2+
] = 2,4 · 10-3
mol / 0,200 L = 0,012 M
Q = [SO4
2-
] · [Ba2+
] = 0,004 · 0,012 = 4,8 · 10-5
Este valor de Q es mayor que el valor de Ks =1,1 · 10-10
Por tanto, se formará precipitado de BaSO4.
CATALUÑA / JUNIO 99. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN A / Nº 3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
3.– El ácido salicílico es un sólido blanco e insoluble en agua fría, pero soluble en agua
caliente. El carbón es insoluble en agua. La sal común es soluble en agua.
a) Explica, mediante un esquema, los pasos que habría de seguir en el laboratorio para
separar una mezcla de ácido salicílico, carbón y sal común. Indica todo el material de
laboratorio que utilizarías.
b) ¿Cómo podrías comprobar que los cristales obtenidos de ácido salicílico son puros?.
c) En el recipiente que contiene el ácido salicílico se observan los pictogramas
siguientes:
Indica su significado.
Solución:
a) Puesto que el carbón es insoluble en agua, al añadir agua caliente a la mezcla podría separarse
por filtración el sólido (el carbón), de la disolución líquida (ácido salicílico + NaCl + agua).
Al enfriar la disolución caliente, obtendríamos cristales del ácido, ya que es insoluble a bajas
temperaturas. Una segunda filtración separaría los cristales de dicho ácido de la sal que va
disuelta en el agua.
Por último, para separar la sal del agua, calentaríamos el recipiente consiguiendo la total
evaporación del agua.
El material utilizado es: varilla con soporte, pinzas, aro, embudo, varios vasos de precipitados,
arandela soporte y rejilla para calentar, mechero Bunsen y papel de filtro.
b) El método más simple sería ver qué punto de fusión tiene el sólido obtenido. Si coincide el
p.f. medido experimentalmente con el que está tabulado, podemos afirmar que los cristales de
ácido son puros. Cuanto más se aparte del valor tabulado, mayor contenido de impurezas
tendrá dicha sustancia, para ello nos basamos en la Ley de Raoult.
Las únicas impurezas del ácido salicílico, C6H4 (OH)(COOH), serían de sal común, ya que
ambas sustancias son solubles en agua a alta temperatura, y en el proceso de precipitación en
frío los cristales de ácido podrían contaminarse son NaCl.
c) Los pictogramas hacen mención a la peligrosidad de dicho compuesto. El de la izquierda, nos
dice que es un compuesto tóxico, y, el de la derecha que es nocivo o irritante.
CATALUÑA / SEPTIEMBRE 00. LOGSE / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO /
SERIE 2 / OPCION A / EJERCICIO 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
2.- La constante de equilibrio Kp para la reacción:
N2 (g) + 3 H2 (g) → 2 NH3 (g)
A 400ºC es igual a 1,67·10-4
, expresando la presión en atmósferas.
Un recipiente de 2,0 litros contiene, a 25ºC, 0,01 mol de N2, 0,02 moles de H2, 0,03 moles
de NH3.
Se calienta la mezcla gaseosa hasta 400ºC, en presencia de un catalizador.
a) Explique razonadamente si la mezcla está en equilibrio a 400ºC. Si no está en
equilibrio, ¿en qué sentido transcurrirá la reacción?
b) Una vez alcanzado el equilibrio, justifique qué pasará si:
1- Introducimos nitrógeno en el sistema
2- Disminuimos la presión del sistema.
Datos: R = 0,082 atm·L/K·mol = 8,31 J/K·mol
Solución:
a) Para saber si la mezcla está en equilibrio, calculamos el valor del coeficiente de
concentración Q Kc y comparamos con el valor dado de la constante.
N2 (g) + 3 H2 (g) → 2 NH3 (g)
Nº de moles eq. 0,01 0,02 0,03
Q Kc = [NH3]2
/ [N2] · [H2]3
Q Kc = (0,03)2
/ (0,01) · (0,02)3
= 11250
Sabiendo que Kp = Kc · (R·T) ∆n
Q Kp = 11250 · ( 0,082 · 673 )-2
= 3,69
Al no coincidir este valor obtenido con el tabulado, podemos decir que la mezcla no se
encuentra en equilibrio.
Dado que Q Kp > Kp, podemos afirmar que predominan el producto amoniaco (numerador)
y, por tanto, que la reacción esta desplazada hacia la derecha.
b) 1) Si se introduce nitrógeno en el sistema en equilibrio, según el principio de Le Chatelier,
este se desplazará para contrarrestar el cambio producido, en este caso se desplazará hacia la
derecha para consumir el nitrógeno suministrado.
2) Si disminuimos la presión del sistema en equilibrio (Dn < 0 ), este se desplazará hacia el
lado donde más moles gaseosos tengamos, en este caso se desplaza hacia la izquierda.
CATALUÑA / SEPTIEMBRE. 00. LOGSE / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO /
SERIE 6 / OPCION A / EJERCICIO 5
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
5.- Se dispone de una disolución 0,1 M de cloruro de calcio y 0,01 M de cloruro de
magnesio a la cual se añade lentamente una disolución de hidróxido sódico.
a) Indique si precipitará primero el hidróxido de calcio o el de magnesio.
b) ¿Se formará precipitado de hidróxido de calcio cuando el pH de la disolución sea
10?.
Datos; Ks (hidroxido de calcio) = 5,5·10-6
; Ks (hidroxido de magnesio) = 1,1·10-11
Solución:
a) Concentración de CaCl2 0,1 M y concentración de MgCl2 0,01 M.
Son dos sales solubles que en disolución acuosa se disocian completamente:
CaCl2 → Ca2+
+ 2 Cl-
MgCl2 → Mg2+
+ 2 Cl-
Se anade NaOH (base fuerte): NaOH → Na+
+ OH-
Tanto los iones Ca2+
como los Mg2+
reaccionarán con los iones OH-
pudiendo dar los
correspondientes precipitados de Ca(OH)2 y Mg(OH)2, el que aparezca uno u otro primero
dependerá de la concentración que tengamos de cada ión y del valor de las constantes de
solubilidad de cada uno de los precipitados.
CaCl2 → Ca2+
+ 2 Cl-
Inicial 0,1 M --- ---
Final --- 0,1 0,2
Ks (Ca(OH)2) = 5,5·10-6
= [Ca2+
] · [OH-
]2
de donde [OH-
]2
= 5,5·10-6
/ 0,1 = 5,5·10-5
Entonces la concentración de iones OH-
, y por lo tanto de NaOH, necesaria para que precipite
el Ca(OH)2 será:
[OH-
] = (5,5·10-5
)1/2
= 7,4·10-3
M
MgCl2 → Mg2+
+ 2 Cl-
Inicial 0,01 M --- ---
Final --- 0,01 0,02
Ks (Mg(OH)2) = 1,1·10-11
= [Mg2+
] · [OH-
]2
de donde [OH-
]2
= 1,1·10-11
/ 0,01= 1,1·10-9
CATALUÑA / SEPTIEMBRE. 00. LOGSE / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO /
SERIE 6 / OPCION A / EJERCICIO 5
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Por lo que la concentración de iones OH-
, y por consiguiente la de NaOH, necesaria para la
precipitación de Mg(OH)2 será:
[OH-
] = (1,1·10-9
)1/2
= 3,3·10-5
M
Comparando ambos valores de concentración de OH-
necesarios para cada precipitación,
como para que precipite el Mg(OH)2 es necesario menor concentración de iones OH-
, será
este hidróxidoel que primero lo haga.
b) Si el pH de la disolución es 10, significa que:
pH + pOH = 14
pOH = 14 –10 = 4
pOH = -log[OH-
]
[OH-
] = 10-4
M.
Para la precipitación de Ca(OH)2 era necesaria una concentración [OH-
] = 7,4·10-3
M, que es
mayor que la que tenemos a pH = 10.
Asi que podemos afirmar que no precipitará el hidróxido de calcio.
CATALUÑA / SEPTIEMBRE 00. SELECTIVIDAD / QUIMICA / CINETICA Y
EQUILIBRIO / SERIE 2 / OPCION A / EJERCICIO 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
1.- En una reacción de dióxido de azufre con dióxido de nitrógeno se obtiene trióxido de
azufre y monóxido de nitrógeno. A 25ªC un recipiente de 1 litro contiene en el equilibrio
0,8 moles de dióxido de azufre, 0,1 moles de dióxido de nitrógeno, 0,6 moles de trióxido
de azufre y 0,4 moles de monóxido de nitrógeno. Calcule:
a) Las constantes Kc y Kp.
b) El número de moles de monóxido de nitrógeno que habría que añadir al recipiente
para que la concentración de dióxido de nitrógeno aumente a 0,3 mol/L si se mantiene
constante la temperatura.
Datos: R = 0,082 atm·L/K·mol
Solución:
a) Reacción: SO2 (g) + NO2 (g) D SO3 (g) + NO (g)
moles en equilibrio 0,8 0,1 0,6 0,4
Expresión de la constante de equilibrio:
Kc =
[ ][ ]
[ ][ ]22
3
·
·
NOSO
NOSO
Como el volumen del recipiente es de 1 L, la concentración de cada sustancia coincide
numéricamente con el nº de moles de cada una de ellas.
Kc = (0,6) · (0,4) / (0,8) · (0,1) = 3
La expresión que relaciona Kc y Kp es la siguiente:
Kp = Kc · (RT)∆n
∆n = incremento del número de moles gaseosos
∆n = 2 – 2 = 0
Kp = 3 · (0,082 · 298)0
= 3
b) Al añadir x moles en exceso de NO (producto) el equilibrio se desplaza hacia la izquierda:
Reacción: SO2 + NO2 D SO3 + NO Moles
0,8 0,1 0,6 0,4+x equilibrio inicial
--- --- y y reaccionan
y y --- --- se forman
0,8+y 0,1+y 0,6-y 0,4+x-y equilibrio final
CATALUÑA / SEPTIEMBRE 00. SELECTIVIDAD / QUIMICA / CINETICA Y
EQUILIBRIO / SERIE 2 / OPCION A / EJERCICIO 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Sabemos que el nº de moles de NO2 en el equilibrio final es 0,3, por lo tanto:
0,3 = 0,1 + y
De donde y = 0,2
El estado final de equilibrio tendrá esta composición:
SO2 + NO2 D SO3 + NO Moles
1 0,3 0,4 0,2+x equilibrio final
Como el volumen del recipiente es de 1 L, la concentración de cada sustancia coincide
numéricamente con el nº de moles de cada una de ellas.
Al no variar la T el valor de Kc es el mismo:
3 = (0,4) · (0,2+x) / (1) · (0,3)
x = 2,05 moles
Se deduce así que se añaden 2,05 moles de NO.
CATALUÑA / SEPTIEMBRE 00. SELECTIVIDAD / QUIMICA / CINETICA Y
EQUILIBRIO / SERIE 2 / OPCION A / EJERCICIO 5
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
5.- Un yogurt tiene un pH = 3. Si se considera que el único ácido presente en el yogurt es
el ácido láctico, calcular la concentración de este ácido expresada en gramos de ácido
por litro.
Datos: El ácido láctico es monoprótido de Ka = 1,25·10-4
y de masa molar 90 g/mol.
Solución:
El yogurt tiene pH = 3.
El ácido láctico tiene un solo protón HL y como constante de ionización: Ka = 1,25·10-4
Moles HL + H2O D L-
+ H3O+
Inicialmente C0 -- --
Se disocian x -- --
Equilibrio C0 – x x x
Sabiendo que: pH = -log [H3O+
]
[H3O+
] = 10-3
M
Aplicando la ley del equilibrio Ka = x2
/ (C0-x)
1,25·10-4
= (10-3
)2
/ (C0 – 10-3
)
1,25·10-4
= 10-6
/ (C0 – 10-3
)
C0 = 9·10-3
M
Para pasar la concentración a gramos/litro, sabemos que:
C (g/L) = M (mol/L) · Mm
[HL] = 9·10-3
· 90
[HL] = 0,81 g / L
CATALUÑA / SEPTIEMBRE 00. COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO /
SERIE 6 / OPCION A / EJERCICIO 5
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
5.- La constante de equilibrio, Kc a 448ºC, para la reacción:
I2 (g) + H2 (g) • 2 HI (g)
Es igual a 50.
Un recipiente contiene inicialmente una mezcla formada por 0,5 moles de I2, 0,2 moles
de H2 y 1 mol de HI a una temperatura de 448ºC.
a) Justifique mediante los cálculos necesarios que la mezcla no está en equilibrio e
indique en que sentido se desplazará la reacción.
b) La mezcla reacciona hasta llegar al equilibrio a 448ºC. Indique el número de moles
de cada especie en equilibrio.
Solución:
a) Reacción: I2 (g) + H2 (g) • 2 HI (g)
moles iniciales : 0,5 0,2 1
Aplicando la ley de acción de masas y tomando un volumen de V L para el sistema,
comprobamos si el valor que se obtiene del coeficiente de concentración (Q), coincide con el
valor dado por el problema para la constante de equilibrio (Kc).
Kc = [HI]2
/ [I2]·[H2 ]
Q = (1/V)2
/ ((0,5/V)·(0,2/V)) = 1 / 0,1 = 10
El valor obtenido de Q no coincide con el valor de Kc, por consiguiente se puede afirmar que
los valores de concentraciones dados no corresponden a una situación de equilibrio.
Para que se alcance el estado de equilibrio, la reacción tendrá que desplazarse hacia la derecha
para que así aumente la concentración de HI, y disminuya la de I2 y la de H2.
b) Según lo explicado en el apartado anterior la situación inicial evoluciona hacia el producto:
Reacción: I2 (g) + H2 (g) • 2 HI (g)
inicialmente 0,5 0,2 1
reaccionan x x ---
equilibrio 0,5 – x 0,2 – x 1 + 2 x
Aplicando la ley del equilibrio:
Kc = [HI]2
/ [I2]·[H2 ]
CATALUÑA / SEPTIEMBRE 00. COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO /
SERIE 6 / OPCION A / EJERCICIO 5
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Recordando que el volumen V se simplifica, tenemos que:
(1 + 2x)2
50 =
(0,5 - x) · (0,2, - x)
Se obtiene dos soluciones:
x1 = 0,72 que es imposible, ya que las concentraciones finales de reactivos serían negativas.
x2 = 0,118 mol/L
Tomando V =1 litro de disolución, los moles en el equilibrio de cada sustancia serían:
n I2 = 0,5 – 0,118 = 0,382 moles
n H2 = 0,2 – 0,118 = 0,082 moles
n HI = 1 + (2·0,118) = 1,236 moles
CATALUÑA / SEPTIEMBRE 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRO /
SERIE 1 / OPCIÓN A / CUESTIÓN 5
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
5.- Un matraz de 2 L a 373 K contiene una mezcla en equilibrio formada por 0,20 moles
de N2O4 y 0,29 moles de NO2.
a) Calcular las constantes de equilibrio Kc y Kp de la reacción: N2O4 2 NO2 a
esta temperatura.
b) Si se añaden 0,11 moles deNO2 al recipiente, calcular las concentraciones de las dos
especies al alcanzarse de nuevo el equilibrio.
Datos: R = 0,082 atm · L· K-1
· mol-1
= 8,31 J · K-1
· mol-1
Solución:
a) El equilibrio que tiene lugar es el siguiente:
N2O4 2 NO2
Su expresión de Kc será:
Kc = [NO2]2
/ [N2O4]
Y las concentraciones de los dos gases en el equilibrio:
[NO2] = 0,29 / 2 = 0,145 M
[N2O4] = 0,20 / 2 = 0,10 M
De donde:
Kc = 0,210 mol/L
Por la relación entre Kc y Kp, se tiene:
Kp = Kc · (R· T)Dn
Kp = 0,210 · (0,082· 373)2 -1
= 6,43 atm
b) Se modifican los moles de N2O4, luego variará su concentración inicial y, para reestablecer
el equilibrio, se tenderá a formar NO2, reaccionando "x" moles del N2O4:
N2O4 2 NO2
Moles iniciales 0,20 0,29 + 0,11
CATALUÑA / SEPTIEMBRE 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRO /
SERIE 1 / OPCIÓN A / CUESTIÓN 5
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Moles equilibrio 0,20 + x 0,40 - 2 · x
Dividiendo por 2 para pasar a concentraciones, y sustituyendo en Kc (que no varía, al
mantenerse constante la temperatura), se llega a:
Kc = (0,2 - 2· x)2
/ (0,10 + x) = 0,210
De donde: x = 0,0205 M
Por lo que se tiene finalmente el nuevo estado de equilibrio:
[NO2] = 0,159 mol/L
[N2O4] = 0,1205 mol/L
CATALUÑA / SEPTIEMBRE 02. LOGSE / QUÍMICA / ESREQUIOMETRÍA /
SERIE 1 / CUESTIÓN 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
1.- La etiqueta de un frasco de ácido acético concentrado indica que es del 84,2% en
masa que su densidad es de 1,069 g/cm3
.
a) Calcular la concentración molar de ácido acético del frasco.
b) Determinar el volumen de ácido concentrado necesario para preparar 100 cm3
de
disolución de ácido acético 3 M.
c) Explicar como haría esta preparación en el laboratorio, especificando el material
usado para ello.
Datos: masas atómicas: H = 1; C = 12; O = 16
Solución:
a) Se determinan los gramos de HAc puros en la disolución, y con ellos y la masa molecular,
y tomando como volumen total 1 litro, la molaridad de la disolución:
masa HAc = 1069 · (84,2 / 100) = 900 g
M = 900 / 60 = 15 mol/L
b) Se va a hacer una dilución , entonces se cumplirá que:
nº equivalentes ac.diluido = nº equivalentes ac.concentrado
(N· V) d = (N · V) c
100· 3 = 15 · Vc
De donde:
Vc = 20 cm3
de la disolución de HAc concentrado serán necesarios.
c) Se tomarían los 20 cm3
de la disolución de HAc 15 M con una pipeta aforada, yse
llevarían a un erlenmeyer de 100 cm3
enrasando con agua destilada hasta la marca, agitando a
continuación.
CATALUÑA / SEPTIEMBRE 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
SERIE 1 / CUESTIÓN 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
2.- Una posible manera de neutralizar ácido sulfúrico es mediante una reacción con
hidrógenocarbonato de sodio, a partir de la cual es forma sulfato de sodio, dióxido de
carbono y agua.
a) Escribir la reacción que tiene lugar.
b) Si es usado 1 L ácido sulfúrico 18 M, determinar la masa de hidrógencarbonato de
sodio necesaria, como mínimo.
c) Calcular el volumen de dióxido de carbono que se obtendrá, medido a 1 atm de
presión y 20ºC de temperatura.
d) Indicar el significado del pictograma siguiente, que aparece a las
botellas de ácido sulfúrico.
Datos: masas atómicas: H = 1; C = 12; O = 16; Na = 23; S = 32
R = 0,082 atm · L· K-1
· mol-1
= 8,31 J · K-1
· mol-1
Solución:
a) La reacción es:
H2SO4 + 2 NaHCO3 τ Na2SO4 + 2 CO2 + 2 H2O
b) Moles de H2SO4 = 1 · 18 = 18 moles
Por la estequiometría de la reacción se tiene:
1 mol H2SO4 2 moles NaHCO3
18 x
Luego: x = 36 moles de NaHCO3 como mínimo se necesitarán.
m = n · Mm=36· 84
m = 3024 g de NaHCO3
c) Por la estequiometría de la reacción se tiene:
1 mol H2SO4 2 moles CO2
18 x
CATALUÑA / SEPTIEMBRE 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
SERIE 1 / CUESTIÓN 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Luego: x = 36 moles de CO2 se forman.
Como el CO2 es un gas, se calcula el volumen que representan estos moles en condiciones
normales gracias a la ecuación de los gases ideales:
P· V = n · R· T
1· V = 36 · 0,082· 293
V CO2 = 864,93 L
d) Es corrosivo, y capaz de destruir tejidos y otros materiales, luego se debe evitar su contacto
con la piel, ojos, así como la inhalación de sus vapores.
CATALUÑA / SEPTIEMBRE 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
SERIE 1 / CUESTIÓN 3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
3.- El análisis químico de una determinada muestra de agua da que cada litro contiene,
entre otras especies: 384 mg de calcio y 76,8 mg de sulfato.
a) Hallar la concentración molar de calcio y de sulfato en el agua analizada.
b) Justificar por que no se observa precipitado de sulfato de calcio.
c) Si a 1 L del agua anterior se le añaden 200 cm3
de disolución 0,02 M de sulfato de
sodio, se observa precipitado Justificarlo.
Datos: masas atómicas: H = 1; C = 12; O = 16; Na = 23; Ca = 40
Kps (sulfato de calcio) = 3 · 10-5
Solución:
a) Con las masas de los 2 iones y sus masas atómicas, se determinan sus concentraciones
molares:
[Ca2+
] = 0,0096 M
[SO4
2-
] = 0,0008 M
b) El producto de estas concentraciones se compara con el dato de Kps:
[Ca2+
]· [SO4
2-
] = 0,0096 · 0,0008 = 7,68 · 10-6
< Kps
En este caso, la sal se disuelve por completo, y no aparece precipitado en el fondo.
c) Se modifica ahora el volumen final, y la masa de iones sulfato, luego las nuevas
concentraciones serán:
V final = 1,2 L
Nuevos moles de SO4
2-
= 0,02 · 0,2 = 0,004 moles
[Ca2+
] = 0,0096 / 1,2 = 0,008 M
[SO4
2-
] = (0,0008 + 0,2 · 0,02) / 1,2 = 0,004 M
De nuevo se multiplican las concentraciones:
[Ca2+
]· [SO4
2-
] = 0,008 · 0,004 = 3,2 · 10-5
> Kps
Ahora sí hay precipitado del sulfato de calcio.
CATALUÑA / SEPTIEMBRE 03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
SERIE 3 / OPCIÓN B / CUESTIÓN 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
OPCIÓN B
CUESTIÓN 1
1.- El yoduro de plomo (II) es una sal de color rojo, muy soluble en el agua fría, que es
posible obtener mezclando disoluciones de nitrato de plomo (II) y yoduro de potasio.
a) Escribir la reacción de precipitación que tiene lugar.
b) Si mezclamos un litro de disolución 0,1 M de nitrato de plomo 2 con un litro de
disolución 0,1 M de yoduro de potasio, calcular los gramos de yoduro de plomo 2 que se
obtendrán (suponer que es totalmente disoluble.
c) Explicar que procedimiento seguiría en el laboratorio para preparar las disoluciones
anteriores a partir de los productos sólidos y para separar el precipitado formado.
Masas atómicas: N = 14 ; O = 16 ; K = 39 ; I = 127 ; Pb = 207
Solución:
a) 2 KI + Pb(NO3)2 τ PbI2 + 2 KNO3
El precipitado es el yoduro de plomo.
b) Se determinan los moles de cada reactivo empleados, y así cuál es la especie limitante, con
la que se trabajará:
M = moles / V (L)
Moles de KI = 0,1 · 1 = 0,1 moles
Moles de Pb(NO3)2 = 0,1 · 1 = 0,1 moles
2 moles de KI 1 mol de Pb(NO3)2
0,1 x
Luego los moles que consumirán todo el KI, serán:
x = 0,05 moles, el doble de lo que se dispone, siendo el KI el reactivo limitante.
2 moles KI precipitan 1 mol de PbI2
0,1 moles x
Los moles de PbI2 precipitados en la reacción serán:
x = 0,05 moles = 23,05 g
CATALUÑA / SEPTIEMBRE 03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
SERIE 3 / OPCIÓN B / CUESTIÓN 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
c) En cada caso, se disolvería la masa correspondiente de la sal en agua destilada, enrasando
luego en un matraz aforado hasta 1 litro.
Para separar la sal precipitada, bastaría con filtrar la disolución resultante de la reacción, lavar
el sólido precipitado con agua destilada y secarlo.
CATALUÑA / SEPTIEMBRE 03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
SERIE 3 / OPCIÓN B / CUESTIÓN 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
OPCIÓN B
CUESTIÓN 4
4.- El cloruro de hidrógeno es un gas muy soluble en agua cuya disolución acuosa se
denomina ácido clorhídrico. Se puede obtener por reacción entre el cloruro de sodio y
ácido sulfúrico concentrado.
a) Escribir la reacción correspondiente de obtención de cloruro de hidrógeno a partir de
los compuestos anteriores.
b) Calcular el pH de la disolución obtenida formada a partir de 1 g de cloruro de sodio
disuelto en 0,5 L de agua.
c) Calcular la concentración y el pH que tendrá una disolución de NaOH tal que 1 l de
ella neutralice la disolución del apartado anterior.
Masas atómicas: H = 1; O = 16 ; Na = 23 ; Cl = 35,5
Kw = 1,0·10-14
Solución:
a) La reacción que tiene lugar es:
2 NaCl + H2SO4 " 2 HCl + Na2SO4
b) Se determinan los moles contenidos en el gramo de NaCl empleado, y así se calculan los
moles de HCl formados, y con el volumen dado, su molaridad:
moles NaCl = 1 / (23 + 35,5) = 0,017 moles
Se forman los mismos moles de HCl, pues la relación estequiométrica es 1:1, y como el
volumen final es de 0,5 L, se tiene:
M HCl = 0,017 / 0,5 = 0,034 M
El HCl es un ácido fuerte, totalmente disociado, luego habrá la misma concentración de
protones que inicial de ácido:
HCl + H2O " H3O+
+ Cl-
[inicial] 0,034 -- --
[final] -- 0,034 0,034
Por definición:
pH = - log [H3O+
]
CATALUÑA / SEPTIEMBRE 03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
SERIE 3 / OPCIÓN B / CUESTIÓN 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Luego, en este caso:
pH = 1,46, un pH ácido como era de esperar.
b) En una valoración se cumple.
Nº equivalentes ácido = nº equivalentes base
O lo que es lo mismo:
(N · V) a = (N · V) b
En el caso dado, al ser un ácido monoprótico, coinciden molaridad y normalidad, luego basta
con sustituir y averiguar la normalidad de la base NaOH:
0,034 · 0,5 = Nb · 1
Nb = 0,017 N
Estamos ante una base fuerte, disociada por completo:
NaOH " Na+
+ OH-
[inicial] 0,017 -- --
[final] -- 0,017 0,017
El pOh se halla:
pOH = - log [OH-
] = 1,77
Y como:
pH + pOH = 14
Se tiene:
pH = 12,23
Es, pues, una disolución de carácter básico.
CATALUÑA / SEPTIEMBRE 03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
SERIE 3 / OPCIÓN B / CUESTIÓN 5
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
OPCIÓN B
CUESTIÓN 5
5.- El trióxido de azufre se obtiene por oxidación del dióxido, según la reacción
reversible y exotérmica siguiente:
2 SO2 (g) + O2 (g) 2 SO3 (g)
a) Explicar como se modifica este equilibrio al aumentar la temperatura.
b) Explicar como varían las velocidades de las reacciones directa e inversa al
aumentar la temperatura.
c) Definir catalizador, explicar su misión y como actúa, y nombrar algún ejemplo.
Solución:
Si sobre un sistema en equilibrio se introduce alguna alteración, éste se desplazará en el
sentido en que se oponga a tal cambio.
a) Si se aumenta la T, se desplazará en el sentido en que absorba calor, es decir, en que sea
endotérmica, que es hacia la izquierda.
b) Si se aumenta la T, también lo hará la energía cinética de las distintas especies,
aumentando la velocidad de las reacciones, tanto directa como inversa.
c) Los catalizadores son sustancias que se añaden en pequeña cantidad, y sin participar en la
reacción química, modifican su velocidad.
En las reacciones de hidrogenación de alquenos y alquinos, por ejemplo, se emplea como
catalizador el platino.
CATALUÑA / SEPTIEMBRE 98.LOGSE / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO /
SERIE 2 / PREGUNTA Nº 3 / CUESTION B
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
3.B.- Justificar si se producirá precipitado de cloruro de plata al mezclar 1 litro de una
disolución 10-4
M de cloruro sódico con 1 litro de una disolución de nitrato de plata
6·10-7
M.
Datos: Kps (ClAg) = 1,1·10-10
Solución:
Tanto el cloruro sódico como el nitrato de plata son sales solubles, es decir que se disocian
completamente.
Calculando las concentraciones de NaCl y AgNO3, conocemos las concentraciones de los iones Cl-
y Ag+
que tenemos en disolución, para formar el precipitado.
NaCl → Na+
+ Cl-
AgNO3 → Ag+
+ NO3
-
Teniendo en cuenta que los volúmenes son aditivos V = 1 + 1 = 2L
[NaCl] = [Cl-
] = 10-4
/ 2 = 5·10-5
M
[AgNO3] = [Ag+
] = 6·10-7
/ 2 = 3·10-7
M
Para ver si precipita o no cloruro de plata hay que comparar el producto iónico con el
producto de solubilidad.
Kps = 1,1·10-10
AgCl (s) D Cl-
+ Ag+
Si Q > Kps si se formará precipitado
Si Q < Kps no se formará precipitado
Si Q = Kps equilibrio de saturación
Q = [Cl-
] · [Ag+
] = 5·10-5
· 3·10-7
= 1,5·10-11
Como Q < Kps no se forma precipitado de cloruro de plata
CATALUÑA / SEPTIEMBRE 98. LOGSE / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO /
SERIE 5 / OPCION A / PROBLEMA Nº 3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
3.c).- Calcular el número de iones cloruro y el número de iones plata existentes en 100cm3
de una disolución saturada de cloruro de plata.
Datos: Kps (cloruro de plata) = 1,76·10-10
; NA = 6,02·1023
Solución:
Disolución saturada de cloruro de plata 100 cm3
= 0,1 L
Equilibrio de solubilidad. ClAg (s) D Cl-
+ Ag+
S S
Kps = S · S = S2
;
1,76·10-10
= S2
S = 1,32·10-5
mol/L
Si la disolución está saturada: [Cl-
] = [Ag+
] = S = 1,32·10-5
mol/L
Nº moles de iones Cl-
= Nº moles de iones Ag+
= 1,32·10-5
mol/L · 0,1 L = 1,32·10-6
moles
Sabiendo que en 1 mol de iones hay NA iones:
Nº de iones de Cl-
= Nº de iones Ag+
= 1,32·10-6
· 6,02·1023
= 7,98·1017
Nª iones Cl-
= 7,98·1017
(iones en 0,1L de disolución saturada de ClAg)
Nº iones Ag+
= 7,98·1017
(iones en 0,1L de disolución saturada de ClAg)
CATALUÑA / SEPTIEMBRE 98.COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / SERIE
4 / OPCION A/ PROBLEMA Nº 5.
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
5.A.- a) ¿Cuál es el valor de la constante de acidez del ácido benzoico si el pH de una
disolución 0,02 M de este ácido es 2,94?.
b) Calcular el pH de una disolución 0,01 M de benzoato sódico.
Solución:
a) Equilibrio de disociación del ácido benzoico:
C6H5-COOH + H2O D C6H5-COO-
+ H3O+
Concentración inicial 0,02 _ _
Se disocia: x _ _
Equilibrio: 0,02 – x x x
Como sabemos que K = [C6H5-COO-
]·[H3O+
] / [C6H5-COOH]
2,94 = x·x / (0,02 – x)
2,94 = x2
/ (0,02 – x)
x2
+ 2,94 x – 0,058 = 0
Resolviendo esta ecuación de segundo grado se obtienen los valores siguientes:
x1 = 0,019 M y x2 = - 2,9 M. Este último resultado no tiene sentido químico, ya que no podemos
tener una concentración negativa.
Por lo tanto x = [H3O+
] = 0,019 M
De donde pH = -log [H3O+
]
pH = -log (0,019)
pH = 1,7
b) Tenemos una disolución de benzoato sódico. Es una sal y se disocia totalmente:
C6H5-COONa → C6H5COO-
+ Na+
Conociendo la concentración inicial de la sal, sabemos por la estequiometría de la reacción que las
concentraciones de Na+
y de C6H5-COO-
son 0,01 M.
CATALUÑA / SEPTIEMBRE 98.COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / SERIE
4 / OPCION A/ PROBLEMA Nº 5.
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
El ión benzoato en una base débil que proviene de un ácido supuestamente fuerte (ácido benzoico),
y no sufrirá hidrólisis. El ion Na+
es un ácido débil que proviene de una base fuerte NaOH, por lo
que tampoco sufrirá hidrólisis, de modo que el pH vendrá determinado por el producto iónico del
agua.
Kw =10-14
= [H3O+
]·[OH-
]
[H3O+
] =10-7
M
pH = -log 10-7
pH = 7 (neutro)
Nota .- Si, con todo rigor, suponemos que el ácido benzoíco no es realmente fuerte necesitaríamos
conocer el dato de la constante de ácidez para con ella deducir la constante de hidrólisis (Kh) y así
realizar los correspondientes cálculos del equilibrio de hidrólisis. Sin embargo, este dato no aparece
en el enunciado.
CATALUÑA / SEPTIEMBRE 98.COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / SERIE
4 / PROBLEMA Nº 1 .
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
1.- En un recipiente de 2 L tenemos inicialmente una mezcla de 0,40 moles de N2, 1,10
moles de H2 y 0,50 moles de NH3. Cuando se alcanza el equilibrio la cantidad de amoniaco
es de 0,30 moles.
N2 (g) + 3 H2(g) D 2 NH3 (g) ∆H = -92,4 kJ
a) Calcular el valor de Kc a la temperatura que corresponda el equilibrio anterior.
b) Indique de forma razonada que modificará la cantidad de amoniaco en el equilibrio
anterior:
1. Una disminución de volumen del recipiente por compresión de la mezcla
2. Un aumento de la temperatura
Solución:
a) Equilibrio: N2 (g) + 3 H2 (g) D 2 NH3
n iniciales: 0,40 1,10 0,50
n reaccionan: x 3x -
n equilibrio: 0,40-x 1,10-3x 0,50+2x
Como en el equilibrio los moles de amoniaco son 0,30, se cumple que: 0,50 + 2x = 0,30
x = (0,30 - 0,50) / 2 = - 0,10 moles
Esta cantidad negativa indica que el equilibrio evoluciona de derecha a izquierda, es decir
disminuyendo la concentración de producto.
Aplicando la ley de acción de masas: K = [NH3]2
/ [N2][H2]3
K = (0,30/2)2
/ [(0,50/2) · (1,40/2)3
] = 1,049 (mol/l)-2
b) N2(g) + 3 H2 (g) D 2 NH3 (g) ∆H = -92,41 kJ Reacción exotérmica.
1- Una disminución de volumen por aumento de la presión, hace que el equilibrio se desplaze a la
derecha, es decir a la formación de amoniaco, ya que es donde hay menor número de moles
gaseosos
2- Un aumento de la temperatura al ser una reacción exotérmica hace que el equilibrio se desplaze a
la izquierda para consumir la energía calorífica suministrada.
CATALUÑA / SEPTIEMBRE 98. COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / SERIE
6 / PROBLEMA Nº 1.
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
1.- Dada una disolución de amoniaco 0,5 M:
a) Calcular el pH y la molaridad de una disolución de hidróxido de sodio que tenga el
mismo pH.
b) Si se valoran con ácido clorhídrico volúmenes iguales de ambas disoluciones por
separado, explique razonadamente:
1) En qué caso se consumirá más ácido clorhídrico.
2) En cada caso, justifique si el pH en el punto de equivalencia será igual, más pequeño o
más grande que 7.
Datos: Kb (amoniaco) = 1,8·10-5
Solución:
a) Para saber la concentración y el pH de la disolución de NaOH, de forma que coincida con el pH
de una disolución de NH3 0,5M, primeramente calculamos el pH de la citada disolución de
amoniaco:
NH3 + H2O D NH4
+
+ OH-
Concentración inicial 0,5 - -
Se disocia: x - -
Se forma: - x x
Equilibrio: 0,5 – x x x
Aplicando la constante de basicidad a este equilibrio:
Kb = [NH4
+
]·[OH-
] / [NH3]
Kb = 1,8·10-5
= x·x / (0,5-x) = x2
/ (0,5-x)
1,8·10-5
· (0,5-x) = x2
x2
+ 1,8·10-5
x – 9·10-6
= 0
Resolviendo esta ecuación de segundo grado, se obtiene:
x = 6,58·10-6
M.
Entonces [OH-
] = 6,58·10-6
M
A partir del producto iónico del agua: Kw = [H3O+
][OH-
] = 10-14
10-14
= [H3O+
]· 6,58·10-6
[H3O+
] = 1,52·10-9
M
pH = -log [H3O+
] = - log (1,52·10-9
) = 8,8.
Si queremos una disolución de pH = 8,8 de NaOH, como esta base es fuerte, sabemos que en
disolución acuosa se disocia completamente, dando lugar a:
NaOH → Na+
+ OH-
Por lo tanto el pH de esta disolución será pH = 8,8 cuando la concentración de iones OH-
coincida con la calculada para la disolución de amoniaco [OH-
] = 6,58·10-6
M, de modo que
CATALUÑA / SEPTIEMBRE 98. COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / SERIE
6 / PROBLEMA Nº 1.
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
al ser una base totalmente disociada, la concentración de la disolución de NaOH coincidirá
con esta última.
[NaOH] = 6,58·10-6
M
b) Valoraciones con HCl
1- Reacción de valoración del amoniaco con HCl
NH3 + HCl D NH4
+
+ Cl-
Reacción de valoración del hidróxido sódico con HCl
NaOH + HCl → NaCl + H2O
El ácido clorhídrico valorante en los dos casos es un ácido fuerte.
Igualando el nº de equivalentes de ácido y base en las valoraciónes resulta:
Sabemos que tanto para el NH3, como para NaOH y como para HCl M = N
N·V = N’ (HCl) · V’(HCl)
Suponemos V(amoniaco) = V(sosa)
0,5 · V(amoniaco) = N’ · V’ 0,5 / 6,58·10-6
= V’ / V’’ 775987,8 = V’ / V’’
por lo tanto V’ >> V’’
6,58·10-6
· V(sosa) = N’· V’’
Es decir el volumen de ácido empleado en la valoración del amoniaco es mucho mayor que el
empleado en la valoración del hidróxido sódico.
2 – Reacción de valoración del amoniaco:
NH3 + HCl D NH4
+
+ Cl-
Es una valoración de una base débil con un ácido fuerte, por lo tanto, el pH final < 7
Reacción de valoración de la sosa:
CATALUÑA / SEPTIEMBRE 98. COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / SERIE
6 / PROBLEMA Nº 1.
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
NaOH + HCl → NaCl + H2O pH = 7
Es una valoración de base fuerte con ácido fuerte, se forma la sal correspondiente y agua, por lo
tanto el pH final = 7.
CATALUÑA / SEPTIEMBRE 98. COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO SERIE
6 / PROBLEMA Nª 3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
3.- La solubilidad del bromuro de plomo (II) en agua a 25ºC es de 4,29 g/dm3
.
a) Calcular el producto de solubilidad de la sal mencionada.
b) Indicar si se formará precipitado de bromuro de plomo cuando se añaden 5 cm3
de
disolución de nitrato de plomo (II) 0,01 M a 5 cm3
de disolución 0,001 M de bromuro de
potasio.
Datos: masas atómicas: Br = 80; Pb = 207.
Solución:
a) Equilibrio de solubilidad: PbBr2 (s) D Pb2+
+ 2 Br –
S 2S
Aplicando la constante de solubilidad Ks = [Pb2+
] · [Br -
]2
= S · (2S)2
= 4·S3
Conocemos S = 4,29 g/dm3
, y la pasamos las unidades a mol/L:
(1dm3
= 1 L)
S = 4,29 / 376 = 0,0122 mol/L
Sustituyendo el valor obtenido en la ecuación de la constante o producto de solubilidad, llegamos a:
Ks = 4 · (0,0122)3
= 7,32·10-6
b) Tenemos: 5 cm3
de Pb(NO3)2 cuya concentración es 0,01M
5 cm3
de KBr cuya concentración es 0,001M.
Son dos sales solubles, y que, por tanto, en disolución acuosa se disocian completamente:
Pb(NO3)2 → Pb2+
+ 2 NO3
-
KBr → K+
+ Br –
nº de moles = M · V
nº de moles iniciales de Pb(NO3)2 = nº moles finales de Pb2+
= 0,01 · 0,05 = 5·10-4
moles
nº de moles iniciales de KBr = nº de moles finales de Br -
= 0,001 · 0,05 = 5·10-5
moles
CATALUÑA / SEPTIEMBRE 98. COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO SERIE
6 / PROBLEMA Nª 3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Así, tendremos estas concentraciones finales de cada ión del posible precipitado:
[Pb2+
] = 5·10-4
/ (0,05 + 0,05) = 5·10-4
/ 0,1 = 5·10-3
M
[Br -
] = 5·10-5
/ (0,05 + 0,05) = 5·10-5
/ 0,1 = 5·10-4
M
Para que se forme precipitado el producto iónico Q = [Pb2+
]·[Br -
]2
tiene que ser mayor que el
valor de Ks = 7,32·10-6
Q = 5·10-3
· (5·10-4
)2
= 1,25·10-9
Como en este caso Q < Ks no se formará precipitado de la sal PbBr2
CATALUÑA / SEPTIEMBRE 99.LOGSE / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO /
SERIE 2 / OPCION A / Nº 5
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
5.- A 280K la solubilidad del hidróxido de zinc es de 1,64 mg/dm3
. ¿Cuál será el valor de
KPS de este hidróxido a la temperatura indicada?.
Datos: masas atómicas: Zn = 63,5; O = 16; H = 1.
Solución:
Solubilidad del hidróxido de zinc S = 1,64 mg/ dm3
Para resolver el problema necesitamos la solubilidad en moles/ L, por lo tanto:
S = 1,64 mg / dm3
· 1g / 1000 mg · 1mol / 97 g · 1 L / dm3
= 1,69 · 10-5
mol / L
Equilibrio de solubilidad del hidróxido de zinc:
Zn(OH)2 D Zn+2
+ 2 OH-
S 2S
Producto de solubilidad : Kps = [Zn+2
] · [OH-
]2
= S · ( 2S )2
= 4 · S3
Kps = 4 · (1,69 · 10-5
)3
= 1,93 · 10-14
CATALUÑA / SEPTIEMBRE 99.LOGSE / QUIMICA / ESTEQUIOMETRIA /
SERIE 2 / Nº 3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
3.- Se desea neutralizar 500 cm3
de KOH de pH =12 con una disolución de ácido
clorhídrico 0,05 M.
a) Indicar el volumen de ácido que será necesario.
b) Dibujar los elementos que serían necesarios, y explicar el procedimiento que se
seguiría para la neutralización en el laboratorio.
Solución:
a) Reacción de neutralización: KOH + HCl KCl + H2O
En una neutralización, el número de equivalentes de ácido tiene que ser igual al número de
equivalentes de base:
Nácido · Vácido = Nbase · Vbase
El hidróxido potásico es una base fuerte, se disocia completamente: KOH K+
+ OH-
De modo que la concentración de iones OH-
es la misma que la concentración se KOH, por lo
tanto como sabemos que el pH = 12, por el producto de ionización del agua calculamos la
concentración de OH-
:
Kw = 10-14
= [H3O+
] · [OH-
]
10-14
= 10-12
· [OH-
]; [OH-
] = 10-14
/ 10-12
= 10-2
Por lo tanto [KOH] = 0,01M
NHCl = MHCl · valencia = 0,05 · 1 = 0,05 eq/L
NKOH = MKOH · valencia = 0,01 · 1 = 0,01 eq/L
Volviendo a la ecuación de neutralización: NHCl · VHCl = NKOH · VKOH
0,05 eq/L · VHCl = 0,01 eq/L · 0,5 L
VHCl = 0,01 · 0,5 / 0,05 = 0,1 L = 100 mL
b) Para realizar una neutralización en el laboratorio, los elementos necesarios son:
Erlenmeyer : matraz de cuello estrecho que contiene generalmente la sustancia a valorar más
un indicador apropiado.
Bureta: Es como una pipeta graduada, más grande, y que tiene un sistema de salida del
contenido, que se controla con una llave. Generalmente contiene el valorante o disolución
patrón, de concentración perfectamente conocida.
Pie con soporte: para sujetar la bureta.
CATALUÑA / SEPTIEMBRE 99.LOGSE / QUIMICA / ESTEQUIOMETRIA /
SERIE 2 / Nº 3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Procedimiento:
En el erlenmeyer se coloca un volumen medido previamente de la sustancia a valorar, y se
añade un indicador adecuado, si la valoración es colorimétrica. En la bureta se pone el
valorante, de concentración perfectamente conocida, y se anota el volumen que se ha puesto.
Se va añadiendo valorante, gota a gota, controlandolo con la llave de la bureta, sobre la
sustancia a valorar que está en el erlenmeyer, moviendose cuidadosamente éste para que se
mezcle bien.
La valoración termina cuando se alcanza el punto de equivalencia, viraje del indicador, en este
punto el nº de equivalentes de base es igual al nº de equivalentes de ácido, por ese motivo la
última gota de valorante añadida cambia de color la disolución, ya que ha reaccionado con el
indicador.
En este momento se mide el volumen de valorante gastado, y con la fórmula utilizada en el
apartado anterior, se calcula la concentración de la sustancia a valorar.
CATALUÑA / SEPTIEMBRE 99. LOGSE / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO /
SERIE 5 /OPCION A / Nª 6
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
6.- Calcular el número total de iones que hay en 1 cm3
de una disolución saturada de
hidróxido de cadmio a 25ºC.
Datos: Ks (hidróxido de cadmio) a 25ºC = 1,2·10-14
; NA = 6,023·1023
Solución:
Equilibrio de solubilidad del Cd(OH)2:
Cd(OH)2 D Cd2+
+ 2 OH-
S 2S
Ks = [Cd2+
] · [OH-
]2
= S · (2S)2
= 4 S3
De donde S = (Ks / 4)1/3
, sustituyendo en esta ecuación el valor de Ks
S = (1,2·10-14
/ 4 )1/3
= 1,44·10-5
mol/L
En 1 cm3
= 0,001 L , el número de iones será:
Nº de moles de iones Cd2+
= 1,44·10-5
mol/L · 0,001 L = 1,44·10-8
moles de iones Cd2+
Nº de moles de iones OH-
= 2·1,44·10-5
mol/L · 0,001L = 2,88·10-8
moles de iones OH-
Como en un mol de iones hay NA iones:
Nº de iones Cd2+
= 1,44·10-8
· 6,023·1023
= 8,67·1015
iones Cd2+
Nº de iones OH-
= 2,88·10-8
· 6,023·1023
= 1,73·1016
iones OH-
CATALUÑA / SEPTIEMBRE 99. LOGSE / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO /
SERIE 5 / Nº 3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
3.- a) Calcular el pH de la disolución obtenida al mezclar 250 mL de una disolución de
hidróxido sódico 0,5M con 300 mL de una disolución de ácido sulfúrico 0,2M.
(supónganse volúmenes aditivos).
b) Indicar razonadamente que haría para neutralizar la disolución.
c) En los envases de hidróxido sódico se observan las etiquetas de seguridad siguientes:
Indicar su significado.
Solución:
a) Si mezclamos 250 mL de NaOH 0,5 M y 300 mL de H2SO4 0,2 M, al variar el volumen, las
concentraciones también van a variar, lo que no varía es el número de moles de cada sustancia.
Calculamos el número de moles de cada uno.
moles de NaOH = M · V = 0,5 · 0,25 = 0,125 moles
moles de H2SO4 = M · V = 0,2 · 0,3 = 0,06 moles
V total = 0,3 + 0,25 = 0,55 L
Tanto el hidróxido sódico como el ácido sulfúrico se disocian totalmente ya que son base y
ácido fuertes respectivamente.
Equilibrios de disociación:
NaOH → Na+
+ OH-
Moles iniciales 0,125 _ _
Equilibrio _ 0,125 0,125
Por lo tanto la concentración de [OH-
] = 0,125 / 0,55 = 0,227 M
H2SO4 → 2 H+
+ SO4
-
Moles iniciales: 0,06 _ _
Equilibrio _ 0,12 0,06
Por lo tanto la concentración de [H3O+
] = 0,12 / 0,55 = 0,218 M
CATALUÑA / SEPTIEMBRE 99. LOGSE / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO /
SERIE 5 / Nº 3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Reaccionarán los iones OH-
que provienen del hidróxido sódico y los iones H3O+
que
provienen del ácido sulfúrico.
OH-
+ H3O+
D H2O
Concentración inicial: 0,227 0,218
Como la constante de esta reacción es la inversa de la constante del producto de ionización del
agua que tiene un valor de Kw = 10-14
, tendremos:
K = 1014
Esta constante es muy grande, lo que significa que el equilibrio está totalmente desplazado a la
derecha, de forma que la reacción se produce hasta que se agota alguno de los reactivos. La
estequiometría de la reacción es 1:1, por lo tanto el reactivo limitante es H3O+
, quedando:
OH-
+ H3O+
D H2O
Concentración inicial: 0,227 0,218
Equilibrio: 9·10-3
_
El pH viene determinado por la concentración de iones hidroxilo. Sabiendo que
Kw = 10-14
= [OH-
] · [H3O+
]
10-14
= 9·10-3
· [H3O+
]
[H3O+
] = 10-14
/ 9·10-3
= 1,11·10-11
M
pH = -log [H3O+
] = -log ( 1,11·10-11
) = 10,95.
b) Para neutralizar la solución, se podría añadir ácido, ya que es una disolución básica.
Tendria que ser un ácido fuerte concentrado con un indicador apropiado.
c) Etiqueta A: Producto corrosivo para la piel.
Etiqueta B: Producto nócivo para la salud..
CATALUÑA / SEPTIEMBRE 99.COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / SERIE
4 / OPCION A / Nº 5
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
5.- El kps del fluoruro de magnesio es 6,24 · 10-9
.
a) Determine cuántos gramos de fluoruro de magnesio se han disuelto en 1L de una
disolución saturada de esta sal.
b) ¿Precipitará fluoruro de magnesio si se mezclan 200 cm3
de una disolución 4 · 10-4
M de
fluoruro potásico con 300 cm3
de una disolución 2 · 10-3
M de cloruro de magnesio?.
Datos: masas atómicas Mg = 24,3; F = 19.
Solución:
a) Equilibrio de solubilidad de la sal: MgF2 D Mg2+
+ 2 F-
S 2S
El producto de solubilidad es kps = S (2S)2
= 4S3
6,24·10-9
= 4S3
Despejando: S = ( 6,24·10-9
/ 4 )1/3
= 1,16·10-3
mol/L
En 1L se han disuelto 1,16·10-3
moles de MgF2, luego sabiendo que la masa molecular
del fluoruro de magnesio es 62,3 g/mol
m (g) = moles · Pm = 1,16·10-3
· 62,3 = 0,072 g (se han disuelto en 1L)
b) Para que precipite fluoruro de magnesio es necesario que el producto iónico
Q = [Mg2+
][F-
]2
sea mayor que el valor de kps = 6,24·10-9
Se realiza el cálculo de las concentraciones iónicas.
El volumen es aditivo de modo que:
V = 200 cm3
+ 300cm3
= 0,2 L + 0,3 L = 0,5 L
[KF] = 4·10-4
M ; V = 200cm3
= 0,2 L
moles de KF = M · V = 4·10-4
· 0,2 = 8·10-5
moles
Como KF es una sal y se disocia totalmente (KF " K+
+ F-
), tendremos :
Moles de F-
= 8·10-5
moles
CATALUÑA / SEPTIEMBRE 99.COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / SERIE
4 / OPCION A / Nº 5
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
[F-
] = moles / V = 8·10-5
/ 0,5 = 1,6·10-4
M
En cuanto a la otra sal tenemos:
[MgCl2] = 2·10-3
M; V = 300cm3
= 0,3 L
moles de MgCl2 = M · V = 2·10-3
· 0,3 = 6·10-4
moles
Como MgCl2 es una sal y se disuelve totalmente (MgCl2 " Mg2+
+ 2 Cl-
) tendremos:
Moles de Mg2+
= 6·10-4
moles
[Mg2+
] = moles / V = 6·10-4
/ 0,5 =1,2·10-3
M
Por lo tanto Q = [Mg2+
][F-
]2
= 1,2·10-3
· (1,6·10-4
)2
= 3,07·10-11
Como Q < kps no se formará precipitado.
CATALUÑA / SEPTIEMBRE 99.COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / SERIE
6 / Nº 3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
3.- Un sistema en equilibrio está formado por una disolución que contiene iones Mg+2
, F-
y
OH-
en contacto con hidróxido de magnesio sólido y fluoruro de magnesio sólido. Las
concentraciones son:
[Mg+2
] = 2,70·10-3
mol/dm3
; [F-
] = 1,54·10-3
mol/dm3
; [OH-
] = 7,45·10-5
mol/dm3
a) Determine el producto de solubilidad del hidróxido de magnesio y del fluoruro de
magnesio.
b) Si se añade un ácido fuerte a la disolución, justifique cualitativamente que precipitado se
redisolverá.
Solución:
a) Equilibrio de solubilidad del hidróxido de magnesio.
Mg (OH)2 (s) D Mg2+
+ 2 OH-
S 2S
Ks = [Mg2+
] · [OH-
]2
= S· (2S)2
= 4S3
[OH-
] = 2S
S = (7,45 · 10-5
) / 2 = 3,725·10-5
mol / L
Ks = 4 · S3
Ks = 4 · (3,725·10-5
)3
= 2,06·10-13
Equilibrio de solubilidad del fluoruro de magnesio:
MgF2 (s) D Mg2+
+ 2F-
S 2S
Ks = [Mg2+
] · [F-
]2
= S · (2S)2
= 4S3
[F-
] = 2S
S = (1,54·10-3
) / 2 = 7,7·10-4
mol / L
Ks = 4 · S3
Ks = 4 · (7,7·10-4
)3
= 1,82·10-9
b) Cuando tenemos los equilibrios del hidróxido de magnesio y del fluoruro de magnesio, en
disolución se encuentran, además de los iones Mg2+
, iones OH-
y F-
.
De modo que al añadir un ácido (H+
), los aniones anteriores reaccionarán con los protones del ácido
desplazando el equilibrio de solubilidad hacia la derecha, por disminución de la concentración del
anion.
Ahora bien, OH-
y F-
, son dos aniones distintos, por lo tanto no reaccionan a la vez con los
protones:
El OH-
es una base fuerte (proviene del H2O, anfótera)
El F-
es una base débil (proviene del HF, ácido fuerte)
El anión que reaccionará primero con los protones del ácido será el OH-
(formando agua), por ser
base más fuerte.
CATALUÑA / SEPTIEMBRE 99.COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / SERIE
6 / Nº 3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Así que se redisolverá, en primer lugar, el hidróxido de magnesio.
CATALUÑA / JUNIO98.LOGSE / QUIMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCION A
/ Nº 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
1.-La constante de equilibrio Kp a 250ºC para la reacción de descomposición del
pentacloruro de fósforo en tricloruro de fósforo y cloro es igual a 1,78 atm. Si
inicialmente tenemos 0,20 moles de pentacloruro de fósforo y calentamos el sistema a
250ºC:
a) Calcule los moles de pentacloruro de fósforo que habrá cuando se alcance el equilibrio
si la presión total es de 2 atm.
b) Explique qué efecto tendría en el equilibrio la introducción de 2 moles de un gas
inerte a volumen costante.
c) Si introducimos 0,1 moles de cloro, ¿cómo afectará esto al equilibrio?
Datos: R= 8,314 J·K-1
·mol-1
= 0,082 atm·L·K-1
·mol-1
Solución:
a) Tenemos el siguiente equilibrio:
PCl5 çè PCl3 + Cl2
n0 0,2
nr x
neq. 0,2-x x x
n = 0,2 - x + x + x = 0,2 + x moles totales
Sustituyendo en la expresión de Kp:
Kp =
P(PCl3 )⋅P(Cl2 )
P(PCl5 )
1,78 =
P⋅
n(PCl3 )
n
⋅ P ⋅
n(Cl2 )
n
P ⋅
n(PCl5 )
n
=
2x2
(0,2 − x) ⋅(0,2 + x)
x = 0,137 moles
CATALUÑA / JUNIO98.LOGSE / QUIMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCION A
/ Nº 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Por tanto la respuesta respecto a los moles de pentacloruro de fósforo en equilibrio es:
n(PCl5) = 0,2 - x = 0,2 – 0,137 = 0,063 moles
b) Al introducir un gas inerte, manteniendo constante el volumen, no se influye sobre el equilibrio.
Esta introducción aumenta la presión total, pero las fracciones molares de los gases del equilibrio
se reducen en la misma proporción, de modo que las presiones parciales con las que se calcula Kp
no se ven afectadas
Tampoco varía, por razones similares, el valor de Kc.
c) Si introducimos exceso de cloro, el equilibrio se desplazaría (según el principio de Le
Chatelier) en sentido de contrarrestar este aumento de moles, es decir, hacia la izquierda.
Por esta razón aumentará la concentración del PCl5.
CATALUÑA / JUNIO98.LOGSE / QUIMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCION A
/ Nº 5
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
5.-Una solución 10-4
M de hidróxido de sodio tiene el mismo pH que una solución de
hipoclorito de sodio.
a) Indique el valor del pH resultante.
b) Calcule la concentración de la solución de hipoclorito de sodio.
Datos: Ka(HClO) = 3,5·10-8
Solución:
a) El hidróxido sódico es una base muy fuerte que se disocia totalmente en disolución acuosa:
NaOH à Na+
+ OH-
[OH-
] = 10-4
M
pOH = -log [OH-
] = -log (10-4
) = 4
pH = 14 - pOH = 14 - 4 = 10
b) Esta sal es soluble y por ello totalmente disociada en agua:
NaClO à Na+
+ ClO-
El ión ClO-
, procedente de un ácido débil, experimentará hidrólisis.
Equilibrio de hidrólisis: ClO-
+ H2O çè HClO + OH-
co x
ceq x-10-4
10-4
10-4
La concentración de ión OH-
suministrada por la hidrólisis será igual que la que proporciona la
disolución de sosa NaOH 10-4
M. Es decir el pH será el mismo.
Kh
[HClO ]⋅[OH−
]
[ClO
−
]
=
Kw
Ka
=
10−14
3,5 ⋅10
−8 = 2,86 ⋅10
−7
2,86 ⋅10
−7
=
10−4
⋅10−4
x −10
−4 ≈
10−8
x
(Se hace esta aproximación: x-10-4
≈x )
x = 0,035 M
CATALUÑA / JUNIO98.LOGSE / QUIMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCION A
/ Nº 5
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Como consecuencia: [ClO-
] = [NaClO] = 0,035 M
Se han despreciado los iones oxhidrilo procedentes de la autoionización del agua.
MADRID /JUNIO 04. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO/PROBLEMA
B 1
Problema B 1.- El yoduro de hidrógeno se descompone a 400 °C de acuerdo con la
ecuación:
2 HI(g) ↔ H2(g) + I2(g), siendo el valor de Kc = 0,0156. Una muestra de 0,6 moles de HI
se introduce en un matraz de 1 L y parte del HI se descompone hasta que el sistema
alcanza el equilibrio.
a) ¿Cuál es la concentración de cada especie en el equilibrio?
b) Calcule Kp.
b) Calcule la presión total en el equilibrio.
Datos.- R = 0,082 atm.L.mol-1
.K-1
.
Solución
Se trata de un equilibrio químico homogéneo en fase gaseosa en el que no hay variación
en el número de moles ∆n = 0.
Tenemos que aplicar la ley de equilibrio químico o ley de acción de masas que en su
forma general para el equilibrio, aA + bB → cC + dD es:
y en función de las presiones parciales:
Suponiendo un comportamiento ideal para los gases y teniendo en cuenta la ley de los
gases ideales:
se puede deducir que: Kp = Kc(RT)∆n
, siendo ∆n = (c+d)-(a+b), la variación en el
número total de moles.
De acuerdo con esta última ecuación y dado que en nuestro equilibrio el ∆n = 0,
podemos responder a la pregunta
b) KP = Kc= 0,0156, observa que tanto Kp como Kc son adimensionales.
a) Cuando se introducen 0,6 moles de IH (g) en un recipiente de 1 litro a la
temperatura de 400 ªC empieza a disociarse en H2 (g) y I2 (g), hasta que se
establece el equilibrio a esa temperatura. Según la estequiometria de la reacción
en ese momento se habrán disociado 0,6-x moles de IH y aparecerán en el
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
MADRID /JUNIO 04. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO/PROBLEMA
B 1
equilibrio x/2 moles de H2 (g) y x/2 moles de I2 (g). Todo esto lo podemos resumir
en una tabla:
IH H2 I2
Nº de moles iniciales 0,6 - -
Nº de moles en el
equilibrio
0,6-X moles X/2 moles X/2 moles
Concentración en el
equilibrio
(0,6-X)/1
moles/litro
X/2
moles/litro
X/2 moles/litro
Para calcular X utilizamos la expresión de Kc.
[ ][ ]
[ ] ( )
2 2
2 2
·
2 2
0,0156
0,6
c
X X
H I
K
XIH
⎛ ⎞ ⎛ ⎞
⎜ ⎟ ⎜ ⎟
⎝ ⎠ ⎝ ⎠= = =
−
Resolviendo nos queda una ecuación de segundo grado en X, cuya solución es X = 0,12
moles. Por tanto las concentraciones de las especies en el equilibrio son:
[ ]
[ ]
[ ]
2
2
(0,6 )
(0,6 0,12) 0,48 /
1
0,122 0,06 /
1 2 2
0,122 0,06 /
1 2 2
X
IH moles litro
Litro
X
X
H moles litro
litro
X
X
I moles litro
litro
−
= = − =
= = = =
= = = =
c) Para calcular la presión total en el equilibrio, utilizaremos la ecuación de los gases
perfectos y el número de moles de todas las sustancias en el equilibrio.
TP (1L)=(0,48+0,12+0,12)(0,082atm·L/ºK·mol)(400+273,15)
PV nRT=
Despejando PT = 33,12 atm.
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
COMUNIDAD DE MADRID /SEPTIEMBRE 2004. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / CUESTIÓN 1
1.- La reacción de obtención de polietileno a partir de eteno,
n CH2=CH2 (g) ⇄ [-CH2CH2-]n (s), es exotérmica.
a) Escriba la expresión de la constante de equilibrio, Kp.
b) ¿Qué tipo de reacción de polimerización se produce?
c) ¿Cómo afecta un aumento de la temperatura a la obtención de polietileno?
d) ¿Cómo afecta un aumento de la presión total del sistema a la obtención de
polietileno?
SOLUCIÓN CUESTIÓN 1:
a)
( )
( )
2 2
2 2
(-CH CH )
p
CH =CH
P
K =
P
n
n
−
; como el polímero es un sólido y su presión es constante, esta se
engloba en la constante de equilibrio de forma que la expresión de K’
p es:
2 2
'
p
CH =CH
1
K
(P )n
=
b) Es una reacción de polimerización por adición a un doble enlace.
c) Una variación de la temperatura modifica la constante de equilibrio por que está definida
para una temperatura determinada. Por otro lado, por el principio de Le Chatelier, un aumento
de la temperatura desplazará el equilibrio hacia donde la reacción sea endotérmica; por lo
tanto, se desplazará hacia la izquierda.
d) Por el principio de Le Chatelier, un aumento de presión desplazará el equilibrio hacia
donde hay un menor número de moles; por lo tanto, se desplazará hacia la derecha.
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
COMUNIDAD DE MADRID /SEPTIEMBRE 2004. LOGSE / QUÍMICA /CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / CUESTIÓN 3
3.- La reacción en fase gaseosa A + B → C + D es endotérmica y su ecuación cinética es:
v = k [A]2
. Justifique si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas:
a) El reactivo A se consume más deprisa que el B.
b) Un aumento de presión total produce un aumento de la velocidad de la reacción.
c) Una vez iniciada la reacción, la velocidad de reacción es constante si la temperatura
no varía.
d) Por ser endotérmica, un aumento de temperatura disminuye la velocidad de reacción.
SOLUCIÓN CUESTIÓN 3
a) Falsa. La velocidad de desaparición de A y B es:
[ ] [ ]A B1 1
v
d d
a dt b dt
= − = − ,
La estequiometría ente A y B es de 1mol A : 1mol B, por lo que a = b y la velocidad
de desaparición es la misma.
b) Verdadera. Un aumento de la presión incrementa el número de choques efectivos entre
las moléculas.
c) Falsa. Eso sólo ocurre en las reacciones de orden cero y la expresión de la velocidad
de reacción indica que esta es una reacción de orden 2 con respecto al reactivo A.
Debido a ello, a medida que desaparece A, la velocidad de reacción disminuye y es, la
tangente a cada instante, de la curva de la variación de la concentración de A con
respecto al tiempo.
d) Falsa. Un aumento de temperatura produce un fuerte incremento de la proporción de
moléculas con energías elevada. Como la velocidad ( [ ]
2
v AK= ) depende de la
constante de reacción y K depende de la temperatura ( ), se observa que
un incremento de la temperatura aumenta notablemente la velocidad de reacción. De
forma aproximada se puede decir que al aumentar 10 grados la temperatura, la
velocidad de reacción se duplica.
/aE RT
K Ae−
=
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
COMUNIDAD DE MADRID /SEP 2004. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / PROBLEMA 2/OPCIÓN A
OPCIÓN A
Problema 2.- En un reactor de 1 L, a temperatura constante, se establece el equilibrio:
NO2 + SO2 ⇄ NO + SO3, siendo las concentraciones molares en el equilibrio:
[NO2]=0,2, [SO2]=0,6, [NO]=4,0, [SO3]=1,2.
a) Calcular el valor de la Kc. a esa temperatura
b) Si se añaden 0,4 moles de NO2 ¿Cuál será la nueva concentración de reactivos y
productos cuando se reestablezca de nuevo el equilibrio?
SOLUCIÓN PROBLEMA 2 (OPCIÓN A)
(a) Para el equilibrio NO2 + SO ⇄ NO + SO3 la constante Kc vale:
[ ][ ]
[ ][ ]
3
2 2
(1,2)·(4)
40
(0,2)·(0,6)
c
SO NO
K
NO SO
= = = (Sin dimensiones)
(b) Una vez que se establece el equilibrio se añaden 0,4 moles de NO2, el sistema evoluciona
y las nuevas concentraciones en el equilibrio serán:
NO2 SO NO SO3
Moles iniciales O,2 + 0,4 0,6 4 1,2
Moles equilibrio 0,6 – X 0,6 -X 4 + X 1,2 + X
Utilizando la constante de equilibrio:
[ ][ ]
[ ][ ]
3
2 2
(1,2 )·(4 )
40
(0,6 )·(0,6 )
c
SO NO X X
K
NO SO X X
+ +
= =
− −
=
Resolviendo se obtiene una ecuación de segundo grado en X que tiene dos soluciones X1 =
1,15 y X2 = 0,21, como no pueden reaccionar más moles de los que hay inicialmente, la
solución es X = 0,21.
Por tanto, las concentraciones en el nuevo equilibrio que se obtiene al añadir 0,4 moles de
NO2 son:
NO2 SO NO SO3
Moles equilibrio 0,39 0,39 4,21 1,41
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
MADRID / JUNIO 2005. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO/ OPCIÓN B /
PROBLEMA 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
OPCIÓN B
Problema 2
Se introducen 2 moles de COBr2 en un recipiente de 2 L y se calienta hasta 73ºC. El valor de la
constante Kc a esa temperatura, para el equilibrio )g(Br)g(CO)g(COBr 22 es 0,09. Calcule en
dichas condiciones:
a) El número de moles de las 3 sustancias en el equilibrio.
b) La presión total del sistema.
c) El valor de la constante Kp.
Dato: R = 0,082 atm·L·mol-1
·K-1
Puntuación máxima por apartado: a) 1,0 punto; b) y c) 0,5 puntos.
SOLUCIÓN
Problema 2
a) Establecemos la tabla que relaciona las cantidades de sustancias iniciales y las presentes cuando se alcanza el
estado de equilibrio.
COBr2 (g) CO (g) + Br2 (g)
Moles iniciales 2 0 0
Moles en el equilibrio 2-x x x
Planteamos la ecuación de la constante de equlibrio, Kc:
eq2
eq2eq
c
)g(COBr
)g(Br)g(CO
K ;
2
x2
4
x
2
x2
2
x
·
2
x
09,0
2
;
4
x
2
x2
·09,0
2
;
4
x
2
x09,018,0 2
2
x2x36,072,0 ; 072,0x36,0x2 2
; 5167,0x moles
Moles Br2(g) en el equilibrio = x = 0,5167
Moles CO(g) en el equilibrio = x = 0,5167
Moles COBr2(g) en el equilibrio = 2-x = 2 – 0,5167 = 1,4833
MADRID / JUNIO 2005. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO/ OPCIÓN B /
PROBLEMA 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
b) Para calcular la presión total del sistema, calcularemos las presiones parciales en el equilibrio que
ejerce cada uno de los 3 gases, y las sumaremos.
T·R·nV·p eq2Breq2Br ; atm33,7
2
346·082,0·5167,0
p eq2Br
atm33,7pp eq2BreqCO (ya que el número de moles de CO en el equilibrio es el mismo que el de
Br2).
T·R·nV·p eq2COBreq2COBr ; atm04,21
2
346·082,0·4833,1
p eq2COBr
(PTotal)eq = 7,33 + 7,33 +21,04 = 35,7 atm
c) 5535,2)346·082,0·(09,0)RT·(KK 1gn
cp
MADRID / SEPTIEMBRE 05 LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQULIBRIO/
/CUESTION 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
CUESTIÓN 2
Para la reacción en fase gaseosa CO + NO2  CO2 + NO la ecuación de velocidad es  2
2NOkv  .
Justifique si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones:
a) La velocidad de desaparición del CO es igual que la velocidad de desaparición del NO2.
b) La constante de velocidad no depende de la temperatura porque la reacción se produce en
fase gaseosa.
c) El orden total de la reacción es dos.
d) Las unidades de la constante de velocidad serán mol·L-1
·s-1
.
Puntuación máxima por apartado: 0’5 puntos.
SOLUCIÓN
a) Verdadero.
En una reacción química como aA + bB  cC + dD, se cumple que:
       
dt
Dd
d
1
dt
Cd
c
1
dt
Bd
b
1
dt
Ad
a
1

siendo:
 
dt
Ad
 la velocidad de desaparición de A, que podemos denominar vA
 
dt
Bd
 la velocidad de desaparición de B, que podemos denominar vB
 
dt
Cd
la velocidad de aparición de C, que podemos denominar vC
 
dt
Dd
la velocidad de aparición de D, que podemos denominar vD
con lo cual, para la reacción que nos ocupa, teniendo en cuenta que a = b = c = d = 1, podemos escribir:
NO2CO2NOCO vvvv 
b) FALSO. La constante de la velocidad depende de la temperatura para cualquier estado de agregación
de las sustancias reaccionantes (sólido, líquido o gaseoso), según la ecuación:
RT
ºE
Aek

 (ecuación de Arrhenius)
MADRID / SEPTIEMBRE 05 LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQULIBRIO/
/CUESTION 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
siendo R la constante de los gases, T la temperatura absoluta y A una constante llamada factor de
frecuencia, constante que está relacionada directamente con el número de choques entre las partículas que
reaccionan.
c) VERDADERO. El orden total de una reacción se define como la suma de los exponentes a los que están elevadas
las concentraciones de los reactivos en la ecuación de velocidad. En este caso, dicha suma vale 2.
d) FALSO.
Si despejamos la constante de velocidad, k, de la expresión de la ecuación de velocidad  2
2NOkv  ,
tenemos que:
 2
2NO
v
k 
Las unidades de v son siempre mol·L-1
·s-1
, con lo cual las unidades de k de esta reacción serán:
11111
22
-1-1
21
-1-1
sLmolsLmol
Lmol
·smol·L
)Lmol(
·smol·L 





MADRID / SEPTIEMBRE 05 LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQULIBRIO/ OPCIÓN
B/ PROBLEMA 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
OPCIÓN B
Problema 1. Una disolución acuosa 0,2 M de un ácido débil HA tiene un grado de disociación de un
2%. Calcule:
a) La constante de disociación del ácido.
b) El pH de la disolución.
c) La concentración de OH-
de la disolución.
Puntuación máxima por apartado: a) 1 punto; b) y c) 0,5 puntos.
SOLUCIÓN
PROBLEMA 1
a)
Establecemos la ecuación del equilibrio de acidez de HA y la tabla que nos permite relacionar las
concentraciones iniciales y las concentraciones una vez alcanzado el estado de equilibrio:
HA (aq) + OH2 (aq) A (aq) + OH3 (aq)
Conc. Iniciales (mol/L) 0’2 _______ 0 0
Conc. en el equilibrio
(mol/L)
0’2-x _______ x x
(llamamos x a la concentración de HA que se consume hasta que se alcanza el estado de equilibrio).
Aplicamos ahora la ecuación de la constante de acidez de HA, que es la constante que corresponde al
equilibrio planteado:
x2´0
x
x2´0
xxOH
)HA(K
2
eq
eqeq3
a
HA
A
El enunciado nos indica que el grado de disociación de HA es de un 2%.
El grado de disociación (en tanto por uno) se define como:
MADRID / SEPTIEMBRE 05 LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQULIBRIO/ OPCIÓN
B/ PROBLEMA 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
cialpresiónini
sumidapresióncon
ióninicialconcentrac
daiónconsumiconcentrac
icialessinmole
midasmolesconsu
En nuestro caso, ya que estamos trabajando con concentraciones, utilizaremos:
ióninicialconcentrac
daiónconsumiconcentrac
2'0
x
02'0 004'02'002'0x mol/L
Conocido ya el valor de x, podemos calcular el valor de la constante de equilibrio Kc:
5
22
a 10163'8
004'02'0
)004'0(
x2´0
x
)HA(K mol/L
b)
El valor del pH de la disolución será:
logpH eq3OH
En nuestro caso tenemos que:
004'0xOH eq3 mol/L
Con lo cual:
logpH logOH eq3 398´2004'0 , que es un pH ácido (<7) como era de esperar.
c)
En una disolución acuosa se cumple que: 14
3 10OHOH , con lo cual
OH
10
OH
3
14
.
Como nos piden eqOH , tendremos que:
12
14
eq3
14
eq 105'2
004'0
10
OH
10
OH mol/L
MADRID/ JUNIO 06 LOGSE/ QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO/ OPCIÓN B /
PROBLEMA 1
SEGUNDA PARTE
OPCIÓN B
Problema 1.- En un recipiente de 0,4 L se introduce 1 mol de N2 y 3 mol de H2 a la temperatura de
780 K.
Cuando se establece el equilibrio para la reacción N2 + 3 H2 ← 2 NH3, se tiene una mezcla con un
28% en mol de NH3. Determine:
a) El número de moles de cada componente en el equilibrio.
b) La presión final del sistema.
c) El valor de la constante de equilibrio, Kp.
Datos.- R = 0,082 atm·L·K-1
·mol-1
Puntuación máxima por apartado: a) y c) 0,75 puntos y b) 0,5 puntos.
SOLUCIÓN:
Problema 1
Apartado a)
Calculamos en primer lugar las concentraciones iniciales de los reactivos:
[ ] ( )
5'2
4'0
1
V
Nn
N 2i
i2 === mol/L
[ ] ( )
5'7
4'0
3
V
Hn
H 2i
i2 === mol/L
Establecemos la ecuación del equilibrio propuesto, y la tabla que nos permite relacionar las moles iniciales
y las moles una vez alcanzado el estado de equilibrio:
N2 + 3H2 ↔ 2NH3
Moles Iniciales 1 3 0
Moles en el equilibrio 1-x 3-3x 2x
(llamamos x a las moles de nitrógeno, N2, que se consumen hasta que se alcanza el estado de equilibrio).
Nos dicen que cuando se alcanza el estado de equilibrio las moles de amoniaco representan un 28% de las
moles totales. Los moles totales en nuestro equilibrio son: (1-x)+(3-3x)+2x = 4-2x , por tanto podemos
establecer la relación:
33 xmolesNH2
esmolestotal)x24(
molesNH28
esmolestotal100 −
=
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
MADRID/ JUNIO 06 LOGSE/ QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO/ OPCIÓN B /
PROBLEMA 1
de donde: ;)x24(28x2100 −⋅=⋅ x56112x200 −= ; 112x256 = ; 4375'0
256
112
x == moles
Con el valor de x obtenido calculamos los moles de cada componente en el equilibrio:
• Moles de N2 en el equilibrio: 5625'04375'01x1 =−=−
• Moles de H2 en el equilibrio: 6875'14375'033x33 =⋅−=−
• Moles de NH3 en el equilibrio: 875'04375'02x2 =⋅=
Apartado b)
Para calcular la presión total del sistema una vez alcanzado el estado de equilibrio, necesitamos conocer
los moles totales de gases presentes en dicho estado. Las tres sustancias participantes en la reacción son
gaseosas, por tanto:
Moles totales de gases en el equilibrio: 0’5625+1’6875+0’875=3’125
Presión total en el equilibrio:
TRnVP TOTTOT ⋅⋅=⋅ 780082'0125'34'0PTOT ⋅⋅=⋅ atm69'499PTOT =
Apartado c)
La constante de equilibrio KP tiene en este caso la siguiente expresión:
( )
3
eq2Heq2N
2
eq3NH
p
)p()p(
p
K
⋅
=
Calculamos las presiones de las tres sustancias en el equilibrio:
TRnVP 3NH3NH ⋅⋅=⋅ 780082'0875'04'0P 3NH ⋅⋅=⋅ atm91'139P 3NH =
TRnVP 2N2N ⋅⋅=⋅ 780082'05625'04'0P 2N ⋅⋅=⋅ atm94'89P 2N =
TRnVP 2H2H ⋅⋅=⋅ 780082'06875'14'0P 2H ⋅⋅=⋅ atm83'269P 2H =
Con estos valores calculamos el de Kp:
8
3
2
p 10918'7
)83'269()94'89(
)91'139(
K −
⋅=
⋅
=
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
MADRID/ JUNIO 06 LOGSE / QUÍMICA/ CINÉTICA Y EQUILIBRIO/ OPCIÓN B/
PROBLEMA 2
SEGUNDA PARTE
OPCIÓN B
Problema 2.- En la oxidación de agua oxigenada con 0,2 moles de permanganato, realizada en medio
ácido a 25°C y 1 atm de presión, se producen 2 L de O2 y cierta cantidad de Mn2+
y agua.
a) Escriba la reacción iónica ajustada que tiene lugar.
b) Justifique, empleando los potenciales de reducción, si es una reacción espontánea en condiciones
estándar y 25°C.
c) Determine los gramos de agua oxigenada necesarios para que tenga lugar la reacción.
d) Calcule cuántos moles de permanganato se han añadido en exceso.
Datos:R=0,082 atm·L·mol-1
·K-1
; Eº(MnO4
-
/Mn2+
)=1,51 v; Eº(O2/H2O2)= 0,68 v ; Masas atómicas:
O=16 y H=1
Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos
SOLUCIÓN:
Problema 2
Apartado a)
La reacción que se nos plantea es:
OHOMnOHMnO 22
2
224 ++→+ +−
Para ajustarla utilizamos el método de oxidación reducción en medio ácido:
Asignamos los valores de los estados de oxidación de cada elemento en cada una de las especies que
participan en la reacción:
ELEMENTOS
Mn O H
MnO4
-
+7 -2
H2O2 -1 +1
Mn2+
+2
O2 0
SUSTANCIAS
REACCIONANTES
H2O -2 +1
Vemos que el Mn ha disminuido su número de oxidación, y que para el O, el número de oxidación ha
aumentado. Por tanto el Mn se ha reducido, y el O se ha oxidado.
Escribimos las semirreacciones de reducción y de oxidación:
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
MADRID/ JUNIO 06 LOGSE / QUÍMICA/ CINÉTICA Y EQUILIBRIO/ OPCIÓN B/
PROBLEMA 2
SEMIRREACCIÓN DE REDUCCIÓN: +−
→ 2
4 MnMnO
SEMIRREACCIÓN DE OXIDACIÓN: 222 OOH →
Ajustamos los átomos que se reducen o se oxidan diferentes de H y O en cada semirreacción (en este caso,
únicamente el Mn):
SEMIRREACCIÓN DE REDUCCIÓN: +−
→ 2
4 MnMnO
SEMIRREACCIÓN DE OXIDACIÓN: 222 OOH →
Ajustamos los oxígenos utilizando agua:
SEMIRREACCIÓN DE REDUCCIÓN: OH4MnMnO 2
2
4 +→ +−
SEMIRREACCIÓN DE OXIDACIÓN: 222 OOH →
Ajustamos los hidrógenos utilizando H+
:
SEMIRREACCIÓN DE REDUCCIÓN: OH4MnH8MnO 2
2
4 +→+ ++−
SEMIRREACCIÓN DE OXIDACIÓN: +
+→ H2OOH 222
Ajustamos las cargas en cada semirreacción utilizando electrones:
SEMIRREACCIÓN DE REDUCCIÓN: OH4Mne5H8MnO 2
2
4 +→++ +−+−
SEMIRREACCIÓN DE OXIDACIÓN: −+
++→ e2H2OOH 222
Ajustamos el número de electrones de ambas semirreacciones y las sumamos:
2 x SEMIRREACCIÓN DE REDUCCIÓN: OH8Mn2e10H16MnO2 2
2
4 +→++ +−+−
5 x SEMIRREACCIÓN DE OXIDACIÓN: −+
++→ e10H10O5OH5 222
___________________________________________________________________________
22
2
224 O5OH8Mn2OH5H6MnO2 ++→++ ++−
Reacción iónica ajustada.
Apartado b)
V83'068'051'1)OH/O(ºE)Mn/MnO(ºE)oxidación(ºE)reducción(ºE)reacción(ºE 222
2
4 =−=−=−= +−
Al ser Eº(reacción)>0, podemos afirmar que la reacción es espontánea.
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
MADRID/ JUNIO 06 LOGSE / QUÍMICA/ CINÉTICA Y EQUILIBRIO/ OPCIÓN B/
PROBLEMA 2
Apartado c)
Calculamos el número de moles de oxígeno formados:
TRnVP ⋅⋅=⋅ ; 298082'0n21 ⋅⋅=⋅ ; 08185'0
298082'0
21
n =
⋅
⋅
= moles de O2
Para que se formen estas moles de oxígeno son necesarias también 0’08185 moles de H2O2, según la
estequiometría de la reacción (5:5). (No tomamos de referencia para calcular el agua oxigenada necesaria
las moles de permanganato ya que el apartado d ya nos dice que se encuentra en exceso).
masa de H2O2 necesaria = 0’08185·(1·2+16·2) = 2’7829 g
Apartado d)
moles de permanganato necesarias:
x
molesO08185'0
molesMnO2
molesO5 2
4
2
=−
; moles MnO4
-
necesarias = 03274'0
5
208185'0
=
⋅
moles MnO4
-
en exceso = 0’2 – 0,03274 = 0’1673 moles
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
MADRID / SEPTIEMBRE 06 LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO/
CUESTION 3
PRIMERA PARTE
Cuestión 3
Cuestión 3. El amoniaco reacciona a 298 K con oxígeno molecular y se oxida a monóxido de
nitrógeno y agua, siendo su entalpía de reacción negativa.
a) Formule la ecuación química correspondiente con coeficientes estequiométricos enteros.
b) Escriba la expresión de la constante de equilibrio, Kp.
c) Razona cómo se modificará el equilibrio al aumentar la presión total a 298 K si son todos los
compuestos gaseosos a excepción del H2O que se encuentra en estado líquido.
d) Explique razonadamente cómo se podría aumentar el valor de la constante de equilibrio.
Puntuación máxima por apartado: 0’5 puntos.
SOLUCIÓN:
Apartado a)
La reacción, ajustada con coefiecientes enteros es: 3 2 24NH (g) 5O (g) 4NO(g) 6H O(l)+ +
Apartado b)
[ ]
[ ] [ ]
4
eq
c 4 5
3 2eq eq
NO
K
NH O
=
⋅
Apartado c)
Al aumentar la presión total, el equilibrio, según el principio de Le Chatelier tenderá a contrarrestar este
efecto, es decir, tenderá a desplazarse hacia el sentido que haga disminuir la presión total, concretamente,
hacia donde existan menos moles gaseosas.
En este caso hay menos moles gaseosas en los productos (4 moles de gases) que en los reactivos (9 moles
de gases).
Por lo tanto el equilibrio se desplazará hacia los productos.
Apartado d)
El valor de la constante de equilibrio únicamente se puede modificar si cambia la temperatura.
Concretamente para que el valor de la constante aumente, la temperatura debe aumentar.
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
MADRID / SEPTIEMBRE 06 LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO/ OPCIÓN
B/ PROBLEMA 2
SEGUNDA PARTE
OPCIÓN B
Problema 2. Una disolución contiene 0’376 gramos de fenol (C6H5OH) por cada 100 mL. Sabiendo
que el fenol se puede comportar como ácido débil monoprótico y que su valor de Ka es 1’0·10-10
calcule:
a) Las concentraciones finales de fenol y fenolato presentes en la disolución, así como el pH y el
porcentaje de ionización del fenol.
b) El volumen de disolución de hidróxido de sodio 0’2 M que se necesitaría para valorar
(neutralizar) 25 mL de disolución de fenol.
Datos: Masas atómicas: H = 1, C = 12, O =16
Puntuación máxima por apartado: 1’0 puntos.
SOLUCIÓN:
Apartado a)
Calculamos la concentración inicial, en moles/litro, de fenol:
mol/g9411651126)OHHC(M 56r =++⋅+⋅= ;
004'0
94
376'0
Mr
m
)OHHC(n 56i === moles
[ ] 04'0
100'0
004'0
V
n
OHHC i
i56 === mol/L
Establecemos la ecuación del equilibrio de acidez del , y la tabla que nos permite relacionar las
concentraciones iniciales y las concentraciones una vez alcanzado el estado de equilibrio:
OHHC 56
OHHC 56 (aq) + OH2 (aq) ↔ −
OHC 56 (aq) + +
OH3 (aq)
Conc. Iniciales (mol/L) 0’04 _______ 0 0
Conc. en el equilibrio
(mol/L)
0’04-x _______ x x
(llamamos x a la concentración de fenol que se consume hasta que se alcanza el estado de equilibrio).
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
MADRID / SEPTIEMBRE 06 LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO/ OPCIÓN
B/ PROBLEMA 2
Aplicamos ahora la ecuación de la constante de acidez del fenol, que es la constante que corresponde al
equilibrio planteado:
[ ] [ ]
[ ]eq
eq56eq3
56a
OHCOH
)OHHC(K
OH
5
H
6
C
−+
⋅
= (1)
Sustituyendo en (1) el valor de Ka (enunciado) y el de las concentraciones en el equilibrio (tabla de
equilibrio), obtenemos una ecuación que nos permite calcular el valor de x:
x04´0
x
x04´0
xx
101
2
10
−
=
−
⋅
=⋅ −
( ) 210
xx04´0101 =−⋅⋅ −
; ;21012
xx101104 =⋅−⋅ −−
0104x101x 12102
=⋅−⋅+ −−
L/mol102x 6−
⋅=
(La otra solución de la ecuación es negativa, y por tanto, no es válida en este caso)
Conocido ya el valor de x, podemos calcular el valor de la concentración de fenol y fenolato presentes en
el estado de equilibrio:
[ ] 03999'0x04´0OHH eq5 =−=6C mol/L ; [ ] ==− x
eq
COO
5
H
6
C 6
102 −
⋅ mol/L
El valor del pH de la disolución será: logpH −= [ ]eq3OH +
[ ] ==+
xeqOH3
6
102 −
⋅ mol/L
logpH −= [ ] logOH eq3 −=+
7,5102 6
=⋅ −
Es un pH ácido (<7) como era de esperar.
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
MADRID / SEPTIEMBRE 06 LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO/ OPCIÓN
B/ PROBLEMA 2
Apartado b)
La reacción de neutralización será:
OHONaHCNaOHOHHC 25656 +→+
En 25 mL de disolución de fenol 0’04 M hay:
moles10102504'0VMn 33 −−
=⋅⋅=⋅= de fenol
A partir la estequiometría de la reacción de neutralización podemos establecer la siguiente relación:
x
OHHmolesC10
molNaOH1
OHHmolC1 56
3
56
−
=
molesNaOH10x 3−
= se necesitan.
La disolución de NaOH que se va a utilizar es de una concentración 0’2 M, con lo cual:
mL5L105
2'0
10
M
n
V
V
n
M 3
3
=⋅===⇒= −
−
será el volumen que se necesitará.
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
MADRID / JUNIO 00. LOGSE / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A /
PROBLEMA 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
1.- El N2O4 gas se descompone parcialmente a 45ºC para dar NO2 gas. En un recipiente
vacío, de un litro de capacidad, a 45ºC se introducen 0,1 moles de N2O4 alcanzándose el
en equilibrio una presión de 3,18 atmósferas. Calcule:
a) Las constantes de equilibrio en función de las presiones y de las concentraciones.
b) El grado de disociación del N2O4.
Datos: R = 0,082 atm·L / K·mol
Puntuación máxima por apartado: 1,25 a) y 0,75 b).
Solución:
Reacción de descomposición: N2O4 D 2 NO2
Inicialmente 0,1 ---
Se disocia 0,1α ---
Equilibrio 0,1 (1-α) 0,2α
Contestaremos los apartados en orden inverso, pues parece más lógico.
b) Podemos conocer el número total de moles en el equilibrio a partir de la presión total:
P · V = n · R · T, de donde
n = (P · V) / (R · T) = (3,18 · 1) / ( 0,082 · 318) = 0,12
En el equilibrio hemos visto, ya que el volumen de la disolución es 1 L, que:
nT = 0,1·(1-α) + 0,2α = 0,1·(1+ α)
Igualando con el cálculo anterior:
0,1·(1+α) = 0,12, de donde despejamos el grado de disociación:
α = 0,02 / 0,1 = 0,219
Es decir se ha disociado el 21,9 %.
a) Una vez conocido el grado de disociación podemos conocer las concentraciones de cada
especie en el equilibrio, y con ellas la constante de equilibrio en función de las
concentraciones
Kc = [NO2]2
/ [N2O4] = (0,2 α)2
/ (0,1-0,1α)
Kc = (0,2 · 0,219)2
/ 0,08 = 0,0016 / 0,08 = 2,4·10-2
mol/L
MADRID / JUNIO 00. LOGSE / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A /
PROBLEMA 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
El cálculo de Kp lo hacemos a partir de la expresión que relaciona ésta con Kc:
Kp = Kc·(RT)∆n
Kp = 2,4·10-2
· (0,082 · 318)1
Kp = 0,64 atm
MADRID / JUNIO 2000. COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / OPCION A
/ PREGUNTA OBLIGATORIA / EJERCICIO 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
1.- El producto de solubilidad de una base M(OH)2 es 4·10-12
. Determine el volumen de
un ácido HA (Ka = 1·10-6
), de concentración 1 M, que se necesita para valorar 100 mL de
la disolución saturada de la base.
Solución:
En una valoración ácido-base, el punto de equivalencia se alcanza al igualarse el número de
equivalentes de ácido y base.
La base es un hidróxido cuyo equilibrio de solubilidad es: M(OH)2 • M2+
+ 2 OH-
S 2S
Como Ks = [M2+
] · [OH-
]2
= S· (2S)2
= 4 · S3
1 · 10-6
= 4 · S3
S = ( 1 · 10-6
/ 4 )1/3
S = 10-4
M
Por lo tanto [OH-
] = 2·10-4
M
El nº de equivalentes de la base es 2·10-4
equivalentes, por lo que son necesarios estos
mismos equivalentes de base ácido para la neutralización:
Equilibrio de disociación del ácido: HA • H+
+ A-
Inicialmente (mol/L) 1 - -
En el equilibrio: 1-x x x
Ka = [H+
] · [A-
] / [HA]
1·10-6
= x2
/ 1-x
x2
+ 1·10-6
x – 1·10-6
= 0
Resolviendo la ecuación de segundo grado se obtiene que x = 9,99 · 10-4
M
Teniendo en cuenta que la valencia del ácido es 1, el nº de equivalentes coincide con el nº de
moles.
Entonces si en una disolución del ácido 1 M se tienen 9,99·10-4
moles en 1 L, se puede decir
que en 1 L hay 9,99·10-4
equivalentes de ácido, de manera que como para la valoración se
necesitan 2·10-4
equivalentes, el volumen de ácido requerido será:
2·10-4
/ 9,99·10-2
= 0,2 L
V (HA) = 200 mL de ácido 1 M son necesarios para la neutralización.
MADRID / JUNIO 2000. COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO /
PREGUNTA OPTATIVA / OPCION A / EJERCICIO 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
1.- Se dispone de los siguientes volúmenes de dos disoluciones diferentes:
Disolución 1: 50 mL de ácido clorhídrico 0,1 M.
Disolución 2: 50 mL de ácido nítrico 0,4 M
Calcule:
a) El pH que resultará si a 10 mL de la disolución 1 se añaden 50,4 mg de hidróxido de
potasio.
b) El pH que resultará si a 10 mL de la disolución 2 se añaden 0,28 g de hidróxido de
potasio.
c) El pH qu resultará al mezclar 25 mL de la disolución 1 con 25 mL de la disolución 2.
d) Cuántos gramos de hidróxido de potasio se necesitarán para neutralizar 25 mL de la
disolución del apartado c.
DATOS: Masas atómicas: K =39; O =16; H =1.
Solución:
a) 10 mL de disolución de HCl 0,1 M + 50,4 mg de KOH
Cálculo del número de moles de cada sutancia:
Moles de HCl = Molaridad · Volumen = 0,1mol/L · 10·10-3
L = 1·10-3
moles
Moles de KOH = m(g) / Pm = 50,4·10-3
/ 56 = 0,9·10-3
moles
El HCl es un ácido fuerte que en disolución acuosa se disocia completamente, y el KOH es
una base fuerte, también se disocia completamente.
HCl → H+
+ Cl-
Inicialmente (moles) 1·10-3
- -
Final - 1·10-3
1·10-3
KOH → K+
+ OH-
Inicialmente (moles) 0,9·10-3
- -
Final - 0,9·10-3
0,9·10-3
Los iones H+
desprendidos por el HCl y los iones OH-
desprendidos por el KOH reaccionan
dando agua.
H+
+ OH-
• H2O Keq = 1014
El valor de la constante de la formación del agua es muy elevado, lo que significa que el
equilibrio estará totalmente desplazado a la derecha.
H+
+ OH-
• H2O
Inicialmente (moles) 1·10-3
0,9·10-3
Equilibrio 1·10-4
-
MADRID / JUNIO 2000. COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO /
PREGUNTA OPTATIVA / OPCION A / EJERCICIO 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Por lo que el pH vendrá determinado por la concentración de iones H+
que quedan sin
reaccionar.
[H+
] = nº de moles / V (L) disolución = 1·10-4
/ 0,01 = 0,01 mol/L
pH = -log [H+
] = -log (0,01) = 2
pH (de la disolución indicada) = 2
b) 10 mL de disolución de HNO3 0,4 M + 0,28 g de KOH
El ácido nítrico es también un ácido fuerte por lo que se disociará totalmente.
Cálculo del número de moles de cada sustancia:
Moles de HNO3 = Molaridad · Volumen = 0,4 · 0,01 = 4·10-3
moles
Moles de KOH = m(g) / Pm = 0,28 / 56 = 5·10-3
Como en el apartado anterior, al ser ácido y base fuerte y disociarse totalmente, el número de
moles de iones coincide con el número de moles iniciales de cada sustancia.
HNO3 → H+
+ NO3
-
KOH → K+
+ OH-
4·10-3
5·10-3
Reacción entre H+
y OH-
: H+
+ OH-
• H2O
Inic. 4·10-3
5·10-3
Final - 1·10-3
En este caso el pH lo determina la concentración de iones OH-
[OH-
] = moles / V(L) disolución = 1·10-3
/ 0,01 = 0,1 mol/L
pOH = -log [OH-
] = -log (0,1) = 1
como Kw = [H+
] · [OH-
] = 10-14
, aplicando logaritmos, y cambiando el signo de toda la
ecuación: 14 = pH + pOH, de donde pH = 14 – pOH
El pH de la disolución indicada es pH = 14 – 1 = 13
MADRID / JUNIO 2000. COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO /
PREGUNTA OPTATIVA / OPCION A / EJERCICIO 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
c) 25 mL de disolución de HCl 0,1 M + 25 mL de disolución de HNO3 0,4 M
Cálculo de moles:
Moles de HCl = Molaridad · V(L) = 0,1 ·25·10-3
= 2,5·10-3
moles
Moles de HNO3 = Molaridad · V(L) = 0,4 · 25·10-3
= 1·10-2
moles
Como los dos son ácidos que se disociancompletamente en disoluciónacuosa, el pH vendrá
determinado por la concentraciónde protones que proviene de ambos.
[H+
] = moles / V(L) disolución = (2,5·10-3
+ 1·10-2
) / 50·10-3
= 0,25 mol/L
pH = -log [H+
] = -log (0,25) = 0,6
d) Para la neutralización es necesario que el nº de equivalentes de ácido sea igual al nº de
equivalentes de base. En este caso el número de equivalentes tanto de ácido como de base
coincide con el número de moles respectivos ya que las valencias de ambos son uno.
25 mL de disolución de pH = 0,6
[H+
] = 10–pH
= 10–0,6
= 0,25 M
nº de moles de H+
= Molaridad · V(L) = 0,25 · 25·10-3
= 6,25·10-3
moles
Por lo tanto son necesarios 6,25·10-3
moles de base: nº moles = m(g) / Pm
m (g) = nº moles · Pm = 6,25·10-3
· 56 = 0,35 g de KOH
Estos son los gramos necesarios para la neutralizaciónde 25 mL de la disolucióndel apartado
anterior.
MADRID / JUNIO.2000. COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO /
PREGUNTA OPTATIVA / OPCIÓN A / EJERCICIO 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
2.- Se tiene una disolución saturada de fosfato de plata. Calcule:
a) La solubilidad de dicha sal expresando el resultado en g/L
b) El volumen de la disolución que sería preciso evaporar para obtener un residuo de
11,8 miligramos de dicha sal.
DATOS: Ks (fosfato de plata) = 1 · 10-18
Masas atómicas : P =31; O =16; Ag=108.
Solución:
a) Equilibrio de solubilidad del fosfato de plata:
Ag3(PO4) D 3 Ag+
+ PO4
3-
S 3S S
El producto de solubilidad Ks = [Ag+
]3
·[PO4
3-
]
Ks = (3S)3
· S = 27 · S4
1·10-18
= 27 · S4
S = ( 1·10-18
/ 27 )1/4
=1,39·10-5
mol/L
Para expresar la solubilidad en g/L, hay que pasar los moles a gramos: Pm Ag3(PO4) = 419
S = 1,39·10-5
· 419 = 5,8·10-3
g/L
b) Residuo 11,8 mg de fosfato de plata.
Moles de fosfato (residuo) = g / Pm = 11,8·10-3
/ 419 = 2,82·10-5
moles
Sabiendo que la molaridad de la sal es igual a la solubilidad M = 1,39·10-5
mol/L, y
conociendo los moles de sal que quedan como residuo al evaporar la disolución, aplicando la
definición de molaridad, se calcula el volumen de disolución:
M = nº de moles / V(L) disolución
1,39·10-5
= 2,82·10-5
/ V
V = 2,82·10-5
/ 1,39·10-5
= 2,03 L de disolución
MADRID / JUNIO.2000. COU / QUIMICA / ESTRUCTURA DE LA MATERIA /
PREGUNTA OPTATIVA / OPCIÓN A / EJERCICIO 3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
3.- Para la reacción en estado gaseoso, 2 NO + 2 CO • 2 CO2 + N2
la constante de equilibrio Kp vale 1·1060
, a 25ºC. Determine:
a) Si la reacción es o no espontanea.
b) Los compuestos NO y CO están considerados agentes contaminantes, permaneciendo
incluso mezclados sin reaccionar. ¿Es compatible esto con el resultado del apartado
anterior?. Razone la respuesta.
Solución:
a) Reacción reversible: 2 NO (g) + 2 CO (g) • 2 CO2 (g) + N2 (g)
Siendo la constante de equilibrio Kp = 1·1060
medida a una temperatura de 25º C = 300 K
Mediante la fórmula de Van´t Hoff ∆G0
= - RTlnKp , se calcula el valor de la energía libre de
Gibbs.
∆G0
= - (8,31· 10-3
) · 300 · L (1·1060
) = - 344,4 kJ/mol
Dado que este valor es muy negativo, la reacción es muy espontánea.
b) Los compuestos NO y CO están considerados agentes contaminantes, permaneciendo
incluso mezclados sin reaccionar.
Según los datos del apartado anterior, sabemos que la reacción a una temperatura de 25ºC, es
espontánea, y además como el valor de Kp es muy alto significa que el equilibrio está muy
desplazado a la derecha, de modo que cuando NO y CO se mezclan la reacción entre ellos se
dará sin necesidad de ninguna intervención externa.
Pero también hay que tener en cuenta la cinética de la reacción. Puede ser que dicha cinética
sea muy lenta y aunque la reacciónsea espontánea tarde mucho tiempo en tener lugar. Así
tanto el NO como el CO resultan en realidad agentes contaminantes.
MADRID / JUNIO 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
CUESTIÓN 3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
3.- Para los siguientes equilibrios:
1º) 2 N2O5 (g) 4 NO2 (g) + O2 (g)
2º) N2 (g) + 3 H2 (g) 2 NH3 (g)
3º) H2CO3 (ac) H+
(ac) + HCO3
-
(ac)
4º) CaCO3 (s) CaO (s) + CO2 (g)
a) Escriba las expresiones de Kc y Kp.
b) Razone qué sucederá en los equilibrios 1º y 2º si se aumenta la presión a temperatura
constante.
Solución:
a) La Kc es la constante de equilibrio expresada en función de las concentraciones, luego sólo
pueden aparecer en ella los reactivos y productos gaseosos o en disolución.
En la expresión de Kp, referida a las presiones parciales de los componentes de una mezcla,
únicamente se incluyen las especies en estado gaseoso.
Por lo tanto:
1º) Las tres especies implicadas en el equilibrio son gases, luego aparecen en las 2 constantes.
[NO2]4
· [O2]
Kc =
[N2O5 ]2
(P(NO2))4
· (P(O2))
Kp =
(P(N2O5 ))2
2º) Las tres especies implicadas en el equilibrio son gases, también aparecen en las 2
constantes.
[NH3]2
Kc =
[N2] · [H2]3
(P(NH3))2
Kp =
(P(N2)) · (P(H2))3
MADRID / JUNIO 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
CUESTIÓN 3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
[H+
] · [HCO3
-
]
3º) Kc =
[H2CO3]
No existe Kp, porque todas las especies implicadas en el equilibrio son disoluciones.
4º) La única especie no sólida, y que al ser un gas, aparece en ambas constantes es el CO2.
Kc = [CO2]
Kp = P(CO2)
b) Según el principio de Le Chatelier, si sobre un equilibrio se introduce alguna modificación,
éste evoluciona en el sentido que se oponga a dicho cambio.
Como a temperatura constante, se ha de cumplir: P · V = cte, si se aumenta la presión, el
equilibrio se desplazará hacia el miembro de menor volumen, es decir, donde haya menor
número de moles. En los casos propuestos sería:
1º equilibrio: hacia los reactivos (izquierda).
2º equilibrio: hacia los productos (derecha).
MADRID / JUNIO 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A /
PROBLEMA 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
1.- Se dispone de una disolución acuosa 0,001 M de ácido 2- cloroetanoico, cuya
constante Ka es 1,3 · 10-3
. Calcule:
a) El grado de disociación del ácido.
b) El pH de la disolución.
c) Los gramos de ácido que se necesitarán para preparar dos litros de esta disolución.
Datos: Masas atómicas: C = 12,0; O = 16,0; Cl = 35,5; H = 1,0.
Solución:
a) El ácido dado, es orgánico, luego será débil, disociándose parcialmente:
CH2Cl - COOH + H2O CH2Cl - COO-
+ H3O+
[ ]inicial 0,001 -- --
[ ]equilibrio 0,001· (1 - a) 0,001·a 0,001·a
Llamando a al grado de disociación.
Como se conoce el valor de la constante de acidez, se puede despejar el grado de disociación:
Ka = ([CH2Cl - COO-
] · [H3O+
]) / ([CH2Cl - COOH])
Ka = (0,001· a)2
/ 0,001· (1 - a) = 1,3 ·10-3
De donde se tiene:
a = 0,65 = 65%
b) Se define: pH = -log [H3O+
]= -log (0,001 · 0,65) = 3,18
Se comprueba que es una disolución ácida, pues el pH es menor que 7.
c) Se conocen concentración molar (0,001 M), y volumen (2 L) de la disolución, luego para
determinar los gramos de ácido que se necesitan, se recurre ala expresión de molaridad:
M = nº moles soluto / V disolución (L)
Y como: nº moles = masa / M molecular
Se puede escribir:
M = (masa / M molecular) / V disolución (L)
Y despejando la masa, y sustituyendo los datos numéricos:
m = 0,001 moles/L · 2 L · 94,5 g/mol = 0,19 g
MADRID / JUNIO 01. COU / QUÍMICA / OBLIGATORIA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / BLOQUE A / CUESTIÓN 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
1.- El pH de una disolución de un ácido fuerte H2A es 2,0. Si a 50 mL de dicha disolución
se le añaden 5 mL de una disolución de una base fuerte BOH 0,05 M:
a) Determine la concentración de ácido que queda sin neutralizar.
b) Si la masa molecular de BOH es 24, ¿cuántos gramos de base se necesitan para
neutralizar la disolución del apartado anterior?
Solución:
a) Se escribe la reacción de disociación total del ácido fuerte del problema, y como
pH = -log [H3O+
], se puede determinar la concentración de protones que hay:
H2A + 2 H2O " A2-
+ 2 H3O+
pH = 2, 0
De donde [H3O+
] = 10-2
M
Como el ácido se disocia totalmente, con la concentración de protones se puede calcular la
concentración inicial del ácido:
H2A + 2 H2O " A2-
+ 2 H3O+
[ ]inicial Ci -- --
[ ]final -- Ci 2 Ci
Por lo tanto:
2· Ci = 10-2
M
Ci = 5·10-3
M
Una vez conocida la concentración inicial del ácido, se calculan los moles presentes en el
volumen que se indica de V =50 mL = 0, 05 L:
Moles de H2A = M · V = 5·10-3
· 0,05 = 2,5·10-4
moles
Del mismo modo, se calculan los moles contenidos en los 5 mL de la base:
Moles de BOH = 0,05 · 0,005 = 2,5·10-4
moles
Tras la mezcla los moles de cada sustancia no varían, pero como el volumen final sí lo hace,
se modificarán las concentraciones molares:
V final = 0,05 + 0,005 = 0,055 L
MADRID / JUNIO 01. COU / QUÍMICA / OBLIGATORIA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / BLOQUE A / CUESTIÓN 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Las nuevas concentraciones serán:
M´ H2A = 4,54 · 10-3
M
M´ BOH = 4,54 · 10-3
M
La reacción de neutralización será:
2 BOH + H2A τ B2A + 2 H2O
[ ]inicial 4,54 · 10-3
4,54 · 10-3
-- --
[ ] final -- 2,27 · 10-3
2,27 · 10-3
2 · 2,27 · 10-3
Es decir, el ácido está en exceso, sobrando 2,27 · 10-3
moles / L.
b) La disolución que se quiere neutralizar ahora son los 2,27 · 10-3
moles / L de H2A.
Como el volumen final de la disolución es 0,055 L los moles a neutralizar son:
2,27 · 10-3
· 0,055 = 1,24·10-4
moles H2A
Como según la estequiometría de la reacción, por cada mol de ácido, se consumen dos moles
de base, para neutralizar el ácido presente, se requerirán:
2 · 1,24·10-4
= 2,48 · 10-4
moles de BOH, que expresados en gramos equivalen a:
2,48 · 10-4
· 24 gr/mol = 0,006 g = 6 mg de BOH
MADRID / JUNIO 01. COU / QUÍMICA /OBLIGATORIA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / BLOQUE A / CUESTIÓN 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
2.- Una mezcla de yoduros de litio y de potasio tiene una masa de 2,5 g. Tras
precipitarlos con nitrato de plata, se obtuvieron 3,8 g de yoduro de plata.
a) Determine la composición porcentual de la mezcla inicial.
b) Calcule los gramos de yoduro de plata presentes en 10 mL de su disoluciónsaturada.
Datos: Ks (yoduro de plata) = 8,5 · 10-17
Masas atómicas: Li = 7; K = 39; I = 126,9; Ag = 107,9
Solución:
a) De los 2,5 g de la mezcla de sales, se tienen:
x g de LiI, y, por tanto, (x – 2,5) g de KI
Al adicionar el nitrato de plata, todo el yodo procedente de estos dos yoduros solubles, se
precipita en forma de una nueva sal insoluble, el AgI.
Se calcula, en primer lugar, los gramos de yodo presentes en los x g de LiI:
1 mol de LiI =133,9 g contiene 126,9 g de I
x g y g de I
y = (126,9 · x) / 133,9 = 0,94 · x g de I
Del mismo modo, se calculan los gramos de I en los (2,5 – x) g de KI:
1 mol de KI = 166 g contiene 126,9 g de I
(2,5 – x) z g de I
z = [126,9 · (2,5 – x)] / 166 = 0,76 · (2,5 – x)
Y, finalmente, se determinan los gramos de yodo presentes en los 3,8 g de precipitado de AgI:
1 mol de AgI = 234,8 g contiene 126,9 g de I
3,8 g w g de I
w = 2,05 g de I
Como se ha dicho ya, el I precipitado como AgI, procedía de las sales LiI y KI, luego:
MADRID / JUNIO 01. COU / QUÍMICA /OBLIGATORIA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / BLOQUE A / CUESTIÓN 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
0,94 · x + 0,76 · (2,5 – x) = 2,05
De donde se deduce:
x = 0,83 g = masa de LiI
2,5 – x = 1,67 g = masa de KI
Y con las cantidades de cada sal calculadas, se puede hallar la composición de la mezcla en
tanto por ciento:
% LiI = (100 · 0,83) / 2,5 = 33,2%
% KI = (100 · 1,67) / 2,5 = 66,8%
b) Se escribe el equilibrio de solubilidad de la sal AgI, y con el valor de la Ks, se determina la
solubilidad en moles/L. A continuación, con la masa molecular, se pasa la solubilidad a g/L.
Y finalmente, se determinan los gramos de AgI en 10 mL (0,01 L)
AgI (s) λ Ag+
(ac) + I-
(ac)
s s
Ks = [Ag+
]·[ I-
] = s2
= 8,5 · 10-17
s = 9,22 · 10-9
moles / L
M molecular AgI = 234,8 g / mol
s = 9,22 · 10-9
· 234,8 = 2,16 · 10-6
g / L
Si en 1 L 2,16 · 10-6
g de AgI
en 0,01 L x
x = 2,16 · 10-8
g AgI en 10 mL de disolución.
MADRID / JUNIO 01. COU / QUÍMICA / OBLIGATORIA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / BLOQUE A / CUESTIÓN 3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
3.- a) Defina el equilibrio químico de un sistema reaccionante.
b) ¿Cómo afecta la adición de catalizadores al equilibrio químico?
c) ¿Se puede afirmar que una reacción exotérmica es siempre espontánea?
d) Para una reacción en fase gaseosa, para la cual DDn !! 0, ¿cómo influirá la
elevación de la presión sobre el equilibrio, y sobre la constante de equilibrio Kp?
Solución:
a) Un equilibrio químico es una reacción reversible, en la que las concentraciones de reactivos
y productos permanecen constantes, y en la que la variación de energía libre de los reactivos
es igual a la de los productos.
b) Los catalizadores son sustancias capaces de modificar la velocidad de una rección química,
pero no alteran el estado de equilibrio.
c) No. Según el primer Principio de la Termodinámica, una reacción espontánea es aquella
que transcurre con desprendimiento de energía, es decir, las exotérmicas; pero este criterio y
el marcado por el segundo Principio, pueden llevar a contradicciones, lo cual nos lleva a
definir una nueva función termodinámica de estado: la Energía Libre de Gibbs (G).
DG = DH – T·DS
Si DG es negativo, el proceso es espóntáneo, si es positivo, será no espontáneo, y si es cero,
el sistema se halla en equilibrio.
Luego para que la reacción exotérmica sea espontanea con seguridad se ha de cumplir que:
ξDHξ > ξTDSξ en los casos donde DS < 0.
d) Dn ! 0, significa que el número de moles de productos y de reactivos no es el mismo.
Si aumenta la presión, para mantener P·V = constante, ha de disminuir el volumen, es decir, el
equilibrio se desplazará en el sentido en que el número de moles sea menor y viceversa.
La constante Kp, es una constante de equilibrio expresada en función de las presiones
parciales de los reactivos y productos gaseosos del equilibrio, y al igual que Kc sólo varía con
la temperatura.
MADRID / JUNIO 01. COU / QUÍMICA / OPTATIVA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN A / CUESTIÓN 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
1.- A 800 K, el monóxido de carbono reacciona con agua para dar dióxido de carbono e
hidrógeno, alcanzando un equilibrio cuya constante vale Kc = 5,1. Si a dicha
temperatura y en un recipiente de 50 L se hace reaccionar 1 mol de monóxido de
carbono con 1 mol de agua, calcule:
a) ¿Cuántos moles de monóxido de carbono quedan sin reaccionar?, ¿cuál es la presión
parcial de cada componente en el equilibrio?, ¿cuál es la presión total?
b) Si una vez alcanzado el equilibrio, se introducen 2 moles más de agua, ¿cuántos moles
de monóxido de carbono quedarán ahora sin reaccionar?
Datos: R = 0,082 atm·L·mol-1
·K-1
Solución:
a) Se escribe el equilibrio, llamando x a la concentración de reactivos que se consumen, y por
tanto, de productos que se forman:
CO + H2O CO2 + H2
[ ] iniciales 1/50 1/50 -- --
[ ] equilibrio 1/50 – x 1/50- x x x
La expresión de Kc es:
Kc = ([CO2]·[H2]) / ([CO]· [H2O])
Luego se sustituyen las concentraciones en el equilibrio correspondientes:
Kc = (x )2
/ (1/50 – x)2
= 5,1
De donde:
x = 0,0139 M
Por tanto:
[CO] eq. = 1/50 – 0,0139 = 0,0061 M
n CO eq. = 0,0061·50 = 0,305 moles
La expresión de las presiones parciales de los componentes de una mezcla de gases es:
Pi = Ptotal · Xi
Siendo Xi la fracción molar del componente estudiado.
MADRID / JUNIO 01. COU / QUÍMICA / OPTATIVA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN A / CUESTIÓN 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Para averiguar la presión total en el recipiente se recurre a la ecuación de los gases perfectos:
P·V = n·R·T
Siendo: n = nº total de moles en el equilibrio = (0,305 · 2) + (0,695 · 2) = 2 moles
P total = (2 · 0,082 · 800) / 50 = 2,624 atm.
Estando ya en disposición de determinar las fracciones molares y las presiones parciales de
todos los componentes de la mezcla:
X CO = X H2O = 0,305 / 2 = 0,1525
P CO = P H2O = 2,624 · 0,1525 = 0,4 atm.
X CO2 = X H2 = 0,695 / 2 = 0,3475
P CO2 = P H2 = 2,624 · 0,3475 = 0,91 atm
b) Como se aumentan los moles de un reactivo, el equilibrio tiende a desplazarse hacia los
productos, oponiéndose a la modificación introducida.
Se vuelve a escribir el equilibrio, siendo ahora concentraciones iniciales las del equilibrio
alcanzado anteriormente, y llamando z a la concentración de reactivos consumida:
CO + H2O CO2 + H2
[ ] iniciales 6,1·10-3
6,1·10-3
+ (2/50) 0,0139 0,0139
[ ]equilibrio 6,1·10-3
– z 0,0461 – z 0,0139 + z 0,0139 + z
La expresión de Kc es:
Kc = ([CO2]·[H2]) / ([CO]· [H2O])
Luego se sustituyen las concentraciones en el equilibrio correspondientes:
Kc = (0,0139 + z)2
/ ((6,1·10-3
– z) · (0,0461 – z))
De donde:
z = 0,0045 M = 4,5·10-3
M
Por lo que la concentración de CO en el equilibrio será:
[CO] eq. = 6,1·10-3
– 4,5·10-3
= 1,6·10-3
M
n CO eq. = 1,6·10-3
· 50 = 0,08 moles
MADRID / JUNIO 01. COU / QUÍMICA / OPTATIVA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN A / CUESTIÓN 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
2.- El bromuro de plata tiene una solubilidad de 1,0·10-6
M. Calcule la cantidad de sal
precipitada o disuelta:
a) Si se añaden 0,188 mg de dicha sal a 1 L de agua.
b) Si se añaden 0,376 mg de dicha sal a 1 L de agua.
Datos: masas atómicas: Ag = 108; Br = 80.
Solución:
Se escribe el equilibrio de solubilidad de la sal dada:
AgBr (s) D Ag+
(ac) + Br-
(ac)
s s
Llamando s a la solubilidad de dicha sal, cuyo dato se conoce: s = 1,0·10-6
moles / L
La expresión del producto de solubilidad será:
Ks = [Ag+
] · [Br-
] = s2
= 1,0·10-12
a) Con la masa molecular del compuesto, se determinan los moles de sal añadidos al agua:
m AgBr = 0,188 mg AgBr = 1,88·10-4
g
n AgBr = 1,88·10-4
/ 188 = 1,0·10-6
moles (en 1 L)
Como lo máximo que se puede disolver es: 1,0·10-6
moles/L = 1,88·10-4
g/L = 0,188 mg/L
Se disolverá toda la sal añadida al agua.
b) Con la masa molecular del compuesto, se determinan los moles de sal añadidos al agua:
m AgBr = 0,376 mg = 3,76·10-4
g
n AgBr = 3,76·10-4
/ 188 = 2·10-6
moles (en 1 L)
Como lo máximo que se puede disolver es: 1,0·10-6
moles/L = 1,88·10-4
g/L = 0,188 mg/L
Quedará como precipitado sin disolver: 2·10-6
- 1,0·10-6
= 1,0·10-6
moles
Que expresados en masa serán: 188 g / mol · 1,0·10-6
moles = 1,88·10-4
g = 0,188 mg
MADRID / JUNIO 01. COU / QUÍMICA / OPTATIVA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN A / CUESTIÓN 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
4.- Se valoran 25 mL de cada una de las siguientes disoluciones acuosas: ácido
clorhídrico 0,5 M, ácido perclórico 0,5 M, ácido cianhídrico 0,5 M (Ka = 5·10-10
) y ácido
sulfúrico 0,5 M, con hidróxido de sodio 0,25 M. Determine:
a) La ecuación química ajustada correspondiente a cada valoración.
b) ¿Qué valor de pH (ácido, básico o neutro) tiene la disolución resultante en cada caso,
en el punto de equivalencia?
Solución:
a) En todos los casos la reacción es: ácido + base " sal + agua:
HCl + NaOH ¦ NaCl + H2O
HClO4 + NaOH ¦ NaClO4 + H2O
HCN + NaOH ¦ NaCN + H2O
H2SO4 + 2 NaOH ¦ Na2SO4 + H2O
b) El pH de la disolución resultante en el punto de equivalencia (cuando han reaccionado todo
el ácido y toda la base), depende de la sal formada:
NaCl ¦ Na+
+ Cl-
Ambos iones proceden de base y ácido fuertes, luego no se hidrolizan y pH = 7 (neutro)
NaClO4 ¦ Na+
+ ClO4
-
Ambos iones proceden de base y ácido fuertes, luego no se hidrolizan y pH = 7 (neutro)
NaCN ¦ Na+
+ CN-
El ión cianuro procede del ácido HCN, que es débil, luego sufre hidrólisis:
CN-
+ H2O HCN + OH-
Luego la disolución será básica, con pH > 7.
Na2SO4 ¦ 2 Na+
+ SO4
2-
Ambos iones proceden de base y ácido fuertes, luego no se hidrolizan y pH = 7 (neutro)
MADRID / JUNIO 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A /
PROBLEMA 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Problema 2
Se preparan 500 mL de una disolución que contiene 0,2 moles de un ácido orgánico
monoprótico cuyo pH es 5,7. Calcule:
a) La constante de disociación del ácido.
b) El grado de disociación del ácido en la disolución
c) La constante Kb de la base conjugada.
Solución:
En primer lugar se determina la concentración de la disolución, gracias a los datos de número
de moles y volumen (en litros):
M = 0,2 / 0,5 = 0,4 mol/L
A partir del equilibrio de disociación del ácido orgánico débil, HA, llamando “x” a los
moles/L que reaccionan y sabiendo que corresponden a la concentración de protones que
marca el pH de la disolución, se tiene:
HA + H2O A-
+ H3O+
[ ]inicial 0,4 -- --
[ ]equil. 0,4 – x x x
pH = - log [H3O+
] = 5,7
[H3O+
] = 10-5,7
= 2 · 10-6
M
x = 2 · 10-6
M
a) La expresión de la constante de acidez será:
Ka = ([A-
]· [H3O+
]) / [HA]
Ka = x · x / (0,4 - x)
Y sustituyendo por el valor hallado de x en dichas concentraciones en el equilibrio, y
operando, se tiene:
Ka = 1,00 · 10-11
MADRID / JUNIO 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A /
PROBLEMA 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
b) Para determinar el grado de disociación, se escribe la fila de concentraciones en el
equilibrio en función de este parámetro, llamado a:
HA + H2O A-
+ H3O+
[ ]inicial 0,4 -- --
[ ]equil. 0,4 · (1– a) 0,4 · a 0,4 · a
Igualando las concentraciones de protones, por ejemplo, de ambas tablas, se tiene:
0,4· a = x
0,4· a = 2 · 10-6
De donde:
a = 5 · 10-6
= 5 · 10-4
%
c) Las constantes de un ácido débil y su base conjugada se relacionan por medio del producto
iónico del agua, Kw, de la siguiente manera:
Kw = Ka · Kb
Luego:
Kb = Kw / Ka = 10-14
/ 10-11
= 10-3
MADRID / JUNIO 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
CUESTIÓN 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Cuestión 2
Para la reacción Sb2O5 (g) Sb2O3 (g) + O2 (g), se cumple que DDH > 0. Explique qué
le pasará al equilibrio si:
a) Disminuye la presión a temperatura constante.
b) Se añade Sb2O3 a volumen y temperatura constantes.
Explique qué le sucede a la constante de equilibrio si:
c) Se añade un catalizador a presión y temperatura constantes.
d) Aumenta la temperatura.
Solución:
Según el Principio de Le´Chatelier, si sobre un sistema en equilibrio se introduce alguna
modificación, éste evolucionará en el sentido que se oponga a dicho cambio, para así
mantener su constante de equilibrio invariable.
a) Como la relación P · V se debe mantener constante en un sistema gaseoso, si se disminuye
la presión, el equilibrio se desplazará en el sentido en que aumente el volumen, es decir, hacia
el miembro donde aumenten los moles de gas, en este caso hacia la derecha.
b) Si se incrementa la concentración de uno de los productos, el equilibrio tiende a gastarlo,
desplazándose hacia la izquierda, generando más reactivo.
c) La presencia de un catalizador sólo modifica la velocidad de la reacción, luego la constante
de equilibrio no se verá afectada.
d) Un incremento de temperatura, hace que el equilibrio evolucione en el sentido en que se
absorbe calor, esto es, en el que es endotérmica, hacia la derecha. En este caso la constante Kp
si variará ya que es función de T.
Según la ecuación isócora de Van´t Hoff se tiene que:
L Kp2 / Kp1 = -DH0
/R· (1 / T2 - 1 / T1)
Si T2 > T1 se cumple que Kp2 > Kp1
Luego Kp aumenta con la temperatura.
MADRID / JUNIO 03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN B
/ PROBLEMA 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
OPCIÓN B
2.- El equilibrio PCl5 (g) ‡ PCl3 (g) + Cl2 (g) se alcanza calentando 3 g de
pentacloruro de fósforo hasta 300ºC en un recipiente de medio litro, siendo la presión
final de 2 atm. Calcule:
a) El grado de disociación del pentacloruro de fósforo.
b) El valor de Kp a dicha temperatura.-
Datos: R = 0,082 (atm· L) / (mol · K); Masas atómicas: Cl = 35,5; P = 31,0
Solución:
a) Se determinan los moles del pentacloruro iniciales:
moles = 3 / (5 · 35,5 + 31) = 0,0143 moles
Se escribe el equilibrio, llamando a al grado de disociación en tanto por uno:
PCl5 (g) ‡ PCl3 (g) + Cl2 (g)
moles iniciales 0,0143 -- --
moles equilibrio 0,0143 · (1 - a ) 0,0143 · a 0,0143 · a
Para poder calcular el valor de a, se hallan los moles totales en el equilibrio con la ecuación
de los Gases Ideales:
P · V = n · R · T
n totales = (2 · 0,5) / (0,082 · 673) = 0,018
Luego estos 0,018 moles serán la suma de los moles en elequilibrio de las tres especies
gaseosas:
n totales = 0,018 = 0,0143 · (1 - a ) + 0,0143 · a + 0,0143 · a
De donde:
a = 0,258 = 25,8%
b) Para determinar la Kp, se determina Kc (en función de las concentraciones), y luego se
recurre a la relación entre ambas constantes de equilibrio:
Kc = ([PCl3] · [Cl2]) / [PCl5]
[PCl3] = [Cl2] = (0,0143 · 0,258) / 0,5 = 7,38 · 10-3
M
MADRID / JUNIO 03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN B
/ PROBLEMA 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
[PCl5] = 0,0143 · (1 - 0,258) / 0,5 = 0,021 M
Kc = (7,38 · 10-3
)2
/ 0,021 = 2,6 · 10-3
Kp = Kc · (R · T)Dn
Kp = 2,6 · 10-3
· (0,082 · 673)2 - 1
= 0,143
MADRID / JUNIO 03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / CUESTIÓN
2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
CUESTIÓN 2
A partir de los valores de Ka suministrados, deduzca si el pH de disoluciones acuosas de
las siguientes sales es neutro, ácido o básico:
a) NaF
b) NH4CN
c) NH4F
d) NH4Cl
Datos: Ka(HCN) = 6,2 ·10-10
; Ka (HF) = 6,7 · 10-4
; Ka (NH4
+
) = 5,5 ·10-10
Solución:
Todos los compuestos dados son sales, totalmente disociadas en sus iones, si alguno de estos
iones procede de ácido o base débiles, reaccionará con el agua, formando dicho compuesto de
origen, y dejando iones libres, que determinarán el carácter ácido () o básico () de la
disolución:
a) NaF t Na+
+ F-
Na procede de la base fuerte NaOH, pero del ácido débil HF, luego se hidrolizará:
F-
+ H2O ‡ HF + OH-
Será, pues, una disolución básica.
b) NH4CN t NH4
+
+ CN-
Ambos iones proceden de especies débiles, luego los dos son hidrolizables, se tendrá una
disolución neutra, débilmente ácida o básica, según el grado de hidrólisis de los iones.
NH4
+
+ H2O ‡ NH4OH + H+
CN-
+ H2O ‡ HCN + OH-
c) Se tienen un caso similar al b) ya explicado:
NH4F t NH4
+
+ F-
Ambos iones proceden de especies débiles, luego los dos son hidrolizables, se tendrá una
disolución neutra, débilmente ácida o básica, según el grado de hidrólisis de los iones.
NH4
+
+ H2O ‡ NH4OH + H+
F-
+ H2O ‡ HF + OH-
d) NH4Cl t NH4
+
+ Cl-
MADRID / JUNIO 03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / CUESTIÓN
2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
El ión cloruro procede del HCl, ácido fuerte, mientras que el ión amonio procede de una base
débil, luego se hidrolizará:
NH4
+
+ H2O ‡ NH4OH + H+
La disolución será ácida.
MADRID / JUNIO 99. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN A / P 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
5.- Se tiene una disolución de una ácido cuya constante es de 2,0⋅10-3
y su grado de
disociación 0,15. Calcule:
a) La concentración de la disolución del ácido.
b) El pH de otra disolución del mismo ácido de concentración 1,0⋅10-3
M.
Solución:
a) Un ácido en general tiene la siguiente ecuación de disociación:
HA + H2O D A-
+ H3O+
C0 (1- α) C0 α C0 α
Si Ka = 2⋅ 10-3
y el grado de disociación α = 0,15, entonces:
[ ][ ]
[ ] ( )α
αα
−
==
−+
1
.
0
003
C
CC
HA
AOH
Ka
2⋅ 10-3
= 0,0225 ⋅ C0 / 0,85; despejando
C0 = 0,075 M
b) Se plantea otro estado de equilibrio diferente:
HA + H2O D A-
+ H3O+
C0 (1- α´) C0 α´ C0 α´
Ka = 2⋅10-3
es el mismo valor.
El grado de disociación variará:
2⋅ 10-3
= 10-3
⋅ α´2
/ (1-α´) α´ = 0,73
[H30+
] = C0⋅ α´ = 10-3
⋅ 0,73 = 7,3⋅10-4
M
pH = - log [H3O+
] = 3,13
MADRID / JUNIO 99. COU / QUÍMICA OBLIGATORIA / CINÉTICA y EQUILIBRIO
/OPCIÓN A /Nº 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
1.-A 100 ºC y 1 atmósfera de presión, el C12SO2 se disocia en un 85% en SO2 y Cl2
a) Calcule el valor de Kp a dicha temperatura.
b) Determine el porcentaje de C12SO2 que se disocia a 100ºC y 5 atmósferas de presión.
Solución:
a) La reacción reversible es:
Cl2SO2 (g) D Cl2 (g) + SO2 (g)
n0 (1 - a) n0a n0 a
El número total de moles será
nT = n0 (1 - a) + n0a + n0a = n0 (1+ a)
PCl2 = PSO2 = n0 a / n0 (1+a) ⋅ PT = a / 1+a ⋅ PT = (0,85) / (1+0,85) ⋅ 1 = 0,46 atm
PCl2SO2 será igual a la siguiente expresión:
atmPP
n
n
TT 081,01
85,01
85,01
1
1
)1(
)1(
0
0
=⋅
+
−
=⋅
+
−
=⋅
+
−
α
α
α
α
atm
P
PP
K
SOCl
SOCl
p 6,2
081,0
)46,0(. 2
22
22
===
b) En este caso puesto que la temperatura no varía la constante de equilibrio es la misma:
Kp = 2,6 atm
PCl2 = PSO2 = (a / 1+a) ⋅ PT = (a / 1+a) · 5
PCl2SO2 = (1-a / 1+a) ⋅ PT = (1-a / 1+a) ⋅ 5
Sustituyendo lo anteriores valores en la siguiente ecuación y resolviendo obtenemos:
6,2
1
5.
2
2
22
22
=
−
==
α
α
SOCl
SOCl
p
P
PP
K
Resolviendo la anterior ecuación:
5·a2
= 2,6 –2,6·a2
a2
= 0,58
Por tanto el C12SO2 está disociado en un 58%. Como podemos observar, al aumentar la
presión externa el equilibrio se desplaza hacia la izquierda, disminuyendo el grado de
disociación.
MADRID / JUNIO 99. COU / QUÍMICA OBLIGATORIA / CINÉTICA y EQUILIBRIO
/ OPCIÓN A / Nº 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
2.- El pH de una disolución saturada de hidróxido de plomo(II) es 9,1, a 25 ºC.
Calcule:
a) La solubilidad del hidróxido de plomo(II) en mg/L a esa temperatura.
b) El valor de la constante del producto de solubilidad de dicho compuesto.
DATOS: Masas atómicas, 0 = 16; H = 1; Pb = 207,2
Solución:
a) Pb (OH)2 (s) D Pb2+
(aq) + 2 OH-
(aq)
s 2s
[OH-
] = 2s pH = 9,1
pOH = 14 – pH = 4.9
[OH-
] = 1,26⋅ 10-5
mol/L
2s = 1,26⋅ 10-5
mol/L ; s = 6,295⋅10-6
mol/L
El peso molecular del hidróxido de plomo es 241; como la solubilidad hay que expresarla en
mg/L, pasaremos el resultado de mol/ L a mg/L.
Número de moles = g / Peso molecular
Si lo pasamos a milimoles (mMol): s = 6,295⋅10-6
mol/L = 6,295⋅ 10-3
mMol/L
s = 6,295⋅ 10-3
mMol/L ⋅ 241 = 1,51 mg/L
b) Para hallar el producto de solubilidad
Ks = [Pb2+
]⋅ [OH-
]2
Si [Pb2+
] = s y [OH-
] = 2s
Ks = s · (2s)2
= 4 s3
= 4 (6,295⋅ 10-6
)3
= 9,98⋅10-16
MADRID / JUNIO 99.COU / QUÍMICA OPTATIVA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN A / Nº 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
2.- En un recipiente de 10 litros se introducen 2 moles de un compuesto A y un mol de un
compuesto B. Se calienta a 300ºC y al cabo del tiempo se establece el siguiente equilibrio:
A(g) + 3B(g) D 2C(g)
El número de moles de B es igual que el de C. Calcule:
a) Los moles de cada componente en equilibrio.
b) El valor de las constantes Kc y Kp.
Solución:
a) A(g) + 3B(g) D 2C(g)
n0 2 1
nr x 3x
neq 2- x 1- 3x 2x
En el equilibrio nB = nC, entonces 1-3x = 2x; x = 0,2
Por tanto:
nA = 2 - x = 1,8 moles
nB=1 - 3x = 0,4 moles
nC = 2x = 0,4 moles
b)
[ ]
[ ][ ]
2
3
2
3
2
)/(89,138
10
4,0
10
8,1
10
4,0
.
−
=





⋅






== lmol
BA
C
Kc
Kp = Kc⋅ (RT)∆n
Kp = 138,89 ⋅ (0,082⋅573)-2
= 0,063 atm-2
MADRID / JUNIO 99.COU / QUÍMICA OPTATIVA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN A / Nº 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
2.- En un recipiente de 10 litros se introducen 2 moles de un compuesto A y un mol de un
compuesto B. Se calienta a 300ºC y al cabo del tiempo se establece el siguiente equilibrio:
A(g) + 3B(g) D 2C(g)
El número de moles de B es igual que el de C. Calcule:
a) Los moles de cada componente en equilibrio.
b) El valor de las constantes Kc y Kp.
Solución:
a) A(g) + 3B(g) D 2C(g)
n0 2 1
nr x 3x
neq 2- x 1- 3x 2x
En el equilibrio nB = nC, entonces 1-3x = 2x; x = 0,2
Por tanto:
nA = 2 - x = 1,8 moles
nB=1 - 3x = 0,4 moles
nC = 2x = 0,4 moles
b)
[ ]
[ ][ ]
2
3
2
3
2
)/(89,138
10
4,0
10
8,1
10
4,0
.
−
=





⋅






== lmol
BA
C
Kc
Kp = Kc⋅ (RT)∆n
Kp = 138,89 ⋅ (0,082⋅573)-2
= 0,063 atm-2
MADRID / JUNIO 99.COU / QUÍMICA OPTATIVA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN A / Nº 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
4.-a) Concepto de solubilidad.
b) Exprese el producto de solubilidad, en función de la solubilidad, para el hidróxido de
aluminio.
c) ¿Cómo afectará a la solubilidad da dicho hidróxido la adición de un ácido?.
d) ¿Cómo afectará a la solubilidad de dicho hidróxido la adición de nitrato de
aluminio?.
Solución:
a) La solubilidad de un soluto en un disolvente medida a una temperatura determinada, es la
máxima concentración de soluto que acepta la disolución, es decir, la concentración de
una disolución saturada la que se encuentra en equilibrio con un exceso de soluto.
b) El Al(OH)3 presenta una disociación que puede representarse por la ecuación:
Al(OH)3 (aq) ⇔ Al3+
(aq) + 3 OH-
(aq)
s 3s
El producto de solubilidad será:
Ks = s · (3s)3
= s⋅ 27s3
= 27s4
c) La adición de un ácido lleva al siguiente equilibrio, que está desplazado hacia la derecha:
OH-
+ H3O+
⇔ 2H2O
Este equilibrio al estar desplazado hacia la derecha produce una disminución de OH-
, por
lo que el equilibrio:
Al(OH)3 ⇔ Al3+
+ 3OH-
Se desplazará en el sentido en que se produzca iones OH-
, por tanto, la adición de agua
aumenta la solubilidad del compuesto.
d) Al añadir sobre la disolución Al(OH)3, que es un compuesto poco soluble, otro compuesto
(Al(NO3)3 ) que tiene en común uno de los iones del primer compuesto (Al3+
) se produce una
disminución de la solubilidad de este por el efecto del ión común.
MADRID / JUNIO 2000. COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / OPCION A
/ PREGUNTA OBLIGATORIA / EJERCICIO 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
2.- A la temperatura de 100ºC y 1 atm de presión, el compuesto ZY está disociado en un
10%, según la reacción:
ZY (g) • Z (g) + Y (g)
Calcule el grado de disociación de ZY si se mantiene la temperatura pero la presión se
aumenta a 5 atm.
Solución:
La constante del equilibrio no varía al aumentar la presión, por lo que calculando dicha
constante con las condiciones iniciales y aplicándola posteriormente se puede obtener el grado
de disociación para las condiciones indicadas.
Para calcular la constate de equilibrio es necesario conocer la concentración inicial, que se
obtiene de los datos del problema:
Como inicialmente tenemos un compuesto gaseoso ZY(g), podemos aplicar la ecuación de los
gases ideales: P·V = n·R·T
n / V = P/ RT; n / V = 1 / 0,082 · 373 = 0,0326 M
ZY (g) • Z (g) + Y (g)
Inicialmente (mol/L) 0,0326 _ _
Se disocia 0,0326α
Se forma 0,0326α 0,0326α
En el equilibrio 0,0326(1-α) 0,0326α 0,0326α
Kc = [Z]·[Y] / [ZY] = 0,0326α· 0,0326α / 0,0326(1-α)
Kc = (0,0326α)2
/ 0,0326 (1-α) (sabiendo que α = 0,1)
Kc = 0,03262
· 0,12
/ 0,0326 ( 1 - 0,1)
Kc = 0,0326 · 0,01 / 0,9 = 3,6 · 10-4
Si la presión aumenta a P = 5 atm, varia la concentración:
n / V = P / R·T
MADRID / JUNIO 2000. COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / OPCION A
/ PREGUNTA OBLIGATORIA / EJERCICIO 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
n / V = 5 / 0,082 · 373 = 0,1635 M
Aplicando de nuevo la constante de equilibrio calculada anteriormente
Kc = 3,6 · 10-4
= 0,1635 α2
/ (1-α)
de donde: 0,1635 α2
+ 3,6·10-4
– 3,6·10-4
= 0
Despejando el valor de α = 0,0458 = 4,58%
MADRID / SEPTIEMBRE. 00. LOGSE / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN A / CUESTIÓN 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
2.- Dado el equilibrio: A2 (g) • 2 A (g); ∆H = 86 kJ/mol
Conteste razonadamente a las cuestiones siguientes:
a) ¿Es estable la molécula A2?
b) ¿Cómo hay que variar la temperatura para favorecer un desplazamiento del
equilibrio hacia la derecha?
c) ¿Cómo influiría un aumento de presión en el valor de Kp?
d) ¿Cómo afectaría un aumento de presión en la disociación de A2?
Solución:
a) La reacción de disociación de la molécula A2, es endotérmica, es decir se ha de producir
una absorción de calor desde el exterior para que se rompa el enlace A-A de esta sustancia.
Por lo tanto, la molécula A2 es estable.
b) Según el principio de Le Chatelier “si en un sistema en equilibrio se modifican los factores
externos, el sistema evoluciona en el sentido que tienda a oponerse a la modificación
introducida”
Como la reacción directa es endotérmica, si se desea que el equilibrio se desplace hacia la
derecha (disociación) habremos de aumentar la temperatura, de esta forma el equilibrio
evoluciona hacia el miembro donde se absorba calor.
c) La constante de equilibrio únicamente varía con la temperatura, el aumento de presión no
afecta al valor de Kp.
d) Aplicando también aquí el principio de Le Chatelier: al aumentar la presión, el equilibrio se
desplazará hacia el miembro de menor número de moles gaseosos, en este caso se desplazará
hacia la izquierda, disminuyendo el grado de disociación.
MADRID / SEPTIEMBRE. 00. LOGSE / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN A / CUESTIÓN 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
4.- Razone si son ciertas o no las siguientes proposiciones:
a) El hidróxido de sodio se disocia totalmente en una disolución acuosa 0,01 M.
b) El amoniaco en disolución acuosa 0,01 M (hidróxido de amonio) no se disocia
totalmente.
c) En una disolución que contiene 0,01 mol/L de hidróxido de sodio y 0,01 mol/L de
hidróxido amónico, el grado de disociación de los dos hidróxidos es menor que
cuando estaban en disoluciones separadas.
d) La adición de 0,01 moles de ácido fuerte a un litro de la disolución del apartado c),
da lugar a una disolución con un pH igual al del apartado b).
Solución:
a) Cierta.
El hidróxido sódico es una base fuerte y como tal se disocia completamente en disolución
acuosa.
b) Cierta.
El amoniaco es una base débil, su disociación no será completa, el grado de disociación
depende de la concentración inicial y del valor de la constante de de basicidad (Kb).
c) Falsa.
El grado de disociación del hidróxido sódico es del 100%, ya que es una base muy fuerte. El
ión oxhidrilo (OH-
) ejerce un efecto ión-común sobre la disociación del hidróxido de amonio,
produciendo en éste una disminución del grado de disociación.
NaOH → Na+
+ OH-
0,01 M 0,01 M
NH4OH • NH4
+
+ OH-
0,01 (1-α) 0,01α 0,01α
Al aumentar en la disolución la concentración de iones OH-
el equilibrio de disociación del
hidróxido de amonio se desplaza hacia la izquierda quedando entonces:
NH4OH • NH4
+
+ OH-
0,01 (1-α´) 0,01α´ 0,01α´+ 0,01
El pH vendrá determinado a partir de la concentración de iones OH-
, que es prácticamente la
que proviene del hidróxido sódico.
MADRID / SEPTIEMBRE. 00. LOGSE / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN A / CUESTIÓN 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
d) Cierta.
La adición de un ácido fuerte de la misma concentración que el hidróxido sódico (base
fuerte), neutralizaría a éste, ya que los iones H3O+
que provienen del ácido reaccionan con los
iones OH-
de dicha base. Entonces el pH lo determinará la concentración de hidróxido de
amonio 0,01 M presente.
MADRID / SEPTIEMBRE 00. SELECTIVIDAD / QUIMICA / CINETICA Y
EQUILIBRIO /OPCION A / OBLIGATORIA / EJERCICIO 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
1.- El monóxido de carbono y el hidrógeno reaccionan, en estado gaseoso, dando metano
y agua. Cuándo se mezclan un mol de monóxido de carbono y tres moles de hidrógeno
en un recipiente de 10 L a 927ºC, se forman en el equilibrio 0,387 moles de agua.
Calcule:
a) El número de moles de cada especie en el equilibrio.
b) Las constantes de equilibrio Kc y Kp a 927ºC
DATOS: R = 0,082 atm·L / K·mol
Solución
a) El equilibrio homogéneo propuesto es el siguiente:
CO (g) + 3 H2 (g) D CH4 (g) + H2O (g)
inicialmente 1 mol 3 moles --- ---
reaccionan x 3x --- ---
equilibrio 1 – x 3 – 3x x x
Sabemos que en el equilibrio hay 0,387 moles de agua, por lo que x = 0,387
La composición del equilibrio es:
n CO eq = 1 – x = 1 – 0,387 = 0,613 moles
n H2 eq = 3 – 3x = 3 – 3·0,387 = 1,839 moles
n CH4 eq = x = 0,387 moles
n H2O eq = x = 0,387 moles
b) La constante de equilibrio Kc tiene la expresión:
Kc =
[ ][ ]
[ ][ ]3
2
24
HCO
OHCH
La concentración la expresamos en molaridad: M = nº de moles / V (L)
Entonces, debemos dividir el nº de moles de cada una de las especies en el equilibrio entre el
volumen de la disoluciónque es 10 L.
Kc =
( )( )
( )( )3
1839,0·0613,0
0387,0·0387,0
= 3,92
MADRID / SEPTIEMBRE 00. SELECTIVIDAD / QUIMICA / CINETICA Y
EQUILIBRIO /OPCION A / OBLIGATORIA / EJERCICIO 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Para calcular Kp, utilizamos la ecuación que relaciona Kp con Kc:
Kp = Kc · (RT)∆n
Siendo ∆n = 2 - 4 = -2
Kp = 3,92 · (0,082·1200)-2
= 4,05·10-4
MADRID / SEPTIEMBRE 00. SELECTIVIDAD / QUIMICA /CINETICA Y
EQUILIBRIO /OPCION A / OBLIGATORIA / EJERCICIO 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
2.- Se disuelven 0,345 g de un ácido monoprótico HA en 100 mL de agua. El pH de la
disolución tiene un valor de 5,6. Calcule:
a) La constante de disociación de dicho ácido.
b) El grado de disociación.
c) Si se toman 25 mL de la disolución anterior y se neutralizan con una disolución de
hidróxido de sodio, que contiene 0,8 g/L, ¿qué volumen de ésta disolución se
requerirá?.
d) Si se toman 10 mL de la disolución original y se diluyen hasta 100 mL, ¿cuál sería el
nuevo pH?.
DATOS: Mm de HA = 345
Masas atómicas: Na = 23; O = 16 y H = 1.
Solución:
a) En primer lugar se calcula la concentración inicial de ácido (Co):
Co = (m / Mm) / V = (0,345/345) / 0,1 = 0,01 M
El equilibrio de disociación del ácido debil es el siguiente:
HA + H2O • A-
+ H3O+
inicialmente (mol/L) 0,01 --- ---
se disocián: x --- ---
equilibrio: 0,01 – x x x
Sabiendo que el pH de la disolución es 5,6:
pH = - log [ H3O+
]
5,6 = - log [ H3O+
]
[ H3O+
] eq = 10-5,6
M
x = 10-5,6
= 2,51·10-6
M
La constante de disociación del ácido es : Ka = [ H3O+
] · [A-
] / [HA]
Sustituyendo en esta expresión las concentraciones en el equilibrio se tiene:
Ka = (2,51·10-6
· 2,51·10-6
) / (0,01 – 2,51·10-6
) = 6,31·10-10
MADRID / SEPTIEMBRE 00. SELECTIVIDAD / QUIMICA /CINETICA Y
EQUILIBRIO /OPCION A / OBLIGATORIA / EJERCICIO 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
b) El grado de disociacióndel ácido es el porcentaje de ácido disociado en el equilibrio. A
partir del punto anterior podemos deducir el valor de α mediante la expresión:
x = C0 · α
α = x / C0 = 2,51·10-6
/ 0,01 =2,5·10-4
Expresado en porcentaje es: α = 0,025 %
c) En toda reacciónde neutralizaciónse cumple que: el nº de equivalentes de ácido es igual al
nº de equivalentes de base:
Na · Va = Nb · Vb
La normalidad de la base se calcula así:
N Base = M · valencia
N NaOH = (0,8 / 40) · 1 = 0,02 eq/L
Como el ácido es monoprótico su normalidad y molaridad coinciden:
Na = 0,01 eq/L
Va = 25 mL = 0,025 L
Nb = 0,02 eq/L
Vb = (Na· Va) / Nb
Vb = (0,01 · 0,025) / 0,02 = 0,0125 L = 12,5 mL NaOH
d) Si tenemos 10 mL de la disolución original de HA y se diluyen hasta 100 mL se tendría:
Moles de HA = M · V(L) = 0,01 · 0,01 = 1·10-4
moles
La molaridad de la nueva disolución sería:
M = nº moles / V(L) = 1·10-4
/ 0,1 = 0,001 mol/L
Con ésta nueva concentración inicial y utilizando la constante de disociación del ácido se
rehacen los cálculos para este otro estado de equilibrio:
Ka = 6,31·10-10
= x2
/ (0,001 – x)
MADRID / SEPTIEMBRE 00. SELECTIVIDAD / QUIMICA /CINETICA Y
EQUILIBRIO /OPCION A / OBLIGATORIA / EJERCICIO 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
6,31·10-13
– 6,31·10-10
x = x2
x2
– 6,31·10-10
x – 6,31·10-13
= 0
Se obtienen dos valores para x, uno negativo (que no tiene sentido químico) y el otro positivo:
x = 7,94·10-7
mol/L
Como x = [H3O+
] = 7,94·10-7
mol/L
pH = - log (7,94·10-7
) = 6,1
Cómo es lógico, al diluir el ácido inicialdisminuye su concentracióny aumenta el pH de la
disoluciónresultante.
MADRID / SEPTIEMBRE 01. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN A / CUESTIÓN 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
1.- La constante de la reacción H2 (g) + CO2 (g) H2O (g) + CO (g), cuya DDHº > 0,
vale 4,2 a 1650ºC. Si se introducen 0,8 moles de H2 (g) y 0,8 moles de CO2 (g) en un
recipiente de 5 L, determine:
a) Cuáles serán las presiones parciales de cada sustancia cuando se alcance el
equilibrio.
b) Si una vez alcanzado el equilibrio, se añaden 0,2 moles de CO, ¿cual será el efecto
sobre el equilibrio?.
c) Si se eleva la temperatura a 2000ºC, ¿hacia donde se desplazará el equilibrio?
d) ¿Cómo influirá en el equilibrio un aumento de presión a temperatura constante?
Datos: R = 0,082 atm · L · mol-1
· K-1
Solución:
a) Los datos de que se dispone son:
Kc = 4,2
T = 1650ºC = 1923 K
V total = 5 L
Como la Kc es la constante de equilibrio en función de las concentraciones, se calculan, en
primer lugar, las concentraciones de los reactivos introducidos en el matraz:
[ ] = moles / V total (L)
[H2] inicial = 0,8 / 5 = 0,16 M
[CO2 ] inicial = 0,8 / 5 = 0,16 M
Se llama x a la concentración de reactivos que se consume, quedando la expresión del
equilibrio:
H2 (g) + CO2 (g) H2O (g) + CO (g)
[ ]inicial 0,16 0,16 -- --
[ ]equilibrio 0,16 - x 0,16 - x x x
Kc = ([H2O] · [CO]) / ([H2] · [CO2 ])
Kc = x2
/ (0,16 – x)2
= 4,2
De donde se tiene:
x = 0,11 M
MADRID / SEPTIEMBRE 01. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN A / CUESTIÓN 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Así se pueden conocer las concentraciones de todas las especies en el equilibrio, y con ellas y
el volumen total, los moles son:
[H2O]equilibrio = [CO] equilibrio = 0,11 M
moles H2O equilibrio = moles CO equilibrio = 0,11 · 5 = 0,55 moles
[H2] equilibrio =[CO2 ] equilibrio = 0,16 - 0,11 = 0,05 M
moles H2 equilibrio = moles CO2 equilibrio = 0,05 · 5 = 0,25 moles
Luego los moles totales en el equilibrio serán:
nT = 2 · 0,55 + 2 · 0,25 = 1,6 moles
Se recuerda ahora la expresión de la presión parcial de un componente de una mezcla:
Pi = Ptotal · Xi
Y como Xi, es el cociente entre los moles de cada componente y los totales, se tiene:
x CO = x H2O = 0,55 / 1,6 = 0,34
x H2 = x CO2 = 0,25 / 1,6 = 0,16
El dato de presión total no se tiene, pero sí los datos de volumen, moles y temperatura; luego
al tratar de gases puede escribirse que:
P · V = nT · R ·T
P = (1,6 · 0,082 · 1923) / 5 = 50,45 atm
Y ahora ya se tiene:
P CO = P H2O = 50,45 · 0,34 = 17,15 atm
P H2 = P CO2 = 50,45 · 0,16 = 8,07 atm
b) Según el principio de Le Chatelier, si sobre un equilibrio se introduce alguna
modificación, éste evoluciona en el sentido que se oponga a dicho cambio.
Luego si aumenta la concentración de CO, se desplazará en el sentido en que se consuma CO,
es decir, hacia la izquierda.
MADRID / SEPTIEMBRE 01. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN A / CUESTIÓN 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
c) Por la misma razón, si se aumenta la temperatura, para oponerse al cambio, el equilibrio se
desplazará en el sentido en que se absorba calor, que en este caso es hacia la derecha; puesto
que sabemos que el signo de la entalpía (DHº) es positivo (endotérmico).
d) Si aumenta la presión, para mantener P · V = cte, el equilibrio se debe desplazar hacia
donde haya menos moles. En este caso los moles de reactivos y productos coinciden (Dn = 0)
luego no se altera el equilibrio con la presión.
MADRID / SEPTIEMBRE 01. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN A / CUESTIÓN 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
2.- ¿Qué volumen de disolución saturada de cloruro de plomo (II) se puede preparar con
1 g de dicha sal?
Datos: Ks [cloruro de plomo (II)] = 1,7 · 10-5
Masas atómicas: Cl = 35,5; Pb = 208.
Solución:
Una disolución saturada es aquella en la que que se encuentra en equilibrio la sal sólida con
sus iones en disolución:
PbCl2 (s) Pb2+
(ac) + 2 Cl-
(ac)
s s
Llamando s a la concentración de iones presente.
Ks = [Pb2+
] · [Cl-
]2
= s · (2s)2
= 4s3
= 1,7 · 10-5
De donde :
s = 0,016 moles / L
Conociendo la concentración máxima de sal (disolución saturada), su masa molecular (279 g /
mol), y la masa dada (1 g), se determina el volumen de disolución:
M = (m / M molecular) / V disolución (L)
0,016 = (1 / 279) / V
V = 0,22 L
MADRID / SEPTIEMBRE 01. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN A / CUESTIÓN 3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
3.- Justifique la veracidad o falsedad de las siguientes afirmaciones, referidas a una
disolución acuosa diluida de un ácido fuerte monoprótido (HA)
a) La concentración de iones H3O+
es mayor que la de iones A-.
b) Las concentraciones de iones H3O+
, de iones A-
y de moléculas HA son
aproximadamente iguales.
c) Solamente hay iones H3O+
e iones A-
en la misma proporción molar.
d) Una disolución acuosa de la sal de sodio de dicho ácido tiene un pH neutro.
Solución:
Se escribe, en primer lugar, la reacción de disociación total del ácido fuerte dado, llamando Ci
a su concentración inicial, que coincide con la final de los iones formados:
HA + H2O δ H3O+
+ A-
[ ]inicial Ci -- --
[ ]final -- Ci Ci
A continuación se contesta a las cuestiones propuestas:
a) Falso. Al ser un ácido con un solo protón, la concentración de éstos iones hidronio coincide
con la de los aniones.
b) Falso. Por ser un ácido fuerte se encuentra totalmente disociado y apenas habrá nada de la
especie HA en disolución.
c) Cierto. Por lo citado en los apartados a) y b) podemos considerar despreciable la
concentración molar de HA.
d) Cierto. La sal del ácido HA es NaA.
Su disociación en iones es:
NaA δ A-
+ Na+
Como ambos iones proceden de un ácido (HA) y una base (NaOH) fuertes, respectivamente,
ninguno de los dos se hidroliza, resultando la disolución neutra, con pH = 7.
MADRID / SEPTIEMBRE 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO
OPCIÓN A / PROBLEMA 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
1.- Una disolución acuosa 0,01 M de un ácido débil HA, tiene un grado de disociación de
0,25. Calcule:
a) Ka del ácido.
b) pH de la disolución.
c) Kb de la base conjugada A-
.
Dato: Producto iónico del agua: Kw = 1 · 10-14
Solución:
Se escribe el equilibrio de disociación del ácido dado:
HAc + H2O H3O+
+ Ac-
[ ]inicial 0,01 -- --
[ ]equil. 0,01·(1 - a) 0,01 · a 0,01 · a
Sabiendo que el valor de a es 0,25.
Se sustituyen las concentraciones en el equilibrio en la expresión de la constante de
disociación del ácido, Ka:
Ka = ([H3O+
]·[ Ac-
]) / [HAc]
Ka = (0,01 · 0,25)2
/ 0,01· (1 – 0,25)
De donde se tiene:
Ka = 0,33 · 10-4
b) El pH se determina con la concentración de protones presente en el equilibrio:
[H3O+
] =2,5 · 10-3
M
pH = - log [H3O+
] = 1,6
Como era de esperar, es una disolución ácida, con un pH menor que 7.
c) Se sabe que para cada par de ácido – base conjugados, se cumple:
Kw = Ka · Kb
Por tanto, en este caso:
Kb (A*
) = 3,03 · 10-10
MADRID / SEPTIEMBRE 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
CUESTIÓN 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
2.- Considere el equilibrio: 2 NOBr (g) 2 NO (g) + Br2 (g)
Razone cómo variará el número de moles de Br2 en el recipiente si:
a) se añade NOBr.
b) se aumenta el volumen del recipiente.
c) se añade NO.
d) se pone un catalizador.
Solución:
El Principio de Le´Chatelier, dice que si sobre un sistema en equilibrio se introduce una
modificación externa, el equilibrio evoluciona en el sentido en que se oponga a tal
modificación:
a) Si se añade NOBr, en este caso el reactivo, el equilibrio tiende a consumir este NOBr,
luego evolucionará en el sentido de los productos, esto es, hacia la derecha.
b) Un aumento en el volumen del recipiente, implica una disminución en la presión total del
sistema. En un sistema gaseoso, debe mantenerse: P · V = cte, luego una disminución de
presión, conlleva un aumento de volumen, es decir, el equilibrio se desplaza en el sentido en
que haya más moles, que sería hacia la derecha.
c) Si se añade NO, el sistema tenderá a consumirlo, para lo cual evolucionará hacia el
reactivo, es decir, hacia la izquierda.
d) La adición de un catalizador no altera los equilibrios, solamente modifica las velocidades
de reacción.
MADRID / SEPTIEMBRE 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN B / PROBLEMA 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
1.- Se dispone de 250 mL de una disolución que contiene 5 g de ácido bromoacético
(bromoetanoico) cuya Ka = 1 ,25· 10-3
. Escriba los equilibrios correspondientes y calcule:
a) El grado de disociación.
b) Los gramos de hidróxido de potasio necesarios para reaccionar completamente con
el ácido.
Nota; Considere que con la adición de 105 gramos de KOH no se produce aumento de
volumen.
Datos.- Masas atómicas: C = 12,0; O = 16,0; H = 1,0; Br = 79,9; K= 39,1.
Solución:
Se determinan, en primer lugar, los moles contenidos en los 5 g de ácido, y con ellos y el
volumen final de disolución, su molaridad:
Moles ácido = 5 / 138,9 = 0,036 moles
M = 0,036 / 0,25 = 0,144 M
Podríamos escribir el equilibrio de disociación del ácido bromoacético , al que se denomina
HA para simplificar:
HA + H2O H3O+
+ A-
[ ]inicial 0,144 -- --
[ ]equil. 0,144· (1- a) 0,144 · a 0,144 · a
Como se desconoce el valor de a, luego se escriben las concentraciones en el equilibrio en
función de “x”, o cantidad de disolución que reacciona:
HA + H2O H3O+
+ A-
[ ]equilibrio 0,144 – x x x
Se sustituyen las concentraciones en el equilibrio en la expresión de la constante de
disociación del ácido, Ka, cuyo valor se conoce:
Ka = ([H3O+
]· [ A-
]) / [HA]
Ka = x2
/ (0,144 – x) = 1,25 · 10-3
De donde se tiene:
x = 0,0136 M
MADRID / SEPTIEMBRE 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN B / PROBLEMA 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Y comparando las dos expresiones de concentraciones en el equilibrio, se despeja lo que vale
el grado a:
x = Ci · a
0,0136 = 0,144 · a
a = 0,094 = 9,4 %
b) Ahora tiene lugar una neutralización:
HA + KOH τ H2O + KA
La reacción entre el ácido y la base tiene lugar equivalente a equivalente, y como ambos son
de valencia 1, reaccionarán los mismos moles de KOH que de ácido inicial, esto es, 0,036
moles.
La masa de KOH contenida en esos 0,036 moles es:
Masa KOH = 56,1 · 0,036 = 2,02 g
MADRID / SEPTIEMBRE 03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN A / PROBLEMA Nº 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
OPCIÓN A
2.- Una disolución acuosa de ácido acético 0,01 M está ionizada en un 4,2%. Calcule:
a) Su constante de ionización.
b) ¿Qué concentración de ácido clorhídrico hay que preparar para tener un pH igual al
de la disolución problema?
Solución:
a) El equilibrio de disociación del ácido acético es:
HAc + H2O ‡ Ac-
+ H3O+
[inicial] 0,01 -- --
[equilibrio] 0,01 · (1 - 0,042) 0,01 · 0,042 0,01 · 0,042
Pues se da como dato un grado de disociación del 4,2%, lo que es lo mismo, del 0,042.
La expresión de la constante de acidez es:
Ka = ([Ac-
] · [H3O+
]) / [HAc]
Sustituyendo por los valores de las concentraciones en le equilibrio, se tiene:
Ka = (0,01 · 0,042)2
/ (0,01 · 0,958) = 1,84 · 10-5
b) El pH de la disolución de acético dada será:
pH = - log [H3O+
] = - log (0,01 · 0,042) = 3,37
Es, pues, una disolución ácida, como era de esperar.
El HCl es fuerte, luego la concentración inicial ha de coincidir con la de protones disueltos,
luego para que el pH fuese también de 3,37, la concentración de la disolución habría de ser de
0,01 · 0,042 = 4,2 · 10-4
M.
MADRID / SEPTIEMBRE 03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
CUESTIÓN 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
CUESTIÓN 4
Considerando los valores Ka de los ácidos HCN, C6H5COOH, HClO2 y HF, conteste
razonadamente a las siguientes preguntas:
a) ¿Cuál es el orden de mayor a menor acidez en agua?
b) A igual concentración, ¿cuál de ellos presenta una disolución acuosa con menor pH?
c) Utilizando el equilibrio de ionización en disolución acuosa ¿cuáles son sus bases
conjugadas?
d) Ordene las bases conjugadas de mayor a menor basicidad.
Datos: Ka (aproximado): HCN = 10-10
, C6H5COOH = 10-5
, HClO2 = 10-2
, HF =10-4
Solución:
a) Cuanto mayor sea la Ka de un ácido, mayor será la concentración de sus iones en
disolución, luego estará más disociado, y al existir más protones en el equilibrio, la disolución
será más ácida.
Luego, para el ejemplo dado, de mayor a menor acidez sería:
HClO2 > HF > C6H5COOH > HCN
b) Si hubiese disoluciones de igual concentración, la disolución más ácida sería la de pH más
bajo, luego sería la del ácido de mayor Ka, el HClO2.
c) Las bases conjugadas resultan de la pérdida de un protón por parte del ácido en disolución
acuosa:
HCN + H2O ‡ CN-
+ H3O+
La base conjugada del HCN será el ión CN-
.
C6H5COOH + H2O ‡ H3O+
+ C6H5COO-
La base conjugada del C6H5COOH será el ión C6H5COO-
HClO2 + H2O ‡ H3O+
+ ClO2
-
La base conjugada del ácido HClO2 es el ión ClO2
-
HF + H2O ‡ H3O+
+ F-
La base conjugada del HF es el ión F-
.
d) Las bases conjugadas más fuertes corresponderán a los ácidos más débiles (los que tienen
menor tendencia a la disociación).
MADRID / SEPTIEMBRE 03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
CUESTIÓN 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
De mayor a menor basicidad se tendrá:
CN-
> C6H5COO-
> F-
> ClO2
-
MADRID / SEPTIEMBRE 98. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN A / PROBLEMA 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Problema 2.-
a) El pH de una disolución de NaOH es 13.Calcule su concentración.
b) El pH de una disolución de igual concentración de amoniaco es 11,13. Calcule
la Kb del amoniaco y su grado de disociación.
Solución:
a) El NaOH es una base fuerte cuya reacción de disociación es:
NaOH à Na+
+ OH-
Como pH = 13
pH + pOH = 14
pOH = 14 – 13 = 1
[OH-
] = 0,1 M
Luego la [NaOH] = 0,1M
b) El NH3 en disolución acuosa es una base débil:
NH3 + H2O D NH4
+
+ OH-
Como conocemos el pH del amoniaco, que es 11,13 ( pH básico), podemos hallar el
pOH.
pH + pOH = 14
pOH = 14 –11,13 = 2,87
[OH-
] = 10 –2,87
= 1,34 · 10-3
M
Esta concentración es la del OH-
y la del NH4
+
[OH-
] = [NH4
+
] = 1,34 · 10-3
M
La constante de basicidad seria:
Kb = [NH4
+
]·[OH-
] / [NH3 ]
MADRID / SEPTIEMBRE 98. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN A / PROBLEMA 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
NH3 + H2O D NH4
+
+ OH-
[ ] o Co 0 0
[ ] r x
[ ]eq Co-x x x
Como se trata de una disolución de igual concentración que la de a) : Co = 0,1 M
Kb = x2
/ Co -x
Kb = (1,34 · 10-3
)2
/ (0,1 - 1,34 · 10-3
)
Kb = 1,81 · 10-5
Para hallar el grado de disociación:
x = Co · a
1,34 · 10-3
= 0,1 · a
a = 1,34 · 10-2
(1,34 %)
MADRID / SEPTIEMBRE 98. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
CUESTIÓN 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
2. - Razone utilizando los equilibrios correspondientes, si los pH de las disoluciones que
se relacionan son ácidos, basicos o neutros.
a) Acetato Potasico 0,01M
b) Nitrato sódico 0,01M
c) Sulfato amónico 0,01 M
d) Hidróxido de bario 0,01M
Solución:
pH = -log [H3O+
]
- Disolución Neutra: pH = 7
- Disolución Acida pH < 7
- Disolución Basica: pH > 7
a) El acetato potasico proviene del ácido acético, que es un ácido débil, y de la potasa, que es
una base fuerte, por lo que la reacción de disociación es:
CH3 – COOK à CH3 – COO-
+ K+
El CH3 –COO-
es una base fuerte, y el K+
un ácido débil, por lo que es la base fuerte la que da
hidrólisis
CH3 – COO-
+ H2O D CH3 – COOH + OH-
Por lo que el pH de esta disolución es básico.
b) El nitrato sódico proviene del ácido nítrico, que es un ácido fuerte, y del hidróxido de
sodio, que es una base fuerte, dando la siguiente reacción de disociación:
NaNO3 à Na+
+ NO3
-
Como el Na+
es un ácido débil y el NO3
-
es una base débil, no hay ninguna hidrólisis, por lo
que el pH es neutro.
c) El sulfato amónico proviene del ácido sulfúrico, ácido fuerte, y del hidróxido de sodio, que
es una base débil, por lo que la reacción de disociación seria:
(NH4 )2 SO4 à 2 NH4
+
+ SO4
2-
Como el SO4
2-
es una base débil, y el NH4
+
es un ácido fuerte, es éste quien sufre hidrólisis:
NH4
+
+ H2O D NH3 + H3O+
pH de la disolucion es ácido.
d) El hidroxido de bario es una base semifuerte que se disocia por la siguiente reaccion.
Ba(OH)2 à Ba2+
+ 2 OH-
Como se trata de de una base, su pH siempre es basico.
MADRID / SEPTIEMBRE 98. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
BLOQUE A / CUESTIÓN 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
2.- Se dispone de 100 mL de una disolución 0,01M de ácido clorhídrico, a la que se
añaden 17 mg de nitrato de plata.
a) Escriba la reacción que tiene lugar.
b) Determine si se producirá la precipitación de cloruro de plata (Ks = 1,8·10-10
)
DATOS: Masas atómicas: N = 14; O = 16; Ag = 108
Solución:
a) La reacción entre clorhídrico y la sal soluble de plata (AgNO3), puede dar lugar a la
aparición de un precipitado blanco de una sal insoluble de plata (AgCl):
HCl + AgNO3 t AgCl $ + HNO3
b) Para determinar si el cloruro de plata formado precipita, o no, se debe conocer la
concentración de iones Ag+
y Cl-
existente en disolución; para lo cual se han de calcular los
moles iniciales de los reactivos: HCl y AgNO3.
n HCl = 0,01 · 0,1 = 0,001 moles
n AgNO3 = 0,017 / 170 = 1· 10-4
moles
Las concentraciones reales de los iones cloruro y plata, suponiendo que el volumen de la
disolución permanece constante, serían:
[ Cl-
] = 0,001/ 0,1 = 10-2
mol/L
[Ag+
] = 1·10-4
/ 0,1 = 10-3
mol/L
El equilibrio de disociación de la sal insoluble será:
AgCl (s) D Ag+
(ac) + Cl-
(ac)
El producto iónico real correspondiente es este:
Q = [Ag+
]real · [ Cl-
]real = (10-3
) ·(10-2
) = 10-5
Como Ks = 1,8·10 -10
Se cumple que Q > Ks, y la sal sí precipita.
MADRID / SEPTIEMBRE 98. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
BLOQUE A / CUESTIÓN 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
4.- Indique cómo influye cada uno de los siguientes cambios sobre la concentración de
hidrógeno, en el equilibrio:
H2 (g) + CO2 (g) ‡ H2O (g) + CO (g) DH < 0
a) La adición de CO2 .
b) La adición de H2O.
c) La presencia de un catalizador.
d) El aumento de temperatura.
e) La disminución de volumen.
Solución:
El Principio de Le Chatelier, afirma que si sobre un equilibrio se introduce alguna
modificación externa, el equilibrio se desplaza en el sentido en que se oponga a tal
modificación.
a) Un aumento en la concentración de CO2 , desplazaría el equilibrio en el sentido en que se
consuma esta especie, esto es, hacia la derecha, disminuyendo también la concentración de
hidrógeno.
b) Sise adiciona agua, el equilibrio se desplazará en el sentido en que se consuma agua, es
decir, hacia la izquierda, aumentando la concentraciónde hidrógeno.
c) Un catalizador no afecta al sentido de un equilibrio, sólo a la velocidad de reacción; luego
la concentración de hidrógeno no sería alterada.
d) Como el equilibrio es exotérmico, está favorecida la reaacióndirecta por temperaturas
bajas. Luego un aumento de T desplaza el equilibrio hacia la izquierda, disminuyendo el
rendimiento en hidrógeno.
e) El producto de P·V ha de mantenerse constante en cualquier mezcla de gases, luego la
variación de uno, implica la del otro.
Pero ambas variables, sólo afectan al sentido de un equilibrio si el número de moles de
reactivos y productos es diferente, de forma que el Dn g 0.
En el equilibrio del problema, hay 2 moles de gases reactivos, y otros dos de productos, por lo
que Dn = 0, y una disminución de volumen no altera el equlibrio.
MADRID / SEPTIEMBRE 99. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
PROBLEMA nº 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
2.- El ácido benzoico (C6H5-COOH) es un buen conservante de alimentos ya que inhibe
el desarrollo microbiano, siempre y cuando el medio creado posea un pH inferior a 5.
Deduzca, mediante cálculos numéricos apropiados, si una disolución acuosa de ácido
benzoico de concentración 6,1 g⋅1-1
, es adecuada como líquido conservante.
Datos: Ka (C6H5-COOH) = 6,5⋅10-5
. Masas atómicas; C = 12,0; H = 1,0; O=16,0.
Solución:
Para saber si la disolución acuosa es adecuada como líquido conservante hemos de calcular su
pH.
El ácido benzoico se disocia según la reacción:
C6H5-COOH + H2O ⇔ C6H5-COO-
+ H3O+
C0 (1-α) c0α c0α
[ ][ ]
[ ] ( )α
αα
−
=
−
−
=
+−
1
..
0
00
56
356
c
cc
COOHHC
OHCOOHC
Ka
c0α2
= 6,5⋅10-5
c0 = 0,05 M
α = 0,036
[H3O+
] = c0⋅α = 0,0018 (0,18%)
pH = - log [H3O+
] = 2,74
Puesto que pH < 5, la disolución de ácido benzoico será adecuada como líquido conservante.
MADRID / SEPTIEMBRE 99. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
CUESTIÓN nº2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
2.- La producción industrial de agua de cloro se basa en la reacción del cloro con agua,
formándose los iones hipoclorito y cloruro, de manera que la disolución resultante se
puede emplear como agente blanqueante y desinfectante debido al carácter oxidante del
ion hipoclorito formado.
a) Escriba y ajuste la reacción. Explique razonadamente de qué tipo de reacción se
trata.
b) ¿Como se modificaría el rendimiento de la reacción si se adiciona una base?.
Solución:
a) La reacción propuesta será:
Cl2 + H2O ⇔ HClO + HCl ⇔ ClO-
+ Cl-
+ 2H+
Se trata de una reacción de dismutación que se puede ajustar del siguiente modo:
Cl2 + 2e-
⇔ 2Cl-
Cl2 + 2H2O ⇔ 2ClO-
+ 4H+
+ 2e-
2 Cl2 + 2H2O → 2Cl-
+ 2ClO-
+ 4H+
2 Cl2+ 2H2O → 2HCl + 2HClO
b) Si se adiciona una base XOH, esta va a liberar iones OH-
XOH → X+
+ OH-
Estos iones OH-
van a proporcionar un pH básico que favorece la reacción anterior y aumenta
el rendimiento.
MADRID / SEPTIEMBRE 99. COU / QUÍMICA / OBLIGATORIA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
1.- Al valorar un vinagre se comprueba que se necesitan 25 mL de una base de
concentración 0,1 N para neutralizar 5 mL del mismo.
Calcule:
a) La concentración del ácido acético contenido en el vinagre.
b) El tanto por ciento en peso del ácido acético, sabiendo que la densidad del vinagre es
de 1,0 g/mL.
Datos: masas atómicas: C = 12; H = 1; O = 16.
Solución:
a) En el momento de la neutralización se cumple que:
Nº equiv. ácido = Nº equiv. base
O lo que es lo mismo:
(N · V)ácido = (N · V )base
De donde:
N ácido = (0,1 · 0,025) / 0,005 = 0,5 N
Y como el ácido acético es monoprótico, coinciden normalidad y molaridad, siendo entonces:
M ácido = 0,5 M
b) Con la molaridad del ácido hallada, y con su masa molecular, se determinan los gramos de
ácido acético contenidos en 1 L de vinagre:
0,5 moles/l · 60 g/mol = 30 g/L de ácido acético hay en el vinagre
Con la densidad (1,0 g/mL = 1000 g/L), se determina el contenido del vinagre en ácido
acético, en tanto por ciento en peso:
% peso de ác. acético = (100 · 30) / 1000 = 3 %
MADRID / SEPTIEMBRE 99. COU / QUÍMICA / OBLIGATORIA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
4.- a) Exprese la relación entre la solubilidad y el producto de solubilidad de una sal del
tipo AB2.
b) Razone cómo se verá afectada la solubilidad del yoduro de plomo (II) al añadir
yoduro potásico.
Solución:
a) El equilibrio de solubilidad de la sal insoluble se expresa así:
AB2 (s) λ A2+
(aq) + 2 B-
(aq)
s 2 s
Siendo s la solubilidad y Ks el producto de solubilidad.
Ks = [A2+
] · [B-
]2
= s · (2 s)2
= 4 s3
De donde.:
s = (Ks / 4)1/3
b) El equilibrio de solubilidad del yoduro de plomo (II) será:
PbI2 (s) λ Pb2+
(aq) + 2 I-
(aq)
Si se le añade KI , se está aumentando la concentración de iones I-
, luego el equilibrio
responderá en el sentido en que se oponga a esta alteración, es decir, disminuyendo la
solubilidad del yoduro de plomo (II).
MADRID / SEPTIEMBRE 99. COU / QUÍMICA / OBLIGATORIA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 5
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
5.- a) Explique la obtención de amoníaco a partir de sus elementos, y las condiciones de
presión y temperatura que la favorecen, sabiendo que es un proceso exotérmico.
b) ¿Cuál sería la influencia de un catalizador en ese proceso?
Solución:
a) Se obtiene por reacción directa entre el nitrógeno y el hidrógeno:
N2 (g) + 3H2 (g) λ 2NH3 (g) DH < 0
Lo que nos interesa es aumentar la producción de amoníaco, es decir, desplazar el equilibrio
hacia la derecha, lo cual se consigue así:
- Se aumenta la presión, para mantener P·V = cte, el equilibrio se desplazará hacia donde haya
menor número de moles, en este caso, hacia el producto.
- Se disminuye la temperatura, de modo que, para oponerse a esta modificación, el sistema
tiende a ceder calor, desplazándose el equilibrio en el sentido en que es exotérmico.
b) Los catalizadores positivos aumentan la velocidad de una reacción pero no afectan al
estado de equilibrio. En el caso concreto de la síntesis de amoníaco, es conveniente utilizarlos,
pues las temperaturas relativamente bajas a las que se trabaja, hacen que la cinética de la
reacciónsea muy lenta.
MADRID / SEPTIEMBRE 99. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN A/ nº 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
4.- Razone la validez o no de las siguientes afirmaciones:
a) Un ácido y su base conjugada reaccionan entre sí para formar sal más agua.
b) El agua como ácido es su propia base conjugada.
c) La base conjugada de un ácido débil es una base fuerte.
d) Una base y su ácido conjugado reaccionan para dar disoluciones neutras.
Solución:
a) Falso. Un ácido no puede reaccionar con su base conjugada, puesto que formarían un par
ácido-base de Brönsted.
Por ejemplo el ácido HCl no reaccionaría con los iones Cl-
(base conjugada).
b) Falso. La base conjugada del agua, como ácido, es el ión OH-
.
Así el equilibrio de autoionización del agua es:
H2O + H2O D H3O+
+ OH-
Base1 Acido2 Acido1 Base2
c) Verdadero. Por ejemplo el ácido débil CH3-COOH tiene como base conjugada fuerte el
ión acetato CH3-COO-
, que puede sufrir hidrólisis. Juntos forman un par conjugado ácido-
base.
d) Falso. Una base como por ejemplo el NH3 no reacciona con su ácido conjugado NH4
+
.
MADRID / JUNIO98.LOGSE/ QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / Nº
4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
4.- Una mezcla gaseosa constituida inicialmente por 3,5 moles de hidrógeno y 2,5 moles de
yodo, se calienta a 400ºC con lo que al alcanzar el equilibrio se obtienen 4,5 moles de HI,
siendo el volumen del recipiente de reacción de 10 litros. Calcule:
a) El valor de las constantes de equilibrio Kc y Kp.
b) La concentración de los compuestos si el volumen se reduce a la mitad manteniendo
constante la temperatura de 400ºC.
Solución 4:
El equilibrio de formación del yoduro de hidrógeno es: H2 + I2 <--> 2HI
Las concentraciones iniciales de yodo e hidrógeno son:
[H2]0= 3,5/10 = 0,35 M
[I2]0 = 2,5/10 = 0,25 M
H2 + I2 <--> 2HI
concentración inicial: 0,35 0,25
concentración en el equilibrio: 0,35-x 0,25-x 2x
como [HI]eq= 0,45 mol/l 2x = 0,45 x = 0,225 M
Kc =
HI[ ]2
H2[ ] I2[ ]
=
0,452
0,125( )⋅ 0,025( )
= 64,8
n
)RT(KcKp ∆
=
como sólo se tienen en cuenta los moles gaseosos:
∆ = 2 − 2 = 0 Kp=Kc=64,8
b) Si la temperatura permanece constante, el valor de las constantes de equilibrio no varía. Al
reducirse el volumen a la mitad, las concentraciones iniciales son:
[H2]= 3,5/5 = 0,7 M
[I2] = 2,5/5 = 0,5 M
el equilibrio se estudia de manera análoga al apartado anterior:
H2 + I2 <--> 2HI
concentración inicial: 0,7 0,5
MADRID / JUNIO98.LOGSE/ QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / Nº
4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
concentración en el equilibrio: 0,7-x´ 0,5 –x´ 2x´
64,8 = 2x´ / (0,7-x´) · (0,5-x´) x´ = 0,45
Las concentraciones en el equilibrio son:
[H2] = 0,7 –0,45 = 0,25 M
[I2] = 0,5 –0,45 = 0,05 M
[HI] = 0,9 M
MADRID / JUNIO98.LOGSE/ QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / Nº
5
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
5.- En un laboratorio se tienen dos matraces, uno conteniendo 15ml de HCl cuya
concentración es 0,05 M y el otro 15 ml de ácido etanoico (acético) de concentración
también 0,05 M.
a)Calcule el pH de cada una de ellas.
b) ¿Qué cantidad de agua se debe añadir a la más ácida para que el pH de las dos
disoluciones sea el mismo?.
Solución 5:
El HCl es un ácido fuerte, por lo que se le considera completamente disociado.
HCl + H2O <--> Cl-
+ H3O+
El ácido etanoico es débil, como se ve en su Ka = 1,8·10-5
, y estará parcialmente disociado:
CH3—COOH + H2O <--> CH3—COO-
+ H3O+
El pH se define como –log[H3O+
].
Calculo el pH del HCl.
Como es un ácido fuerte, y según su reacción de disociación: [H3O+
]= 0,05 M
pH=-log[H3O+
] = 1,3
Para el CH3—COOH el tratamiento es el de un equilibrio y sustituyendo los valores en la
expresión de Ka :
]O[HC
]O[H
COOH]-[CH
]O][HCOO-[CH
Ka
30
2
3
3
3
-
3
+
++
−
==
Se hace la siguiente aproximación:
C0 ≈ C0 − H3 0
+
[ ]
De donde [H3O+
] = 10-3
M
pH =3,0
b) Para que la disolución de HCl tenga el mismo pH, es decir pH = 3,0 [H3O+
]=10-3
M
[HCl] = 10-3
M
Luego hay que pasar de un ácido 0,05 M a otro más diluido 0,001 M, es decir diluir el HCl
concentrado 50 veces. Por tanto el volumen final será 50 veces el volumen inicial (15 mL)
V final = 50 · 15 = 750 mL
Suponiendo que los volúmenes son aditivos: 750 – 15 = 735 mL
MADRID / JUNIO98.LOGSE/ QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / Nº
5
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Hay que añadir 0,735L de agua a la disolución de HCl concentrado para que el valor de su pH
aumente hasta 3,0.
MADRID / JUNIO 98.COU / QUIMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO/ OPCION A / Nº 2
2.- Se sabe que 100 ml de una de una disolución de ácido oxoclorato de hidrógeno
(ác.hipocloroso) que contiene 1,05 gramos, tiene un pH de 4,1.
Calcule:
a) La constante de disociación del ácido.
b) El grado de disociación.
Datos: Masas atomicas Cl = 35,5 ; O = 16 ; H = 1
Solución :
a) El peso molecular del ácido oxoclorato de hidrogeno es de 52,5 g/mol, por lo que si la
disolución contiene 1,05 g el nº de moles será:
1,05 g
nHClO = = 0,0200 mol.
52,5 g/mol
Como esta cantidad de moles esta disuelta en 100 mL, que son 0,1 litros, la concentración será:
0,02 mol
[HClO] = = 0,200 M
0,1 L
Conocido el pH de la disolución, podemos hallar la concentración de iones H3O+
:
pH = 4,1
4,1 = - log [H3O+
]
[H3O+
] = 7,9·10-5
M
Conocidas las concentraciones escribimos el equilibrio de disociación:
HClO + H2O D ClO-
+ H3O+
Co 0,2 0 0
Ceq (0,2-7,9·10-5
) 7,9·10-5
7,9·10-5
Sustituyendo en la expresión de la constante de acidez:
[ClO-
]· [H3O+
] (7,9·10-5
)2
Ka = =
[HClO] 0,2 - 7,9·10-5
Ka = 3,1·10-8
b) Mediante una relación entre los moles de HClO y la Ka se conoce el grado de disociación
del equilibrio:
0,2 mol HClO 7,9·10-5
mol
1 mol HClO 
7,9·10-5
mol
 = = 3,9·10-4
( 3,9·10-2
%)
0,2 mol
COMUNIDAD VALENCIANA / JUNIO 05 LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / BLOQUE A / PROBLEMA 1A
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
BLOQUE A
PROBLEMA 1A
El ácido acetilsalicílico, C9H8O4, es el componente activo de la aspirina. Al disolver 0,523 gramos de
ácido acetilsalicílico en 0,05 litros de agua, el pH final de la disolución resulta ser 3,36. Calcule:
a) La constante de acidez del ácido acetilsalicílico. (1,2 puntos)
b) Si a la disolución resultante del apartado anterior se le añaden 10-5
moles de HCl, ¿cuál
será el pH de la disolución final? (0,8 puntos)
Datos: Masas atómicas: H = 1; C = 12; O = 16.
SOLUCIÓN
a) Calculamos la concentración inicial, en moles/litro, del ácido acetilsalicílico:
mol/g18012918164)OHC(M 489r ; 002905'0
180
523'0
Mr
m
)OHC(n 489i moles
0581'0
05'0
002905'0
V
n
OHC i
i489 mol/L
Establecemos la ecuación del equilibrio de acidez del 489 OHC , y la tabla que nos permite relacionar las
concentraciones iniciales y las concentraciones una vez alcanzado el estado de equilibrio:
489 OHC (aq) + OH2 4
O
7
H
9
C (aq) + OH3 (aq)
Conc. Iniciales (mol/L) 0’0581 _______ 0 0
Conc. en el equilibrio
(mol/L)
0’0581-x _______ x x
(llamamos x a la concentración de ácido acetilsalicílico que se consume hasta que se alcanza el estado de
equilibrio).
Aplicamos ahora la ecuación de la constante de acidez del ácido fórmico, que es la constante que
corresponde al equilibrio planteado:
eq489
eqeq3
489a
OHC
OH
)OHC(K
4
O
7
H
9
C
(1)
Sustituyendo en (1) el valor de las concentraciones en el equilibrio (tabla de equilibrio), obtenemos una
ecuación que nos permite relacionar Ka con x:
COMUNIDAD VALENCIANA / JUNIO 05 LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / BLOQUE A / PROBLEMA 1A
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
x0581'0
x
x0581´0
xx
K
2
a (2)
El valor de x lo podemos obtener del dato del pH de la disolución una vez alcanzado el equilibrio
(pH=3’36):
L/mol10·365'41010OHx 436'3pH
eq3
Por tanto, sustituyendo el valor de x en la ecuación (2):
6
4
24
a 10306'3
10·365'40581'0
)10365'4(
K (sus unidades serían: mol/L)
b) La concentración añadida de HCl es : L/mol102
05'0
10
M 4
5
HCl
El HCl en primer lugar se disocia totalmente, ya que es un ácido fuerte:
HCl + OH2 Cl (aq) + OH3 (aq)
Conc. Iniciales (mol/L) 4
102 _______ 0 0
Conc. finales (mol/L) 0 _______ 4
102 4
102
Esta concentración de OH3 prorporcionada por el HCl al disociarse, estará presente como ión común
inicialmente en el equilibrio de acidez del ácido acetilsalicílico:
489 OHC (aq) + OH2 4
O
7
H
9
C (aq) + OH3 (aq)
Conc. Iniciales (mol/L) 0’0581 _______ 0 4
102
Conc. en el equilibrio
(mol/L)
0’0581-y _______ y 4
102 + y
Sustituyendo en Ka (ecuación (2)):
y0581´0
yy)+(2·10
K
-4
a ;
y0581´0
yy)+(2·10
10306'3
-4
6
; resolviendo esta ecuación se obtiene el
valor de L/mol10·3678'3y 4
, con lo cual:
COMUNIDAD VALENCIANA / JUNIO 05 LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / BLOQUE A / PROBLEMA 1A
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
L/mol103678'5103678'3102y102OH 4444
eq3
El valor de pH de esta disolución será:
27'310·3678'5logOHlogpH 4
eq3
(lógicamente, más ácido que el del apartado a), ya que se ha añadido HCl a la disolución).
CASTELLÓN / SEPTIEMBRE 00. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
CUESTIÓN 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Cuestión
4.- Indicar si las frases siguientes son verdaderas o falsas, justificando la respuesta:
a) Si la constante de equilibrio de una reacción es elevada, significa que los productos se
obtienen rápidamente.
b) La constante de equilibrio de una reacción es constante, es decir, no depende de nada,
excepto de la naturaleza de la reacción en cuestión.
c) Cuando una reacción reversible alcanza el equilibrio, aunque la cantidad total de
productos y de reactivos no varía, siguen produciéndose las reacciones directa ( de
reactivos a productos) e inversa (de productos a reactivos).
Solución:
a) Falsa. La velocidad de reacción no está relacionada con la constante de un equilibrio ni
con otras magnitudes termodinámicas.
b) Falsa. La constante de cualquier equilibrio varía con la temperatura, aunque no depende
de la presión, el volumen o las concentraciones de reactivos y productos.
c) Verdadera. El equilibrio químico es dinámico, lo que significa que se pasa continuamente
de productos a reactivos, y viceversa, aunque las concentraciones de todos ellos
permanezcan invariables.
CASTELLÓN / SEPTIEMBRE 00. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
PROBLEMA 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Problema
1.- El ácido cis- cinámico (que es un ácido monoprótico que se puede simbolizar como
HCin, por ejemplo) tiene Ka = 1,3·10-4
. Se disuelven 2,96 g de este ácido en agua, hasta
obtener 200 ml de disolución, cuyo pH es 2,45. Calcular el peso molecular del ácido cis-
cinámico.
Solución:
Como el pH = 2,45, se calcula la concentración de protones en el equilibrio, ya que:
pH = -log [H3O+
]
Obteniendose: [H3O+
]= 3,55·10-3
M
El equlibrio de disociación del ácido dado sería:
HCin + H2O H3O+
+ Cin-
[ ]inic. Ci -- --
[ ]equil. Ci - 3,55·10-3
3,55·10-3
3,55·10-3
Y sustituyendo en la expresión de la constante de acidez, cuyo valor es conocido:
Ka = 1,3·10-4
= ([H3O+
] · [Cin-
]) / [HCin ] = ((3,55·10-3
)2
/ (Ci -3,55·10-3
))
De donde:
Ci = 0,10 M
Al conocer la concentración inicial de ácido, la masa de ácido disuelta, y el volumen de agua
empleado, se calcula la masa molecular de dicho ácido:
M = (m / Mm) / V
0,10 = (2,96 / Mmolec.) / 0,2
Mm HCin = 148 g /mol
CASTELLÓN / SEPTIEMBRE 00. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
PROBLEMA 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Problema
2.- Se disuelven 0,117 g de cloruro de sodio en 200 ml de agua. A esta disolución se le
añaden 10 ml de otra disolución acuosa de AgNO3 0,02 M, con lo que precipita cloruro
de plata. Calcular la masa que se obtiene de AgCl.
Datos: Kps (AgCl) = 1,78310-10
.
Masas atómicas relativas: Ag = 107,9, Cl = 35,5; Na = 23.
Solución:
Con la masa de sal que se da como dato, y la masa molecular que se calcula a partir de las
masas atómicas del sodio y el cloro, se determinan los moles de NaCl; y posteriormente, con
el volumen total (200 + 10 = 210 mL) pasado a litros, su concentración molar:
n NaCl = 0,117 / 58,5 = 0,002 = 2·10-3
moles
M NaCl = 2·10-3
/ 0,210 = 9,5·10-3
moles / L
Esta concentración de NaCl, coincide con la de sus iones, pues es una sal soluble totalmente
disociada.
[Cl-
] = [Na+
] = 9,5·10-3
moles / L
Ahora para el AgNO3 la nueva molaridad al realizar la mezcla de las dos disoluciones es:
n AgNO3 = V · M = 0,01 · 0,02 = 2·10-4
moles
[AgNO3] = (0,02 · 0,01) / 0,210 = 9,5·10-4
M
Esta es una sal soluble y esta también totalmente disociada por lo que:
[Ag+
] = 9,5·10-4
M
La sal formada es AgCl, poco soluble, luego disociada parcialmente:
AgCl (s) Ag+
(ac) + Cl-
(ac)
Y su producto iónico es:
[Ag+
]·[ Cl-
] = (9,5·10-3
) · (9,5·10-4
) = 9,0·10-6
Como este valor resulta mayor que el producto de solubilidad (Kps = 1,78·10-10
), la sal
precipitará, depositándose en el fondo del recipiente todos los iones plata de la disolución
original de AgNO3
CASTELLÓN / SEPTIEMBRE 00. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
PROBLEMA 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
NaCl + AgNO3  AgCl$ + NaNO3
Habrá precipitado prácticamente todo el AgCl obteniéndose, según la estequiometría:
n AgCl = 2·10-4
moles de AgCl
Y expresando esta cantidad en gramos:
M AgCl = 2·10-4
· 143,4 = 0,0286 g = 28,6 mg de AgCl
ALICANTE / JUNIO 00. COU / QUÍMICA /CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCION A /
EJERCICIO 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
1.- a) Defina claramente el concepto de ácido, de base y de reacción ácido-base según el
modelo de Lewis.
b) Indique dos especies que actúen como ácido Lewis y dos especies que actúen como
base Lewis. Escriba las reacciones ácido-base correspondientes.
Solución:
a) Según Lewis:
-Ácido es toda sustancia capaz de aceptar un par de electrones.
-Base es toda sustancia capaz de ceder un par de electrones.
Las reacciones ácido-base de Lewis no son reacciones de neutralización sino que son
reacciones de coordinación, que pueden conducir, desde la obtención de estructuras sencillas,
hasta la formación de iones complejos. Una reacción ácido-base implicaría la ruptura del
enlace covalente que une el protón con el ácido y la formación de un nuevo enlace covalente
coordinado del protón con un par de electrones libres de la base.
b) Bases: NH3, PCl3
Acidos: HCl, Cu2+
Las reacciones ácido-base serían las siguientes:
H3N: + HCl à NH4
+
+ Cl-
H3N: + Cu2+
à Cu(NH3)4
2+
Cl3P: + BF3 à Cl3P:BF3
ALICANTE / JUNIO 00. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCION B /
EJERCICIO 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
2.- A 480ºC y 1 atm de presión, el amoníaco (NH3) está disociado en un 66% dando H2 y
N2. Calcular : a) El valor de la constante de equilibrio (Kp) a 480ºC. b) Las presiones
parciales de cada componente cuando, a 480ºC, se aumenta la presión hasta 20 atm.
Justifique cualquier aproximación que realice y razone el resultado obtenido.
Solución:
a) La reacción que tiene lugar es la siguiente:
2 NH3 (g) ⇔ N2 (g) + 3 H2 (g)
n inic. 2n0
n reacc. 2n0α
n eq. 2n0(1-α) n0α 3n0α
Si llamamos n0 al nº de moles iniciales de NH3 y α al grado de disociación del NH3, el nº de
moles en el equilibrio de cada sustancia, es el indicado en la reacción, y el nº total de moles
será la suma:
nT = 2n0(1-α) + n0α + 3n0α = 2n0 (1+α)
Teniendo en cuenta que PT = 1 atm, las presiones parciales en equilibrio serán:
PNH3 = [(1-α)/ (1+α)]⋅ PT = 0,205 atm
PN2 = [α / 2(1+α)]⋅ PT = 0,199 atm
Ph2 = [3α / 2(1+α)]⋅ PT = 0,596 atm
Aplicando la L.A.M al caso de Kp tendríamos:
Kp = (PN2 ⋅ P3
H2) / P2
NH3 = [ 0,199 · (0,596)3
] / (0,205)2
= 1,0025 atm2
b) Al aumentar la presión el equilibrio se desplaza hacia el miembro de menor volumen, es
decir, hacia la izquierda, por lo que la disociación de NH3 será menor, α debe disminuir.
Si la expresión de Kp es: Kp = (PN2 ⋅ P3
H2) / P2
NH3 ≈ 1 (ya que T no varía)
Sustituyendo en dicha expresión los valores de las presiones parciales y simplificando queda:
[3α2
PT
2
] / [4 (1+α)2
(1-α)2
] = 1
ALICANTE / JUNIO 00. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCION B /
EJERCICIO 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Como PT = 20 atm resulta la expresión:
300α2
= 1+ α4
+ 2α2
α4
- 298α2
+ 1 = 0
Si x = α2
x2
- 298x +1 = 0
x = 0,0033
α = 0,058 (5,8 %)
Las presiones parciales de cada sustancia serán ahora: (PT = 20 atm)
PNH3 = [(1-α)/ (1+α)]⋅ PT = 17,8 atm
PN2 = [α / 2(1+α)]⋅ PT = 0,55 atm
Ph2 = [3α / 2(1+α)]⋅ PT = 1,65 atm
COMUNIDAD VALENCIANA / JUNIO 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / BLOQUE C / CUESTIÓN Nº 3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
3.- La reacción para la obtención industrial de amoníaco está basada en la reacción:
N2 (g) + 3 H2 (g) 2 NH3 (g) DDHº = -92 KJ
Razonar qué efecto producirá sobre el equilibrio:
a) Una disminución del volumen del reactor a temperatura constante.
b) Un aumento de temperatura a presión constante.
c) La adición de un catalizador.
Solución:
Por el principio de Le Chatelier, si sobre un sistema en equilibrio se introduce alguna
modificación, dicho sistema tenderá a evolucionar ene le sentido que se oponga a tal cambio:
a) Una disminución de volumen está provocada por un aumento de presión, lo cual provoca
que el equilibrio se desplace en el sentido en que se reduzca el número de moles de gases, en
este caso, hacia la derecha, aumentando la producción de amoníaco.
b) Si se eleva la temperatura, el equilibrio evoluciona en el sentido en que se absorba calor,
esto es, en que sea endotérmica. En este caso, hacia la izquierda, pues tal y como está escrito
el equilibrio, la entalpía es negativa.
c) La presencia de un catalizador solamente modifica la velocidad de una reacción, no
desplaza el equilibrio.
COMUNIDAD VALENCIANA / JUNIO 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / BLOQUE C / CUESTIÓN Nº 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
4.- a) ¿Cuál es la diferencia entre el concepto de ácido y base de Arrhenius y de Brönsted
y Lowry?
b) Dados los siguientes ácidos:
HClO4 (ácido fuerte)
HF (Ka = 7 · 10-4
)
HClO (Ka = 3,2 · 10-8
)
Escribir sus bases conjugadas respectivas.
c) Ordenar, razonadamente, las bases conjugadas del apartado b) en orden creciente de
fuerza como bases.
Solución:
a) Según Arrhenius, un ácido es aquella especie que en disolución acuosa se disocia
desprendiendo protones. Y base, la especie que al disociarse cede iones OH-.
Para Brönsted, un ácido es una molécula o ión, que en disolución tiende a ceder protones,
mientras que las bases son aquellas que captarían protones, existiendo así pares ácido- base
conjugados.
b) Se escriben las reacciones de disociación de los tres ácidos, siendo equilibrios en los dos
últimos casos, por tratarse de ácidos débiles, disociados parcialmente:
HClO4 + H2O τ H3O+
+ ClO4
-
HF + H2O H3O+
+ F-
HClO + H2O H3O+
+ ClO-
Las bases conjugadas serán, por tanto:
ClO4
-
conjugado del ácido perclórico, HClO4
F-
conjugado del ácido fluorhídrico, HF
ClO-
conjugado del ácido hiplocloroso, HClO
c) Existe una relación constante entre la constante de disociación un ácido y la de su base
conjugada:
Kw = Ka · Kb
COMUNIDAD VALENCIANA / JUNIO 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / BLOQUE C / CUESTIÓN Nº 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Donde Kw es el producto iónico del agua, que a 25º C vale 10-14
Por ello, a un ácido fuerte (con Ka alta), le corresponderá una base débil (con Kb pequeña), y
viceversa. En orden creciente, la fuerza de las bases conjugadas anteriores será:
ClO4
-
 F-
 ClO-
COMUNIDAD VALENCIANA / JUNIO 02. LOGSE / QUÍMICA / TERMOQUÍMICA /
BLOQUE A / PROBLEMA Nº 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
1.- Se dispone de 80 ml de una disolución 0,15 M de ácido clorhídrico, disolución A, y de
100 ml de una disolución 0,1 M de hidróxido de sodio, disolución B. Se quiere saber:
a) El pH de la disolución A.
b) El pH de la disolución B.
c) Si se mezclan las dos disoluciones, ¿cuánto valdrá el pH de la resultante?
Solución:
a) Se escribe la disociación total del ácido fuerte, teniendo en cuenta que por ello la
concentración inicial de ácido será la misma que la final de los iones:
HCl + H2O τ H3O+
+ Cl-
[ ]inicial 0,15 -- --
[ ]final -- 0,15 0,15
Por la definición de pH se tiene:
pH = - log [H3O+
] = 0,82
b) Con el hidróxido de sodio, como base fuerte:
NaOH τ Na+
+ OH-
[ ]inicial 0,1 -- --
[ ]final -- 0,1 0,1
Ahora se determina el pOH, y a continuaciónel pH:
pOH = - log [OH-
] = 1
pH = 14 - 1 = 13
c) Al mezclar el ácido con la base, se forma una sal neutra, pues procede de ácido y base
fuertes, pero al determinar el número de moles que reaccionará de las dos especies, se tiene
que el HCl está en exceso, luego sobrarán protones, y la mezcla tendrá carácter ácido:
moles HCl = 0,08 · 0,15 = 0,012 moles
moles NaOH = 0,1 · 0,1 = 0,01 moles
HCl + NaOH τ NaCl + H2O
COMUNIDAD VALENCIANA / JUNIO 02. LOGSE / QUÍMICA / TERMOQUÍMICA /
BLOQUE A / PROBLEMA Nº 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Moles iniciales 0,012 0,01 -- --
Moles finales 0,002 -- 0,01
Con los moles de ácido sobrantes, se escribe de nuevo la reacción de disociación:
HCl + H2O τ H3O+
+ Cl-
n inicial 0,002 -- --
n final -- 0,002 0,002
Luego la concentración de protones presente en el volumen total será:
[H3O+
] = 0,002 / 180 = 0,011 M
De nuevo, por la definición de pH se tiene:
pH = - log [H3O+
] = 1,95
Como era de esperar, el pH corresponde a una disolución ácida.
CASTELLÓN / JUNIO 98. COU / QUÍMICA /CINÉTICA Y EQUILIBRIO /OPCIÓN A/
Nº 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
1.- Un equilibrio químico de primordial importancia en el horno alto es:
C (s) + CO2 (g) ⇔ 2CO (g) Kp (900 K) = 0,17 atm.
En un recipiente hermético de 100 L se ha introducido dióxido de carbono a una presión de
0,8 atm, manteniendo la temperatura a 900 K. Si existe carbono en exceso, calcular: a) los
moles de CO en el equilibrio, b) la presión total en el equilibrio.
Datos:R = 0,082 atm ⋅ L ⋅ K-1
⋅ mol-1
Solución:
Tenemos en este problema un equilibrio heterogéneo, donde utilizaremos las presiones parciales de
los componentes gaseosos. La ecuación del equilibrio es:
C (s) + CO2 (g) ⇔ 2CO (g)
P0 - 0.8 0
Pr - x 0
Peq - 0,8-x 2x
Sustituyendo en la expresión de la constante de equilibrio: Kp = (Pco)2
/ Pco2
0,17 = (2x)2
/ (0,8-x)
De donde se obtiene la ecuación de segundo grado: 4x2
+ 0,17 x - 0, 136 = 0, cuya solución es: x =
0, 16 atm.
Entonces, Pco = 2· 0,16 = 0,32 atm.
a) Los moles de CO en el equilibrio se obtienen aplicando la ecuación de los gases ideales:
pV = nRT
n = 0,33 mol de CO
b) La presión total será:
Pt = Pco2 + Pco = (0,8 - 0,16) + 0,32 = 0,96 atm.
1173·082,0
100·32,0
·
·
==
TR
Vp
n
CASTELLÓN / JUNIO 98. COU / QUÍMICA /CINÉTICA Y EQUILIBRIO /OPCIÓN A/
Nº 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
2.- A una disolución que contiene 50 mL de HCl 0,1 M se le van añadiendo cantidades
sucesivas de volúmenes de NaOH 0,1 M. Calcular: a) El pH inicial, antes de la adición de
la base. b) El pH después de la adición de 10 mL, 49,99 mL, 50 mL, 50,01 mL y 75 mL de
base.
Solución:
a) En primer lugar calculamos el pH inicial de la disolución de HCl 0,1M. Puesto que se trata de
un ácido muy fuerte, se encuentra totalmente disociado:
HCl + H2O → H3O+
(aq ) + Cl-
(aq)
Por lo tanto: [H3O+
] = 0,1 M
pH = -log (0,1) = 1
b) Como las disoluciones de ácido y de base tienen la misma molaridad, al añadir a los 50 mL de
HCl 0,1 M, 10 mL de NaOH 0,1 M, puede decirse que van a quedar 50 - 10 = 40 mL de HCl 0,1
M sin neutralizar.
n = M⋅V =0,1⋅40⋅10-3
= 4⋅10-3
mol HCl
Estos moles estarían contenidos en un volumen de disolución de 50 + 10 = 60 mL, con lo cual la
molaridad de esta nueva disolución y su pH serán:
M=
V
n
= 3
3
10·60
10·4
−
−
=0,067M
[HCl] = [H+
] = 0,067 M
pH = -log (0,067) = 1,2
Cuando añadimos 49,9mL de NaOH, quedan sin neutralizar: n = 10-6
mol HCl
[H+
]= 3
6
10·99,99
10
−
−
≈ 10-5
M
pH = - log 10-5
= 5
CASTELLÓN / JUNIO 98. COU / QUÍMICA /CINÉTICA Y EQUILIBRIO /OPCIÓN A/
Nº 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Al añadir 50 mL de NaOH no queda nada sin neutralizar, por tanto pH = 7
Cuando añadimos 50,01 mL de NaOH, quedan sin neutralizar: n =10-6
mol NaOH
[OH-
]= 3
6
10·01,100
10
−
−
=9.99·10-6
M
pOH = 5
pH =14 – pOH = 9
Al añadir 75 mL de NaOH quedan sin neutralizar: n = 2,5⋅10-3
mol NaOH
[OH-
]= 3
3
10·125
10·5,2
−
−
=0.02M
pOH = -log (0,02) =1,7
pH = 14 – 1,7 =12,3
CASTELLÓN / JUNIO 98. COU / QUÍMICA /CINÉTICA Y EQUILIBRIO OPCIÓN A/
Nº 3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
3.- La solubilidad del iodato de plomo (II) en agua destilada es 1,11·10-2
g/L a 25ºC.
Calcular: a) El producto de solubilidad del iodato de plomo (II) a 25 ºC. b) La concentración
de los iones iodato y plomo en una disolución saturada a 25 ºC.
Datos: Masas atómicas relativas: Pb = 207,19 ; I = 126,9 ; 0 = 16.
Solución:
El iodato de plomo (II) tiene el siguiente equilibrio de solubilidad:
Pb(IO3)2 (s) ⇔ Pb2+
(aq) + 2 IO3
-
(aq)
Su producto de solubilidad es: Ks = [Pb2+
] ⋅ [IO3
-
]2
Poniendo Ks en función de la solubilidad, como se cumple que:
[Pb2+
] = s ; [IO3
-
] = 2s
Ks = s ⋅ (2s)2
= 4s3
La solubilidad nos la dan en g/L y se debe expresar en mol/L
Luego s = 1,99·10-5
mol/L
Sustituyendo en la expresión de Ks resulta:
Ks = 4s3
= 4 · (1,99⋅10-5
)3
= 3,15·10-14
b) [Pb2+
] = s = 1,99⋅10-5
M
[IO3
-
] = 2s = 3,98⋅10-5
M
5
2
10·99,1
557
10·11,1
.
/
/ −
−
===
molecularM
Lg
Lmol
COMUNIDAD VALENCIANA / JUNIO 99. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / OPCIÓN A / PROBLEMA nº 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
2.- El compuesto NH2CO2NH4 (s) se descompone el calentarlo según la reacción:
NH2CO2NH4 (s) D CO2 (g) + 2 NH3 (g)
En un recipiente, en el que previamente se ha hecho el vacío, se calienta una cierta
cantidad del compuesto sólido y se observa que la presión total del gas en el equilibrio es
0,843 atm a 400 K.
a) Calcular Kp y Kc para el equilibrio presentado.
b) Calcular la cantidad (en moles) del compuesto sólido que quedará sin descomponer si
se introduce 1 mol en un recipiente vacío de 1 litro y se calienta hasta 400 K.
Datos: R= 0,082 atm·L/(K·mol)
Solución:
a) Al ser doble el número de moles de amoniaco que de dióxido de carbono, su presión parcial
también lo será:
x + 2x = 0,843 atm
x = 0,281 atm
P(CO2) = 0,281 atm P(NH3) = 0,562 atm.
Kp = P(CO2)· P(NH3)2
Kp = 0,281 · (0,562)2
= 8,9·10-2
Kp = Kc · (RT) ∆n
∆n = 3, por lo tanto: Kc = 8,9 ·10-2
/ (0,082 · 400)3
= 2,5 ·10-6
b) Si llamamos x al número de moles descompuestos, tenemos:
NH2CO2NH4 (s) D CO2 (g) + 2NH3 (g)
Moleso 1
Molesr x
Moleseq 1−x x 2x
Kc = [CO2] · [NH3]2
2,5·10-6
= (x / 1) · (2x / 1)2
= 4x3
x = 8,5·10-3
mol
Por lo tanto, la cantidad de sólido que queda sin descomponer será:
1−x = 1 − 8,5·10-3
= 0,9915 moles
COMUNIDAD VALENCIANA / JUNIO 99. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / OPCIÓN A / PROBLEMA nº 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
COMUNIDAD VALENCIANA / JUNIO 99. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN nº 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
1.- Escribir las reacciones de disociación, según los modelos de Arrhenius y de Brönsted-
Lowry, de las siguientes especies químicas:
a) Ácido acético.
b) Amoníaco.
c) Hidróxido sódico.
Solución:
Según la teoría de Arrhenius, ácido es toda sustancia capaz de disociarse en iones hidronio (H3O+
),
y base es toda sustancia capaz de disociarse en iones hidroxilo (OH-
). Las reacciones de
neutralización deben darse en medio acuoso.
Por el contrario, para Brönsted-Lowry, ácido es toda sustancia capaz de ceder protones H+
y base
es toda sustancia capaz de aceptar iones H+
.
a) El ácido acético (CH3−COOH) es un ácido para las dos teorías.
Arrhenius: CH3−COOH → CH3−COO-
(aq) + H+
(aq)
Brönsted-Lowry: CH3−COOH + H2O → CH3−COO
-
+ H3O+
b) El amoníaco, NH3, no sería una base de Arrhenius, ya que no posee átomos de O.
Brönsted-Lowry: NH3 + H2O → NH4
+
+ OH-
c) El hidróxido sódico, NaOH, es una base para ambas teorías.
Arrhenius: NaOH → Na+
(aq) + OH-
(aq)
Brönsted-Lowry: H2O + NaOH → Na+
+ OH-
+ H2O
El grupo hidroxilo del hidróxido de sodio actúa como base aceptando un protón de la molécula de
agua.
COMUNIDAD VALENCIANA / JUNIO 99.COU / QUIMICA / CINETICA Y
EQUILIBRIO / BLOQUE B / Nº 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
2.- Se preparan disoluciones acuosas de las siguientes sales: nitrato sódico, cianuro de
sodio, bromuro potásico, cloruro de amónico y acetato sódico.
Escribe en cada caso las reacciones ácido-base correspondientes e indica, en base a las
mismas, si el pH será ácido, neutro o básico.
Datos: Ka del ácido cianhídrico = 4·10-10
; Ka del ácido acético = 1,8·10-5
;
Kb del amoniaco = 1,8·10-5
.
Solución:
Nitrato de sodio: NaNO3 en disolución acuosa. Es una sal que se disocia completamente:
NaNO3 → Na+
+ NO3
-
Na+
es un ácido débil que proviene de una basa fuerte NaOH, por lo tanto no sufre hidrólisis
NO3
-
es una base débil que proviene de un ácido fuerte HNO3, por lo que no sufre hidrólisis.
Al no sufrir hidrólisis ninguno de los iones, el pH vendrá determinado por el producto iónico
del agua (pH = 7 neutro).
Cianuro de sodio: NaCN, es una sal que en disolución acuosa se disocia completamente.
NaCN→ Na+
+ CN-
Na+
ácido débil, no sufre hidrólisis
CN-
base fuerte que proviene del HCN que es un ácido débil, por lo tanto sufre hidrólisis.
CN-
+ H2O D HCN + OH-
Como en la reacción de hidrólisis se desprenden iones OH-
, el pH de las disolución será
básico (pH  7).
Bromuro potásico: KBr, es una sal que en disolución acuosa se disocia completamente.
KBr → K+
+ Br-
K+
es un ácido débil que proviene de una base fuerte KOH, no sufre hidrólisis.
Br-
es una base débil que proviene de HBr ácido fuerte, no sufre hidrólisis.
Como en el caso del NaNO3, el pH de la disolución es pH = 7, neutro.
Cloruro amónico: ClNH4, en disolución acuosa se disocia totalmente.
ClNH4 → Cl-
+ NH4
+
COMUNIDAD VALENCIANA / JUNIO 99.COU / QUIMICA / CINETICA Y
EQUILIBRIO / BLOQUE B / Nº 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Cl-
es una base débil que proviene del HCl, ácido fuerte, no sufre hidrólisis
NH4
+
es un ácido fuerte, que proviene del NH3, base débil, sufrirá hidrólisis.
NH4
+
+ H2O D NH3 + H3O+
En la reacción de hidrólisis se desprenden iones H3O+
, por lo que el pH de la disolución es
ácido (pH  7).
Acetato de sodio: CH3COONa, se disocia completamente en disolución acuosa.
CH3COONa → CH3COO-
+ Na+
CH3COO-
es una base fuerte que proviene de un ácido débil CH3COOH, sufre hidrólisis
Na+
es un ácido débil que proviene de una base fuerte NaOH, no sufre hidrólisis
CH3COO-
+ H2O D CH3COOH + OH-
Se desprenden iones OH-
, por lo que el pH de la disolución es básico (pH  7).
ALICANTE / JUNIO 99. COU/ QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN B /
CUESTIÓN 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
1.- 0,301 gramos de un ácido orgánico se disolvieron en 100 mL de agua. Esta
disolución se valoró con NaOH 0,2 M y se necesitaron 20,9 mL para su neutralización.
A partir de estos datos podríamos deducir que el ácido orgánico es:
a) CH3-CH2-COOH
b) CH2=CH-COOH
c) CH3-COOH
Datos: Pesos atómicos: H=1,0; C=12,0; O=16,0 y Na=23,0
Solución:
La reacción de neutralización que ha tenido lugar se produce mol a mol. Sabiendo que los
moles de NaOH empleados son x, tenemos:
1000 mL disoluc. / 0,2 mol NaOH = 20,9 mL / x
x = 4,18 · 10-3
mol NaOH
Así, sabiendo que los moles reaccionantes del ácido son exactamente los mismos que los de
NaOH, es decir, 4,18 · 10-3
, podemos determinar la masa molar, y por tanto el peso molecular,
del ácido en cuestión:
4,18 · 10-3
mol / 0,301 g = 1 mol / x
x = 72 g/mol
Y su peso molecular será 72.
Se trata, pues, del CH2=CH-COOH
CASTELLON / JUNIO 99.COU / QUIMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
CUESTION Nº 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
1.- Se desea averiguar la concentración de una disolución acuosa de cloruro de sodio.
Para ello se toman 200 mL de dicha disolución y se mezclan a 25ºC con 400 mL de
disolución de nitrato de plata 10-3
M. Se forma un precipitado que se filtra y se seca. El
peso del precipitado, una vez seco, es 28,63 mg. ¿Qué concentración tenía la disolución
de cloruro de sodio?
Datos:a 25 ºC, Kps (AgCl) = 1,8·10-10
M2
.
Supóngase que los volúmenes son aditivos y que tanto el NaCl como el AgNO3 se
encuentra totalmente disociados.
Masas atómicas relativas: Ag = 107,87; Cl = 35,5.
Solución:
Reacción ajustada: NaCl + AgNO3 → AgCl + NaNO3
Los moles de nitrato de plata utilizados:
M = nº moles / V.
10-3
= nº moles / 0,4
nº moles de AgNO3 = 0,4·10-3
Los moles de AgCl obtenidos son: Nº moles = m(g) / Pm.
nº moles de AgCl = 28,63 · 10-3
/ 143,37 = 0,2·10-3
mol.
Por la estequiometría de la reacción 1:1, si se han formado 0,2·10-3
moles de AgCl, los
0,4·10-3
moles de AgNO3 añadidos estarán en exceso y no los tendremos en cuenta en los
cálculos estequiométricos.
Los 0,2·10-3
moles de AgCl habrán sido originados a partir de 0,2·10-3
moles de NaCl, estos
moles estarán contenidos en los 200 mL, por lo que la molaridad de la disolución será:
M = moles / V
M = 0,2·10-3
/ 0,2 = 1·10-3
M
Como la Kps del AgCl es muy pequeña, la cantidad de este que queda en disolución es tan
pequeña que puede despreciarse.
CASTELLÓN / JUNIO 99.COU / QUIMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
PROBLEMA Nº2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
2.- a) El intervalo de viraje del indicador ácido-base naranja de metilo es, a pH entre 3,1
y 4,4, rojo-amarillo, y, el de la fenolftaleina, a pH entre 8,2 y 10, incoloro-rosa.¿Por qué
ambos se pueden utilizar en la valoraciones de ácido fuerte (como HCl) con base fuerte
(como el NaOH), cuyo pH de equivalencia es pH = 7, si a ese pH el primero es ya
amarillo y el segundo aún es incoloro?
b) El azul de bromotimol vira en un intervalo de pH entre 6 y 7,6 (amarillo-azul).Por
tanto, parece en principio más adecuado como indicador para las valoraciones
HCl / NaOH que los anteriores. Si estamos valorando 50 mL de HCl 0,2 M con NaOH
0,2 M, calcula el pH de la disolución de HCl 0,2M y el volumen de NAOH que se ha de
añadir cuando:
b.1) Se alcanza el punto de equivalencia, esto es, se ha neutralizado todo el ácido y el pH
es 7.
b.2) Se alcanza el punto final de la valoración empleando como indicador el naranja de
metilo, es decir, cuando la disolución es de color amarillo y el pH es 4,4.
b.3) Se alcanza el punto final de la valoración empleando como indicador la
fenolftaleina, es decir, cuando la disolución empieza a adquirir tonalidad rosa pálido y el
pH es 8,2.
b.4) Se alcanza el punto final de la valoración empleando como indicador el azul de
bromotimol, es decir, cuando la disolución es de color azul y el pH es 7,6.
Solución:
a) En las valoraciones de ácido fuerte con base fuerte, en las proximidades del punto de
equivalencia hay un gran salto de pH aproximadamente de pH = 3 a pH = 10, y en este
intervalo el naranja de metilo vira, a rojo y la fenolftaleina, vira a rosa.
b.1) En las valoraciones de HCl / NaOH la normalidad del ácido y la base es igual, por lo que
para alcanzar el punto de equivalencia el pH tiene que ser 7, por lo que habrá que añadir el
mismo volumen de NaOH que volumen de HCl que tengamos, en este caso V = 50 mL
b.2) Si el pH = 4,4 significa que [H3O+
] = 4,0 · 10-5
M, como la concentración de iones
hidrónio es muy pequeña, nos indica que estamos muy cerca del punto de equivalencia, por lo
tanto está neutralizado casi todo el HCl, es decir hemos añadido casi 50 mL de la disolución
de NaOH, por lo que el volumen total de la disolución es aproximadamente 100 mL, quedarán
por lo tanto sin neutralizar x mL de HCl 0,2 M
[H3O+
] = 4,0·10-5
M = 0,2 M · x mL / 100 mL
x mL = 4,0·10-5
· 100 / 0,2 = 0,02 mL
Se han añadido exactamente 50-0,02 = 49,98 mL de la disolución de NaOH.
CASTELLÓN / JUNIO 99.COU / QUIMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
PROBLEMA Nº2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
b.3) Si el pH = 8,2, será: pOH = 14 – pH = 14 – 8,2 = 5,8
[OH-
] = 1,6·10-6
M.
Esta concentración nos indica que nos hemos pasado un poco del punto de equivalencia, por
lo que hay iones hidroxilo en exceso, queda un volumen x de NaOH 0,2 M en exceso:
[OH-
] = 1,6·10-6
M = 0,2 M · x mL / 100 mL
x mL = 1,6·10-6
· 100 / 0,2 = 8 · 10-4
mL, por lo que el volumen exacto añadido es de:
50 + 8·10-4
mL = 50,0008 mL
b.4) Del mismo modo que en el apartado b.3), el volumen exacto de NaOH añadido resulta
[OH-
] = 10-6,4
M = 0,2 M · x mL / 100 mL;
x mL = 10-6,4
· 100 / 0,2 = 2·10-4
mL
Volumen añadido = 50 + 0,0002 = 50,0002 mL.
COMUNIDAD VALENCIANA / SEPTIEMBRE 00. LOGSE / QUIMICA / CINETICA Y
EQUILIBRIO/ OPCION A / CUESTION 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
1.- Determine la Kp a 1120 K del equilibrio químico representado por
C (s) + CO2 (g) + 2 Cl2 (g) • 2 COCl2 (g)
A partir de las constantes de equilibrio siguientes, a 1120 K:
C (s) + CO (g) • 2 CO (g) Kp1 = 1,3·1014
COCl2 (g) • CO (g) + Cl2 (g) Kp2 = 1,667·102
Solución:
La reacción en cuestión se obtendría a partir de las otras dos reacciones:
C (s) + CO (g) • 2 CO (g)
(-2) [ COCl2 (g) • CO (g) + Cl2 (g) ]
C (s) + CO2 (g) + 2 Cl2 (g) • 2 COCl2 (g)
La ley de Acción de Masas en la versión de Kp es la siguiente:
Kp =
22
2
2
2
· ClCO
COCl
PP
P
Kp1 =
2
2
CO
CO
P
P
y Kp2 =
2
2
·
COCl
ClCO
P
PP
A partir de estas expresiones se obtiene que:
Kp = Kp1 / (Kp2)2
Kp = 1,3·1014
/ (1,667·102
)2
= 4,678·109
COMUNIDAD VALENCIANA / SEPTIEMBRE 00. LOGSE / QUIMICA / CINETICA Y
EQUILIBRIO /OPCION A / PROBLEMA 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
2.- Disponemos de un vaso que contiene 100 mL de disolución 0,15 M de KOH (base
fuerte) y otro vaso que contiene 100 mL de disolución 0,15 M de NH3 (Kb = 1,8·10-5
)
a) Calcule el pH y la concentración de todas las especies presentes en el equilibrio en
ambas disoluciones.
b) Escriba las reacciones de neutralización de ambas bases con ácido clorhídrico
(HCl).Calcule el volumen de disolución 0,45 M de HCl necesario para neutralizar
cada una de las disoluciones KOH y NH3.
Solución:
a) Disolución de KOH 0,15 M V = 100 mL
El hidróxido potásico es una base fuerte que en disolución acuosa se disocia completamente:
KOH → K+
+ OH-
En la disolución aumenta la concentración de iones hidroxilo, este aumento de concentración
influirá en el valor de pH.
[OH-
] = 0,15 M
pOH = - log [OH-
] = - log (0,15) = 0,83
A partir del producto de ionización del agua sabemos que:
pH + pOH = 14
pH = 14 – pOH = 14 – 0,82 = 13,17 (muy básico)
Disolución de NH3 0,15M V = 100 mL Kb = 1,8·10-5
El amoniaco es una base débil, lo comprobamos con el valor de la constante de basicidad, el
equilibrio de hidrólisis es:
NH3 + H2O • NH4
+
+ OH-
Inicialmente 0,15 --- ---
Reacciona x --- ---
Equilibrio 0,15 – x x x
Aplicando la ley del equilibrio se tiene:
Kb =
[ ][ ]
[ ]3
4
NH
OHNH −+
1,8·10-5
= x2
/ (0,15 – x)
COMUNIDAD VALENCIANA / SEPTIEMBRE 00. LOGSE / QUIMICA / CINETICA Y
EQUILIBRIO /OPCION A / PROBLEMA 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Se obtienen dos valores de x, uno negativo que no tiene sentido químico, y el otro valor
positivo:
x = 1,63·10-3
[OH-
] = 1,63·10-3
mol/L
pOH = -log [OH-
] = -log (1,63·10-3
) = 2,78
Como en el caso anterior a partir del producto iónico del agua se obtiene
pH = 14 – 2,78 = 11,22 (básico)
b) En una reacciónde neutralizaciónel número de equivalentes de ácido es igual al número de
equivalentes de base.
La neutralización se representa así: H3O+
+ OH-
• 2 H2O
Cada mol de iones hidronio se neutraliza con un mol de iones hidroxilo.
En el caso de la base fuerte KOH (valencia = 1):
N · V = N’ · V’
0,15 · 0,1 = 0,45 · V’
V’ (HCl) = 3,3·10-4
L = 0,33 mL
En el caso de la base débil NH3 , el resultado será:
[OH-
] = 1,63·10-3
mol/L
n OH-
= M · V= 1,63·10-3
· 0,1 = 1,63·10-4
moles
Se necesitan, por tanto: n H3O+
= 1,63·10-4
moles
Lo cual supone una cantidad de moles igual del ácido fuerte:
[HCl] = 1,63·10-4
moles
Como tenemos un ácido HCl que es 0,45 M:
n = V · M
1,63·10-4
= V · 0,45
V = 3,62 · 10-4
L = 0,362 mL HCl
ALICANTE / SEPT 00. COU / QUÍMICA /CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCION A /
EJERCICIO 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
2.- En un recipiente vacío de 1 litro de capacidad, se introducen 0,1 moles de H2(g) y 0,1
moles de H2S(g) y se añade un exceso de S(s), dejando que el sistema alcance el
equilibrio a 100ºC. La constante de equilibrio (Kp) para la reacción vale 14,3 y la
reacción es exotérmica.
a) Calcule las presiones de H2 y de H2S en el equilibrio.
b) Si añadimos más S(s) a 100ºC ¿ Qué le ocurrirá a la cantidad de H2S(g) que existe en
el equilibrio?
c) La misma pregunta que en el apartado b) pero al disminuir el volumen del recipiente,
a temperatura constante.
d) La misma pregunta que en el apartado b) pero al disminuir la temperatura.
Considere que los gases se comportan como ideales y considere el equilibrio:
H2(g) + S(s) ⇔ H2S(g).
Razone todas las respuestas.
Solución:
a) La reacción que tiene lugar es:
H2(g) + S(s) ⇔ H2S(g)
Como el S es sólido (equilibrio heterogéneo) no lo tendremos en cuenta para calcular Kp.
Para saber hacia donde evolucionará la reacción calculamos el coeficiente de reacción:
Q = 0,1/ 0,1= 1
Kp = 14,3
Puesto que Q  Kp para que se alcance el equilibrio, Q debe aumentar hasta igualar Kp; es
decir, la reacción deberá evolucionar de izquierda a derecha (aumento de la concentración del
producto H2S).
H2(g) + S(s) ⇔ H2S(g)
n inic. 0,1 0,1
n reacc. x
n eq. 0,1-x 0,1+x
nT = 0,1-x + 0,1+x = 0,2
Kp = PH2S / PH2
14,3 = (0,1+x) / (0,1-x)
x = 0,087
ALICANTE / SEPT 00. COU / QUÍMICA /CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCION A /
EJERCICIO 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Aplicando la ley de los gase ideales y sabiendo que V = 1 L, se tiene:
PT = nT·R·T / V
PT = 0,2 · 0,082 · 373 / 1 = 6,12 atm
Luego las presiones parciales en el equilibrio son:
PH2S = (0,187 / 0,2) · 6,12 = 5,72 atm
PH2 = (0,013 / 0,2) · 6,12 = 0,398 atm
b) Al añadir S(s) el equilibrio no se desplazará, porque el S al ser sólido (su concentración es
constante) no participa en el valor de la constante del equilibrio heterogéneo. La cantidad de
H2S será la misma.
c) Si disminuye el volumen del recipiente el equilibrio se desplazará en el sentido que
disminuya el nº de moles. Como el nº de moles gaseosos en ambos términos es el mismo no
se modifica el estado de equilibrio. La cantidad de H2S será la misma.
d) Al disminuir la temperatura el equilibrio se desplazará en el sentido en que se desprenda
energía. Como la reacción es exotérmica, el equilibrio se desplazará hacia la derecha, por lo
que la cantidad de H2S aumenta.
ALICANTE / SEPT 00. COU / QUÍMICA /CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCION B /
EJERCICIO 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
1.- a) Defina claramente el concepto de ácido, de base y de reacción ácido-base de
acuerdo con el modelo de Brönsted-Lowry.
b) Indique cuatro especies o moléculas que actúen como ácido, cuatro especies o
moléculas que actúen como base y escriba las reacciones ácido-base correspondientes, de
acuerdo con Brönsted-Lowry.
Solución:
a) Según Brönsted-Lowry:
- Ácido es toda especie química ( molécula o ion ) capaz de ceder protones.
- Base es toda especie química ( molécula o ion ) capaz de aceptar protones.
De estas definiciones se desprende que si hay una sustancia que cede protones debe haber
frente a ella otra que capte dichos protones, es decir, no cabe hablar, según esta teoría, de
ácidos y de bases como entes aislados, sino más bien de pares ácido-base. Así, en una
reacción, cada ácido tiene su base conjugada y cada base, su ácido conjugado.
Las reacciones entre ácidos y bases son reacciones de transferencia de protones, es decir,
reacciones proteolíticas.
El esquema de una reacción ácido-base sería el siguiente:
HA + B ⇔ A-
+ BH+
Ácido 1 Base 2 Base 1 Ácido 2
Dado un ácido HA y una base B, las reacciones que tendrán lugar serán:
-El ácido HA se disocia en un protón y el anión A-
.
-La sustancia B capta el protón cedido por HA transformándose en el catión BH+
.
b) Ácidos: NH4
+
; H3O+
; HS-
; HSO4
-
Bases: NH3; OH-
; Cl-
; SO4
2-
Las reacciones correspondientes serán:
NH3 + H2O ⇔ NH4
+
+ OH-
B Ac Ac B
HCl + H2O ⇔ Cl-
+ H3O+
Ac B B Ac
SO4
2-
+ H2O ⇔ HSO4
-
+ OH-
B Ac Ac B
HS-
+ H2O ⇔ S2-
+ H3O+
Ac B B Ac
COMUNIDAD VALENCIANA / SEPTIEMBRE 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / BLOQUE C / CUESTIÓN Nº 5
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
5.- Se dispone de un sistema en equilibrio a 25ºC, que contiene C (s), CO (g) y CO2 (g):
C (s) + CO2 (g) 2 CO (g) DDH = + 172,4 KJ / mol
Justificar si la cantidad de CO (g) se mantienen constante, aumenta o disminuye
cuando:
a) Aumenta la temperatura.
b) Disminuye la presión.
c) Se introduce C (s) en el recipiente.
Solución:
Por el principio de Le Chatelier, si sobre un sistema en equilibrio se introduce alguna
modificación, dicho sistema tenderá a evolucionar ene le sentido que se oponga a tal cambio:
a) Si se eleva la temperatura, el equilibrio evoluciona en el sentido en que se absorba calor,
esto es, en el que sea endotérmica, en este caso, hacia la derecha. Luego para el equilibrio
dado, se aumentaría la producción de CO.
b) Una disminución de presión, lo cual provoca que el equilibrio se desplace en el sentido en
que aumente el número de moles gaseosos, en este caso, hacia la derecha, aumentando la
producción de CO.
c) El aumento de la concentración del carbono sólido (reactivo), hará que el equilibrio se
desplace en el sentido en que se consuma este carbono, es decir, hacia la derecha,
generándose más CO.
COMUNIDAD VALENCIANA / SEPTIEMBRE 03. LOGSE/ QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO/ BLOQUE A / PROBLEMA Nº 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
PROBLEMA 4.-
La constante de ionización del ácido fórmico (HCOOH) es de 1,77·10-4
. Calcular:
a) El pH de la disolución formada al disolver 0,025 g de ácido fórmico en 500 mL de
agua.
b) El pH de la disolución resultante al añadir 50 mL de ácido clorhídrico 0,02 M a 0,1 L
de la disolución anterior.
DATOS: Masas atómicas: H: 1; C: 12; O: 16
Solución:
Se escribe el equilibrio de disociación del ácido débil dado, llamando x a la cantidad
disociada en el equilibrio. Se determina la concentración inicial de ácido hallando los moles
contenidos en los 0,025 g, y dividiéndolos entre el volumen de agua tomado:
Moles HCOOH = 0,025 / 46 = 5,4 · 10-4
M = 5,4 · 10-4
/ 0,5 = 1,08 · 10-3
HCOOH + H2O ‡ HCOO-
+ H3O+
[ ]inicial 1,08 · 10-3
-- --
[ ]equil. 1,08 · 10-3
- x x x
La expresión de la Kc para el caso dado es:
Kc = ([HCOO-
] · [H3O+
]) / [HCOOH]
Kc = x2
/ (1,08 · 10-3
- x) = 1,77 · 10-4
De donde se tiene:
x = 3,58 · 10-4
M = [H3O+
]
Y recordando la expresión de pH:
pH = - log [H3O+
] = 3,44
Es menor que 7, como era de esperar la disolución es ácida.
b) El ácido que ahora se añade es fuerte, luego está totalmente disociado en sus iones,
aportando a la mezcla:
moles de HCl = 0,02 · 0,05 = 0,001 moles = 0,001 moles de H3O+
COMUNIDAD VALENCIANA / SEPTIEMBRE 03. LOGSE/ QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO/ BLOQUE A / PROBLEMA Nº 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
La nueva concentración de protones será:
[H3O+
]nueva = moles totales de H3O+
/ V total
[H3O+
]nueva = (1,08 · 10-4
moles de protones aportan los 0,1 L de HCOOH + 0,001 moles
de protones aporta el HCl) / (0,05 + 0,1)
[H3O+
]nueva = 7,38 · 10-3
M
Luego como ya se sabe:
pH = - log [H3O+
]nueva = 2,47
Es una disolución más ácida que la inicial, pues se le ha adicionado un ácido fuerte.
COMUNIDAD VALENCIANA / SEPTIEMBRE 99. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA
Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN Nº 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
2.- Razonar si son ciertas o falsas las siguientes afirmaciones referidas a una disolución
acuosa de amoníaco a la que se le añade cloruro de amonio:
A) El grado de disociación del amoníaco disminuye.
B) El pH de la disolución aumenta.
Solución:
A) Verdadera. Al añadir cloruro de amonio, introducimos un exceso de ión amonio y por
efecto del ión común, el equilibrio de disociación del amoniaco se desplaza hacia la izquierda.
NH3 + H2O D NH4
+
+ OH-
Con lo cual el grado de disociación del amoniaco disminuye.
B) Falsa. Al desplazarse este equilibrio hacia la izquierda disminuye la concentración de iones
OH-
en el medio, por lo que aumenta proporcionalmente la de iones H3O+
, disminuyendo así
el pH de la disolución amoniacal ( pH = -log [H3O+
] ).
COMUNIDAD VALENCIANA / SEPTIEMBRE 99. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA
Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN N º 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
4.-Para el equilibrio NH4Cl (s) D NH3 (g) + HCl (g), el valor de Kp es
1,04 · 10-2
atm2
.
A) Si 1 mol de NH4Cl (s) se coloca en un recipiente de paredes rígidas, inicialmente
vacío, y se cierra.¿Cuál será la presión parcial del HCl (g), en atm, en el equilibrio?.
B) Si después de alcanzado el equilibrio se añade una pequeña cantidad de NH4Cl (s),
manteniendo el volumen y la temperatura constantes, qué le sucederá a las
concentraciones de NH3 y de HCl.
Solución:
A) Se trata de un equilibrio heterogéneo donde: Kp = P NH3 · P HCl
Como ambas presiones parciales, según la estequiometría, han de ser iguales, la presión
parcial del HCl se calcula facilmente:
PHCl = (1,04 ·10-2
) ½
= 0,102 atm
B) Según el principio de Le Chatelier, al añadir un exceso de reactivo la reacción tiende a
contrarrestar dicha variación y así las concentraciones de NH3 y HCl aumentarán, ya que el
sistema tenderá a desplazarse hacia la derecha.
COMUNIDAD VALENCIANA / SEPTIEMBRE 99. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA
Y EQUILIBRIO / OPCIÓN B / PROBLEMA N º 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
1.- El pH de 1 litro de disolución de sosa cáustica (NaOH) es 13.
a) Calcular los gramos de álcali utilizados en prepararla.
b) ¿Qué volumen de agua hay que añadir al litro de disolución anterior para que su pH
sea de 12? Suponer los volúmenes aditivos.
Datos: Ar(Na) = 23 ; Ar(O) = 16 ; Ar(H) = 1
Solución:
a) Patimos del valor del pH de la disolución:
pH =14 – pOH = 13 pOH = 1
pOH = - log [ OH-
]
[ OH-
] = 10 – pOH
= 10-1
= 0,1 M
La sosa es una base fuerte, es decir totalmente disociada, eso supone conocer la concentración
inicial de sosa:
NaOH (aq) à Na+
+ OH-
[NaOH] = 0,1 M M(NaOH) = 40
n NaOH = V · M = 1· 0,1 = 0,1 moles
m NaOH = 0,1 · 40 = 4 g NaOH
b) [OH-
] inicial = 0,1 M
pH = 12
pOH = 14 –12 = 2
[OH-
] final = 10 –2
= 0,01 M
M = n / V
0,01 = (0,1·1) / (1 + x)
x = 9 l (Hay que añadir 9 litros de H2O a la disolución anterior).
COMUNIDAD VALENCIANA / SEPTIEMBRE 99. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA
Y EQUILIBRIO / OPCIÓN B / PROBLEMA N º 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
2.- CO2 (g) + C (g) D 2 CO (g)
A 817º C la constante Kp para la reacción entre el CO2 puro y el grafito caliente es 10.
Calcular:
a) La presión parcial del CO si en el equilibrio a 817ºC la presión total es de 4
atmósferas.
b) La fracción molar de CO2 en el equilibrio anterior.
c) La Kc a 817ºC.
Solución:
a) Se realiza la tabla del equilibrio heterogéneo suponiendo n moles del reactivo gaseoso:
CO2 (g) + C (s) D 2 CO (g)
no n cte
nr nx cte
neq n(1-x) cte 2nx
nt gases = n(1–x) + 2nx = n(1+x)
P CO2 = [n(1-x) / n(1+ x)] · PT
P CO = [2nx / n(1+ x)] · PT
Kp = (PCO)2
/ (PCO2)
10 = (4x2
) / (1-x2
) · 4
x = 0,62 (luego se disocia un 62%)
PCO = [(2 · 0,62) / 1,62] · 4 = 3,06 atm
b) X CO2 = (1 - 0,62) / (1 + 0,62) = 0,234
c) Kp = Kc · (R · T) ∆n
∆n = 2 – 1 = 1
Kc = 10 / (0,082·1090) = 0,11 mol/l
ALICANTE / SEPTIEMBRE 99. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN B / CUESTIÓN 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
B1.- A 25ºC una disolución acuosa de amoniaco 0,01M esta ioniza en un 4,1%. Calcular:
a) La concentración de los iones OH-
y NH4
+
y del amoniaco molecular.
b) El pH de la disolución.
c) La constante de ionización para el amoniaco acuoso.
d) La concentración de OH-
después de añadir 0,009 moles de NH4Cl a un litro de la
disolución inicial.
Justificar todas las aproximaciones realizadas y los resultados obtenidos.
Solución:
Se escribe el equilibrio de disociación del amoníaco acuoso (hidróxido de amonio),
especificando las concentraciones iniciales, y en el equilibrio de todas las especies, sabiendo
que el grado de disociación es del 4,1%, o lo que es lo mismo, del 0,041:
NH3 + H2O NH4
+
+ OH-
[ ]inic. 0,01 -- --
[ ]equil. 0,01·(1 – 0,041) 0,01·0,041 0,01·0,041
a) Ya se pueden conocer las concentraciones en el equilibrio pedidas:
[NH4
+
] = [OH-
] = 4,1·10-4
M
[NH3] = 9,6·10-3
M
b) Con la [OH-
] se determina el pOH de la disolución, y con él, el pH:
pOH = -log [OH-
] = -log [4,1·10-4
] = 3,38
pH = 14 – pOH = 10,62
Como era de esperar, la disolución tiene un pH superior a 7, confirmando su basicidad.
c) La constante de ionización, que en este caso, al ser de una base, denominamos Kb, se
define como el cociente entre el producto de las concentraciones de los productos, elevadas a
sus coeficientes estequiométricos, entre el de las concentraciones de reactivos, elevadas a los
suyos:
Kb = ([NH4
+
]· [OH-
]) / [NH3]
Kb = (4,1·10-4
)2
/ 9,6·10-3
= 1,75·10-5
ALICANTE / SEPTIEMBRE 99. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN B / CUESTIÓN 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
d) Se añade una sal, totalmente disociada en sus iones, y que posée un ión en común con la
base anterior, lo cual va a hacer que el equilibrio se desplace hacia la izquierda, para tratar de
oponerse a la modificación introducida:
Como se conocen los moles de sal añadidos, y el volumen de la disolución final es 1 L, se
escriben las concentraciones inicial y final de la sal:
NH4Cl δ NH4
+
+ Cl-
[ ]inic. 0,009 -- --
[ ]final -- 0,009 0,009
Aplicando el efecto del ión común al equilibrio se tiene:
NH3 + H2O NH4
+
+ OH-
[ ]inic. 9,6·10-3
4,1·10-4
+ 0,009 4,1·10-4
[ ]equil. 9,6·10-3
- x (4,1·10-4
+ 0,009) + x 4,1·10-4
+ x
Se ha llamado x a la cantidad de base disociada como consecuencia del nuevo estado del
equilibrio.
Como la temperatura no se ha modificado, Kb permanece constante, lo que nos permite hallar
x, y así la nueva concentración de iones OH-
:
[(4,1·10-4
+ 0,009) – x] · [4,1·10-4
- x] / [ 9,6·10-3
+ x ] = 1,75·10-5
x = - 3,9·10-4
(el valor negativo indica el desplazamiento del equilibrio hacia la izquierda).
[OH-
] = 4,1·10-4
- 3,9·10-4
= 1,2·10-4
pOH = - log (1,2·10-4
) = 3,92
pH = 14 - 3,92 = 10,07
COMUNIDAD VALENCIANA / JUNIO 98. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / PROBLEMA 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
1.-En un recipiente cerrado de 10 litros en el que se ha hecho el vacio se introducen 0,2
moles de H2 y 0,2 moles de I2. Se mantiene la temperatura de 440ºC, alcanzándose el
equilibrio:
H2(g)+ I2(g) ↔ 2HI (g)
que a esa temperatura tiene para Kc el valor de 50.
a) ¿Cuál será el valor de Kp?
b) ¿Cuál es la presión total en la cámara?
c) ¿Cuántos moles de yodo quedan sin reaccionar en el equilibrio?
d) ¿Cuál es la presión parcial de cada componente en la mezcla de equilibrio?
Datos: Constante de los gases ideales,R=0,082 atm ⋅L ⋅K-1
⋅ Mol-1
.
Solución:
a) La ecuación de equilibrio es H2 (g) +I2 (g) ↔ 2 HI (g)
Podemos ver que el ∆n = 0, por lo que Kp = Kc = 50
b) Como en la reacción no hay variación de moles, los moles en el equilibrio son los iniciales,
es decir: n = 0,2 + 0,2 = 0,4 moles.
Aplicando la ecuación de los gases perfectos (PV=nRT) podemos hallar la presión total en la
cámara:
P = 0,4 ⋅ 0.082 ⋅ 713 / 10 = 2,34 atm
c) Llamando x a los moles de I2 que reaccionan con x moles de H2, para formar con 2x moles
de HI, quedarán en el equilibrio (sin reaccionar), 0.2-x moles de I2 y de H2.
H2(g) + I2(g) D 2HI (g)
n0 0,2 0,2
nr x x
neq 0,2-x 0,2-x 2x
Sustituyendo en la expresión de Kc, prescindiendo , para simplificar del volumen, que no
influye al no variar el número de moles, tendremos:
Kc = [HI]2
/ [H2][I2] 50 = (2x)2
/ (0,2-x)2
x = 0,156 mol
n I2 sin reaccionar = 0,2 – 0,156 = 0,044 mol.
d) Para calcular las presiones parciales utilizamos la ley de Dalton: Pi = Xi · Pt
Sustituyendo valores resulta:
P H2 = P I2 = (0,044 / 0,4) ⋅ 2,34 = 0,257 atm.
P HI = (2⋅ 0,156 / 0,4) ⋅ 2,34 = 1,825 atm .
COMUNIDAD VALENCIANA / JUNIO 98. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / PROBLEMA 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
2.- Un determinado ácido orgánico monoprótico está disociado un 2,5 % en disolución
acuosa 0,2 molar. Calcula :
a) Su constante de disociación.
b) El grado de disociación en una disolución 0,05 molar.
c) ¿Cómo varía el grado de disociación de un ácido débil con la concentración?
d) Cómo varía la constante de disociación de un ácido debil con la concentración?
Solución:
a) Al ser es ácido monoprótico, lo podemos representar como HA. Si está disociado un 2,5%
su grado de disociación será: α = 0,025 .
Equilibrio de disociación:
HA + H2O D A−
+ H3O+
Co : 0,2 0 0
Ceq: 0,2(1−α) 0,2α 0,2α
Sustituyendo en la expresión de Ka:
Ka = [A] [H30+
] / [HA] = (0,2 ⋅ 0,025)2
/ 0,2 (1−0,025) = 1,3 ⋅ 10−4
b) En el caso de que la disolución sea de concentración inicial 0,05 M, tendremos:
1,3⋅ 10−4
= (0,05α)2
/ 0,05 (1−α) = (0,05 α)2
α = 0,051 (5,1%)
c) El grado de disociación de un ácido débil disminuye al aumentar la concentración inicial.
Lo podemos comprobar si comparamos los valores obtenidos para las disoluciones 0,05M y
0,2M
d) La constante de disociación (Ka) de un ácido débil solo depende de la temperatura y no
varía con la concentración. Por eso el valor Ka obtenido en a) sirve para calcular α en b).
VALENCIA / JUNIO 98.LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A
/ Nº1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
1. A la temperatura de 400 ºC el NH3 se encuentra disociado en un 40 % en N2 e H2
cuando la presión total del sistema es 710 mm Hg. Calcular:
a) La presión parcial de cada uno de los gases en el equilibrio.
b) Sabiendo que el volumen del recipiente es 486,5 litros, calcular el número de
moles de cada especie en el equilibrio.
c) El valor de Kp a 400 ºC para 2NH3 (g) N2 (g) + 3H2 (g)
Datos:Pesos atómicos: N = 14; H = 1
R = 0,082 atm l/K mol
Solución 1:
Se trata de una reacción reversible cuyo grado de disociación α=0,4
a) 2NH3 (g) -- N2 (g) + 3H2 (g)
no 2no 0 0
nr 2noα
neq 2no(1-α) noα 3noα
nt = 2no - 2noα + 4noα = 2no (1+α)
nNH3 2no(1-α) 710
PNH3 =  ⋅ Pt =  ⋅  = 0,4 atm
nt 2no (1+α) 760
nN2 noα 710
PN2 =  ⋅ Pt =  ⋅  = 0,13 atm
nt 2no (1+α) 760
nH2 3noα 710
PH2 =  ⋅ Pt =  ⋅  = 0,4 atm
nt 2no (1+α) 760
b) Aplicando la ecuación de los gases ideales, podemos calcular el número de moles en el
equilibrio.
P · V = n · R · T
Sustituyendo
710
 ⋅ 486,5 = (2,8 ·no)· 0,082· 673 ; no = 2,94 moles
VALENCIA / JUNIO 98.LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A
/ Nº1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
760
nNH3 = 2 · 2,94 ·0,6 = 3,53 moles ; nN2 = 0,4 · 2,94 = 1,17 moles;
nH2 = 3 · 2,94 · 0,4 = 3,53 moles
c) Se escribe la expresión de Kp y se sustituyen los valores de las presiones parciales de cada
gas:
PN2 · (PH2)3
0,13 · (0,4)3
Kp=  =  = 0,0534 atm 2
(PNH3)2
(0,4)2
VALENCIA/ SEPTIEMBRE 98. LOGSE/ QUÍMICA/ CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN A/ Nº2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
2. El fosgeno. COCl2, se descompone a elevada temperatura dando monóxido de
carbono, CO, y cloro, C12. En una experiencia se inyectan 0,631 gramos de fosgeno
en un recipiente rígido de 472,0 cc a 1000 K. Cuando se alcanza el equilibrio se
observa que la presión total es 2,175 atm.
a) Calcular la Kc para la reacción COCl2 (9) CO (g) + Cl2 (g) a 1000 K
b) Una vez alcanzado el equilibrio se disminuye el volumen a la mitad
manteniendo la temperatura constante. Indicar cualitativamente qué sucederá
con el número de moles y con la concentración de las especies existentes.
Pesos atómicos: C =12; 0=16; Cl=35,5
Solución 2:
a) COCl2 (g) -- CO (g) + Cl2 (g)
n0 =
gr
M
=
0,631
98
= 6,44 ⋅10
−3
n0 n0
nr n0α
neq n0(1-α) n0α n0α nt =n0(1+α)
Aplicando la ecuación de los gases ideales P·V=n·R·T y sustituyendo sus valores obtenemos
lo siguiente:
2,175 ⋅0,472 = 6,44 ⋅10
−3
1+ ∝( )⋅0,082 ⋅1000
Despejando α = 0,944 y sustituyendo este valor en Kc obtenemos
kc =
Cl2[ ] CO[ ]
COCL 2[ ]
=
n0 ∝
V
⋅
n0 ∝
V
n0 1−∝( )
V
=
n0 ∝2
V 1− ∝( )
=
6,44 ⋅10−3
⋅ 0,944( )2
0,472 ⋅0,056
= 0,217 mol l
b) Si se reduce el volumen del recipiente a la mitad, se duplica la presión, el equilibrio se
desplaza en el sentido en que se produzcan menor número de moles, es decir, en el sentido
de la formación de COCl2. Kc permanece constante, al no variar la temperatura.
El número de moles de CO y Cl2 diminuye, mientras que los de COCl2 aumentan.
VALENCIA/ SEPTIEMBRE 98. LOGSE/ QUÍMICA/ CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN A/ Nº2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Puesto que la concentración se expresa mediante la fórmula:
[ ]=
n
V
La concentración de la sustancia COCl2 al disminuir el volumen tenderá a aumentar.
VALENCIA/ SEPTIEMBRE 98. LOGSE/ QUÍMICA/ CINÉTICA Y EQUILIBRIO/
OPCIÓN A/ Nº4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
4. Completar la siguiente tabla, indicando las especies y constantes que faltan, y
ordenar, según la fuerza relativa, los ácidos y las bases conjugadas que en ella
aparecen:
Acido Base conjugada Ka Kb
CH3 – COOH 1,8.10-5
NH3 1,8.10-5
HCN 4,9. 10-10
HCOO-
4,8. 10-11
Solución 4:
Según la teoría de Brönsted y Lowry:
- Ácido es toda especie química capaz de ceder protones.
- Base es toda especie química capaz de aceptar protones.
De estas definiciones se desprende que si hay una sustancia que cede protones debe haber
frente a ella otra que capte dichos protones, es decir, no cabe hablar, según esta teoría, de
ácidos y de bases como entes aislados, sino más bien de pares ácido-base.
Dicho de otro modo, en una reacción, cada ácido tiene su base conjugada y cada base, su
ácido conjugado.
ácido base conjugada Ka Kb
CH3-COO-
5,56.10-10
NH4
+
5,56.10-10
CN-
2,04.10-5
HCOOH 2,083.10-4
La relación entre Ka (constante de acidez) y Kb (constante de basicidad) sería:
A partir de esta fórmula, conociendo el Ka o el Kb podemos calcular el otro valor.
14
10. −
== wba kkk
VALENCIA/ SEPTIEMBRE 98. LOGSE/ QUÍMICA/ CINÉTICA Y EQUILIBRIO/
OPCIÓN A/ Nº4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Acidez: HCOOH  CH3COOH  NH4
+
 HCN
Basicidad: HCOO-
 CH3COO-
NH3  CN-
EXTREMADURA / JUNIO 00. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
BLOQUE A / CUESTIÓN 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
4.- Se tienen 100 mL de agua destilada. Se añade 1 mL de ácido clorhídrico 5 M. Se
añaden a continuación 5 mL de hidróxido sódico 5 M. Finalmente, se añaden 106 mL de
agua destilada. Calcule el pH inicial del agua y los sucesivos pH tras las adiciones.
Considere que los volúmenes son aditivos.
Solución:
El agua pura tiene carácter neutro, luego el pH inicial será 7, ya que [H3O+
] = [OH-
] = 10-7
M
1) Si se añade 1 mL de HCl5 M.
El HCl es un ácido fuerte, totalmente disociado, luego la cantidad de protones liberados será
la misma que de ácido inicial:
HCl + H2O Cl-
+ H3O+
En 1 L (1000 mL) de HCl 5 M, habrá 5 moles de ácido, luego en 1 mL habrá:
(5 / 1000) · 1 = 5·10-3
moles
Como el volumen final es 100 mL de agua + 1 mL de HCl = 101 mL, la concentración molar
de protones será:
[H3O+
] = 5·10-3
/ 0,101 = 4,95·10-2
M
Y el pH es:
pH = -log [H3O+
] = -log (4,95·10-2
) = 1,3
Es, por tanto, una disolución fuertemente ácida.
2) Siahora se adicionan5 mL de NaOH.
La base reaccionará con el ácido, formando una sal y agua; el reactivo que esté en exceso,
será el que determine el carácter ácido o básico de la disolución:
HCl + NaOH  NaCl + H2O
Se calculan los moles de base añadidos en los 5 mL:
En 1 L de NaOH 5 M, habrá 5 moles de base, luego en 5 mL habrá:
(5 / 1000) · 5 = 2,5·10-2
moles
EXTREMADURA / JUNIO 00. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
BLOQUE A / CUESTIÓN 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Por tanto, el ácido es el reactivo limitante, cuando se consuma, la reacción termina, quedando
en exceso la base:
2,5·10-2
- 5·10-3
= 0,02 moles de NaOH
La reacción será:
HCl + NaOH  NaCl + H2O
Moles iniciales 5·10-3
2,5·10-2
-- --
Moles finales -- 0,02 0,02
Los 0,02 moles de NaCl están en un volumen total de 101 + 5 = 106 mL, y como es una sal
que procede de ácido y base fuertes, no sufrirá hidrólisis, luego el pH de la disolución lo
determinarán los iones OH-
procedentes del exceso de base:
[NaOH] en exceso = 0,02 / 0,106 = 0,189 M
El hidróxido de sodio es una base fuerte, totalmente disociada:
NaOH  Na+
+ OH-
[OH-
] = 0,189 M
pOH = -log [OH-
] = 0,7
pH = 14 – pOH = 13,3
En este segundo paso, se consigue una disolución básica.
3) Adiciónde 106 mL de agua destilada a los 106 mL de disoluciónbásica anterior.
El agua añadida es neutra, como ya se explicó, luego lo único que varía es el volumen final de
disolución que se duplica:
V final = 106 + 106 = 212 mL = 0,212 L
Luego, la nueva concentración de iones OH-
será la mitad:
[OH-
] = 0,189 / 2 = 0,0945 M
pOH = 1,02
pH = 12,98
La disolución es menos básica que en el paso 2.
EXTREMADURA / JUNIO 00. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
BLOQUE A / CUESTIÓN 5
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
5.- a) Se dispone de muestras puras de las siguientes sustancias: HCl, NH4Cl, NaCl, NH3
y NaCN. Razone, a través de las reacciones químicas correspondientes, si al disolver
estas sustancias en agua se obtendrán disoluciones ácidas, básicas o neutras.
Datos: Kb NH4OH = 1,8·10-5
; Ka HCN = 4,9·10-10
.
b) Se disuelven 0,5 g de NaOH en 500 mL de agua destilada. Se añaden a continuación
500 mL de HCl 0,05 M. Calcule el pH antes y después de la adición de HCl. Considere
que los volúmenes son aditivos.
Datos: Masas atómicas: C = 12,0; H = 1,0; O = 16,0; Na = 23,0.
R = 0,082 atm·L ·mol-1
·K-1
Solución:
a) El ácido clorhídrico está totalmente disociado, pues es un ácido fuerte:
HCl + H2O  H3O+
+ Cl-
Como se liberan protones, la disolución será ácida, con un pH  7.
El cloruro amónico es una sal soluble formada por los iones amonio y cloruro.
NH4Cl  NH4
+
+ Cl-
El ión cloruro procede del ácido fuerte HCl, luego no experimentará hidrólisis; sin embargo,
el ión amonio es la base conjugada del NH3, base débil , y sí se hidroliza, siendo la reacción
de hidrólisis la siguiente:
NH4
+
+ H2O ‡ NH3 + H3O+
Como se desprenden protones, la disolución tendrá carácter ácido, y pH  7.
El amoníaco es una base débil, que en disolución acuosa origina la formación de iones OH-
,
siendo su disolución básica, con pH  7.
NH3 + H2O ‡ NH4
+
+ OH-
La sal soluble NaCN, está disociada totalmente en sus iones:
NaCN  Na+
+ CN-
EXTREMADURA / JUNIO 00. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
BLOQUE A / CUESTIÓN 5
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
De estos dos iones, el Na+
procede del hidróxido de sodio, que es una base fuerte, luego no se
hidrolizará; pero el CN-
es la base conjugada del ácido débil HCN, por lo que sí se hidroliza:
CN-
+ H2O ‡ HCN + OH-
Como se desprenden iones OH-
, la disolución tendrá carácter básico, con un pH 7.
b) Se calculan los moles de NaOH contenidos en los 0,5 g, y con ellos y el volumen de
disolvente expresado en litros, y se calcula la concentración molar de la sosa:
n NaOH = 0,5 / 40 = 1,25 moles
M NaOH = n / V = 1,25 / 0,5 = 2,5·10-2
M
Como es una base fuerte, estará totalmente disociada en sus iones, por lo que la concentración
final de éstos será la concentración inicial de la base:
NaOH  Na+
+ OH-
[ ]inicial 2,5·10-2
[ ]final -- 2,5·10-2
2,5·10-2
Luego , se conoce ya la concentración de iones OH-
, que marcará el pH de la disolución:
[OH-
] = 2,5·10-2
M
pOH = -log [OH-
] = 1,6
pH = 14 - pOH = 12,4
Confirmándose que el carácter de la disoluciónes básico.
Si se añaden 500 mL (0,5 L) de HCl 0,05 M, se habrán añadido:
n HCl = V · M = 0,5 · 0,05 = 2,5·10-2
moles
La reacción de neutralización que tiene lugar entre el ácido y la base es:
NaOH + HCl  NaCl + H2O
Moles iniciales 1,25·10-2
2,5·10-2
-- --
Moles finales -- 1,25·10-2
1,25·10-2
La base es el reactivo limitante, luego sobrará ácido:
n exceso =1,25·10-2
moles de HCl, que estarán disueltos en el volumen total:
EXTREMADURA / JUNIO 00. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
BLOQUE A / CUESTIÓN 5
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
VT = 0,5 + 0,5 = 1 L
Por tanto, la concentración de HCl, que, al ser un ácido fuerte, coincidirá con la de protones
liberados en su total disociación, será:
M HCl = 1,25·10-2
/ 1 = 1,25·10-2
M
[H3O+
] = 1,25·10-2
M
pH = -log [H3O+
] = 2,9
Siendo la disolución final ácida.
EXTREMADURA / JUNIO 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
BLOQUE A / CUESTIÓN 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
4.- Se tienen 500 mL de una disolución de ácido clorhídrico del 5% en peso y densidad
1,05 g/cm3
. Se añaden 28 g de hidróxido sódico, y se agita hasta su disolución total.
Suponiendo que no hay variación de volumen, calcule el pH una vez completada la
reacción ácido- base entre el ácido clorhídrico y el hidróxido sódico añadido.
Solución:
La reacción que tiene lugar entre el ácido y la base, lleva a la formación de sal y agua:
HCl + NaOH š NaCl + H2O
Hay que determinar los moles de cada especie que se hacen reaccionar, y relacionándolos con
la estequiometría de la reacción, identificar el reactivo limitante, y a su vez el que se halla en
exceso:
n NaOH = 28 / 40 = 0,7 moles
Para hallar los moles de HCl, se debe calcular primero la concentración real de ácido presente
en la disolución de densidad conocida:
Conc. HCl = 1050 · (5 / 100) = 52,5 g / L
Ahora se puede determinar la concentración molar de esta disolución, y con ella y el volumen
tomado parar la reacción (500 mL = 0,5 L), los moles aportados:
M = 52,5 / 36,5 = 1,43 mol / L
n HCl = 1,43 · 0,5 = 0,715 moles
Según la estequiometría de la reacción se tiene:
1 mol HCl 1 moles NaOH
0,715 x
x = 0,715 moles de NaOH se necesitarían para consumir todo el ácido.
Como los moles de base reales son sólo 0,7 , será ésta el reactivo limitante, estando en exceso
el ácido, y sobrando de él:
n HCl exceso = 0,715 – 0,7 = 0,015 moles
Al ser el HCl un ácido fuerte, estará totalmente disociado en sus iones:
HCl + H2O š Cl-
+ H3O+
EXTREMADURA / JUNIO 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
BLOQUE A / CUESTIÓN 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Luego los moles de protones en disolución serán los mismos que del ácido, y su
concentración se halla dividiéndolos entre el volumen total (0,5 L):
[H3O+
] = 0,015 / 0,5 = 0,03 M
pH = -log [H3O+
] = -log (0,03) = 1,52
El valor obtenido de pH, lo que confirma el carácter ácido de la disolución final.
EXTREMADURA / JUNIO 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
BLOQUE A / CUESTIÓN 5
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
5.- En un recipiente de 2 litros se introducen 0,020 moles de N2O4. Una vez cerrado y
calentado a 30ºC, el N2O4 gaseoso se disocia parcialmente en NO2 según la reacción:
N2O4 (g) 2 NO2 (g)
En el equilibrio existen 0,012 moles de NO2.
a) ¿Qué porcentaje de N2O4se ha disociado (expresar cono % en moles)?
b) Calcule la constante Kc a la temperatura indicada.
Solución:
a) Se llama a al porcentaje en moles (en tanto por uno) de N2O4 disociado, o de NO2
formado; y se escribe el equilibrio entre ambas especies, especificando los moles iniciales y
los del momento del equilibrio:
N2O4 (g) 2 NO2 (g)
Moles iniciales 0,02 --
Moles disociados 0,02 · a
Moles equilibrio 0,02 · (1 - a) 2· 0,02 ·a
El enunciado dice que los moles de producto en el equilibrio son 0,012, luego igualando este
valor a la expresión de los moles en función de a, se puede determinar lo que vale a:
0,012 = 2 · 0,02 · a
a = 0,3 = 30%
b) La expresión de Kc para este equilibrio es:
Kc = [NO2]2
/ [N2O4]
Luego sustituyendo las concentraciones por sus valores (moles en el equilibrio/ volumen
total), se tiene el dato pedido:
n N2O4= 0,02 · (1 – 0.3) = 0,014 moles
n NO2 = 2 · 0,02 · 0,3 = 0,012 moles
Kc = (0,012 / 2)2
/ (0,014 / 2)
Kc = 5,14·10-3
EXTREMADURA / JUNIO 02. LOGSE / QUÍMICA /
ESTEQUIOMETRÍA / OPCIÓN A / CUESTIÓN Nº 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
OPCIÓN A
CUESTIÓN 2
2.- En un recipiente de 5 litros se introduce 1 mol de SO2 y 1 mol de O2. Se calienta a 727
ºC, con lo que tiene lugar la reacción: 2 SO2 + O2 2 SO3.
Una vez alcanzado el equilibrio, se analiza la mezcla y se encuentran 0,150 moles de SO3.
Calcule:
a) La concentración de SO2 en el equilibrio.
b) La constante de equilibrio Kc a 727 ºC.
Solución
a) El equilibrio que tienen lugar es el siguiente, donde se ha denominado “x” a los moles que
reaccionan de los reactivos, y por tanto, de productos formados:
2 SO2 + O2 2 SO3
moles iniciales 1 1 --
moles equilibrio 1 – 2· x 1 – x 2· x
Como se conoce el dato de los moles que quedan de SO2 en el equilibrio, se halla “x”:
1 - 2· x = 0,150
De donde:
x = 0,425 moles reaccionan.
Se determinan los moles de SO3 en el equilibrio, con el volumen total su concentración molar,
que es el dato pedido:
[SO3] = (2 · 0,425) / 5 = 0,17 moles / L
b) La expresión de Kc para el equilibrio dado es:
Kc = [SO3]2
/ ([SO2]· [O2])
Con el valor de “x” del apartado anterior, se hallan todas las concentraciones, y se sustituye
en Kc:
Kc = (0,17)2
/ [(0,03)2 · 0,115] = 279,2
La relación entre Kc y Kp, permite hallar esta última:
Kp = Kc · (R· T)Dn
EXTREMADURA / JUNIO 02. LOGSE / QUÍMICA /
ESTEQUIOMETRÍA / OPCIÓN A / CUESTIÓN Nº 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Donde Dn = moles de productos gaseosos - moles de reactivos gaseosos.
Luego:
Kp = 279,2 · (0,082· 1000)3 – 2
= 3,4
EXTREMADURA / JUNIO 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA
Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN Nº 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
OPCIÓN A
CUESTIÓN 4
4.- a) Defina los conceptos de ácido y base según la teoría de Brönsted y Lowry, y ponga
un ejemplo de cada uno.
b)¿Es posible que al disolver una sal en agua, la disolución resultante tenga pH básico?
Indique un ejemplo en caso afirmativo y escriba la reacción correspondiente.
Solución:
a) Según Brönsted, un ácido es una especie que en disolución tiende a ceder protones,
mientras que la especie que los capta sería la base; por ello, a cada
ácido le corresponde una base conjugada:
HF + H2O H3O+
+ F-
HF = ácido 1
F-
= base 1
H2O = base 2
H3O+
= ácido 2
b) Sí es posible, siempre que le ión procedente del ácido pueda hidrolizarse, esto es,
reaccionar con el agua; esto sucede si el ácido del que provenía era un ácido débil; por
ejemplo:
NaCN τ Na+
+ CN-
CN-
+ H2O HCN + OH-
Luego en la hidrólisis de los iones cianuro, se desprenden OH-
, dando a la disolución un
carácter básico.
EXTREMADURA / JUNIO 99. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN A / Nº 5
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
5.– En un recipiente de 10 litros se introducen 0,60 moles de tetróxido de dinitrógeno a
348,2 K. La presión en el equilibrio es de 2 atm.
Calcula para el equilibrio: N2O4(g) D 2NO2(g)
a) El número de moles de cada sustancia en el equilibrio.
b) El valor de Kp a esa temperatura.
Datos generales: Masas atómicas en uma: N = 1; O = 16; Cl = 35,5; Ca = 40;
K = 0,082 at ·L·mol-1
·K-1
Solución:
a) Denominando x al número de moles de N2O4 que se descomponen, se tiene:
Equilibrio en descomposición: N2O4(g) D 2NO2(g)
Moles iniciales: 0,60 0
Moles en equilibrio: 0,60 – x 2x
nT = (0,60 – x) + 2x = 0,60 + x
PT = 2 atm,
Aplicando la ecuación de los gases perfectos, pv = nRT, se puede calcular el valor de n y, por tanto,
el número de moles de cada sustancia en el equilibrio.
2 · 10 = nT · 0,082 · 348,2
nT = 0,70 mol
Luego: 0,70 = 0,60 + x
x = 0,10 mol
La composición del equilibrio será:
n(N2O4) = 0,60 – 0,10 = 0,50 moles
n(NO2) = 2 · 0,10 = 0,20 moles
b) La expresión general de la constante de equilibrio, Kp, para esta reacción es :
Kp = p2
NO2 / p N2O4
Puesto que se sabe el número de moles de cada sustancia en el equilibrio, al aplicar la ley de los
gases a cada componente de la mezcla, tendremos:
p NO2 atm · 10L = 0,20 mol · 0,082 atm·L·mol-1
·K-1
· 348,2 K
p NO2 = 0,57 atm
p N2O4 = 2 – 0,57 = 1,43 atm
Sustituyendo estos valores en la expresión de la constante, se tiene:
Kp = (0,57)2
/ 1,43 = 0,227
EXTREMADURA / JUNIO 99. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN A / Nº 5
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
EXTREMADURA / JUNIO 99.COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO /
OPCION A / Nº4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
4.- Una disolución saturada de hidróxido de calcio contiene 0,165 g de soluto por cada
200mL de disolución. Calcular:
a) El producto de solubilidad del hidróxido de calcio.
b) El pH de la disolución.
Solución:
Equilibrio de solubilidad: Ca(OH)2 → Ca2+
+ 2 OH-
S 2S
Kps = [Ca2+
]·[OH-
]2
= S · (2S)2
= 4 S3
La concentración inicial del hidróxido de calcio es:
M = nº moles / V(L)
Nº de moles de Ca(OH)2 = m (g) / Pm
moles = 0,165 g / 74,1 = 0,0022 moles
M = 0,0022 / 0,2 = 1,11·10-2
mol/L
S = 1,11·10-2
mol/L
El produscto de solubilidad será:
Kps = 4 · (1,11·10-2
)3
= 5,47·10-6
b) Como el hidróxido de calcio es soluble, se disocia completamente dando lugar a una
concentración de iones :
[Ca2+
] = 1,11·10-2
mol/L
[OH-
] = 2 · 1.11·10-2
= 2.22·10-2
mol/L
Por lo tanto: pOH = - log [OH-
] = - log (2,22·10-2
) = 1,65
pH = 14 – 1,65 = 12,35.
EXTREMADURA / SEPTIEMBRE 00. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / BLOQUE A / CUESTIÓN 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
4.- a) Calcule el volumen de una disolución de hidróxido sódico 0,2 M, que habrá que
añadir a 20 ml de una disolución 0,15 M de ácido sulfúrico, para conseguir su
neutralización.
b) Describa el procedimiento experimental para determinar la concentración de una
muestra de ácido sulfúrico mediante volumetría ácido- base con hidróxido sódico
patrón.
Solución:
a) En una neutralización, cuando se alcanza el punto de equivalencia (fin de la reacción), el
número de equivalentes de ácido y de base que han reaccionado es el mismo:
nº equivalentes ácido = nº equivalentes base
Y por la definición de Normalidad, se puede expresar los equivalentes en función de ésta y del
volumen:
(N · V) ácido = (N · V) base
Los datos que se conocen son:
M base = 0,2 M
M ácido = 0,15 M
V ácido = 20 mL = 0,02 L
Se puede pasar de molaridad a normalidad multiplicando por la valencia:
Valencia base (NaOH) = nº de grupos OH = 1
Valencia ácido (H2SO4) = nº de protones = 2
N base = 0,2 · 1 = 0,2 N
N ácido = 0,15 · 2 = 0,3 N
Luego, basta despejar la incógnita V base:
V base = (0,3 · 0,02) / 0,2 = 0,03 L
V base = 30 mL de NaOH
b) La base, de concentración conocida, se introduce en una bureta, con cuya llave vamos
dejándola caer poco a poco.
El ácido se coloca en un matraz Erlenmeyer, sabiendo exactamente el volumen que tenemos, y
se le añade un indicador ácido- base adecuado (que vire dentro del intervalo de pH de nuestra
reacción).
EXTREMADURA / SEPTIEMBRE 00. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / BLOQUE A / CUESTIÓN 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Vamos adicionando la base gota a gota, y como la bureta que la contiene está graduada,
sabemos el volumen que va siendo consumido con exactitud.
Cuando el indicador cambie de color, cerramos la llave de la bureta, pues la valoración habrá
terminado, y entonces:
nºequivalentes ácido = nºequivalentes base
(N · V) ácido = (N · V) base , calculando el único dato desconocido: Nácido.
El material necesario para una valoración es:
- un soporte de bureta. (a)
- una pinza para sujetar la bureta a su soporte. (b)
- una bureta graduada. (c)
- un matraz Erlenmeyer. (d)
- un indicador ácido-base adecuado para nuestra reacción.
(a)
(b)
(c)
(d)
EXTREMADURA / SEPTIEMBRE 00. COU / QUÍMICA / BLOQUE A / CUESTIÓN 5
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
5.- Se tiene una disolución saturada de hidróxido de magnesio, Mg(OH)2, cuya constante
del producto de solubilidad es Kps = 10 –11,4
. Calcule:
a) La solubilidad del hidróxido de magnesio en agua, expresada en gramos por litro.
b) La concentración de iones OH-
, y el pH de la disolución.
Solución:
Se escribe el equilibrio entre el sólido y los iones del hidróxido insoluble, llamando s
(solubilidad)a los moles por litro de iones disociados, y teniendo en cuenta la estequiometría
de la reacción:
Mg(OH)2 (s) l Mg2+
(ac) + 2 OH-
(ac)
s 2s
Por definición: Kps = [Mg2+
] · [OH-
]2
Kps = s · (2 s)2
= 10-11,4
4 s3
= 10-11,4
s = 1,58·10-4
mol/L
Para pasar de moles/L a g/L, basta con multiplicar por la masa molecular del compuesto:
s = 1,58·10-4
mol/L · 58,3 g/mol
s = 9,21·10-3
g/L
b) La concentración de iones OH-
, (en mol/L), es 2s = 3,16·10-4
mol/L
Por lo que pOH = -log [OH-
] = - log (3,16·10-4
) = 3,5
Y como: pH + pOH = 14
pH = 14 – 3,5 = 10,5
Como era de esperar, la disoluciónes básica.
EXTREMADURA / SEPTIEMBRE 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
3.- En un recipiente cerrado, de volumen constante, se establece el equilibrio siguiente:
2 SO2 (g) + O2 (g) ‡ 2 SO3 (g) DH = -928 KJ
a) Explique tres formas de incrementar la cantidad de SO3 presente en el sistema.
b) ¿Qué influencia tienen los catalizadores sobre la velocidad de las reacciones
químicas?
Solución:
a) Por el Principio de Le Chatelier se sabe que si sobre un sistema en equilibrio se introduce
alguna modificación externa, éste evoluciona en el sentido en que se oponga a tal cambio.
Por ello, si lo que se pretende es incrementar la concentración de SO3, se debe alterar el
equilibrio de forma que su respuesta haga que se desplace hacia la derecha; tres posibles
maneras serían:
- Por ser una reacción exotérmica se verá favorecida por T baja.
- Ir retirando el SO3 formado.
- Aumentar las concentraciones de reactivos.
- Aumentar la presión total del sistema, pues así, para mantener P · V = cte, el equilibrio se
desplazará en el sentido en que haya menos moles, que resulta ser de izquierda a derecha.
b) Los catalizadores son sustancias que sin intervenir en el grado de desplazamiento del
equilibrio, aumentan o disminuyen la velocidad de reacción al modificar la energía de
activación del proceso.
Los catalizadores promotores aceleran la reacción, mientras que los inhibidores la retardan.
EXTREMADURA / SEPTIEMBRE 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 5
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
5.- a) Determine el pH de una disolución 3,2·10-2
M de ácido metanoico; HCOOH, que
está ionizado al 4,75%.
b) ¿Cuál es el valor de la constante de ionización del ácido metanoico?
Solución:
a) El ácido metanoico es un ácido débil, luego estará parcialmente disociado en el equilibrio.
Se conoce su concentración inicial, y el grado de disociación (a), que indica el porcentaje en
que está disociado en sus iones; luego si se escribe el equilibrio y las concentraciones de todas
las especies, tanto en el momento inicial como en el del equilibrio, se tendrá:
HCOOH + H2O D HCOO-
+ H3O+
[ ]inicial 3,2·10-2
-- --
[ ]equilibrio 3,2·10-2
·(1 -a) 3,2·10-2
· a 3,2·10-2
·a
Y como se tiene:
a = 4,75 % = 0,0475
Se está ya en disposición de conocer la concentración de protones en el equilibrio, a partir de
la cual se determina el pH:
[H3O+
] equilibrio = 3,2·10-2
· 0,0475 = 1,52·10-3
mol/L
pH = -log [H3O+
]= 2,81
Como era de esperar, el pH de la disolución es inferior a 7, lo que indica que es una
disolución ácida.
b) La expresión de la constante de acidez para el ácido metanoico es la siguiente:
Ka = ([HCOO-
] · [H3O+
]) / [HCOOH]
Y sustituyendo las concentraciones por los valores numéricos del momento del equilibrio se
llega a:
Ka = 7,58·10-4
EXTREMADURA / SEPTIEMBRE 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN Nº 3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
OPCIÓN A
Cuestión 3
3.- Sea el equilibrio CO + 3 H2 CH4 + H2O (Todos los componentes gaseosos)
Cuando se mezclan un mol de monóxido de carbono y tres moles de hidrógeno en un
recipiente de 10 L a 927ºC, se forman en el equilibrio 0,397 moles de agua. Calcule:
a) La fracción molar de cada especie en el equilibrio.
b) El valor de la constante Kp a 927 ºC.
Solución:
a) El equilibrio que tienen lugar es el siguiente, donde se ha denominado “x” a los moles que
reaccionan de los reactivos, y por tanto, de productos formados:
CO + 3 H2 CH4 + H2O
moles iniciales 1 3 -- --
moles equilibrio 1 – x 1 – 3 · x x x
Como se conoce el dato de los moles de H2O formados en el equilibrio, se halla “x”:
x = 0,387 moles
De donde s pueden hallar los moles totales en el equilibrio:
Moles totales = 1 - x + 3 - 3 · x + 2 · x = 4 - 2 · x = 4 –2· 0,387 = 3,226 moles
Se determinan las fracciones molares de cada una de las especies, dividiendo los moles de
cada una de ellas entre los totales:
x CO = 0,613 / 3,226 = 0,19
x H2 = 1,839 / 3,226 = 0,57
x CH4 = x H2O = 0,387 / 3,226 = 0,12
b) La presión total de la mezcla, al ser todos gases, se halla con la ecuación de los gases
ideales:
P total = (n totales · R· T) / V
P total = (3,226 · 0,082· 1200) / 10 = 31,74 atm
EXTREMADURA / SEPTIEMBRE 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN Nº 3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Las presiones parciales dependen de la presión total y de las fracciones molares, que se
relacionan mediante la expresión general: Pi = P total · ni; luego:
P CO = 31,74 · 0,19 = 6,03 atm
P H2 = 31,74 · 0,57 =18,09 atm
P CH4 = P H2O = 31,73 · 0,12 = 3,8 atm
La expresión de Kp para el equilibrio dado es:
Kp = (P CH4 · P H2O) / (P CO · P H2)
Kp = (3,8)2
/ (6,03· 18,09) = 0,13
EXTREMADURA / SEPTIEMBRE 02. LOGSE / QUÍMICA / CINE´TICA Y
EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN Nº 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
OPCIÓN A
Cuestión 4
4.- a) Justifique, mediante los equilibrios apropiados y sin necesidad de cálculos
numéricos, si las disoluciones acuosas de cianuro potásico, KCN, tendrán pH ácido,
básico o neutro. ¿Y las disoluciones acuosas de nitrato amoniaco, NH4NO3?
Datos: Ka del HCN = 5 · 10 ; Kb del NH4OH = 1,7 · 10-5
.
b) Escriba la fórmula y el nombre de un ácido de interés industrial e indique dos de sus
aplicaciones.
Solución:
a) Las sales están totalmente disociadas en sus iones en disolución, pero el / los iones
procedentes del ácido y /o la base débiles, reaccionan con el agua (hidrólisis) de forma parcial
(en equilibrio), desprendiendo protones o grupos hidroxilo, que dan a la disolución carácter
ácido o básico, respectivamente:
KCN τ K+
+ CN-
Los iones cianuro (CN-
), proceden del ácido débil HCN, luego:
CN-
+ H2O HCN + OH-
La disolución sería básica.
NH4NO3 τ NH4
+
+ NO3
-
Los iones amonio (NH4
+
) provienen de la base débil hidróxido de amonio (NH4OH), por lo
tanto:
NH4
+
+ H2O NH4OH + H3O+
La disolución tendrá carácter ácido.
b) El ácido sulfúrico: H2SO4.
Líquido incoloro e inodoro, de aspecto aceitoso, muy denso, con alto punto de ebullición en
estado puro.
Tiene gran cantidad de usos industriales, se emplea en el sector de fertilizantes (sulfato
amónico, fosfatos y superfosfatos), y en los sectores de fibras artificiales, refino del petróleo,
pinturas,...En menor escala, también se emplea como agente desecante.
EXTREMADURA / SEPTIEMBRE 98.COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO /
OPCION A / Nº 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
4.- 20 mL de disolución de cloruro de sodio 10-4
M se mezclan a 25ºC con 40 mL de
disolución de nitrato de plata 10-4
M. Razonar: A) ¿Se produciría precipitado de cloruro
de plata al efectuar esta operación? (1 punto). B) ¿Se produciría precipitado si la
concentración de la disolución de nitrato de plata fuese 10-6
M?. (1 punto). Supóngase
que los volúmenes son aditivos y que ambas sales están totalmente disociadas.
Solución:
A) Se formará precipitado siempre que el producto iónico sea mayor que el valor de la constante
de solubilidad
Como las dos sales están totalmente disociadas, los moles de los iones serán los mismos que los
de las sales de las que provienen.
ClNa → Cl-
+ Na+
moles de ClNa = moles de Cl-
= 10-4
· 0,02 = 2 · 10-6
moles
Ag(NO3) → Ag+
+ NO-
3 moles de Ag(NO3) = moles de Ag+
= 10-4
· 0,04 = 4 · 10-6
moles
Volumen total de la disolución = 60 mL = 0,06 L
El producto iónico Q = [Cl-
][Ag+
] = (2 · 10-6
/ 0,06) · (4 · 10-6
/ 0,06) = 2,22 · 10-5
Como Q  Kps, podemos afirmar que se formará precipitado de ClAg.
B) Siguiendo el mismo razonamiento anterior, calculando previamente la concentración de iones
Ag+
.
Q = (2 · 10-4
/ 0,06) · (4 · 10-6
/ 0,06) = 2,22 · 10-11
Como en este caso Kps  Q, podemos afirmar que no se formará precipitado.
EXTREMADURA / SEPTIEMBRE 99. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
1.- Comentar, brevemente, cada uno de los factores que influyen en la velocidad de una
reacción. (2 puntos)
Solución:
La velocidad de una reacción se define como la variación de las concentraciones de reactivos,
o productos en la unidad de tiempo.
aA + b B  cC
Se define matemáticamente como una derivada. Por ejemplo para la reacción anterior se
pueden definir las velocidades de desparición de los reactivos A y B, o la velocidad de
aparición del producto C:
vr = -1/a d[A]/dt = -1/b d[B]/dt = 1/c d[C]/dt
La ecuación de velocidad relaciona vr con las concentraciones de los reactivos:
vr = K · [A] · [B]
Los factores que pueden modificarla son:
a) Naturaleza de los reactivos: la velocidad depende de la facilidad de ruptura y creaciónde
enlaces en el proceso. Esto es funcióndel tipo de enlaces y de los átomos enlazados. Este
factor influye, por tanto, en la energía de activación (Ea).
b) La concentración de los reactivos: al aumentar ésta, es más probable el choque entre sus
partículas, favoreciendo la reacción, y aumentando así la velocidad. Véase la ecuaciónde
velocidad.
c) El estado físico de los reactivos: en general se cumple que la velocidad de reacción es
mayor si los reactivos se presentan en estado gas que si estan en fase líquida o sólida.
vr (g)  vr (l)  vr (s)
EXTREMADURA / SEPTIEMBRE 99. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Si los reactivos se encuentranen el mismo estado físico, la velocidad a la que reaccionan
aumenta. Cuando alguno de los reactivos se presenta en fase sólida, también aumenta la
velocidad ya que se incrementa la superficie de contacto entre ellos.
d) La temperatura: un incremento de temperatura, implica mayor energía cinética en las
moléculas de reactivos aumentando el % moléculas activadas, así es más fácil que
alcancen estas la energía mínima necesaria para romper los enlaces entre ellas, dando los
productos a mayor velocidad. La influencia de T sobre la constante de velocidad de
reacción (K) y por tanto sobre la vr se plasma en la ecuación de Arrehnius:
K = A · e -Ea /RT
e) La presencia de catalizadores modifica la energía de activacióndel proceso. La Ea es la
energía necesaria para pasar de reactivos a complejo activado, el cuál evolucionará
después a los productos. Los catalizadores pueden ser promotores (aceleran) o inhibidores
(retardan).
EXTREMADURA / SEPTIEMBRE 99. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
4.- La aspirina o ácido acetilsalicílco, AH, es un ácido monoprótico débil, cuya fórmula
es C9H8O4, que está disociada un 3,2% a 293 K.
a) Hallar el pH de una disolución preparada disolviendo totalmente, a 293 K, un
comprimido de aspirina de 0,500 gramos en un poco de agua, hasta tener 0,1 litros de
disolución. (1 punto)
b)
c) La constante de ionización del ácido acetilsalicílico a esa temperatura. (1 punto)
Solución:
Primeramente se calcula la concentración de la disolución preparada, utilizando para ello la
masa de aspirina disuelta, su masa molecular, y el volumen de disolución logrado:
Mm C9H8O4 = 180 g
n aspirina = m / Mm
n aspirina = 0,500 / 180 = 2,7·10-3
moles
V disolución = 0,1 L
M = moles soluto / V disolución
M = 2,7·10-3
/ 0,1 = 0,027 M
a) Se escribe el equilibrio de disociación del ácido acetilsalicílico HA, con su concentración
inicial, y la del equilibrio (dada por el grado de ionización en tanto por uno)
a = 3,2 % = 0,032
HA + H2O D H3O+
+ A-
[ ]inicial 0,027 -- --
[ ]disoc. 0,027· 0,032
[ ]equil. 0,027 · (1 – 0,032) 0,027 · 0,032 0,027 · 0,032
[H3O+
] equil = 0,027 · 0,032 = 8,64·10-4
pH = -log [H3O+
]
pH = -log (8,64·10-4
) = 3
EXTREMADURA / SEPTIEMBRE 99. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
b) La constante de ionización de un ácido débil monoprótico se define como:
Ka = [H3O+
] · [A-
] / [HA]
Sustituyendo por los valores de las concentraciones en el equilibrio, se tiene:
Ka = (8,64·10-4
) ·(8,64·10-4
) / [0,027 · (1 – 0,032)]
Ka = 2,85·10-5
EXTREMADURA / SEPTIEMBRE 99. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 5
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
5.- En un reactor de 2 litros se introduce una mezcla de N2 (g) y H2 (g). Se calienta la
mezcla hasta alcanzar el equilibrio a 725 K. Analizados los gases presentes en él, se
encuentra que hay 1,20 moles de H2 , 1,00 mol de N2 y 0,40 moles de NH3.
Calcular para el equilibrio: N2 (g) + 3 H2 (g) D 2 NH3 (g)
a) Las presiones parciales. (1 punto)
b) El valor de Kp a 725 K. (1 punto)
Datos: Masas atómicas en u.m.a.: H = 1; C = 12; O = 16.
R = 0,082 atm · L · mol-1
· K-1
Solución:
El equilibrio y el número de moles de cada gas una vez se ha alcanzado éste es:
N2 (g) + 3 H2 (g) D 2 NH3 (g)
moles equil. 1 1,2 0,4
a) La presión parcial que ejerce un gas dentro de una mezcla es:
Pi = Xi · PT
Siendo Xi = moles gas / moles totales (llamada fracción molar)
Moles totales en el equilibrio = 1,2 + 1 + 0,4 = 2,6 moles
PT = (n totales · R · T) / V = (2,6 · 0,082 · 725) / 2 = 77,2 atm
Las fracciones molares de cada componente son:
x H2 = 1,2 / 2,6 = 0,46
x N2 = 1 / 2,6 = 0,38
x NH3 = 0,4 / 2,6 = 0,15
Con ellas y la presión total, se hallan ya las presiones parciales:
P de H2 = 0,46 · 77,2 = 35,5 atm
P de N2 = 0,38 · 77,2 = 29,36 atm
P de NH3 = 0,15 · 374,5 = 11,58 atm
EXTREMADURA / SEPTIEMBRE 99. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 5
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
b) La Kp es la constante de equilibrio expresada en función de las presiones parciales de los
componentes de la mezcla gaseosa (elevadas a los correspondientes coeficientes
estequiométricos):
(P NH3 )2
Kp =
P N2 · (P H2 )3
Kp = (11,58)2
/ ((29,36) · (35,5)3
)
Kp = 2,87·10-6
EXTREMADURA / SEPTIEMBRE 99. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
3.- Se prepara una disolución disolviendo 54,9 g de hidróxido de potasio en agua hasta
obtener 500 ml de disolución. Calcule:
a) Su molaridad.
b) El volumende la disolución necesario para preparar500 mL de disolución0,1 M.
Solución:
a) La expresión de la molaridad de una disolución es:
M = moles soluto / Volumen disolución (L)
Se conocen: V disolución = 500 mL = 0,5 L
Masa soluto = 54,9 g
Mm KOH = 56,1 g/mol
Luego los moles de soluto que se tienen son:
n KOH = 54,9 / 56,1 = 0,98 moles
M = 0,98 / 0,5 = 1,96 M
b) Partiendo de disolución 1,96 M , se quieren obtener 500 mL de otra disolución 0,1 M, es
decir, más diluída. Cuando diluimos, el número de equivalentes del soluto permanace
constante:
nº equiv. diluida = nº equiv. concentrada
(N · V) dil.= (N · V) conc.
Como la valencia del KOH es la unidad, coinciden molariad y normalidad; luego:
V conc. = (0,1 · 0,5) / 1,96 = 0,0255 L
V conc. = 25,5 mL
EXTREMADURA / SEPTIEMBRE 99. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
4.- Considere la reacción: A (g) + 3 B (g) D C(g) + 2 D (g), donde A,B,C,y D,
representan especies químicas en equilibrio. Se introducen 6 moles de A y 9 moles de B
en un recipiente de 2 litros. Cuando se alcanza el equilibrio a 400ºC, el recipiente
contiene 4 moles de D. Calcular:
a) Los moles de cada sustancia en el equilibrio.
b) El valor de la Kc a 400ºC.
Solución:
a) Se escribe el equilibrio, señalando los moles iniciales de cada uno de los reactivos (A y B),
y los moles en el equilibrio de reactivos y productos, llamando x a la cantidad de moles de
reactivos que han reaccionado.
Teniendo en cuenta la estequiometría de la reacción.
A (g) + 3 B (g) D C(g) + 2 D (g)
Moles iniciales 6 9 -- --
Moles reaccionan x 3x
Moles equilibrio 6 – x 9 – 3x x 2x = 4
Como se conoce el número de moles de D en el equilibrio (4 moles), y se sabe que por la
estequiometría de la reacción se habrán formado 2x moles, x = 2 moles.
Así la composición del equilibrio será:
n A = 6 – x = 6 – 2 = 4 moles
n B = 9 – 3·x = 9 – 3·2 = 3 moles
n C = x = 2 moles
n D = 4 moles
b) La constante Kc se expresa en función de las concentraciones de reactivos y productos
en el equilibrio:
[C] · [D]2
Kc =
[A] · [B]3
Con los moles de cada especie en el equilibrio, y el volumen total del recipiente (2 litros),
se hallan las concentraciones de A, B, C, y D, y con ellas Kc:
[A] = 4 / 2 = 2 M
[B] = 3 / 2 M
[C] = 2 / 2 = 1 M
[D] = 4 / 2 = 2 M
Kc = (1 · 22
) / (2 · (3/2)3
) = 0,6 (mol/L)-1
EXTREMADURA / SEPTIEMBRE 99. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 5
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
5.- Se agregan 20 mL de una disolución 0,01 M de nitrato de plata, a 80 mL de otra
disolución 0,05 M de cromato potásico, ¿se formará precipitado?. Razone la
respuesta. Kps(Ag2CrO4) = 3,9·10-12
Solución:
Se tienen dos sales, de las que se conocen volumen y concentración molar, luego se calcula el
número de moles antes de mezclarlas:
n = V · M
n AgNO3 = 0,01 · 0,02 = 2·10-4
moles
n K2CrO4 = 0,05 · 0,08 = 4·10-3
moles
Al mezclarlas, el volumen cambia (Vfinal = 80 + 20 = 100 mL = 0,1 L), y por tanto, también
las concentraciones, siendo los nuevos valores:
M´ AgNO3 = 2·10-4
/ 0,1 = 2·10-3
M
M´ K2CrO4 = 4·10-3
/ 0,1 = 0,04 M
Ambas sales solubles estarán totalmente disociadas en disolución:
AgNO3  Ag+
+ NO3
-
K2CrO4  2 K+
+ CrO4
2-
Luego la concentración de los iones implicados en la posible precipitación es:
[Ag+
] = 2·10-3
M
[CrO4
2-
] = 0,04 M
EXTREMADURA / SEPTIEMBRE 99. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 5
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
La reacción que tiene lugar al mezclar ambas sales es:
2 AgNO3 + K2CrO4  Ag2CrO4 $ + 2 KNO3
El posible precipitado sería de la sal insoluble cromato de plata (Ag2CrO4).
El equilibrio de solubilidad de esta sal y su Ks es:
Ag2CrO4 $ D 2 Ag+
+ CrO4
2-
Ks = [Ag+
]2
· [CrO4
2-
] = 3,9·10-12
Calculamos el producto iónico real:
[Ag+
]2
real · [CrO4
2-
] real = (2·10-3
)2
· 0,04 = 1,6·10-7
 3,9·10-12
Luego sí precipita la sal Ag2CrO4.
EXTREMADURA / JUNIO98.LOGSE / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO /
OPCION A / Nº 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
2.- a) Defina el concepto de ácido y base según Brönsted-Lowry.
b) Indique los factores que modifican el estado de equilibrio en un proceso químico.
¿Cómo le afectan?
Solución:
a) Según la teoría de Brönsted-Lowry:
Ácido es toda especie química ( molécula o ión) capaz de ceder protones.
Base es toda especie química (molécula o ión) capaz de aceptar protones.
De esta definición se desprende que si hay una sustancia que cede protones debe haber frente a
ella otra que capte dichos protones, es decir, no cabe hablar de ácidos y bases como entes aislados,
sino más bien de pares ácido-base.
b) Factores que influyen en el equilibrio: son la temperatura, la presión y la concentración.
Efecto de la temperatura:
Por ejemplo, la reacción: N2(g) + O2 çè 2NO(g) ∆H = 43,0 Kcal/mol
Se trata de una reacción endotérmica. De acuerdo con el principio de Le Chatelier, al aumentar la
temperatura, el sistema se opone a esta modificación, por lo que evoluciona, en el sentido de
absorber calor, en este caso hacia la derecha. Si disminuimos la temperatura, el sistema
evolucionaría, en sentido contrario.
Así las reacciones endotérmicas estan favorecidas por temperaturas altas, mientras que las
exotérmicas lo estan por temperaturas bajas.
Efecto de la concentración:
Ej en la reacción: CO(g) + Cl2 çè COCl2(g)
Si se aumenta la concentración de cualquiera de los reactivos, el equilibrio se desplazará en el
sentido que pueda consumirlos, es decir hacia la derecha. Si se aumenta la concentración del
producto, el equilibrio se desplazará hacia la izquierda.
Por tanto, favorece el equilibrio el exceso en las concentraciones de los reactivos y el defecto en la
de los productos.
EXTREMADURA / JUNIO98.LOGSE / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO /
OPCION A / Nº 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Efecto de la presión:
Éste efecto, sólo afecta a los equilibrios en que intervenga algún gas, y además cuando haya
variación de volumen.
Ej N2(g) + 3H2(g) çè 2NH3(g)
Si se aumenta la presión aumenta, según el principio de Le Chatelier, el equilibrio se desplaza
hacia la derecha, es decir, en el sentido en el que hay una disminución de volumen. Por el contrario,
si la presión disminuye el equilibrio se desplaza hacia la derecha.
Si en el equilibrio coexisten gases, sólidos o líquidos, al estudiar la influencia de los cambios de
presión sólo hay que tener en cuenta los gases, ya que el efecto de la presión sobre los sólidos y
líquidos es pequeña.
EXTREMADURA / JUNIO98.COU / QUIMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCION
A / Nº 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
4.- La Kc del siguiente equilibrio:
N2 (g) + O2 (g)  2NO (g)
es 8,8 10-4
a 2.200 K. Calcular el número de moles de cada una de las especies en el
equilibrio, cuando se introducen en un recipiente de 1 litro, 2 moles de N2 y 2 moles de
O2, y se calienta hasta 2.200 K.(Hasta dos puntos)
Solución:
La tabla del equilibrio sería:
N2 (g) + O2 (g) ß 2NO (g)
no 2 2
nr x x
neq 2-x 2-x 2x
Kc =
[NO]eq
2
[N2 ]eq ⋅[O2 ]eq
8,8 ⋅10
−4
=
4x2
1
(2 − x)
2
1
De donde se despeja x = 0,029 mol
Y así la composición del equilibrio sería esta:
n eq(N2) = n eq(O2) = 2 – 0,029 = 1,971 moles
n eq(NO) = 2 · 0,029 = 0,058 moles
GALICIA / JUNIO 00. LOGSE / QUÍMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / OPCION A
/ CUESTIÓN 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
1.- La constante de equilibrio de la reacción que se indica , vale 0’022 a 200ºC y 34’2 a
500ºC .
PCl5(g) D PCl3(g) + Cl2
a)Indicar si el PCl5, es mas estable , es decir , si se descompone más o menos , a
temperatura baja.
b)¿La reacción de descomposición del PCl5 es endotérmica o exotérmica ?.
c)¿Corresponderá mayor o menor energía de activación a la descomposición o a la
formación de PCl5? .Razonar las respuestas.
Solución:
Valores de K según la T: K = 0,022 (200ºC)
K = 34,2 (500ºC)
Expresíon de la constante de equilibrio:
K = [PCl 3] · [Cl2] / [PCl5]
a) Si se aumenta la temperatura, el valor de K es mayor, lo que significa desplazamiento del
equilibrio hacia la derecha, y esto hace que el PCl5 se descomponga siendo, por tanto, más
inestable a alta T.
b) Según el Principio ce Le Chatelier ,que dice que cuando se produce una modificación en
alguno de los factores que influyen en el equilibrio el sistema desplaza el equilibrio en el
sentido en el cual se contrarreste dicha modificación.
A T más alta la K es mayor lo que indica que el equilibrio se desplaza hacia la derecha, luego
la reacción de descomposición es endotérmica. En estas reacciones (DH0) las T altas
favorecenel rendimiento.
c) En la descomposición la reacción es endotérmica , luego los productos poseen mayor
energía , la energía de activación (Ea) será mayor que en la reacción de formación en la cual
los reactivos tendrán mayor energía , pues esta reacción es exotermica.
La Ea´ para pasar de los reactivos,PCl3 y Cl2 al complejo de activación será por tanto menor
que para pasar del reactivo PCl5 al complejo activado (Ea).
Conclusión:
La energía de activaciónes mayor en el proceso de descomposiciónque en el de formación.
Veamos el diagrama de energías aproximado de esta reacción reversible:
GALICIA / JUNIO 00. LOGSE / QUÍMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / OPCION A
/ CUESTIÓN 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
E
C.A.*
Ea´
Ea
PCl3 + Cl2
DH  0
PCl5
coordenadas de reacción
GALICIA / JUNIO 00. LOGSE / QUÍMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / OPCION A
/ CUESTIÓN 3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
3.- A 25ºC el grado de ionización ce una disolución acuosa de ácido etanoico ( ácido
acético) 0,0101M vale 0,0099. Calcúlese el pH de la misma y la constante de ionización
del ácido etanoico a dicha temperatura.
Solución:
El ácido acético es el ácido más pequeño que contiene el grupo carboxílico –COOH.
En disolución acuosa se descompone en ion acetato CH3-COO- y en iones hidronio H3O+
.
La tabla de equilibrio es la siguiente:
CH3-COOH D CH3-COO-
+H3O+
CO 0.101
CR 0,101a
CEQ 0,101(1- a) 0,101a 0,101a
Siendo a = 0,0099
Ka= [CH3-COO-
] · [H3O+
] / [CH3-COOH]
Ka = (0,101· (0,0099))2
/ (0,101 (1 - 0,0099))
Ka = 1,0 ·10-5
Esta es la constante de ionización, su valor refleja que es un ácido no demasiado débil.
El pH se halla mediante su definición:
pH = -log [H3O+
]
[H3O+
] = 0,101 · 0,0099 = 9,9·10-4
pH = -log (9,9·10-4
) = 3
GALICIA / JUNIO 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN 1 /
CUESTIÓN 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
2.- En un matraz de 1 litro se encuentran, en estado gaseoso y a una temperatura dada,
hidrógeno, bromo y bromuro de hidrógeno, y en equilibrio correspondiente a la
reacción:
H2 (g) + Br2 (g) 2HBr (g), DDH = -68 KJ
Indique cómo afectarían los siguientes cambios a la situación de equilibrio y a la
constante de equilibrio:
(a) Un aumento de temperatura.
(b) Un aumento de la presión parcial del HBr.
(c) Un aumento del volumen del recipiente.
Solución:
El equilibrio que tiene lugar es el descrito:
H2 (g) + Br2 (g) 2HBr (g)
Como la variación de entalpía es negativa, se nos indica que en el sentido en que está escrita
la reacción ésta es exotérmica.
Según el Principio de Le´Chatelier, si sobre un equilibrio se introduce alguna modificación
externa, éste evoluciona en el sentido en que se oponga a tal modificación. Por lo tanto, se
tiene:
a) Un aumento de temperatura, hace que el equilibrio se desplace en el sentido en que se
absorba energía, es decir en el que la reacción sea endotérmica: hacia la izquierda.
b) Un aumento en la presión parcial de un componente, implica un aumento en su número de
moles (o en su concentración), puesto que la expresión de la presión parcial es:
Pi = Ptot · (ni / ntot)
Luego si aumenta la presión parcial de HBr, aumentará su concentración, y el equilibrio
evolucionará en el sentido en que ésta se reduzca, es decir hacia la izquierda.
c) Un aumento de volumen no modifica el estado de equilibrio, puesto que el número de
moles de reactivos y productos es el mismo. Las variaciones de presión y volumen sólo
afectan a equilibrios gaseosos con variación en el número de moles (Dn γ 0)
El valor de la constante de equilibrio, solamente se modifica en el caso de cambios de
temperatura, es decir, en el caso a).
GALICIA / JUNIO 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN 1 /
CUESTIÓN 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
4.- Describa el procedimiento para calcular en el laboratorio el calor de disolución de
NaOH (s) en agua. Dibuje el material y el modo de realizar los cálculos.
Solución:
La mayor parte de los procesos de disolución son endotérmicos, es decir transcurren con
absorción de energía del medio. Sin embargo la disolución de sosa en agua es un caso
exotérmico (se desprende calor). Esta circunstancia es fácilmente comprobable en el
laboratorio mediante un dispositivo denominado calorímetro.
Para un montaje básico se necesitarán:
- Un vaso de precipitados de 1 L.
- 40 g de NaOH que se va a disolver.
- 1 L deAgua.
- Un termómetro.
- Un agitador.
Se llenaría el vaso con 1 L de agua, y con el termómetro se leería la temperatura que ésta
tiene, anotándola (T1).
A continuación, se va añadiendo sosa, poco a poco, y se ayuda a su disolución con el agitador.
La cantidad de NaOH añadida será 1 mol (40 g).
Enseguida, puede notarse que el vaso se calienta, a la vez que la mezcla homogénea se va
produciendo.
Se introduce de nuevo el termómetro, y se anota la nueva temperatura del líquido, que
resultará superior a la primera medida (T2).
El calor cedido por la sosa, es igual al calor absorbido por el agua, y de ésta se conocen:
- Temperaturas inicial y final .
- Calor específico (Ce = 1 cal / g º C)
- Volumen = 1 L.
- Densidad. = 1 g / mL (se supone aproximadamente)
Sabiendo que el calor absorbido puede expresarse como:
Q = m · Ce · (T2 – T1)
m = V · d = 1000 · 1 = 1000 g
Se obtiene el valor de Q en calorias:
Q = 1000 · 1 · (T2 – T1 ) = 1000 (T2 - T1)
GALICIA / JUNIO 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN 1 /
CUESTIÓN 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Según el primer principio de la Termodinámica la entalpía de disolución del NaOH (DH) se
ha convertido en el calor absorbido por el agua (Q):
ξ DH ξ = ξ Q ξ
El signo de la entalpía será negativo, en este caso, y se expresará en unidades calorías / mol,
convertibles a Kcal /mol.
Según este montaje elemental no hay aislamiento y pueden producirse pérdidas de calor. Si se
desea encontrar un valor más exacto de la entalpía o calor de disolución se construirá un
calorímetro como el de la siguiente figura.
GALICIA / JUNIO 01. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN 1 /
CUESTIÓN 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
2.- a) Dados los siguientes pares de disoluciones: CH3 – COONa y CH3 – COOH; NaOH
y HBr; NH4Cl y NH3. Conteste razonadamente ¿cuáles formarán una disolución
reguladora?
b) El hidróxido de magnesio (II) es un compuesto poco soluble en agua. Indique
razonadamente dónde será más soluble: en agua pura o en una disolución de cloruro de
magnesio (II)?
c) Escribir un compuesto orgánico que presente isomería geométrica. Formular y
nombrar ambos isómeros.
Solución:
a) Una disolución reguladora está formada por un ácido débil y su base conjugada (en forma
de sal), o por una base débil y su ácido conjugado (en forma de sal). Por consiguiente:
- CH3 – COONa y CH3 – COOH: sí será una disolución reguladora, formada por ácido
acético (un ácido débil) y el ión acetato (conjugado).ç
- NaOH y HBr: no es una disolución reguladora, pues el NaOH es una base fuerte, y el HBr
es un ácido fuerte.
- NH4Cl y NH3: sí es una disolución reguladora, al estar formada por el amoníaco (base
débil) y el ión amonio (conjugado).
b) Si el Mg(OH)2 es una sustancia poco soluble, es que en disolución acuosa está disociado
parcialmente, pudiendo escribir el siguiente equilibrio:
Mg(OH)2 (s) Mg 2+
(ac) + 2 OH-
(ac)
Si se encuentra el Mg(OH)2 en una disolución de MgCl2, se tiene un exceso de iones Mg 2+
en
disolución, con lo cual existe un efecto de ión común , que provoca el desplazamiento del
equilibrio en el sentido en que se reduzca la concentración de dicho ión, es decir, hacia la
izquierda. De este modo precipita más sólido, o lo que es lo mismo, disminuye la solubilidad
del hidróxido.
c) La isomería geométrica se da en los alquenos, debido a la rigidez del doble enlace que tiene
impedida la rotación, y así se distinguen dos compuestos diferentes (isómeros geométricos
cis-trans).
Por ejemplo, el 2- buteno sería:
CH3 – CH = CH – CH3
Y según la disposición espacial de los grupos que van unidos a los 2 carbonos del doble
enlace, existirían dos isómeros.
GALICIA / JUNIO 01. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN 1 /
CUESTIÓN 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Cis – 2- buteno Trans – 2- buteno
H H H CH3
C = C C = C
CH3 CH3 CH3 H
En el isómero cis, los dos grupos más voluminosos están del mismo lado del plano del doble
enlace, mientras que en el trans, se encuentran en lados contrarios.
GALICIA / JUNIO 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN 1
/ CUESTIÓN 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
2.- En un matraz de un litro, se depositan en estado gaseoso y a una temperatura dada,
hidrógeno, bromo y bromuro de hidrógeno. Siendo el equilibrio:
H2 (g) + Br2 (g) 2 HBr (g) DDH = -68 KJ
Indique cómo afectaría al equilibrio y a su constante:
a) un aumento de temperatura.
b) un aumento de presión parcial de HBr.
c) un aumento del volumen del recipiente.
Solución:
Por el Principio de Le Chatelier, se sabe que si se introduce alguna modificación sobre un
sistema en equilibrio, éste tiende a desplazarse en el sentido en que se oponga a tal cambio.
a) La reacción, de izquierda a derecha tiene entalpía negativa, luego es exotérmica. Si se
aumenta la temperatura, se desplazará en el sentido en que el sistema absorba calor, es decir,
en el que sea endotérmica, justo hacia la izquierda, generándose más reactivos.
La Kc, sólo depende de la temperatura, y en este caso, disminuiría.
b) Un aumento en la presión parcial de un componente, implica un aumento en su número de
moles (o en su concentración), puesto que la expresión de la presión parcial está relacionada
con la fracción molar:
Pi = PT · Xi
Luego si aumenta la presión parcial de HBr, aumentará su concentración, y el equilibrio
evolucionará en el sentido en que ésta se reduzca, es decir hacia la izquierda.
La Kc no variará en este caso.
c) Un aumento de volumen, provocado por una disminución de la presión total del sistema,
desplazaría al equilibrio en el sentido en que se redujera el número de moles de gas. En este
caso es el mismo en ambos miembros, luego no se altera el equilibrio.
Tampoco varía la Kc.
GALICIA / JUNIO 99 COU / QUÍMICA / ELECTROQUÍMICA / OPCIÓN 1 /
Nº 3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
3.-Calcule: a) la concentración molar, b) el pH de una disolución de ácido etanoico
(ácido acético) si éste se encuentra disociado en un 2,53 %.
Datos: Ka=1,85·10-5
Solución:
La reacción propuesta es:
H2O + CH3-COOH D CH3-COO- + H3O+
α(grado de disociación)=2,53%
a) De acuerdo con la Ley de Dilución de Ostwald: Ka = (Cα)2
/C(1-α)
Como a es un número muy inferior a 1, el denominador de la ecuación se toma como 1,
Ka = Cα2 , despejando se obtiene: C = Ka/α2
C = 1,85·10-5/(2,53·10-2)2 ; C = 0,029 M
b) Ka = [CH3-COO-]·[H3O+]/ [CH3-COOH]
De acuerdo con la Ley de Dilución de Ostwald: Ka = Cα·Cα/C(1-α)
Por lo tanto, [H3O+] = Cα
[H3O+] = 0,029·0,0253 M
[H3O+] = 0,73·10-3
pH = -log [H3O+]
Sustituyendo por el valor obtenido anteriormente:
pH = 3,13
GALICIA / SEPTIEMBRE 00. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN I / EJERCICIO 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
1.- En cada una de las siguientes reacciones: 2 NO (g) + O2 (g) D 2 NO2 (g) DH  0
2 BaO2 (s) D 2 BaO (s) + O2 (g) DH  0
a) Escriba la expresión de las constantes de equilibrio.
b) ¿En qué sentido se desplazará el equilibrio si se eleva la temperatura?.
c) ¿Cómo evoluciona el equilibrio si se eleva la presión?.
Razone las respuestas.
Solución:
a) Aplicando la Ley de Acción de Masas (LAM):
La expresión de la constante de los equilibrios homogéneos se pueden realizar en función de
las concentraciones (Kc) o de las presiones parciales (Kp) de los reactivos y productos.
2 NO (g) + O2 (g) D 2 NO2 (g)
[NO2]2
Kc =
[NO]2
· [O2]
(P NO2)2
Kp =
(P NO)2
· (P O2)
La expresión de la constante de los equilibrios heterogéneos se pueden realizar en función de
las concentraciones (Kc) o de las presiones parciales (Kp) exclusivamente de los componentes
gaseosos, ya que los sólidos al ser su densidad constante, lo es también su concentración, y
esta se encuentra englogada en el valor de la K.
2 BaO2 (s) D 2 BaO (s) + O2 (g)
Kc = [O2]
Kp = P O2
b) La primera reacción, de combinación del dióxido de nitrógeno y oxígeno, es exotérmica y,
por tanto, según el Principio de Le Chatelier, al elevar la T se desplazará hacia la izquierda
(reactivos) con objeto de contrarrestar dicha variación.
La segunda reacción, de descomposición del peróxido de bario, es endotérmica y, por tanto,
según el Principio de Le Chatelier, al elevar la T se desplazará hacia la derecha (productos)
con objeto de contrarrestar dicha variación.
GALICIA / SEPTIEMBRE 00. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN I / EJERCICIO 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
c) Al elevar la presión se debe tener en cuenta que el equilibrio se desplazará hacia el
miembro hacia el cual disminuya el volumen y, por consiguiente, hacia donde disminuya el
número de moles gaseosos del sistema. Para lo cual debemos tener en cuenta el valor de Dn.
2 NO (g) + O2 (g) D 2 NO2 (g) Dn = 2 - 3 = -1  0
En esta reacción el equilibrio se desplazará hacia la derecha.
2 BaO2 (s) D 2 BaO (s) + O2 (g) Dn = 1 - 0 = 1  0
En este otro caso el desplazamiento será hacia la izquierda.
GALICIA / SEPTIEMBRE 00. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN I / EJERCICIO 3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
3.- Se tiaene una disolución de ácido etanoico (ácido acético) 0,055M. Calcular:
a) El pH de la misma.
b) El grado de disociación, en tanto porciento.
c) La molaridad que deberá tener una disolución de HCl para que su pH fuera igual al
de la disolución de ácido etanoico anterior.
Ka = 1,86 · 10-5
Solución:
a) El equilibrio de disociación de este ácido débil es:
CH3 – COOH + H2O D CH3 – COO-
+ H3O+
Conc. inicial 0,055
Conc. reacc. x
Conc. final 0,055 – x x x
[CH3 – COO-
] · [H3O+
]
Ka =
[CH3 – COOH]
1,86·10-5
= (x · x ) / (0,055 – x)
x = 1,42 ·10-3
pH = -log [H3O+
] = -log (1,42·10-3
) = 2,84
b) El grado de disociación es a y se calcula así:
x = Co · a
a = x / Co = (1,42 ·10-3
) / 0,055 = 0,0258
Es decir se ha disociado un 2,58 %.
c) El ácido clorhídrico es un ácido fuerte, es decir totalmente disociado:
HCl + H2O  Cl-
+ H3O+
Si el pH del ácido clorhídrico ha de ser igual, se cumplirá: pH = 2,84
[H3O+
] = 10-pH
[H3O+
] = 10-2,84
= 1,42·10-3
M
Luego la concentración de clorhídrico será la misma: [HCl] = 1,42·10-3
M
GALICIA / SEPTIEMBRE 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN 1 / CUESTIÓN 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
1.- Completar los siguientes equilibrios ácido – base de Brönsted – Lowry,
caracterizando los correspondientes pares ácido – base conjugado:
a)...... + H2O CO3
2-
+ H3O+
b) NH4
+
+ OH-
H2O +........
c) ...... + H2O H3O+
+ SO4
2-
Solución:
Según esta teoría, un ácido es una especie (molécula o ion), que tiende a ceder protones,
mientras que una base es aquélla que tiende a captarlos; por lo que a cada ácido le
corresponderá una base conjugada y viceversa.
a) El H2O gana un protón y se transforma en el ion hidronio (H3O+
), luego será una base, y
por tanto, habrá de existir un ácido que al ceder el protón se transforme en el ion carbonato
(CO3
2-
):
HCO3
-
+ H2O CO3
2-
+ H3O+
A1 B2 B1 A2
Los pares conjugados serían:
HCO3
-
/ CO3
2-
H2O / H3O+
b) El ion amonio pierde un protón (ácido) y se convierte en amoníaco (base), mientras que el
ion OH-
(base) lo capta, dando el agua:
NH4
+
+ OH-
H2O + NH3
A1 B2 A2 B1
Los pares conjugados serían:
NH4
+
/ NH3
OH-
/ H2O
GALICIA / SEPTIEMBRE 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN 1 / CUESTIÓN 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
c) El agua actúa como base, pues capta un protón y se transforma en ion hidronio, mientras
que la especie ácida, que aporta dicho protón, es el ion monohidrógenosulfato, que pasa a
sulfato:
HSO4
-
+ H2O H3O+
+ SO4
2-
A1 B2 A2 B1
Los pares conjugados serían:
HSO4
-
/ SO4
2-
H2O / H3O+
GALICIA / SEPTIEMBRE 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN 1 / CUESTIÓN 3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
3.- La constante de equilibrio para la reacción:
H2 (g) + CO2 (g) H2O (g) + CO (g) es Kc = 1,6 a 986ºC.
Un recipiente de un litro contiene inicialmente una mezcla de 0,2 moles de H2; 0,3 moles
de CO2; 0,4 moles de agua y 0,4 moles de CO a 986ºC.
a) Justificar por qué esta mezcla no está en equilibrio.
b) Si los gases reaccionan hasta alcanzar el estado de equilibrio a 986ºC, calcular las
concentraciones finales.
c) Calcular la presión inicial y la presión final de la mezcla gaseosa.
Dato: R = 0,082 atm·L· mol-1
· K-1
Solución:
a) Para determinar si la mezcla se encuentra en equilibrio, se calcula el valor de la constante
para el experimento realizado, y se compara con la Kc teórica dada como dato.
Como el volumen total es 1 litro, coinciden moles y concentraciones, pudiendo escribir:
H2 (g) + CO2 (g) H2O (g) + CO (g)
Kc = ([CO]· [H2O]) / ([CO2]·[H2])
Kc exper. = (0,4 · 0,4) / (0,2 · 0,3) = 2,66
Kc exper.  Kc teórica; luego la mezcla no está en equilibrio, y para alcanzarlo evolucionará
hacia la izquierda.
b) Se escribe el equilibrio, llamando x a la concentración de reactivos que se consumen, y por
tanto, de productos que se forman:
H2 (g) + CO2 (g) H2O (g) + CO (g)
[ ] iniciales 0,2 0,3 -- --
[ ] equilibrio 0,2 + x 0,3 + x 0,4 - x 0,4 - x
Como para alcanzar el equilibrio la mezcla evoluciona de derecha a izquierda, se debe de
trabajar con la inversa de Kc, cuya expresión sería:
Kc´ = ([CO2]·[H2]) / ([CO]· [H2O])
Luego se sustituyen las concentraciones en el equilibrio correspondientes:
Kc´ = [(0,2 + x )· (0,3 + x)] / (0,4 – x)2
GALICIA / SEPTIEMBRE 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN 1 / CUESTIÓN 3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Y como Kc´= 1 / Kc = 0,625
Se tiene:
x = 0,0394 M
Por tanto:
[CO] en el equilibrio = [H2O] en el equilibrio = 0,4 – 0,0394 = 0,36 M
[H2] en el equilibrio = 0,2 + 0,0394 = 0,24 M
[CO2] en el equilibrio = 0,3 + 0,0394 = 0,34 M
Para averiguar la presión total en el recipiente se recurre a la ecuación de los gases perfectos:
P·V = n·R·T
En el momento inicial, ,os moles totales son: 0,2 + 0,3 + 0,4 + 0,4 = 1,3 moles; luego:
P = (1,3 · 0,082 · 1259) / 1 = 134,2 atm
En el momento en que se alcanza el equilibrio, se tiene n = nº total de moles en el equilibrio =
0,24 + 0,34 + 0,36 + 0,36 = 1,3 moles
P = (1,3· 0,082 · 1259) / 1 = 134,2 atm.
Es decir, no se aprecia cambio en la presión total de la mezcla, puesto que apenas se
modifican los moles de los gases en el equilibrio.
GALICIA / SEPTIEMBRE 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN 1 / CUESTIÓN 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
1.- Completa los siguientes equilibrios ácido-base de Bronsted-Lowry, caracterizando
los correspondientes pares ácido-base conjugado:
a) ... + H2O λλ CO3
2-
+ H3O+
b) NH4
+
+ OH-
λλ H2O + ...
c) ... + H2O λλ H3O+
+ SO4
2-
Solución:
Según esta teoría, un ácido es una especie (molécula o ión), que tiende a ceder protones,
mientras que una base es aquélla que tiende a captarlos; por lo que a cada ácido le
corresponderá una base conjugada y viceversa.
a) El H2O gana un protón y se transforma en el ión hidronio (H3O+
), luego será una base, y
por tanto, habrá de existir un ácido que al ceder el protón se transforme en el ión carbonato
(CO3
2-
):
HCO3
-
+ H2O CO3
2-
+ H3O+
A1 B2 B1 A2
Los pares conjugados serían:
HCO3
-
/ CO3
2-
H2O / H3O+
b) El ión amonio pierde un protón (ácido) y se convierte en amoníaco (base), mientras que el
ión OH-
(base) lo capta, dando el agua:
NH4
+
+ OH-
H2O + NH3
A1 B2 A2 B1
Los pares conjugados serían:
NH4
+
/ NH3
OH-
/ H2O
GALICIA / SEPTIEMBRE 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN 1 / CUESTIÓN 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
c) El agua actúa como base, pues capta un protón y se transforma en ión hidronio, mientras
que la especie ácida, que aporta dicho protón, es el ión monohidrógenosulfato, que pasa a
sulfato:
HSO4
-
+ H2O H3O+
+ SO4
2-
A1 B2 A2 B1
Los pares conjugados serían:
HSO4
-
/ SO4
2-
H2O / H3O+
GALICIA / SEPTIEMBRE 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN 1 / CUESTIÓN 3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
3.- La constante de equilibrio para la reacción:
H2 (g) + CO2 (g) H2O (g) + CO (g) es Kc = 1,6 a 986ºC.
Un recipiente de un litro contiene inicialmente una mezcla de 0,2 moles de H2; 0,3 moles
de CO2; 0,4 moles de agua y 0,4 moles de CO a 986ºC.
a) Justificar por qué esta mezcla no está en equilibrio.
b) Si los gases reaccionan hasta alcanzar el estado de equilibrio a 986ºC, calcular las
concentraciones finales.
c) Calcular la presión inicial y la presión final de la mezcla gaseosa.
Dato: R = 0,082 atm · L· mol-1
· K-1
Solución:
a) Para determinar si la mezcla se encuentra en equilibrio, se calcula el valor del coeficiente
de concentración (Q) para el experimento realizado, y se compara con la Kc teórica dada
como dato.
Como el volumen total es 1 litro, coinciden moles y concentraciones, pudiendo escribir:
H2 (g) + CO2 (g) H2O (g) + CO (g)
Kc = ([CO]· [H2O]) / ([CO2]· [H2])
Q exper. = (0,4 · 0,4) / (0,2 · 0,3) = 2,66
Q exper.  Kc teórica; luego la mezcla no está en equilibrio, y para alcanzarlo evolucionará
hacia la izquierda.
b) Se escribe el equilibrio, llamando x a la concentración de reactivos que se consumen, y por
tanto, de productos que se forman:
H2 (g) + CO2 (g) H2O (g) + CO (g)
[ ] iniciales 0,2 0,3 -- --
[ ] equilibrio 0,2 + x 0,3 + x 0,4 - x 0,4 - x
Como para alcanzar el equilibrio la mezcla evoluciona de derecha a izquierda, se debe de
trabajar con la inversa de Kc, cuya expresión sería:
Kc´ = ([CO2]· [H2]) / ([CO]· [H2O])
Luego se sustituyen las concentraciones en el equilibrio correspondientes:
GALICIA / SEPTIEMBRE 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN 1 / CUESTIÓN 3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Kc´ = [(0,2 + x )· (0,3 + x)] / (0,4 – x)2
Y como Kc´= 1 / Kc = 0,625
Se tiene:
x = 0,0394 M
Por tanto el correspondiente estado de equilibrio es:
[CO] eq = [H2O] eq = 0,4 – 0,0394 = 0,36 M
[H2] eq = 0,2 + 0,0394 = 0,24 M
[CO2] eq = 0,3 + 0,0394 = 0,34 M
c) Para averiguar la presión total en el recipiente se recurre a la ecuación de los gases
perfectos:
P· V=n· R· T
En el momento inicial, los moles totales son: 0,2 + 0,3 + 0,4 + 0,4 = 1,3 moles
Luego la presión inicial es :
P = (1,3 · 0,082· 1259) / 1 = 134,2 atm
En el momento final en que se alcanza elequilibrio, se tiene que:
n = nº total de moles en el equilibrio = 0,24 + 0,34 + 0,36 + 0,36 = 1,3 moles
Luego la presión final es la misma:
P = (1,3· 0,082· 1259) / 1 = 134,2 atm.
Es decir, no se aprecia cambio en la presión total de la mezcla, puesto que apenas se
modifican los moles de los gases en el equilibrio.
GALICIA / SEPTIEMBRE 03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN 1 / CUESTIÓN 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
OPCIÓN 1
CUESTIÓN 1
1.- Teniendo en cuenta que la oxidación de la glucosa es un proceso exotérmico,
C6H12O6 (s) + 6 O2 (g) t 6 CO2 (g) + 6 H2O (g), DH  0
Indicar el desplazamiento del equilibrio si llevamos a cabo las siguientes modificaciones:
a) Aumento de la concentración de CO2.
b) Disminución a la mitad de la concentración de glucosa.
c) Aumento de la presión.
d) Aumento de la temperatura.
Solución:
El Principio de Le´Chatelier, dice que si sobre un sistema en equilibrio se introduce alguna
modificación, el sistema tenderá a desplazarse en el sentido que se oponga a tal alteración:
a) Si aumenta la concentración de este producto, el sistema tenderá a disminuirla, es decir, se
desplazará hacia la izquierda.
b) Si se reduce la concentración de un reactivo, el equilibrio tenderá a generar más de dicho
reactivo, luego se desplazará hacia la izquierda.
c) Un aumento de la presión hará que el equilibrio se desplace en el sentido en que sea menor
el número de moles de gases, para que se mantenga: P · V = cte.
En este caso, hay menos moles gaseosos a la izquierda, luego hacia allí se irá el equilibrio.
d) Si se aumenta la temperatura, el sistema tenderá a absorber calor, esto es, a desplazarse en
el sentido en que la reacción sea endotérmica; en este caso en sentido contrario a como está
escrita, es decir, hacia la izquierda.
GALICIA / JUNIO 98. LOGSE / QUÍMICA / ELECTROQUÍMICA/ OPCIÓN A / Nº 3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Pregunta nº 3:
Una corriente de 5,00 A que circula durante 30 minutos deposita 3,048 gramos de zinc en
el cátodo.
(a) Calcule la masa equivalente del zinc.
(b) ¿Cuántos gramos de cobre se depositarán al pasar 10,00 A durante una hora?
Solución 3:
a) Al pasar la corriente eléctrica por el cátodo se produce la reducción del ion Zn2+
, depositándose
Zn metálico en dicho electrodo.
Nos basaremos en la ecuación de Faraday para resolver este apartado:
m =
Eq − gr ⋅ I ⋅ t
96500
En la ecuación de la Ley de Faraday sustituimos la masa en gramos del Zn, la intensidad de la
corriente en Amperios y el tiempo en segundos, obteniendo al despejar la solución:
3,084 =
Eq − grZn ⋅ 5,00A⋅ 30⋅ 60( )s
96500
b) Mediante la misma expresión del apartado anterior, utilizaremos otros datos (la intensidad de
10,00 A, el tiempo de 3600 segundos 1 hora, y los equivalentes-gramo del cobre):
Eq − grCu =
Pm
Val
=
63,54
2
= 31,72g
La valencia del cobre es 2, como se deduce de la ecuación: Cu2+
+ 2e-
→ Cu(s)
Con esto, sustituimos en la Ley de Faraday, obteniendo la siguiente masa de cobre:
mCu =
31,72g ⋅10,00 A⋅3600s
96500
=11,83gCu
gMgreq ZneZn 68,32==−
GALICIA / JUNIO 98. LOGSE / QUÍMICA / ELECTROQUÍMICA/ OPCIÓN A / Nº 3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
NOTA: En este problema deberían darse como datos el valor de la constante de Faraday, 96500 C/eq, y la masa
atómica del Cu, 63,54
GALICIA / JUNIO98.COU /QUÍMICA /CINÉTICA Y EQUILIBRIO /OPCIÓN A / Nº 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
2.- Indique razonadamente qué tipo de pH (ácido, neutro o básico) existirá en el punto de
equivalencia de las siguientes neutralizaciones:
a) Ácido etanoico (ácido acético) con hidróxido de sodio.
b) Ácido clorhídrico con amoníaco.
c) Trioxonitrato (V) de hidrógeno (ácido nítrico) con hidróxido sódico.
Solución:
a) En el punto de equivalencia hay una disolución de acetato sódico, NaCH3COO, sal de ácido
débil y base fuerte, que sufre hidrólisis (sólo el anión CH3COO-
), dando lugar a una disolución
básica, con un pH  7.
b) En este segundo caso, resulta una disolución de cloruro amónico, NH4Cl, sal de ácido fuerte y
base débil que sufre hidrólisis (sólo el catión NH4
+
), dando lugar a una disolución ácida, con un pH
 7.
c) En el último supuesto, resulta una disolución de nitrato sódico, NaNO3, sal de ácido fuerte y
base fuerte, por lo que no sufre hidrólisis, siendo la disolución neutra, con pH = 7.
ISLAS BALEARES / JUNIO 00. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUÍLIBRIO /
OPCION A / CUESTIÓN 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
4.- Industrialmente, el amoníaco se obtiene por reacción entre el hidrógeno y el
nitrógeno. En la reacción de 10 moles de N2 con 32 moles de H2, cuando se alcanza el
equilibrio, hay 38 moles de gases (es decir, la suma de todos los moles es 38). Calcular el
número de moles de cada gas en el equilibrio.
Solución:
La reacción correspondiente a este equilibrio entre el N2 y el H2, sería la llamada síntesis de
Haber:
N2 (g) + 3 H2 (g) D 2 NH3 (g)
Moles iniciales 10 32
Moles reaccionantes x 3x
Moles equilibrio 10 – x 32 – 3x 2x
Se ha expresado en esta tabla los moles de los reactivos en el momento inicial, los moles de
reactivos y productos en el equilibrio (pues conocemos la relación estequiométrica).
La suma total de moles en el equilibrio es por lo tanto:
(10 – x) + (32 – 3x) + 2x = 38
De donde:
x = 2
Luego el número de moles en el equilibrio de cada especie será:
n N2 = 10 – x = 10 – 2 = 8 moles
n H2 = 32 – 3x = 32 – 3 · 2 = 26 moles
n NH3 = 2x = 2 · 2 = 4 moles
ISLAS BALEARES / JUNIO 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN A / CUESTIÓN 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
1.- Indicar para qué sirven un matraz Erlenmeyer, una bureta y una pipeta. Hacer un
dibujo esquemático del material indicado anteriormente. ¿Qué y cómo lo utilizaría en
una valoración?
Solución:
Matraz Erlenmeyer: se utiliza para contener líquidos que reaccionan entre sí o para preparar
disoluciones. Se puede calentar y se cierra con unos tapones especiales a los que se acoplan
buretas, termómetros, embudos, etc,.
Bureta: sirve para adicionar pequeñas cantidades de líquidos, conociendo exactamente su
volumen. Posee una llave que permite graduar la caída del líquido en forma de goteo.
Pipeta: se emplea para medir pequeños volúmenes exactos de líquidos succionando mediante
una pera de goma.
Para hacer una valoración, se necesitan un Erlenmeyer y una bureta graduada. Se valorará,.por
ejemplo un ácido con una base:
La base, de concentración conocida, se introduce en una bureta, con cuya llave vamos
dejándola caer poco a poco.
El ácido se coloca en un matraz Erlenmeyer, sabiendo exactamente el volumen que tenemos,
y se le añade un indicador ácido-base adecuado (que vire dentro del intervalo de pH de
nuestra reacción)
Vamos adicionando la base gota a gota, y como la bureta que la contiene está graduada,
sabemos el volumen que va siendo consumido con exactitud. Cuando el indicador cambie de
color, cerramos la llave de la bureta, pues la valoración habrá terminado. Entonces aplicamos
la ecuación:
nº equivalentes ácido = nº equivalentes base
(N · V) ácido = (N · V) base , calculando el único dato desconocido: Nácido.
El material necesario para una valoración es:
- un soporte de bureta. (a)
- una pinza para sujetar la bureta a su soporte. (b)
- una bureta graduada. (c)
- un matraz Erlenmeyer. (d)
- un indicador ácido-base adecuado para nuestra reacción.
ISLAS BALEARES / JUNIO 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN A / CUESTIÓN 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
(a)
(b)
(c)
Montaje de una valoración
(d)
ISLAS BALEARES / JUNIO 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN A / CUESTIÓN 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
4.- Se tiene un recipiente de 10 L de capacidad, donde reaccionan 0,5 moles de H2 (g) y
0,5 moles de I2 (g). A 448ºC, Kc = 50. Calcule:
a) El valor de Kp a esa temperatura.
b) Los moles de I2 (g) que quedan sin reaccionar al alcanzarse el equilibrio.
c) Si se parte inicialmente de 0,25 moles de H2 (g), 0,25 moles de I2 (g), y 4 moles de
HI (g), ¿cuántos moles de habrá en el equilibrio?. La temperatura sigue siendo 448ºC
Solución:
Se escribe el equilibrio que tiene lugar entre las especies indicadas, y se comprueba los datos
de que se dispone:
H2 (g) + I2 (g) 2 HI (g)
T = 448 ºC = 721 K
Kc = 50
V total = 10 L
a) La relación entre las dos constantes de equilibrio, Kc y Kp, es:
Kp = Kc · (R · T)Dn
Llamándose Dn a la diferencia entre el número de moles de productos y el de reactivos en la
ecuación ajustada.
Por lo tanto:
Kp = 50 · (0,082 · 721)0
= 50
Como la diferencia de moles es nula, coinciden los valores de las dos constantes.
b) Se escribe de nuevo el equilibrio, llamando x a los moles de reactivos que se transforman
en productos:
H2 (g) + I2 (g) 2 HI (g)
Moles iniciales 0,5 0,5 --
Moles equilibrio 0,5 – x 0,5 – x 2 · x
Como en la expresión de Kc, han de aparecer concentraciones de reactivos y productos, se
dividen los moles entre el volumen total:
ISLAS BALEARES / JUNIO 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN A / CUESTIÓN 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Kc = (2·x / 10)2
/ ((0,5 – x) / 10)2
Igualando esta expresión al valor de la constante, se despeja la x:
(2·x / 10)2
/ ((0,5 – x) / 10)2
= 50
x = 5,43 · 10-4
moles
Se calculan ahora las concentraciones de las tres especies en el equilibrio, y con ellas, los
moles:
n H2 = n I2 = 0,5 - (5,43 · 10-4
) = 0,499 moles
n HI = 2 · 5,43 · 10-4
= 1,08 · 10-3
moles
c) Con los moles de reactivos y productos dados, se determina el valor del coeficiente de
cocentración (Q), y se compara con la Kc, para ver el sentido en que evoluciona la mezcla, y
así calcular las concentraciones y moles en el equilibrio pedidos:
H2 (g) + I2 (g) 2 HI (g)
Moles iniciales 0,25 0,25 4
Q = (4 / 10)2
/ (0,25 / 10)2
= 256
Como se cumple que Q  Kc , la mezcla evolucionará hacia los reactivos para alcanzar así el
nuevo estado de equilibrio, que a continuación se escribe, llamando también x a los moles que
reaccionan:
H2 (g) + I2 (g) 2 HI (g)
Moles iniciales 0,25 0,25 4
Moles equilibrio 0,25 + x 0,25 + x 4 - 2·x
La Kc mantiene su valor al permanecer constante la temperatura.
Kc = 50 = ((4 - 2·x) / 10)2
/ ((0,25 + x) / 10)2
x = 0,24 moles
Se calculan ahora los moles de las tres especies en el equilibrio:
n H2 = n I2 = 0,25 + 0,24 = 0,49 moles
n HI = 4 - 2 · 0,24 = 3,52 moles
ISLAS BALEARES / JUNIO 01. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQULIBRIO /
OPCIÓN A / CUESTIÓN 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
A1.- Qué base conjugada se hidrolizará más: el cianuro o el fluoruro.
Datos: Ka (HCN) = 10-10
Kb (HF) = 6,7 · 10-4
Solución:
La hidrólisis es la reacción de los iones provenientes de la disociación una sal con el agua.
Se escriben las dos reacciones de hidrólisis de los dos iones dados:
CN-
+ H2O HCN + OH-
F-
+ H2O HF + OH-
La expresión de la constante de hidrólisis, en función de la Ka de cada ácido, y del producto
iónico del agua (Kw) es:
Kh = Kw / Ka
Por tanto, cuanto mayor sea la Ka del ácido, menor será la Kh de la base conjugada
correspondiente, lo que implica menor grado de hidrólisis:
Kh (CN-
) = 10-14
/ 10-10
= 10-4
Kh (F-
) = 10-14
/ 6,7 · 10-4
= 1,49 ·10-10
Luego se hidrolizará más el cianuro.
ISLAS BALEARES / JUNIO 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN A / CUESTIÓN 3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
3.- Indica si las siguientes frases son verdaderas o falsas y justifica la respuesta:
a) Si la constante de equilibrio de una reacción es elevada, significa que los productos se
obtienen rápidamente.
b) La constante de equilibrio de una reacción es constante, es a decir, no depende de
nada, excepto de la naturaleza de la reacción en cuestión.
c) Cuando una reacción reversible alcanza el equilibrio, la cantidad total de productos y
reactivos no varía, se siguen produciendo las reacciones directa e inversa.
Solución:
a) Falso, la constante de equilibrio sólo indica en qué sentido está más desplazada la reacción,
pero no da información acerca de su cinética.
b) Falsa, la Kc de una reacción depende también de la temperatura a la que ésta tenga lugar.
c) Verdadero, ésta es, precisamente la definición de equilibrio: un sistema en el que se pasa
constantemente de reactivos a productos, y viceversa. En el equilibrio se igualan las
velocidades de los procesos directo e inverso.
ISLAS BALEARES / JUNIO 03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN A / CUESTIÓN Nº 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
OPCIÓN A
1.- Formula las siguientes sales e indica, razonadamente, el carácter ácido, básico o
neutro que tienen sus disoluciones acuosas: cianuro potásico, cloruro amónico, nitrato
de sodio y sulfuro cálcico.
Solución:
Todos los compuestos dados son sales, totalmente disociadas en sus iones, si alguno de estos
iones procede de ácido o base débiles, reaccionará con el agua, formando dicho compuesto de
origen, y dejando iones libres, que determinarán el carácter ácido (H+
) o básico (OH-
) de la
disolución:
a) KCN t K+
+ CN-
Ambos iones proceden de especies débiles, luego los dos son hidrolizables, se tendrá una
disolución neutra, débilmente ácida o básica, según el grado de hidrólisis de los iones.
K+
+ H2O ‡ KOH + H+
CN-
+ H2O ‡ HCN + OH-
b) El ión cloruro procede de un ácido fuerte, luego no experimentará hidrólisis, mientras que
el ión amonio, como se ha explicado en a) sí lo hará:
NH4Cl t NH4
+
+ Cl-
NH4
+
+ H2O ‡ NH4OH + H+
La disolución, tendrá carácter ácido.
c) NaNO3 t Na+
+ NO3
-
Na+
procede de la base fuerte NaOH, y el ión nitrato del ácido nítrico, fuerte, luego ninguno
de los dos se hidroliza, y la disolución será neutra.
d) CaS t Ca2+
+ S2-
Ambos iones proceden de especies débiles, luego los dos son hidrolizables, se tendrá una
disolución neutra, débilmente ácida o básica, según el grado de hidrólisis de los iones.
Ca2+
+ 2 H2O ‡ Ca(OH)2 + 2 H+
S2-
+ H2O ‡ H2S + OH-
ISLAS BALEARES / JUNIO 98. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN A / Nº 3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
3.- Se prepara una disolución mezclando 100mL de amoniaco 0,1M con 200mL de cloruro de
amonio 0,05M, y algunos mililitros de agua. Calcula el pH de la disolución.
(Ka del ion amonio 6·10-10
)
Solución:
Se forma de este modo una disolución reguladora de pH, formada por una base débil (amoniaco) y su
ácido conjugado (ion amonio).
El amoniaco es una base poco disociada, y lo es menos por efecto del ion común NH4
+
. Por tanto, las
concentraciones en el equilibrio son prácticamente iguales a las iniciales de la mezcla.
En este caso [NH3] = (0,1 · 0,1) / 0,3 = 0,033 M
[NH4
+
] = (0,05 · 0,2) / 0,3 = 0,033 M
De este modo [NH3] = [NH4
+
]
Ya que se mezcla el doble de cloruro de amonio ( cuya concentración es la mitad) que de amoniaco.
El equilibrio de disociación es: NH4
+
+ H2O ⇔ NH3 +H3O+
Ka = 6·10-10
La ley del equilibrio nos indica Ka = [NH3] · [H3O+
] / [NH4
+
]
[H30+
] = 6·10-10
pH = 9,2
ISLAS BALEARES / JUNIO 99. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
Nº 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
2.- El yoduro de hidrógeno se descompone según el equilibrio siguiente:
2 HI (g) D H2 (g) + I2 (g)
Dentro de un recipiente cerrado, en equilibrio, hay: 0,38 moles de I2 (g), 0,08 moles de
H2 (g), y 1,24 moles de HI (g).
Se añaden 0,30 moles de H2 (g), se establece de nuevo el equilibrio.
Calcula el número de moles de cada gas en el equilibrio (que se establece después de la
adición del hidrógeno).
Solución:
El equilibrio de descomposición del yoduro de hirógeno es:
2 HI (g) D H2 (g) + I2 (g)
Se halla primero la constante de equilibrio (Kc).
Kc = [ H2 ] · [ I2 ] / [ HI ]2
Kc = (0,38/V) · (0,08/V) / (1,24/V)2
Kc = 0,02
Como la constante no varía se escribe la tabla del 2º equilibrio, en la que calculamos el valor
de x (número de moles que se descomponen). Según el principio de Le Chatelier, al añadir
una concentración de producto el equilibrio se desplazará hacia la izquierda por tanto:
2 HI D H2 + I2
[ ]o 1,24 0,38 0,38
V V V
[ ]r 2x x x
[ ] eq 1,24 + 2x 0,38 - x 0,38 - x
V V V
Kc = 0,02 = ((0,38 – x ) / V )2
/ ((1,24 + 2x) /V)2
x = 0,16 mol
En el nuevo equilibrio la composición es :
n I2 = n H2 = 0,38 - 0,16 = 0,22 moles
n HI = 1,24 + (2 · 0,16) = 1,56 moles
ISLAS BALEARES / SEPTIEMBRE 00. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / OPCION A / CUESTIÓN 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
2.- De los siguientes conceptos: entalpía de enlace, entalpía de reacción, energía de
activación, constante de equilibrio, y pH,
a) ¿cuáles no pueden ser negativos?.
b) ¿cuáles pueden ser negativos y positivos?.
Justificar la respuesta.
Solución:
a) La energía de activación es la energía mínima necesaria para que se rompan los enlaces de
los reactivos, pasando por el estado de complejo activado, y finalmente puedan formarse los
productos, es decir, tenga lugar una reacción química. Por tanto es siempre una energía que se
absorbe, y será un valor positivo (Ea  0)
La constante de equilibrio es un cociente entre concentraciones de productos y reactivos, que
nunca pueden ser negativas, luego tampoco podrá serlo dicha constante (K  0).
La entalpía de enlace, es la energía necesaria para romper un mol de un tipo determinado de
enlace. En este caso siempre se absorbe energía, por lo que este valor es siempre es positivo
(DH enlace  0).
b) Los valores de entalpía de reacción pueden ser positivos o negativos, puesto que para que
la reacción tenga lugar, o bien el sistema absorbe energía ( reacción endotérmica, con entalpía
positiva), o bien se la cede al entorno (reacción exotérmica, con entalpía negativa).
El concepto de pH se define así: pH = - log [ H3O+
]
Las concentraciones de protones más usuales varían entre 10-14
M en una disolución de una
base fuerte, y 1 M en la de un ácido fuerte, casos en los que el pH varía entre 14 y 0. Sin
embargo, siempre que la concentración de protones sea superior a 1M, el pH sería negativo.
ISLAS BALEARES / SEPTIEMBRE 00. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / OPCION A / CUESTIÓN 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
4.- En qué sentido es desplazado el equilibrio:
SO2 (g) + 1/2 O2 (g) D SO3 (g) DH = -100 KJ / mol
Si lo perturbamos:
a) aumentando el volumen del recipiente (es decir, disminuyendo la presión).
b) adicionando SO3.
c) aumentando la temperatura.
¿ En cuál / cuáles de dichas perturbaciones ha variado la constante de equilibrio?.
Solución:
Según el Principio de Le Chatelier: si en un sistema en equilibrio se modifican factores
externos, éste evolucionará en el sentido que se oponga al cambio introducido.
SO2 (g) + 1/2 O2 (g) D SO3 (g) DH = -100 KJ / mol
a) si reducimos la presión, el sistema se desplaza en el sentido en que aumente el volumen
(es decir el número de moles de los gases), luego en este caso, será hacia la izquierda,
(hacia los reactivos).
Obsérvese que Dn =1 – 1,5 = 0,5  0
b) Si aumentamos la concentración de SO3 (exceso de producto), el equilibrio se desplaza en
el sentido en que dicha concentración disminuya, esto es, hacia la izquierda, hacia los
reactivos.
c) La reacción, en el sentido directo, es exotérmica, pues DH  0.
Si aumentamos la temperatura, el sistema se desplazará en el sentido en que absorba calor,
es decir, en el que sea endotérmica, que será hacia la izquierda.
En los dos primeros casos no se modifica la constante de equilibrio, pues para que este valor
permanezca constante, el equilibrio responde a la modificación introducida, intentando
contrarrestarla. Por el contrario, en el caso c) la K si varía, ya que depende de T.
ISLAS BALEARES / SEPTIEMBRE 00. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / OPCION A / CUESTIÓN 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
A2.- Calcular la concentración de todas las especies de una disolución de ácido fórmico
de pH = 3,74. (Ka =1,82 x 10-4
)
Solución:
HCOOH + H2O D HCOO-
+ H3O+
Inicialmente: C0
Se disocian: C0α
Se forman: C0(1-α) C0α C0α
Ka = [HCOO-
]·[H3O+
]/[HCOOH] = 1,82·10-4
pH = -log [H3O+
] = 3,74
Por lo tanto [H3O+
] = 10-pH
= 10-3,74
= 1,819·10-4
Las concentraciones de H3O+
y HCOO-
que se forman son:
[HCOO-
] = [H3O+
] = 1,819· 10-4
mol/litro
Sustituyendo en la Ka obtendremos el valor de la concentración de HCOOH
[HCOOH] = 0,9998 mol/litro.
ISLAS BALEARES / SEPTIEMBRE 00. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / OPCION A / CUESTIÓN 3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
A3.- En que sentido se desplaza el equilibrio
SO2(g) + ½O2 DD SO3(g) ∆∆H =-100 kJ/mol
Cuando se perturba por:
a. Aumento de volumen del recipiente (es decir, diminución de la presión)
b. Adición de SO3
c. Aumento de la temperatura
En cual/cuales de las perturbaciones efectuadas ha cambiado la Kc
Solución:
Según el principio de Le Chatelier: “Si en un sistema se modifica alguno de los factores que
influyen en el mismo, el equilibrio se desplaza en el sentido que contrarreste dicha variación”.
SO2(g) + ½O2 D SO3(g) ∆H =-100 kJ/mol
a. En el caso de que se produzca un aumento de volumen, es decir una disminución de la
presión, en un sistema gas como éste en el que el incremento de número de moles gaseosos es
negativo el equilibrio se desplaza hacia la IZQUIERDA.
El incremento de moles gaseosos en esta reacción es:
∆n = n SO3 – (n SO2 + n O2) = 1-3/2 = - 1/2.
b. Si aumentamos la concentración del producto (SO3) para que la Kc permanezca constante,
el equilibrio tiene que desplazarse hacia la IZQUIERDA para así aumentar la concentración
de los reactivos;
Kc = [SO3]/[SO2]·[O2]1/2
c. Esta reacción al tener un incremento de entalpía menor que cero, es exotérmica, es decir
desprende calor, algo que influye en el desplazamiento del equilibrio en caso de que haya
cambio de temperatura. Si aumentamos la temperatura, el equilibrio se desplaza hacia la
IZQUIERDA, ya que es en este sentido en el que absorbe calor; esto producirá una
disminución de la Kc.
La Kc depende sólo de la temperatura por lo tanto sólo variará en éste último caso.
ISLAS BALEARES / SEPTIEMBRE 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
2.- Responder, razonadamente, las cuestiones siguientes:
a) La constante de acidez del ácido acético es 1,8· 10-5
. ¿Su base conjugada, será fuerte o
débil?
b) Calcular el pH de una disolución 10-8
M de ácido clorhídrico.
Solución:
a) Se representa el ácido acético como HAc, y se escribe su equilibrio de disociación, ya que
es un ácido débil:
HAc + H2O Ac-
+ H3O+
Si es un ácido débil, el equilibrio esta poco desplazado. Es decir, la reacción de disociación
(de izquierda a derecha) tiene muy poca tendencia a producirse, luego será la de sentido
contrario (captación de protones por parte de la base conjugada A-
) la que se lleve a cabo: de
lo que se concluye que el ión acetato (Ac-
) será una base algo fuerte.
También puede deducirse a partir del valor de la Kb, que se determina con el de la Ka y el
producto iónico del agua, Kw:
Kw = Ka · Kb
Kb = 5,55· 10-10
b) El ácido clorhídrico es un ácido fuerte, totalmente disociado, luego habrá la misma
concentración de protones que de disolución inicialmente:
HCl + H2O τ H3O+
+ Cl-
[HCl] inicial = [H3O+
] disoc. ácido = 10-8
M
El agua también aporta protones de su disociación:
[H3O+
] disoc. agua = 10-7
Luego la concentración total de protones es:
[H3O+
] total = 10-7
+ 10-8
Y por la expresión de pH, se deduce su valor:
pH = - log [H3O+
] total = 6,96
Es una disolución muy ligeramente ácida, pues el valor de pH es muy próximo a 7.
ISLAS BALEARES / SEPTIEMBRE 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
l.- A 425 °C la Kc para el equilibrio: I2 (g) + H2 (g) 2 HI (g) vale 54,8.
a) ¿Cómo afecta al equilibrio una disminución de la presión del sistema y una
disminución de volumen?
b) Calcular las concentraciones en el equilibrio si al reactor de 20 litros de capacidad se
la introducen 15 moles de iodo, 2 moles de hidrógeno y 25 moles de ioduro de hidrógeno.
Solución:
a) I2 + H2 2 HI
Por el principio de Le Chatelier, si sobre un sistema en equilibrio se introduce alguna
modificación, dicho sistema tenderá a evolucionar en el sentido que se oponga a tal cambio:
Una disminución de presión, hará que el equilibrio se desplace en el sentido en que aumente
el número de moles de gas, para que se mantenga constante el producto: P· V.
En este caso en ambos miembros hay 2 moles de gas, luego variaciones de presión no
modifican el equilibrio.
Tampoco lo alteran variaciones de volumen pues están relacionadas con cambios de presión,
y ya se ha visto que si los moles de gas son iguales en ambos miembros no hay
desplazamiento.
b) I2 + H2 2 HI
moles iniciales 15 2 25
Se calcula la Q (coeficiente de concentración) en este momento (se dividen los moles entre el
volumen total, para tener así concentraciones), y se compara con el dato teórico de Kc, si
coinciden, la mezcla se halla ya en equilibrio.
Q = (25 / 20)2
/ ((15 / 20) · (2 / 20)) = 20,83
Q  Kc
Por lo que para alcanzar el estado de equilibrio, se desplazará hacia la derecha, de modo que
aumente la concentración de productos:
I2 + H2 2 HI
moles iniciales 15 2 25
moles equilibrio 15 - x 2 - x 25 +2 · x
ISLAS BALEARES / SEPTIEMBRE 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Kc = 54,8 = ((25 + 2 · x) / 20)2
/ ((15 - x) / 20) · ((2 - x) / 20))
De donde se tiene el valor de x:
x = 1,24 moles reaccionan.
Ya se pueden calcular las concentraciones de las tres especies en el equilibrio:
[I2 ] = (15 - 1,24) / 20 = 0,688 M
[H2 ] = (2 - 1,24) = 0,038 M
[HI] = (25 + 2 · 1,24) / 20 = 1,374 M
ISLAS BALEARES / SEPTIEMBRE 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 5
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
5.- Razonar si son ciertas o falsas las siguientes afirmaciones:
a) Cuanto mayor sea la concentración inicial de ácido acético, mayor lo será la de iones
acetato.
b)El grado de disociación del ácido acético es independiente de la concentración inicial
del ácido.
c) Una disolución de cloruro de amonio tendrá un pH básico.
d) Si se adiciona acetato de sodio a una disolución de ácido acético, el pH aumenta.
Solución:
a) Verdadero, al ser un ácido débil se disocia parcialmente, y la fracción disociada depende
sólo de la concentración inicial, puesto que la Ka permanece constante (salvo que se
modifique la temperatura)
HAc + H2O H3O+
+ Ac-
[ ]inicial Ci -- --
[ ]equilibrio Ci - x x x
La expresión de Ka es:
Ka = ([H3O+
]· [Ac-
]) / [HAc]
Ka = x2
/ (Ci - x)
Ka = 1,8 · 10-5
Luego para que Ka sea constante, a mayor Ci, mayor valor de x
b) Falso, pues la expresión del grado de disociación es:
x = Ci · a
Es decir, existe relación entre él y la Ci.
c) Es falso.
La sal está completamente disociada en sus iones:
NH4Cl τ NH4
+
+ Cl-
ISLAS BALEARES / SEPTIEMBRE 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 5
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
De estos dos iones generados, el cloruro procede del HCl, que es fuerte, luego no se
hidrolizará; sin embargo, los iones amonio vienen de una base débil, y sí experimentan
hidrólisis:
NH4
+
+ H2O NH4OH + H3O+
Luego se desprenden protones y la disolución será ácida, con un pH  7.
d) Es verdadero.
La disociación del ácido débil es:
HAc + H2O H3O+
+ Ac-
Se han liberado protones, luego el pH  7.
Y la de la sal:
NaAc τ Na+
+ Ac-
Los iones acetato se hidrolizan, liberándose grupos OH-
, que sí aumentarán el valor del pH:
Ac-
+ H2O HAc + OH-
ISLAS BALEARES / SEPTIEMBRE 03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN Nº 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
OPCIÓN A
2.- ¿Qué concentración de metilamina será necesaria para obtener una disolución de
pH = 11, si su Kb = 5 · 10-4
?
Solución:
La metilamina es una base débil, luego a partir del dato de pH, se calcula el de pOH, y con él,
la concentración de iones OH-
en disolución:
pH + pOH = 14
pOH = 14 - 11 = 3
pOH = - log [OH-
] = 3
[OH-
] = 10-3
M
El equilibrio de disociación de la metilamina, para una concentración inicial (Ci) desconocida
será:
CH3NH2 + H2O ‡ CH3NH3
+
+ OH-
[ ]inicial Ci -- --
[ ]equil. Ci - 10-3
10-3
10-3
La expresión de la Kb es:
Kb = ([CH3NH3
+
] · [OH-
]) / [CH3NH2]
Sustituyendo los datos conocidos, se está en disposiciónde despejar la Ci desconocida:
5 · 10-4
= (10-3
)2
/ (Ci - 10-3
)
De donde:
Ci = 3 · 10-3
M
ISLAS BALEARES / SEPTIEMBRE 03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN Nº 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
OPCIÓN A
4.- a) Un estudiante de química comenta que ha realizado una valoración de ácido
acético con hidróxido de sodio 2 M, y que el pH de neutralización es ácido. ¿Es una
afirmación correcta? Justifícalo.
b) ¿Cómo harías la valoración en el laboratorio? material,...
Solución:
a) Al valorar ácido acético con hidróxido de sodio, se formará una sal, totalmente disociadas
en sus iones, si alguno de estos iones procede de ácido o base débiles, reaccionará con el
agua, formando dicho compuesto de origen, ydejando iones libres, que determinarán el
carácter ácido (H3O+
) o básico (OH-
) de la disolución:
HAc + NaOH t NaAc + H2O
NaAc t Na+
+ Ac-
Na+
procede de la base fuerte NaOH, pero Ac-
del ácido débil HAc, luego se hidrolizará:
Ac-
+ H2O ‡ HAc + OH-
Será, pues, una disolución básica, y la afirmación del estudiante no es correcta.
b) En una valoración de un ácido (el acético contenido en el vinagre) con una base (el NaOH),
se utilizarían:
- una bureta, en la que se introduciría la disolución de sosa, que se iría dejando caer
lentamente, gracias a la llave.
- un vaso de precipitados, que contendría un volumen conocido de acético.
- un indicador ácido - base, para mostrar, con un cambio de color, que la valoración ha
terminado.
Se iría incorporando, gota a gota, la disolución de la base, agitando suavemente el vaso de
precipitados, para que se homogenice la mezcla. Cuando se observa un cambio de color, se
cerraría la llave de la bureta, anotando el volumen consumido.
ISLAS BALEARES / SEPTIEMBRE 98. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / BLOQUE A / CUESTIÓN 3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
3.- Se tiene un tubo de ensayo que contiene agua, y se añaden unos gramos de nitrato de
potasio. Se observa que la sal es disuelta, y que al mismo tiempo la temperatura
disminuye.
a) Clasificar el proceso de disolución de la sal como endotérmico o exotérmico.
b) Razonar por qué motivo el proceso es espontaneo.
Solución:
a) Si la temperatura de la disolucióndisminuye, es porque absorbe calor del entorno, luego el
proceso será endotérmico.
b) Un proceso resulta espontáneo si el valor de su energía libre de Gibbs es negativo.
DGº reacción = DGº productos - DGº reactivos
Y también se sabe que:
DGº = DHº - T · DSº
Como la reacción es endotérmica: DHº  0
Y como se pasa de un sólido a una serie de iones disueltos, el desorden del sistema aumenta,
siendo, por tanto, DSº  0.
Para que el proceso resulte espontáneo, debe verificarse que: | T·DSº |  | DHº |
ISLAS BALEARES / SEPTIEMBRE 98. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / BLOQUE A / CUESTIÓN 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
4.- a) Calcular la concentración de una disolución de hidróxido de sodio, sabiendo que al
valorar 50 ml, se consumieron 35 ml de ácido clorhídrico 0,05 M.
b) ¿Cuál es el pH de la disolución de hidróxido de sodio?
c) ¿Cuál es el pH en el punto de equivalencia?
Solución:
a) En una valoración, cuando se alcanza el punto de equivalencia, el número de equivalentes
de ácido y de base que han reaccionado es el mismo:
nº equiv. ácido = nº equiv. base
Y como: N = nº equiv. / V disolución (L)
Podemos escribir:
(N · V) ácido = (N · V) base
Se conoce todo menos la concentración de base, luego:
N base = (0,05 · 0,035) / 0,05 = 0,035 N
Y expresada en M (moles / l), dado que la valencia del hidróxido de sodio es la unidad, se
tiene:
M NaOH = 0,035 mol/L
b) El NaOH es una base fuerte, totalmente disociada en sus iones:
NaOH  Na+
+ OH-
[ ]inicial 0,035 -- --
[ ]final -- 0,035 0,035
Con la [OH-
] se determina el pOH:
pOH = – log [OH-
] = – log (0,035) = 1,45
Y como: pH + pOH = 14
pH = 12,55
Como era de esperar, el pH es mayor que 7, lo que indica que se está ante una base.
ISLAS BALEARES / SEPTIEMBRE 98. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / BLOQUE A / CUESTIÓN 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
c) En el punto de equivalencia, entre un ácido fuerte (HCl) y una base fuerte (NaOH) los
equivalentes del ácido coinciden con los de la base, luego también coincidirán las
concentraciones de protones y de grupos OH-
; de modo que:
pH = pOH = 7
En ese momento, la disolución es neutra.
ISLAS BALEARES / SEPTIEMBRE 98. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / BLOQUE A / CUESTIÓN 5
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
5.- En un dispositivo, se introduce cierta cantidad de tetraóxido de dinitrógeno. Se
alcanzan 25ºC. Pasado cierto tiempo, se establece el siguiente equilibrio:
N2O4 (g) l 2NO2 (g)
Se sabe que la cantidad de tetraóxido de dinitrógeno en el equilibrio es el 50% de la
cantidad inicial. Calcularla presión que soporta el recipiente.
(Kp = 0,141)
Solución:
Se llama ni al número de moles de N2O4 iniciales, por lo que en el equilibrio se tendrán
solamente (ni / 2) moles de N2O4 :
N2O4 (g) l 2 NO2 (g)
Ninic. ni --
n equil. ni / 2 2 · (ni / 2 )
De forma que los moles totales de ambas especies en el equilibrio serán:
n totales = (ni / 2) + 2 · (ni / 2) = 3/2 · ni
La expresión de la Kp para un equilibrio, viene en función del producto presiones parciales de
productos, elevadas a sus coeficientes estequiométricos, dividida entre el producto de las
presiones parciales de reactivos, elevadas tambien a sus correspondientes coeficientes.
Kp = (P(NO2))2
/ P(N2O4)
Por otro lado, se sabe que la presión parcial de cualquier componente gaseoso de una mezcla
es el producto de su fracción molar por la presión total:
Pi = Ptot. · Xi
Recordemos que la fracción molar de un componente es el número de moles de él, entre el
número de moles totales.
ISLAS BALEARES / SEPTIEMBRE 98. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / BLOQUE A / CUESTIÓN 5
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Luego, se escriben las expresiones de las presiones parciales de los 2 gases del problema, y
posteriormente, la de Kp:
P(NO2) = Ptot · [2 · (ni / 2 ) / 3/2 · ni ] = Ptot · 2/3
P(N2O4) = Ptot · [(ni / 2 ) / 3/2 · ni ] = Ptot / 3
Kp = (Ptot · 2/3)2
/ (Ptot / 3) = 4/3 · Ptot
4/3 · Ptot = 0,141
De donde se deduce:
Ptot = 0,105 atm
ISLAS BALEARES / SEPTIEMBRE 98. COU /QUÍMICA /CINÉTICA Y EQUILIBRIO
/ OPCIÓN A / Nº 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
2.- Calcular el pH de la disolución formada por 100 mL de ácido clorhídrico 0,1 M, 100
mL de ácido nítrico 0,1 M y agua hasta completar los 500 mL.
Solución:
Se trata de dos ácidos fuertes y por tanto completamente disociados.
HCl + H2O  Cl-
+ H3O+
HNO3 + H2O  NO3
-
+ H3O+
[HCl] = [H3O+
] = 0,1 M
[HNO3] = [H3O+
] = 0,1 M
Se hallan los moles de iones hidronio:
n = V · M
n total H3O+
= (0,1 · 0,1) + (0,1 · 0,1) = 0,02 moles
V total = 0,5 L
[H3O+
] total = 0,02 / 0,5 = 0,04 M
pH = -log [H3O+
] = -log (0,04)
pH= 1,39
ISLAS BALEARES / SEPTIEMBRE 98. COU /QUÍMICA /CINÉTICA Y EQUILIBRIO
/ OPCIÓN B / Nº 3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
3.- El producto de solubilidad del hidróxido de calcio es 8·10-6. En una disolución de
cloruro de calcio 0,1 M , ¿a partir de qué pH comenzará a precipitar el hidróxido de
calcio?
Solución:
El equilibrio de solubilidad del hidróxido insoluble es el siguiente:
Ca(OH)2 (s) D Ca2+ + 2 OH-
Para que se produzca precipitado, el producto real de las concentraciones de los reactivos
(según la ley del equilibrio) debe ser mayor que Ks.
Ks = 8·10-6
Para que haya precipitación se ha de cumplir que: [Ca2+] · [OH-]2
 8·10-6
Los iones Ca2+presentes en el medio se deben, prácticamente, a la sal soluble CaCl2, que esta
disociada completamente:
CaCl2  Ca2+ + 2 Cl-
[CaCl2] = [Ca2+] = 0,1 M
En la saturación se cumpliría: (0,1) · [OH-]2
= 8·10-6
[OH-]2
= 8·10-7
[OH-] = 8,9 · 10-4
pOH = - log (8,9 · 10-4
) = 3,04
pH = 14 – pOH = 14 – 3,4 = 10,6
El hidróxido de calcio comenzará a precipitar a partir de un pH de 10,6.
ISLAS BALEARES / SEPTIEMBRE 99. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / OPCIÓN A / Nº 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
4.- Al introducir 1 mol de PCl5 en un recipiente de 1 litro se produce la disociación del
gas y se establece el equilibrio siguiente:
PCl5 D PCl3 + Cl2 ∆H  0 (la disociación consume calor)
En el equilibrio se encuentran 0,2 moles de PCl5. Calcula el grado de disociación del
PCl5. Contesta razonadamente si el grado de disociación del PCl5 aumenta, disminuye o
no cambia cuando:
a) Aumenta la presión
b) Disminuye la temperatura.
Solución:
La tabla de este equilibrio homogéneo es:
PCl5 D PCl3 + Cl2
[ ]inic. 1
[ ]r. α
[ ]eq. 1 – α α α
Como en el equilibrio se encuentran 0,2 moles de PCl5 :
0,2 = 1 – α
α = 0,8 (80%)
a) Si aumenta la presión el equilibrio, disminuye el volumen y por ello el número de moles.
Es decir el equilibrio se desplazará hacia izquierda, según el principio de Le Chatelier, por
lo tanto el grado de disociación disminuirá.
b) Si disminuimos la temperatura, al ser la reacción endotérmica el sistema reaccionará,
según el mismo principio aumentándola, es decir, desplazándose hacia la izquierda
también y disminuirá el grado de disociación.
ISLAS BALEARES / SEPTIEMBRE 99. COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO /
OPCION A / Nº 3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
3A.- Al fundir un mol de PCl5 en un recipiente de volumen un litro se produce una
disociación del gas, y se establece el equilibrio siguiente
PCl5 D PCl3 + Cl2 ∆H  0 (la disolución consume calor)
Contestar razonadamente hacia donde se desplaza el equilibrio cuando:
a) Aumenta la presión.
b) Disminuye la temperatura.
Solución:
a) El aumento de presión hace que el equilibrio se desplace hacia aquel lado que compense este
aumento. Un aumento de presión, a temperatura constante, provoca una disminución de volumen, el
equilibrio se desplazará hacia el lado donde exista menor número de moles gaseosos, es decir en
este caso, el equilibrio se desplaza a la izquierda.
b) Al ser una reacción endotérmica, consume calor en el sentido directo, y desprende calor en el
sentido inverso.
PCl5 D PCl3 + Cl2 ∆H  0
Una disminución de la temperatura hace que el equilibrio se desplace a la izquierda para compensar
esta pérdida
ISLAS BALEARES / SEPTIEMBRE 99. COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO /
OPCION B / Nº 3.
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
3B.- Se dispone de una disolución que contiene Ca (II). La concentración de este ion es
2·10-3
M. Calcular la cantidad máxima de sulfato potásico sólido, expresada en gramos, que
se puede añadir a 2 L de la disolución mencionada que nos permita asegurar que no se
forma sulfato de calcio sólido. Suponga que la adición del sólido no incrementa el volumen
de la disolución (Kps = 2,5·10-5
)
Solución:
Para que no aparezca precipitado el producto ionico Q tiene que ser menor que el valor de Kps
CaSO4 D Ca+2
+ SO4
-2
Siendo Q = [Ca+2
] · [SO4
-2
]
Kps  [Ca+2
][SO4
-2
]
Por lo tanto: 2,5·10-5
 2·10-3
· [SO4
-2
]
[SO4
-2
]  2,5·10-5
/ 2·10-3
[SO4
-2
]  0,0125 M
Como el sulfato potásico es una sal soluble se disocia completamente de manera que :
moles máximos de SO4
-2
= moles máximos de K2SO4 = M · V = 0,0125 · 2 = 0,025 moles
m K2SO4 = moles · Pm = 0,025 · 174,3 = 4,36 g
El máximo de sulfato potásico que pueden añadirse a los 2 litros de disolución inicial para asegurar
que no se forma precipitado de sulfato de calcio, son 4,36 g.
ISLAS BALEARES / JUNIO 98. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN A / Nº 3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
3.- Conteste, razonadamente, si son verdaderas o falsas las afirmaciones siguientes:
a) Para una reacción endotérmica, la constante de equilibrio disminuye con la
temperatura.
b) Para una reacción exotérmica, la constante de equilibrio aumenta con la temperatura.
c) En general, la constante de equilibrio no varía con la temperatura.
Solución:
a) Falso. El principio de Le Chatelier confirma que esta afirmación no es cierta, ya que al
aumentar la temperatura desplazamos el equilibrio de la reacción endotérmica hacia la derecha,
aumentan las concentraciones de los productos y por tanto aumenta el valor constante de
equilibrio.
b) Falso. Esta afirmación tampoco es correcta, ya que al aumentar la temperatura desplazamos el
equilibrio de la reacción exotérmica hacia la izquierda y por tanto se incrementan las
concentraciones de los reactivos y disminuye la constante de equilibrio.
c) Falsa, ya que la temperatura sí influye en la constante del equilibrio. Según la ecuación de
Van´t Hoff , la relación entre T y otras magnitudes termodinámicas implicadas en el proceso
es:
∆G0
= - RTLnK (siendo K la constante termodinámica de equilibrio)
En un proceso donde sólo participen gases ideales esta constante es Kp.
Principio de Le Chatelier: Si en un sistema en equilibrio se modifica alguno de los factores que
influyen en el mismo, éste se desplazará en el sentido que se contrarreste dicha variación.
ISLAS BALEARES / JUNIO 98. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN A / Nº 5
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
5.- En un depósito de 1 litro se introducen 0,003 moles de tetraóxido de dinitrógeno. Se
termostatiza a 273 K. Pasado un cierto tiempo, se establece el equilibrio siguiente:
N2O4 (g) 2NO2 (g)
Se sabe que en el equilibrio el recipiente soporta una presión de 0,1 atm. Calcule:
a) Número de moles de cada gas en el equilibrio.
b) Ke.
Solución:
a) Es un equilibrio homogéneo en fase gaseosa:
N2O4 (g) 2NO2 (g)
no 0,003
nr x
neq 0,003-x 2x
nT = 0,003-x + 2x = 0,003 + x
PT · V = nT · R · T 0,1 · 1 = (0,003 + x) · (0,082 · 273)
x = 0,00147
n N2O4 = 0,003 – 0,00147 = 1,5 · 10-3
moles de N2O4
n NO2 = 2 · 0,00147 = 2,9 · 10-3
moles de NO2
b) La expresión de la K de equilibrio es:
Kc = [NO2]2
/ [N2O4] y puesto que el volumen es 1 litro al sustituir se tiene:
Kc = (2,9 · 10-3
/ 1)2
/ (1,5 · 10-3
/ 1)
Kc = 5,616 · 10-3
LA RIOJA / JUNIO 00. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCION A / CUESTIÓN 3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
3.- Se necesitaron 36,4 ml de una disolución de NaOH de concentración desconocida
para valorar 50 ml de ácido acético 0,125M, con fenolftaleína (vira entre 8 y 9,5) como
indicador.
a) ¿Cuál es el pH de la disolución de NaOH?
b) ¿Cuál es el pH en el punto de equivalencia (considere los volúmenes aditivos)?
c) ¿Por qué se ha utilizado fenolftaleína como indicador?
Ka ác.acético = 1,8·10-5
Solución:
a) En toda valoración se cumple que:
nº equivalentes ácido = nº equivalentes base
Va · Na = Vb · Nb
Conocemos:
V base = 36,4 ml
V ácido = 50 ml
M ácido = N ácido = 0,125 N
Despejando la concentración de la base:
Nb = (50 ·10-3
· 0,125) / (36,4 · 10-3
) = 0,17 eq/L
Mb = 0,17 mol/L
Como el NaOH es una base fuerte, estará totalmenta disociada, pudiendo conocer la
concentración de OH-
, y con ella el pH:
NaOH  Na+
+ OH-
[ ]inicial 0,17 -- --
[ ]final -- 0,17 0,17
[OH-
] = 0,17 M
pOH = -log [OH-
] = 0,77
pH = 14 – pOH = 13,23
Como cabía esperar, es un pH muy básico.
LA RIOJA / JUNIO 00. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCION A / CUESTIÓN 3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
b) Hasta alcanzar el punto de equivalencia, habrán reaccionado el ácido y la base:
NaOH + CH3COOH  CH3COONa + H2O
Calculamos los moles de cada sustancia antes de la mezcla, y las nuevas concentraciones
después de la mezcla:
Moles iniciales de NaOH = 0,17 · 0,0364 = 6,2·10-3
moles
Moles iniciales de CH3COOH = 0,125 · 0,05 = 6,2·10-3
moles
V final = 0,0364 + 0,05 = 0,0864 L
Las concentraciones después de la mezcla son:
M´(NaOH) = 6,2·10-3
/ 0,0864 = 0,071 M
M´(CH3COOH) = 6,2·10-3
/ 0,0864 = 0,071 M
Con estos datos, volvemos a la reacciónentre el ácido y la base:
NaOH + CH3COOH  CH3COONa + H2O
[ ]inicial 0,071 0,071 --- ---
[ ]final --- --- 0,071
Tenemos, pues, una sal soluble de concentración 0,071M, que estará totalmente disociada
en sus iones:
CH3COONa  Na+
+ CH3COO-
[ ]inicial 0,071 -- --
[ ]final -- 0,071 0,071
Los iones CH3COO-
proceden de un ácido débil, y se hidrolizan, liberándose iones OH-
, a
partir de los cuales determinamos el pH:
CH3COO-
+ H2O D CH3COOH + OH-
[ ]inicial 0,071 -- --
[ ]final 0,071 – x x x
LA RIOJA / JUNIO 00. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCION A / CUESTIÓN 3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
La constante de hidrólisis se calcula a partir de la Kw, y de la Ka del acético.
Kh = Kw / Ka = 10-14
/ 1,8·10-5
= 5,5·10-9
5,5·10-9
= x2
/ (0,071 – x)
x = 1,96·10-5
M
pOH = -log [OH-
]= -log (1,96·10-5
) = 4,7
pH = 14 – pOH = 14 – 4,7 = 9,3
c) Se emplea como indicador ácido-base la fenolftaleína porque su intervalo de viraje está
entre 8 y 9,5. Este intervalo de pH abarca elpH del punto de equivalencia, correspondiente a
la reacciónentre el ácido acético y la sosa.
LA RIOJA / JUNIO 00. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCION A /
EJERCICIO 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
2.- Dispone de ácido nítrico comercial del 45% de riqueza y 1,28 g/mL de densidad, y
agua destilada. Cómo prepararía: a) 250 mL de una disolución de ac. nítrico 3 M.
b) 2,5 L de una disolución de pH = 1,20?.
Solución:
a) Definición de molaridad: M = moles de soluto / litro de disolución
M = [densidad (g/L) · %] / Pm
Hallamos la molaridad inicial del ácido concentrado:
M conc. = (1, 28 ⋅ 1000 ⋅ 0,45) / 63 = 9,14 mol / L
N conc. = M · val = 9,14 · 1 = 9,14 eq / L
N dil. = 3 · 1 = 3 eq / L
La dilución se basa en una ecuación de igualdad de equivalentes:
nº equivalentes concentrado = nº equivalentes de diluido
V · N = V´ · N´
V · 9,14 = (250·10-3
) · 3
V = 0,082 L = 82,0 mL HNO3 comercial
Se mide este volumen en una probeta de 100 mL y se transvasa a un matraz o probeta.
Después se añade agua hasta completar los 250 cc.
Las precauciones son: nunca utilizar pipetas donde se succione con la boca sino mediante pera
de goma. Por otro lado, se debe añadir el agua sobre el ácido y nunca al revés, para evitar
proyecciones de gotas de dicho ácido fuerte.
b) Según la definición: pH = -log [H3O+
]
Es decir que [H3O+
] = 10-pH
= 10-1,2
= 0,063 mol / L
El ácido nítrico es un ácido fuerte totalmente disociado:
HNO3 + H2O → NO3
-
+ H3O+
Por lo que[HNO3] = 0,063 mol / L
LA RIOJA / JUNIO 00. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCION A /
EJERCICIO 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
La nueva dilución supone alcanzar la siguiente normalidad:
N dil. = 0,063 eq / L
V · N = V´ · N´
V · 9,14 = 2,5 · 0,063
V = 0,017 L = 17,0 mL HNO3 comercial
Se mide este volumen en una probeta de 100 mL y se transvasa a un matraz. Después se añade
agua hasta completar los 2,50 L.
LA RIOJA / JUNIO 00. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCION A /
EJERCICIO 3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
3.- A 50 mL de una disolución de nitrato de plata se añaden 50 mL de ácido clorhídrico
3 M, con lo que precipitan 0,652 g de cloruro de plata.
a) ¿Cuál era la concentración molar de la disolución de nitrato de plata?.
b) ¿Qué cantidad (g/L) de plata permanecerá disuelta? (Suponga los vol. aditivos).
Solución:
a) La reacción es la siguiente:
AgNO3 (ac) + HCl (ac) → AgCl (s) + HNO3 (ac)
Sabiendo la molaridad del HCl podemos obtener los moles que hay de éste y, por tanto, los
de AgNO3, ya que reaccionan en la misma proporción:
M = nº moles / L disolución
n HCl = V · M = 0,050 · 3 = 0,15 moles HCl
n AgNO3 = 0,15 moles
M AgNO3 = 0,15 / 0,050
Molaridad AgNO3 = 3 mol / L
b) El cloruro de plata es una sal insoluble que esta muy poco disociada, ello se expresa
mediante el equilibrio de solubilidad siguiente:
AgCl (s) D Ag+
+ Cl-
m AgCl (s) = 0,652 g
Pm AgCl = 143,4
n AgCl = m / Pm =0,652 / 143,4 = 4,546 · 10-3
moles
El nitrato de plata es una sal soluble, es decir, totalmente disociada:
AgNO3 → Ag+
+ NO3
-
n AgNO3 = 0,15 moles = n Ag (iniciales)
De los 0,15 moles de plata que teníamos precipitan 4,546 · 10-3
por lo que quedan 0,145454
moles sin precipitar, es decir, disueltos.
m Ag (disuelta) = n · Pat = 0,145454 · 107,87 = 15,694 g
[Ag +
] = m / V total =15,694 / (0,050 + 0,050) = 156,94 g / L
LA RIOJA / JUNIO 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
BLOQUE A / CUESTIÓN 3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
3.- En la reacción 2 NO + O2 šš 2 NO2 a una determinada temperatura, se ha obtenido
la siguiente información:
[NO] inicial (m / l) [O2] inicial (m / l) velocidad inicial (m / l· s)
0,020 0,010 0,028
0,020 0,020 0,057
0,040 0,020 0,224
0,010 0,020 0,014
Calcular el orden total de la reacción y su constante de velocidad.
Solución:
La ecuación de velocidad para esta reacción será:
v = k · [NO]x
· [O2]y
Siendo x, e y, los órdenes parciales de reacción, cuyo valor se ha de calcular y sumar para
obtener el orden total.
Para ello, se realiza el cociente entre velocidades de reacción, tomadas 2 a 2, manteniendo la
concentración de uno de los reactivos constante, de la siguiente manera:
v2 / v1 = 0,057 / 0,028 = 2
Y a su vez, expresando las velocidades en función de las ecuaciones de velocidad, se puede
escribir:
v2 / v1 = [k · (0,020)x
· (0,020)y
] / [k · (0,020)x
· (0,010)y
]
Igualando ambas expresiones se tiene:
2y
= 2
y = 1
Igualmente se procede con otro par de valores, y expresiones de velocidad:
v3 / v2 = 0,224 / 0,057 = 3.94 ϕ 4
v3 / v2 = [k · (0,040)x
· (0,020)y
] / [k · (0,020)x
· (0,020)y
]
LA RIOJA / JUNIO 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
BLOQUE A / CUESTIÓN 3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
De donde:
2x
= 4 = 22
x = 2
Y la ecuación de velocidad, quedaría:
v = k · [NO]2
· [O2]
Siendo el orden total de reacción:
n = x + y = 2 + 1 = 3
De la expresión de velocidad para cualquiera de los datos dados, y puesto que ya se conocen
los órdenes parciales, se deduce el valor de k:
k = v1 / ([NO]x
· [O2]y
)1
k = 0,028 / ((0,020)2
· 0,010)
k = 7000 mol-2
· L2
· s-1
LA RIOJA / JUNIO 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
BLOQUE A / CUESTIÓN 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
4.- Explique el significado de los siguientes términos poniendo algún ejemplo:
a) Ácido y base de Brönsted – Lowry.
b) Par ácido- base conjugado.
c) Sustancias anfóteras.
Solución:
a) Según esta teoría, se puede definir:
Ácido : sustancia (molécula o ión) capaz de ceder protones, dando lugar a su base conjugada.
HCl + H2O Cl-
+ H3O+
Ácido 1 base 2 base 1 ácido 2
Base: sustancia (molécula o ión) capaz de captar protones dando también otra especie, que
será su ácido conjugado.
NH3 + H2O NH4
+
+ OH-
Base 1 ácido 2 ácido 1 base 2
b) Un par ácido- base conjugados es el par formado por una especie con comportamiento
ácido, y la base liberada junto con el protón; o lo que es lo mismo, la especie básica más el
ácido resultante de haber captado un protón de otra especie.
Serían pares conjugados: HCl / Cl-
(ácido 1 / base 1)
NH3 / NH4
+
(base 1 / ácido 1)
c) Una sustancia anfótera es aquella que se puede comportar como ácido o como base, según
el carácter ácido-base de la especie con que se la enfrente.
Como se ve en el apartado a), el agua actúa como base frente a un ácido más fuerte, o como
ácido frente a una base, luego es anfótera.
LA RIOJA / JUNIO 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO
/ OPCIÓN A / CUESTIÓN Nº 3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
3.- En la reacción 2 NO + 2 H2 ττ N2 + 2 H2O, a 1100 K, se obtuvieron los siguientes
datos:
[NO]inicial (m/ L) [H2]inicial (m/ L) Velocidad inicial (m/ L · s)
0,005 0,0025 3· 10-5
0,015 0,0025 9· 10-5
0,015 0,010 3,6· 10-4
Solución
La ecuación de velocidad para la reacción dada será:
V = K · [H2]a
· [NO]b
Donde a y b son los órdenes parciales de la reacción, que sólo pueden determinarse
experimentalmente; para ello se recurre a los datos de la tabla:
Se plantean las ecuaciones de velocidad para dos casos en los que la concentración de uno de
los reactivos sea la misma, determinando el orden parcial del otro reactivo:
3· 10-5
= K · (0,005)a
· (0,0025)a
9· 10-5
= K · (0,015)a
· (0,0025)b
Dividiendo ambas expresiones, se tiene:
1/ 3 = (1/ 3)a
De donde: a = 1
Lo mismo se hace para averiguar el valor de b:
9· 10-5
= K · (0,015)a
· (0,0025)b
3,6· 10-4
= K · (0,015)a
· (0,010)b
1/ 4 = (1/ 4)b
Por lo tanto: b = 1
Luego:
Órdenes parciales: a = 1, b = 1
Orden total: a + b = 2
Y ahora la K se halla con una de las tres ecuaciones de velocidad:
LA RIOJA / JUNIO 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO
/ OPCIÓN A / CUESTIÓN Nº 3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
9· 10-5
= K · (0,015)· (0,0025)
Obteniendo: K = 2,4
LA RIOJA / JUNIO 03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A
/ CUESTIÓN Nº 5
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
OPCIÓN A
5.- Explique brevemente el significado de los siguientes conceptos cinéticos:
a) Velocidad de reacción
b) Ecuación de velocidad.
c) Energía de activación.
d) Orden de reacción.
Solución:
a) La velocidad de una reacción química se mide como la variación de la concentración de
reactivos o productos con el tiempo.
b) La ecuación que relaciona las concentraciones con la velocidad, se denomina ecuación de
velocidad; no puede determinarse a partir de la reacción estequiométrica, solo
experimentalmente.
c) La energía de activación es la mínima energía que han de alcanzar las moléculas de los
reactivos para transformarse en el complejo activado (especie intermedia), y terminar dando
los productos.
d) Los órdenes de reacción son los exponentes a que están elevadas las concentraciones de las
sustancias que intervienen en la reacción en la ecuación de velocidad. Como ya se ha
indicado, sólo pueden determinarse experimentalmente.
LA RIOJA / JUNIO 98. LOGSE / QUIMICA / CINÉTICA y EQUILIBRIO / Nº 3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
3.- ¿Cuál será el pH de una disolución formada por 100mL de acetato sódico 0,250 M,
25mL de HCl del 12 % y densidad 1,06 g/mL, y cantidad suficiente de agua para completar
250mL?.
Datos: Ka ác.acético: 1,8·10-5
Solución:
El acetato sódico se encuentra totalmente disociado y aporta al medio iones acetato en una cantidad:
0,250 mol/L · 0,1L = 0,025moles del ión
Estos iones provienen de la disociación de un ác. débil, y al mezclarlos con HCl se produce la
neutralización:
HCl+CH3-COO-
→CH3-COO+Cl
Posteriormente calculamos la cantidad de HCl que nos hace falta para la disolución de 25 mL y de
este modo conoceremos la composición final de la mezcla. Esto último nos ayudara a saber el pH.
M=V·d=25mL·1,06g/mL=26,5g
romolesHClpux
xmol
ngdisolució
HClpuro
ngdisolució
087,0;
4,26
5,36/12
100
12
100
===
Al añadir HCl el acetato pasará a ser ácido acético pero hay parte de clorhidríco que no reacciona:
HCl(en exceso) = 0,087 - 0,025 = 0,062 moles
De este modo hemos conseguido una mezcla de ác.fuerte y débil, pero los iones hidroxilo que
suministra el acético se desprecian frente a los del HCl. Todo esto se debe a la presencia del ión
común que hace que el grado de disociación del acético disminuya.
Por lo tanto la disociación será máxima y la concentración será:
0,062 mol / 0,25 L = 0,248 mol/L de HCl
Como la disociación es mol a mol podemos calcular el pH:
61,0248,0log]log[ 3 =−=−= +
OHpH
LA RIOJA / JUNIO 98. LOGSE / QUIMICA / CINÉTICA y EQUILIBRIO /OPCIÓN A /
Nº 5
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
5.- En la reacción A + B à C + D, se comprueba experimentalmente que v = k[A]·[B], en
donde: k = K · e-Ea/RT
a) Explique el significado de cada uno de los términos que aparecen en la ecuación de
Arrhenius.
b) En unas determinadas condiciones la velocidad de la reacción es v = 0,01mol/s. Indique
razonadamente varias formas de conseguir que la reacción sea más rápida.
Solución:
a)El significado de cada uno de los elementos de la ecuación de Arrhenius es:
k: constante de Vr
K: factor preexponencial K = Z · P
Z: frecuencia de colisión
P: relacionado con % de moléculas activadas que chocan con orientación favorable
e: base del Ln
Ea: energía de activación
R: cte = 8,31 J/mol K
T: temperatura en grados Kelvin
Con esta ecuación se logra cuantificar el efecto de la temperatura sobre una reacción. Al aumentar la
Ea de las moléculas, y por tanto el % de choques eficaces, se incrementa el % de moléculas
activadas .
Vr aumenta con la temperatura, ya que el factor k influye en la ley de velocidad.
La ecuación exponencial de Arrhenius también se expresa de forma logarítmica:
Lk=LK-
RT
Ea
Esta ecuación sirve para calcular la Ea conociendo el valor de k a diferentes temperaturas. Según la
ecuación exponencial una ligera variación de la temperatura provoca un aumento exponencial de k,
que se refleja en Vr. Esta influencia de la temperatura es tanto mayor cuanto menor sea Ea.
T ↑→ EcMolecular ↑→ %Moléculas Activadas ↑→ Vr ↑
T ↓→ EcMolecular ↓→ %Moléculas Activadas ↓→ Vr ↓
b) Existen varios factores que, a parte de la temperatura, también influyen en la velocidad de una
reacción:
LA RIOJA / JUNIO 98. LOGSE / QUIMICA / CINÉTICA y EQUILIBRIO /OPCIÓN A /
Nº 5
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Teniendo en cuenta la naturaleza de los reactivos, es necesario saber que ésta influye en la facilidad
de ruptura y creación de enlaces en la reacción. La Vr se verá incrementada cuanto menor sea el n°
de enlaces formados o rotos:
Según el estado físico de los reactivos podemos afirmar que las reacciones son más rápidas cuando
los reactivos están en disolución o en estado gaseoso puesto que así se producen más fácilmente los
choques. Si se trata de un sólido o de un líquido la Vr aumentará si se encuentra finamente dividida o
pulverizada, ya que se consigue aumentar la superficie de contacto.
La Vr aumentará al aumentar la concentración de los reactivos ya que habrá una mayor posibilidad
de choques eficaces.
Tal como hemos explicado en el apartado anterior el incremento de la temperatura favorece al
aumento de Vr, por lo tanto de este modo también alcanzaremos una mayor velocidad de la
reacción.
Por último, y más importante, habría que destacar la posibilidad de presencia de catalizadores,
sustancias que afectan a la Vr y que no son reactivos, puesto que simplemente intervienen en alterar
la Ea, sin consumirse y sin sufrir ningún cambio químico permanente. En este caso para conseguir
que la reacción sea más rápida debemos usar catalizadores promotores que hagan disminuir la Ea
del proceso para alcanzar una Vr elevada.
Teniendo en cuenta todos estos factores para alcanzar el objetivo del problema favorablemente
deberemos tener: T elevada, reactivos en medio acuoso o gaseoso, alta concentración de reactivos,
presencia de un catalizador promotor y que el n° de enlaces que se deban formarse o romperse no
sea elevado.
−♦♦ϒ VrEarotosformadosEnlacesN )/(
LA RIOJA / JUNIO 98. LOGSE / QUIMICA / CINÉTICA y EQUILIBRIO / Nº 6
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
6.- Se toma 15mL de ácido nítrico concentrado del 38%, y densidad 1,23 g/mL, y se diluyen
en la cantidad suficiente de agua para conseguir 500 mL de disolución A.
Se toman 50 mL de la disolución A , y se valoran con disolución de amoníaco utilizando
Rojo Congo como indicador (zona de viraje 3-5), necesitando 38,5 mL de la disolución
amoniacal.
a) ¿Cuál es el pH de la disolución de amoníaco?.
b) ¿La elección del indicador ha sido correcta?.
Datos: Masa molecular H=1; N=14 O=16; Kb amoníaco = 1,78·10-5
Solución:
a) Si queremos conocer el pH de una disolución es necesario calcular previamente la concentración:
HNO3+NH3→ NH4NO3
Al ser una reacción que transcurre mol a mol hemos de calcular que cantidad de ác. nítrico
La masa de 15mL de disolución es de:
m= V·d = 15mL·1,23g/mL = 18,45g
HNO338% =
ngdisolució
g,gpuros·
100
451838
= 7Ghno3 puro
molg
g
/63
7 = 0,011 moles
Esto moles estan disueltos en los 500 mL de la disolución A.
Pero como sólo tomamos 50 mL la cantidad real es de 0,011 moles, y este es el amoniaco que se
ha valorado: Co NH3 = 0,011 / 0,0385 = 0,286 mol/l
El equilibrio de formación será:
NH3 + H2O ⇔ NH4
+
+ OH-
Concentraciones iniciales 0,286 0 0
Concentración del equilibrio 0,286-x x x
LA RIOJA / JUNIO 98. LOGSE / QUIMICA / CINÉTICA y EQUILIBRIO / Nº 6
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Sustituyendo en la expresión de la constante de equilibrio nos queda:
Kb=
3
-
4
[NH
]][OH[NH=
; 1,78·10-5
=
X
X
−286,0
2
≈
286.0
2
X
[ ] 35,11;65,210·26,2 3
==== −−
pHpOHOHX
b) El punto de equivalencia de la disolución formada por una valoración de un ácido fuerte y una
base débil es ácido. Esto se debe a la hidrólisis de del ión amonio procedente de la disociación de la
sal formada en la reacción de neutralización.
Por lo tanto el indicador debe virar a valores correspondientes al pH de un ácido débil, así que la
elección del indicador con zona de viraje en el intervalo 3-5 ha sido correcta.
LA RIOJA / JUNIO 98.COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / Nº
2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
2.-Para la reacción A + B à C + D, se ha encontrado experimentalmente la siguiente ecuación
de velocidad: ν = k [A]
a) ¿Qué puede deducir acerca de su mecanismo?.
b) ¿Qué reactivos participan en el complejo activado?.
c) Si se dobla la concentración del reactivo B, ¿en qué proporción aumentará la velocidad de
la reacción?.
Solución:
a) Según se observa en la ecuación cinética, la velocidad de reacción depende sólo de la concentración
del reactivo A. Por esta razón, la etapa más lenta del mecanismo de reacción (etapa controlante de vr)
será la correspondiente a la ruptura de la molécula A.
b) En el complejo activado, según lo expuesto anteriormente, solamente participa la molécula del
reactivo A.
c) Si se dobla la concentración del reactivo B la velocidad de reacción no varía ya que [B] no influye en
la ecuación cinética.
LA RIOJA / JUNIO 98.COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / Nº
3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
3.- 250 mL de ácido nítrico concentrado del 32% y densidad 1,19 g/mL , se colocan en un
matraz aforado de 1L y se añade agua destilada hasta enrasar. ¿Cuántos mL de la disolución
diluida de ácido nítrico serán necesarios para neutralizar 50 mL de una disolución de NaOH
cuyo pH es 13,93?.
Solución:
Hallamos primero los gramos de ácido nítrico concentrado sabiendo que su pureza es de un 32%:
250 mL · 1,19 g/mL · 0,32 = 95,2 g.
Traducido a moles, sabiendo que la masa molecular del ácido es 63.
n HNO3 = 95,2 / 63 = 1,51
Como el volumen de disolución es 1L, la concentración de la disolución es: 1,51 M.
La reacción será la siguiente: HNO3 + NaOH -- NaNO3 + H2O
Sabemos que el pH de la disolución de NaOH es 13,93 por lo que el pOH = 0,07
De ahí se deduce que [OH-
] = 0,85 M
Como la reacción se produce mol a mol aplicamos: V · M = V’ · M’
V · 1,51 = 50 · 0,85
V = 28,1 mL de disolución diluida de HNO3
LA RIOJA / JUNIO 98.COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / Nº
5
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
5.- a)¿Cuál es la solubilidad en agua (en g/L) del hidróxido de aluminio III, cuyo valor de Ks =
2,0·10-33
?.
b) ¿Cuál será la concentración del Al+++
que permanecerá disuelta si a una disolución de 95
mL de Al(NO3)3 1,25 M, se añaden 5 mL de NaOH 0,5M?.
Datos: Masas atómicas: H=1; N=14; O=16; Na=23; Al=27; S=32; Zn=65.
Solución:
a) Planteamos primero el equilibrio de solubilidad:
Al(OH)3 (s) ↔ Al3+ (aq) + 3OH-
(aq)
s s 3s
Ks = [Al3+
] · [OH-
]3
= s · (3s)3
= 27 s4
= 2,0 · 10-33
; s = 2,9 · 109
mol / L
b) Sabemos que en los 95 ml de Al(NO3) hay:
0,095 · 1,25 = 0,1188 moles de iones Al3+
, puesto que la sal esta totalmente disociada.
En los 5 mL de NaOH hay: 0,005 · 0,5 = 2,5 ·10-3
moles de iones OH-
Esos moles reaccionarán con 2,5 · 103
/ 3 = 8,3 · 10-4
moles de iones Al3+
para formar un precipitado
de Al(OH)3.
En disolución permanecerán: 0,1188 – 8,3 · 10-4
= 0,1180 mol de iones Al3+
, en un volumen de 95 + 5
= 100 mL.
La concentración de iones Al3+
que permanecerá disuelta será, por tanto:
0,118 / 0,100 = 1,18 mol / L
LA RIOJA / JUNIO 99. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A
/ Nº 5
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
5.- a) ¿Cuál será el pH de una disolución preparada con 50 mL de ácido nítrico
comercial de 1,16 g/mL de densidad y 26% de riqueza y cantidad suficiente de agua
para completar 500 mL?.
b) Para valorar exactamente esa disolución se utiliza otra disolución de NaOH. Indique
qué material necesita y describa la forma de operar.
Solución:
a) Primero calculamos la masa del ácido a partir del volumen y la densidad,
m = V·d; m = 50 · 1,16 = 58 g.
De estos 58 g sólo el 26 % es ácido puro: 58 g · 0,26 = 15,08 g de HNO3
Para calcular la molaridad del ácido, calculamos el número de moles y lo dividimos entre el
volumen total de la disolución (500 mL):
Pm = 63 g/mol
M = (15,08/63) / 500·103 = 0,48 mol/L
La reacción que tiene lugar es la siguiente:
HNO3 + H2O  NO3- + H3O+
Como el ácido nítrico es un ácido fuerte, se encuentra totalmente disociado y, por lo tanto:
[HNO3] =[H3O+]
pH = -log [H3O+] = -log 0,48 = 0,32
b) Disponemos de una disolución de NaOH de concentración conocida. Para hacer la
valoración se utilizará una bureta, una pinza, una pipeta, un embudo y un matraz erlenmeyer.
Deben seguirse los siguientes pasos:
1.- Se toma con la pipeta una cantidad exacta de ácido a valorar, por ejemplo, 25 mL.
2.- Se vierte el ácido en un matraz erlenmeyer y se añaden unas gotas de indicador. Puede
usarse, por ejemplo, la fenolftaleína, que en medio ácido es incolora y en medio básico se
vuelve rosada.
3.- Se enrasa una bureta de 50 mL con la disolución de la base, en este caso NaOH, con la
ayuda del embudo.
4.- Se añade lentamente la disolución de NaOH sobre la muestra de HNO3 contenida en el
erlenmeyer al tiempo que se agita la mezcla.
5.- El punto de equivalencia se alcanza cuando la mezcla adquiere un color rosado que
LA RIOJA / JUNIO 99. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A
/ Nº 5
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
persiste a pesar de la agitación.
6.- Se mide la cantidad de NaOH consumido en la valoración y se calcula la concentración del
ácido a partir de la siguiente fórmula:
Va · Na = Vb · Nb
LA RIOJA / JUNIO 99. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / nº
3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
3.- a) Escriba los equilibrios químicos que se establecen al disolver 10 g de nitrato amónico
en la cantidad suficiente de agua para conseguir 250 mL de disolución.
b) ¿Cuál será el pH de la disolución?
Kb amoníaco: 1,8·10-5
.
Solución:
a) El equilibrio de solubilidad es el siguiente: NH4NO3 (s) D NH4
+
(aq) + NO3
-
(aq)
Este equilibrio está totalmente desplazado hacia la derecha, por ser una sal soluble.
El NO3
-
es una base débil, ya que su ácido conjugado es muy fuerte (HNO3), y no reacciona con el
agua. Sin embargo el NH4
+
es un ácido fuerte, ya que su base conjugada es débil (NH3), y reacciona
con el agua sufriendo hidrólisis ácida:
NH4
+
+ H2O D NH3 + H3O+
b) Para averiguar la concentración de nitrato amónico, pasamos su masa a moles y la dividimos entre
el volumen de la disolución:
10 / 80 = 0,125 moles
Co = 0,125 mol / 250·10-3
L = 0,50 M
NH4
+
+ H2O D NH3 + H3O+
Co 0,50
Cr x
Ceq 0,50−x x x
Kh ≡ Ka(NH4
+
) = [NH3] [H3O+
] /[NH4
+
] = Kw / Kb(NH3) = 1,0·10-14
/ 1,8·10-5
= 5,56·10-10
Sustituyendo los correspondientes valores se obtiene:
5,56·10-10
= x2
/ 0,50−x
Como x 1: 5,56·10-10
= x2
/ 0,50
x = 1,67·10-5
pH = -log [H3O+
]
[H3O+
] = x = 1,67·10-5
mol/L
pH = 4,8
LA RIOJA / JUNIO 99. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / nº
4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
4.- En un recipiente cerrado y a una temperatura T, se produce el siguiente equilibrio:
2 A(g) + B(g) D 2 C(g) + 2 D(g) , cuya Kc = 3,74.
Suponiendo que la reacción es exotérmica, justifique si aumentará o disminuirá el valor de
Kc:
a) Al aumentar la temperatura.
b) Al añadir un gas inerte (no interviene en la reacción).
Solución:
a) Como la reacción es exotérmica, al aumentar la temperatura, el equilibrio se desplazará hacia la
izquierda, con lo que absorbe calor, contrarrestando así el aumento de temperatura, de acuerdo con
el principio de Le Chatelier. Por lo tanto disminuirá el valor de Kc, ya que disminuyen las
concentraciones de los productos.
b) La constante de equilibrio sólo depende de la temperatura, por lo tanto, su valor no se alterará al
añadir un gas inerte.
LA RIOJA / SEPTIEMBRE 00. LOGSE / QUÍMICA /CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCION A / CUESTIÓN 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
4.- Por tratamiento con ácido sulfúrico diluido, todo el hierro contenido en una muestra
de 0,4667 g , se transforma en Fe2+
, que posteriormente se oxida con disolución de
permanganato potásico 1,85·10–2
, dando Fe3+
y Mn2+
.
a) En la primera oxidación Fe  Fe2+
, ¿quién se reduce?
b) En la segunda oxidación Fe2+
 Fe3+
, ¿quién se reduce?.Ajuste la reacción.
c) ¿Cuál es la riqueza en hierro (%) de la muestra, sabiendo que se necesitaron 46
mL de la disolución de permanganato para oxidar todo el Fe2+
?
Solución:
a) En la primera reacción tiene lugar lo siguiente:
SO4
2-
+ 8 H+
+ 6 e-
⇔ S + 4 H2O
3 (Fe ⇔ Fe2+
+ 2 e-
)
SO4
2-
+ 3 Fe + 8H+
⇔ S + 3 Fe2+
+ 4 H2O
Esta reacción es un proceso de oxidación/reducción . Existe un par Oxidante + e-
⇔ Reductor.
En esta semirreacción el oxidante, es decir la especie que gana electrones y se reduce, es el
ión SO4
2-
, que se convierte en S elemental, ganando seis electrones.
b) En la segunda reaación ocurre esto:
5 (Fe2+
⇔ Fe3+
+ e-
)
MnO4
-
+ 8 H+
+ 5e-
⇔ Mn2+
+ 4 H2O
5 Fe2+
+ MnO4
-
+ 8 H+
⇔ 5 Fe3+
+ Mn2+
+ 4 H2O
Aquí el que se reduce es el ión compuesto MnO4
-
, que se convierte en el ión simple Mn2+
al
ganar cinco electrones.
c) En toda valoración redox se cumple que:
Nº equivalentes Oxidante = Nº Equivalentes Reductor
En la segunda reacción se tiene que: nº Eq Fe2+
= nº Eq MnO4
-
Como sabemos, la relación entre Normalidad y Molaridad es: N = M · val
N KMnO4 = 1,85·10-2
· 5 = 9,25·10-2
eq/L
Nº eq KMnO4 = V · N = (46·10-3
) · (9,25·10-2
) = 4,25 · 10-3
equivalentes
Por tanto: Nº eq Fe2+
= 4,25 · 10-3
equivalentes
LA RIOJA / SEPTIEMBRE 00. LOGSE / QUÍMICA /CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCION A / CUESTIÓN 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Luego en cuanto al hierro de la muestra original se tiene:
Nº eq Fe = 4,25 · 10-3
equivalentes
Nº eq Fe sólido = m / Peq
4,25 · 10-3
= m / (55,8 : 2)
m Fe = 0,1185 g Fe en la muestra
Riqueza en Fe = (0,1185 / 0,4467) · 100 = 25,39 % Fe
LA RIOJA / SEPTIEMBRE 00. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN A / EJERCICIO 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
2.- El nitrato amónico tratado con disolución acuosa concentrada y caliente de NaOH
desprende amoníaco gas.
a) Escriba las ecuaciones químicas implicadas e indique qué especies son electrolitos
fuertes y por qué.
b) Señale los pares ácido-base conjugados que participan en el proceso.
Solución:
a) La ecuación química de la reacción (ajustada) sería:
NH4NO3 (s) + NaOH (ac)  NaNO3 (ac) + NH3 (g) + H2O (l)
Electrolitos fuertes son aquellas especies que se encuentran totalmente disociadas en sus
iones.
El nitrato amónico es electrolito fuerte, ya que se trata de una sal totalmente soluble que en
medio acuoso se disocia por completo:
NH4NO3 (ac)  NH4
+
+ NO3
-
La sosa es electrolito fuerte, ya que se trata de una base fuerte y, por tanto, totalmente
disociada en medio acuoso:
NaOH (ac)  Na+
+ OH-
b) El amoniaco NH3 es la base conjugada del ión amonio, siendo su equilibrio ácido-base:
NH4
+
+ H2O D NH3 + H2O
El otro par ácido base corresponde al que forman el ión oxhidrilo de la sosa (basico) y su
correspondiente ácido conjugado que es el ión hidronio. Juntos forman el equilibrio de
autoionizacióndel agua.
2 H2O D H3O+
+ OH-
Este equilibrio esta muy desplazado hacia la izquierda, es decir, el agua está poco disociada.
Los iones Na+
y NO3
-
son meros iones espectadores que no participan en ningún equilibrio
ácido-base.
LA RIOJA / SEPTIEMBRE 00. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN A / EJERCICIO 3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
3.- Calcule el volumen de una disolución acuosa saturada que contenga 0,44g de PbCl2,
cuyo Ks = 1,7·10-5
.
Solución:
El cloruro de plomo (II) es una sal poco soluble que tiene el siguiente equilibrio de
solubilidad:
PbCl2 (s) D Pb2+
+ 2 Cl-
C inicial s
C equilibrio s 2s
Aplicando la ley del producto de solubilidad, se tiene:
Ks = [Pb2+
] · [Cl-
]2
Ks = s · (2s)2
= 4·s3
1,7·10-5
= 4·s3
s = 1,61·10-2
mol/L
Como la masa molecular de esta sal es: Mm = 278,2
s = 1,61·10-2
mol/L · 278,2 g/mol = 4,47 g/L
Esta será la concentraciónde una disoluciónsaturada de cloruro de plomo (II).
m muestra = 0,44 g
Como la proporción m / V se tiene que mantener en la disolución saturada:
4,47 g / 1L = 0,44 g / V L
V = 0,0984 L
V disolución = 98,4 mL
Este será el volúmen de disolución saturada de esta sal que contendrá la masa citada en el
enunciado de 0,44 g.
LA RIOJA / SEPTIEMBRE 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
BLOQUE A / CUESTIÓN 3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
3.- Una reacción tiene a 80ºC una energía de activación de 50 KJ / mol, y una velocidad
de 1,3·10-5
mol / L·s. ¿Cuál sería su velocidad si se añadiera un catalizador que redujera
su energía de activación en 1/3 de la original?. (R = 8,31 J / mol·K)
Solución:
Inicialmente: v = 1,3·10-5
mol / L·s
Ea = 50 KJ / mol = 50000 J / mol
T = 80ºC = 353 K
Al final, tras añadir un catalizador:
v´ = ¿
Ea ´ = 50000 / 3 J / mol
T = 353 K
Se escriben las expresiones de la constante de velocidad en función de la energía de
activación para los dos estados:
K = A · exp (- Ea / R·T)
K´ = A · exp (- Ea / R·T)
Y suponiendo que la reacción que tienen lugar es:
A + B š C
Se escriben las ecuaciones de velocidad:
V = K· [A]x
·[B]y
V´= K´· [A]x
·[B]y
Se dividen, en primer lugar, las expresiones de las constantes, y se sustituyen la temperatura,
R y la energía de activación, obteniendo:
K A · exp (- Ea / R·T) exp (- 50000 / 8,31·353)
= =
K´ A · exp (- Ea / R·T) exp (- (50000 / 3) / 8,31·353)
LA RIOJA / SEPTIEMBRE 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
BLOQUE A / CUESTIÓN 3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
K / K´= exp (- 11,36) = 1,16·10-5
Y de igual forma, se dividen las expresiones de las velocidades:
v K· [A]x
·[B]y
=
v´ K´· [A]x
·[B]y
De donde se tiene:
v / v´= K / K´
Y como: K / K´= 1,16·10-5
v´= v / 1,16·10-5
=1,3·10-5
/ 1,16·10-5
v = 1,12 mol · L-1
· s-1
Como era de esperar, la velocidad aumenta al añadir un catalizador.
LA RIOJA / SEPTIEMBRE 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN Nº 3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
3.- Una reacción tiene una constante de velocidad que se duplica cuando la temperatura
aumenta de 25º a 35º C. ¿Cuál será su energía de activación?. (R = 8,31 J / mol · K)
Solución:
La expresión que relaciona la constante de velocidad con la temperatura yla energía de
activación es:
K = A · e -Ea / R· T
Se escribe dicha expresión para los dos casos dados:
Caso 1:
K1 =A· e -Ea/(8,31· 298)
Caso 2:
K2 =A· e-Ea/(8,31· 308)
Se sabe, además, que:
K2 = 2 · K1
Luego:
A· e-Ea/(8,31· 308)
= 2· A· e -Ea / (8,31 · 298)
Operando con la igualdad anterior, se llega a:
2 = e-Ea / (8,31 · 308) + Ea / (8,31 · 298)
Y finalmente:
Ea = 152545 J / mol = 152,5 KJ / mol
LA RIOJA / SEPTIEMBRE 03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN A / CUESTIÓN Nº 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
OPCIÓN A
2.- Al calentar una mezcla de 4 moles de CO2 y 2 moles de H2 a en un recipiente de 1 L a
100 °C, se alcanza el equilibrio cuando se han formado 0,6 moles de CO y 0,6 moles de
H2O (g)
a) Calcular la constante de equilibrio de la reacción.
b) Si una vez alcanzado el equilibrio se reduce la presión total del sistema a la mitad,
¿aumentará la cantidad de CO formado?
c) ¿Cómo afectará a la reacción la introducción de 0,1 mol de H2O(g) una vez alcanzado
el equilibrio? Calcule las nuevas concentraciones cuando se restablezca el equilibrio.
Solución:
Se escribe el equilibrio, llamando x a la cantidad disociada:
CO2 (g) + H2 (g) ‡ CO (g) + H2O (g)
Moles iniciales 4 2 -- --
Moles equilibrio 4 - x 2 - x 0,6 0,6
Pero como se conocen los moles formados de productos, se tiene el valor de x:
x = 0,6 moles
a) La expresión de Kc será:
Kc = ([CO] · [H2O]) / ([CO2] · [H2])
Se sustituyen las concentraciones en el equilibrio, que coinciden con los moles, al ser V total
= 1 L, y se opera:
Kc = 0,62
/ [(4 - 0,6) · (2 - 0,6)] = 0,075
b) El Principio de Le´Chatelier, dice que si sobre un sistema en equilibrio se introduce alguna
modificación, el sistema tenderá a desplazarse en el sentido que se oponga a tal alteración:
Una disminución de la presión hará que el equilibrio se desplace en el sentido en que sea
mayor el número de moles de gases, para que se mantenga: P · V = cte.
En este caso, hay los mismos moles gaseosos en ambos lados, luego hacia el equilibrio no se
verá alterado.
c) Si aumenta la concentración de agua (producto), el sistema tenderá a disminuirla, es decir,
se desplazará hacia la izquierda.
El nuevo equilibrio será:
LA RIOJA / SEPTIEMBRE 03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN A / CUESTIÓN Nº 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
CO (g) + H2O (g) CO2 (g) + H2 (g)
Moles iniciales 0,6 0,6 + 0,1 3,4 1,4
Moles equilibrio 0,6 - x´ 0,7 - x` 3,4 + x´ 1,4 + x´
Donde x´ será la nueva parte disociada:
La expresión de la nueva Kc, a la que llamamos Kc´ será:
Kc´ = (CO2] · [H2]) / ([CO] · [H2O])
Se ve que es la inversa de la Kc antes hallada, luego, se sustituyen las concentraciones en el
equilibrio, que coinciden con los moles, al ser V total = 1 L, y se opera:
Kc´= 1 / Kc = 1 / 0,075 = [(3,4 + x´) · (1,4 + x´)] / [(0,6 - x´) · (0,7 - x´)] = 13,3
De donde:
x´= 0,039 M
Y las nuevas concentraciones en el equilibrio serán:
[CO] = 0,561 M
[H2O] = 0,661 M
[CO2]= 3,43 M
[H2] = 1,43 M
LA RIOJA / SEPTIEMBRE 03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN A / CUESTIÓN Nº 3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
OPCIÓN A
3.- Dadas dos disoluciones de 30 mL de ácido acético y de ácido clorhídrico 0,5 M:
a) calcule el pH de ambas disoluciones.
b) ¿Qué cantidad de agua habrá que añadir a la más ácida para que ambas lleguen al
mismo pH?
Ka (CH3COOH) = 1,8 · 10-5
Solución:
a) El ácido acético (HAc) es débil, se disocia parcialmente:
HAc + H2O ‡ H3O+
+ Ac-
[ ]inicial 0,5 -- --
[ ]equilibrio 0,5 - x x x
La expresión de la constante de acidez es:
Ka = ([H3O+
] · [Ac-
]) / [HAc]
Ka = 1,8 · 10-5
= x2
/ (0,5 - x)
De donde se tiene:
x = 3 · 10-3
M
Por definición:
pH = - log [H3O+
] = 2,52
Sin embargo, el HCl está totalmente disociado, pues es fuerte, luego la concentración final de
protones será la inicial del ácido:
[H3O+
] = 0,5 M
pH = - log [H3O+
] = 0,30
b) Habrá que añadir agua al HCl, de menor pH, y por tanto, más ácido, para igualar los pH; se
debe diluir, cumpliéndose:
nº equivalentes concentrada = nº equivalentes diluida
O lo que es lo mismo:
(N · V)c = (N · V)d
LA RIOJA / SEPTIEMBRE 03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN A / CUESTIÓN Nº 3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Al ser ambos ácidos monopróticos, coinciden normalidad y molaridad.
0,5 · 0,03 = 3 · 10-3
· Vd
De donde:
Vd = 5 L
Vd = Vc + Vagua
Luego:
V agua se añade = 5 - 0,03 = 4,97 L de agua
LA RIOJA / SEPTIEMBRE 98.LOGSE / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO /
CUESTION Nº 3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
3.- Una disolución acuosa 0,02 M de una base débil XOH, está disociada un 1,5%. Calcule
la constante de disociación de la base.
Solución:
Esta disociación seguiría el siguiente esquema:
XOH D X+
+ OH-
[inicial] 0,02
[reacionante] 0,02α
[equilibrio] 0,02(1-α) 0,02α 0,02α
Sabiendo que α es el grado de disociación y éste es un dato que nos dan en el problema podemos
calcular fácilmente la constante de disociación de la base teniendo en cuenta que si está disociada un
1,5% significa que α = 0,015
Este es el valor de la constante buscada.
LmolKb
XOH
OHX
Kb
/10568,4
)015,01(02,0
)02,0·015,0(
][
]][[
6
2
−
−+
⋅=
−
⋅
==
LA RIOJA / SEPTIEMBRE 98. COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / OPCION
A / Nº 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
4.- La constante de disociación de un ácido monoprótico HX es 0,68·10-5
y su Pm =46.
a) ¿Cuál será la concentración del ácido sin disociar en una disolución preparada con
1,3216 g de ácido y cantidad suficiente de agua para completar un litro de disolución?
b) ¿Cuál será el grado de disociación, y el pH de la disolución.?
Solución:
a) Concentración del ácido HX:
M = nº de moles / V(L)
M = ( m(g) / Pm ) / V(L)
[HX] = (1,3216 / 46) / 1 = 0,028 mol / L
b) Equilibrio de disociación: Co = 0,028 M
HX D H+
+ X-
Se disocia: 0,028α - -
Se forma: - 0,028α 0,028α
Equilibrio: 0,028 (1-α) 0,028α 0,028α
Aplicando la constante de disociación:
K = [H+
]·[X-
] / [HX]
K = (0,028α)2
/ 0,028(1-α)
K = 0,028 α2
/ (1-α)
0,68·10-5
= 0,028α2
/ (1-α)
0,028 α2
+ 0,68·10-5
α - 0,68·10-5
= 0
Resolviendo esta ecuación de segundo grado, se obtiene como valor químicamente correcto:
α = 0,015 = 1,5%
Para conocer el pH, sabemos que :
pH = -log [H+
]
[H+
] = 0,028 · 0,015 = 4,2·10-4
M
pH = -log (4,2·10-4
)
pH = 3,38.
LA RIOJA / SEPTIEMBRE 99.LOGSE / QUIMICA/ CINETICA Y EQUILIBRIO /
CUESTIÓN Nº 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
4.- ¿Cuál es la concentración molar de una disolución de nitrato amónico, cuyo pH es el
mismo de una disolución 1,24 ·10-5
M de ácido clorhídrico?
Solución:
Disolución 1,24·10-5
M de HCl.
El HCl es un ácido fuerte, que en disolución acuosa se disocia totalmente.
HCl + H2O → H3O+
+ Cl-
Como la disociación es total, podemos decir que [H3O+
] = 1,24·10-5
Por lo que siendo pH = -log[H3O+
], el pH de la disolución de HCl será:
pH= -log 1,24·10-5
= 4,9.
De tal manera que tendremos una disolución de nitrato amónico de pH = 4,9.
El nitrato amónico es una sal soluble que se disocia completamente dando iones amonio e iones
nitrato:
NH4NO3 → NH4
+
+ NO3
-
El ión amonio es un ácido fuerte por lo que sufrirá hidrólisis, mientras que el ión nitrato es
una base débil que no sufrirá hidrólisis.
Hidrólisis del amonio:
NH4
+
+ H2O D NH3 + H3O+
La constante de hidrólisis se calcula a partir de la constante de la base (amoniaco)
Este dato no es facilitado por el enunciado del ejercicio.
Sabemos que Kb amoniaco = 1,8·10-5
, y que el producto iónico del agua es Kw =10-14
Kh = Kw / Kb
Kh = 10-14
/ 11,8·10-5
= 5,5·10-10
Aplicando la ley de acción de masas al equilibrio Kh =[NH3]·[H3O+
] / [NH4
+
]
Conocemos [H3O+
] = 1,24·10-5
, para que el pH sea pH = 4,9, y nos consta que en el equilibrio
tiene que cumplirse que [H3O+
] = [NH3] = 1,24·10-5
M
De modo que: [NH4
+
] = [NH3]·[H3O+
] / Kh
[NH4
+
] = (1,24·10-5
)2
/ 5,5·10-10
= 0,276 M
Como la concentración de amonio ha de ser la misma que la concentración de nitrato amónico:
[NH4NO3] = 0,276 M
COMUNIDAD DE NAVARRA /JUNIO 2004. LOGSE / QUÍMICA /CINETICA Y
EQUILIBRIO/OPCION B/CUESTION 3
B3. Defina velocidad, orden y molecularidad de una reacción química. Explique sus
posibles diferencias para el caso:
[ ][ ]2(g) 2(g) 2 (g) 2 22 NO + F 2NO F dónde v=k NO F
y justifique cómo se lograría aumentar más la rapidez de la reacción si duplicando la
cantidad inicial de dióxido de nitrógeno o duplicando la cantidad inicial de flúor.
SOLUCIÓN CUESTIÓN 3 (OPCIÓN B)
Se define la velocidad de reacción como el cambio en la concentración de reactivo o
producto por unidad de tiempo. Cuando los coeficientes estequiométricos no coinciden, como
ocurre en nuestro ejemplo, las concentraciones varían a diferentes velocidades:
[ ] [ ] [ ]2 21 1
2 2
NO F NO F
v
t t
∆ ∆
= = − = −
∆ ∆
2
t
∆
∆
Cuando la velocidad de una reacción química se puede expresar por una ecuación del tipo:
[ ] [ ]v k A B
α β
= , siendo A y B las sustancias reaccionantes, se llama orden de reacción a la
suma de α y β. Hay que tener en cuenta que α y β no tienen porque ser iguales a los
coeficientes estequiométricos. En nuestro ejemplo, el orden de reacción es 2.
La molecularidad de una reacción está relacionada con los mecanismos de reacción. En una
reacción elemental la molecularidad está relacionada con el número total de especies que
intervienen como reactivos en la etapa elemental. En nuestro ejemplo, como la ecuación de
velocidad indica que es un mecanismo por etapas y no se da información sobre los
intermedios de reacción, no se puede decir cual es la molecularidad.
(b) De acuerdo con la ecuación de la velocidad de reacción la velocidad de reacción se
aumentaría en el mismo grado duplicando la cantidad inicial de dióxido de nitrógeno que la
cantidad inicial de flúor.
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
COMUNIDAD DE NAVARRA /JUNIO 2004. LOGSE / QUÍMICA /CINETICA Y
EQUILIBRIO/OPCION B/CUESTION 4
B4. Razone que disolución será más ácida si una de acetato potásico 0,3 M u otra de
bromuro amónico 0,1 M, Datos: ácido acético Ka = 1,8 · 10-5
, amoniaco Kb = 1,8 · 10-5
SOLUCIÓN CUESTIÓN 4 (OPCIÓN B)
El acetato potásico es una sal de ácido débil y base fuerte que estará totalmente disociada
según la siguiente ecuación:
3 3CH COOK CH COO K− +
− → − +
En esta reacción, el catión, que proviene de una base fuerte, no se hidroliza, sin embargo, el
anión acetato es una base fuerte y se hidroliza según el siguiente equilibrio:
3 2 3CH COO H O CH COOH OH− −
− + − +
y el resultado es una disolución básica.
El bromuro amónico es una sal de ácido fuerte y base débil que estará totalmente disociada
según la siguiente ecuación:
4 4HN Br NH Br+ −
→ +
En esta reacción el anión bromuro no se hidroliza. Sin embargo, el catión amonio lo hace
según el siguiente equilibrio:
4 2 4NH H O NH OH H+ +
+ +
y el resultado es una disolución ácida. Luego podemos concluir que la disolución de bromuro
amónico es más ácida que la disolución de acetato potásico.
Cuantitativamente podemos calcular el Ph de las dos disoluciones para comprobarlo:
En el caso del acetato potásico, la hidrólisis del anión tiene la siguiente constante de
hidrólisis:
3 2 3CH COO H O CH COOH OH− −
− + − +
Concentración inicial 0,3 0 0
Concentración
equilibrio
0,3-X X X
[ ]
( )
14
3 10
5
3
2
10
1·10
5,556·10
1,8·10
·
5,556·10
0,3 0,3
w
h
a
h
CH COOH OH K
K
KCH COO
X X X
K
X
− −
−
−−
−
⎡ ⎤− ⎣ ⎦= = = =
⎡ ⎤−⎣ ⎦
= = ≈
−
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
COMUNIDAD DE NAVARRA /JUNIO 2004. LOGSE / QUÍMICA /CINETICA Y
EQUILIBRIO/OPCION B/CUESTION 4
De dónde X = [OH-
]=1,3 · 10-5
moles/litro.
El pOH = - log [OH-
] = - log (1,3 · 10-5
) = 5
Teniendo en cuenta que pOh + pH = 14, si el pOH es igual a 5, el pH es igual a 9. Por lo
tanto, la disolución 0,3 M de acetato potásico tiene carácter básico.
En el caso de la disolución de bromuro amónico:
4 2 4NH H O NH OH H+ +
+ +
Concentración inicial 0,1 0 0
Concentración
equilibrio
0,1-X X X
[ ]
( )
14
4 10
5
4
2
10
1·10
5,556·10
1,8·10
·
5,556·10
0,1 0,1
w
h
a
h
NH OH H K
K
KNH
X X X
K
X
+ −
−
−+
−
⎡ ⎤⎣ ⎦= = = =
⎡ ⎤⎣ ⎦
= = ≈
−
De dónde X = [H+
] =7,45 · 10-6
moles/litro.
El pH = - log [H+
] = - log (7,45 · 10-6
) = 5,12
Por lo tanto, la disolución 0,1 M de bromuro amónico tiene carácter ácido.
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
NAVARRA / JUNIO 00. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCION
A / CUESTIÓN 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
4.- Calcule el pH que resulta cuando se añaden 0,8 litros de ácido acético 0,25 M a 0,2
litros de hidróxido sódico 1 M.
Datos: constante de disociación: ka = 1,8 · 10-5
Solución:
La reacción ácido-base que tiene lugar entre el ácido acético, CH3 - COOH, y el hidróxido
sódico, NaOH, es:
CH3-COOH + NaOH  CH3-COONa + H2O
En los 0,8 L de ácido acético 0,25 M hay:
n = V · M = 0,8 · 0,25 = 0,2 moles de CH3-COOH
En los 0,2 L de NaOH 1 M habrá:
n = V · M = 0,2 · 1 = 0,2 moles de NaOH
Como reacciona 1 mol de ácido acético con 1 mol de sosa según la relación estequiométrica,
se producirá la neutralización de ambos, quedando en la disolución acuosa 0,2 moles de
acetato de sodio, sal totalmente disociada en sus iones: ion acetato, CH3-COO-
, e ión sodio,
Na+
.
La concentración de ambos iones será la misma que la de la sal formada; esto es:
0,2 mol / (0,8 + 0,2) L = 0,2 M
No obstante, al estar presente en la disolución el ion acetato, que procede de un ácido débil (el
ácido acético), este tendrá cierto carácter básico frente al agua. Por tanto, experimentará una
reacción de hidrólisis básica, y el pH de la disolución será alcalino (pH  7).
Llamando x al número de mol/L de ion acetato que experimenta la hidrólisis, podremos
escribir:
Equilibrio de hidrólisis: CH3-COO-
+ H2O D CH3-COOH + OH-
Concentración inicial 0,2 - 0 0
Concentración en equilibrio 0,2-x - x x
La expresión de la constante de equilibrio es:
Kh = [CH3- COOH] [OH-
]/ [CH3-COO-
] = x2
/ 0,2-x
La constante de hidrólisis se halla a partir del producto iónico del agua.
Kh = Kw / Ka = 10-14
/ 1,8·10-5
= 5,6·10-10
NAVARRA / JUNIO 00. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCION
A / CUESTIÓN 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
De aquí se obtiene:
5,6·10-10
= x2
/ 0,2 – x j x2
/ 0,2 (ya que el valor de la x es despreciable con respecto a 0,2)
De aquí obtenemos que:
x = 1,06 - 10-5
M
Es decir: [OH-
1 = 1,06 · 10-5
M
Por lo que:
pOH = -log [OH-
] = -log (1,06 · 105
) =5,0
pH = 14 – pOH = 14 - 5,0 = 9,0
NAVARRA / JUNIO 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
BLOQUE B / CUESTIÓN 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
4.- a) Hidrólisis del cloruro amónico. Kd NH3 = 1,8 · 10-5
b) Calcule el pH de una disolución 0,4 M de cloruro amónico.
Solución:
4.- Se resuelven simultáneamente los dos apartados:
El cloruro de amonio es una sal, que en disolución se encuentra totalmente disociada en sus
iones:
NH4Cl τ NH4
+
+ Cl-
El ion cloruro, procede del ácido clorhídrico, que es fuerte, luego no experimentará reacción
con el agua; sin embargo, el ion amonio viene de una base débil, el hidróxido de amonio, y sí
reaccionará con el agua:
NH4
+
+ H2O NH4OH + H3O+
Por lo que, al desprenderse protones, la disolución tendrá carácter ácido.
La expresión de Ka para este último equilibrio es:
Ka = ([NH4OH] · [H3O+
]) / [N4H+
]
Y se relaciona con el producto iónico del agua, Kw, mediante la expresión:
Ka = Kw / Kb
Luego basta sustituir en ella los dos valores conocidos:
Kw = 10-14
Kb = 1,8 · 10-5
De donde se obtiene:
Ka = 5,6 · 10-10
Dado que se conocen el valor de Ka y la concentración inicial de amonio, se puede escribir el
equilibrio que tiene lugar, llamando x a los moles / litro que reaccionan.
NH4
+
+ H2O NH4OH + H3O+
[ ]inicial 0,4 -- --
[ ]equilibrio 0,4 – x x x
NAVARRA / JUNIO 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
BLOQUE B / CUESTIÓN 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Y se sustituye en la expresión de Ka, igualando a su valor, anteriormente calculado:
Ka = 5,6 3 10 = x / (0,4 – x)
De donde se tiene:
x = 1,5 · 10-5
M
Esta será, pues, la concentración de protones presente en disolución, a partir de la cual se
determina al valor de pH:
pH = - log [H3O+
] = 4,8
Como ya se había predicho, la disolución presenta carácter ácido.
NAVARRA / JUNIO 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO
/ OPCIÓN A / CUESTIÓN Nº 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
4.- Calcule el pH y el tanto por ciento de hidrólisis de una disolución 0,02 M de acetato
sódico CH3 - COONa; Ka ácido acético (CH3 -COOH) =1,8· 10-5
Solución:
La sal dada está totalmente disociada en sus iones, existiendo de éstos la misma concentración
al final que de sal al comienzo:
CH3COONa τ CH3COO-
+ Na+
[ ]inicial 0,02 -- --
[ ]final -- 0,02 0,02
A su vez, el ión acetato, procedente del ácido acético, débil, reaccionará con el agua:
CH3COO-
+ H2O CH3COOH + OH-
[ ]inicial 0,02 -- --
[ ]equil. 0,02 · (1 - a) 0,02 · a 0,02 · a
Donde es el grado de hidrólisis del ión con el agua.
La expresión de la constante de hidrólisis para una sustancia que procede de un ácido es:
Kh = Kw / Ka
En este caso:
Kh = 10-14
/ 1,8 · 10-5
= 5,55 · 10-9
Kh = ([CH3COOH]· [OH-
]) / CH3COO-
]
Y sustituyendo por los datos conocidos:
5,55· 10-9
= (0,02 · a)2
/ 0,02 · (1- a)
De donde el valor obtenido para a es:
a = 7,45 · 10-5
= 7,45 · 10-3
%
Como en la hidrólisis se desprenden OH-
, se determina primero el pOH:
pOH = -log [OH-
] = 3,82
NAVARRA / JUNIO 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO
/ OPCIÓN A / CUESTIÓN Nº 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Y como:
pH + pOH = 14
Se tiene ya el valor de pH pedido:
pH = 10,17
Como era de esperar es una disolución con carácter básico.
NAVARRA/ JUNIO 98. COU /QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN 3/P 3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
3.- Una disolución acuosa es a la vez 0,1 M en ácido acético y 0,05 M en ácido
nítrico. Cuánto vale el pH de la disolución, el grado de disociación del acético y la
concentración del ion acetato.
Datos: Ka ácido acético = 1,8 · 10
-5
.
Solución:
El ácido nítrico es un ácido fuerte, por ello está totalmente disociado:
HNO3 + H2O à NO3
-
+ H3O+
Por tanto, [ H3O+
] = [ HNO3 ] = 0,05 M
En cambio, el ácido acético es débil y está parcialmente disociado según el equilibrio:
CH3-COOH + H2O ⇔ CH3-COO
-
+ H3O+
Co 0,1 0,05
Cr 0,1· α
Ceq 0,1(1-α) 0,1· α 0,05 + 0,1· α
La constante de disociación de dicho ácido (Ka) será igual a:
Ka = ( [ CH3-COO
-
]eq· [ H3O+
]eq ) / ( [ CH3-COOH ]eq)
Ka = [ 0,1· α ( 0,05 + 0,1· α) ] / [ 0,1(1-α) ] = 1,8· 10-5
Realizando las operaciones y despejando α ( grado de disociación ), se obtiene que:
α = 3,6·10-3
Una vez obtenido α podemos calcular la concentración del ión acetato y el pH de la
disolución:
[ CH3-COO
-
] = 0,1· α = 3,6·10-4
M
Si [ H3O+
] = 0,05 + 0,1· α ≈ 0,05 M
pH = - log [ H3O+
] = 1,3
NAVARRA / JUNIO 98. COU / QUÍMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN 4 /
C-A
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
A.- Para una reacción cualquiera de la forma: aA + bB ⇔ productos, distingue
claramente entre velocidad de reacción, ley de velocidad de reacción y constante de
velocidad de reacción.
Solución:
- La velocidad de reacción es la variación de la concentración de las sustancias que
intervienen con respecto al tiempo. Se puede definir una única velocidad de reacción que no
dependa del componente dividiendo por los respectivos coeficientes estequiométricos.
En el caso propuesto será: v = (- d[A]) / (a · dt) = (-d[B]) / (b · dt)
- La ley de velocidad es la ecuación, obtenida experimentalmente, que expresa la velocidad de
reacción en función de una constante y de las concentraciones de las sustancias que
intervienen en la reacción elevadas a determinados exponentes.
En el caso propuesto será: v = K [A]α
[B]β
- Constante de velocidad de una reacción es la constante , K, que figura en la ley de velocidad.
NAVARRA / JUNIO 98. COU / QUÍMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN 4 /
C- B
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
B.- Explica qué es una reacción espontánea. ¿Qué condición termodinámica debe
cumplir?. ¿Qué factores influyen y cómo es la espontaneidad?
Solución:
Una reacción espontánea es aquella en la que los reactivos se combinan entre sí para obtener
los productos sin la intervención de ningún factor externo.
Para que una reacción sea espontánea debe cumplir la siguiente condición termodinámica:
que disminuya la energía libre de Gibbs, es decir, que ∆G  0.
Los factores que influyen en la espontaneidad de una reacción son: la entalpía de la reacción
(∆H), la temperatura (T), y la variación de entropía (∆S), según la relación:
∆G = ∆H - T∆S, debiendo cumplirse ∆G  0.
NAVARRA / JUNIO 98. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN 4 /
P-4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
4.- El producto de solubilidad Ks del sulfuro de plata vale a 25 ºC 1,08 · 10-49
. Calcula: a)
la solubilidad de dicho sulfuro en agua pura, y b) en una disolución 3·10-3
M de H2S.
Compara y comenta ambos resultados.
Solución:
El equilibrio de solubilidad del sulfuro de plata es el siguiente:
Ag2S (s) ⇔ 2 Ag+
(aq) + S
-2
(aq)
a) En agua pura, [Ag+
] = 2s y [ S
-2
] = s
La constate de solubilidad será:
Ks = [Ag+
]2
· [ S-2
] = (2s)2
(s) = 4s3
La solubilidad de la sal en agua pura será:
Lmol
K
s s
/10··3
4
10··08,1
4
173
49
3 −
−
===
b) Para conocer la solubilidad del Ag2S en la disolución de H2S, hemos de saber la [ S
-2
] (ión
común) aportados por el H2S, que es un ácido débil.
Por tanto necesitamos considerar, aunque no se aporte este dato en el enunciado, que:
Ka (H2S) = 1· 10-21
El equilibrio de disociación del ácido será:
H2S + 2 H2O ⇔ S
-2
+ 2 H3O+
C0 3·10
-3
Cr 3·10
-3
x
Ceq 3·10
-3
(1-x) x 2x
Sustituyendo en la expresión de Ka, se obtiene:
Ka = ([ S-2
]· [H3O+
]) / [H2S] = 1· 10
-21
NAVARRA / JUNIO 98. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN 4 /
P-4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
[x · (2x)2
] / [3·10-3
· (1-x)] ≈ [ 4x3
] / [ 3·10-3
] = 1· 10
-21
de donde, x = [ S-2
] = 9,1· 10
-9
M
Si Ks = [Ag+
]2
· [ S
-2
], entonces:
[ ] [ ] M
S
K
Ag s 21
9
49
2
10··4,3
10··1,9
10··08,1 −
−
−
−
+
===
Si [Ag+
] = 2s, despejando:
S =[Ag+
] / 2 = 1,7· 10
-21
M
Se observa como la solubilidad de la sal ha disminuido considerablemente debido a la
presencia del ión común S2-
(efecto del ión común).
NAVARRA / SEPTIEMBRE 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN Nº 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
4-. El dióxido de azufre se mezcla con el oxígeno en una proporción 2:1, alcanzándose en
presencia de un catalizador el equilibrio:
2 SO2 (g) + O2 (g) 2 SO3 (g) Calcule:
a) El valor de la constante de equilibrio Kp si en el mismo ha reaccionado el
40 % de SO2 a la presión de 5 atm.
b) Si la temperatura se mantiene constante, indique a qué presión el porcentaje de
SO2 que ha reaccionado es el 50%.
Solución:
a) Se escribe el equilibrio, señalando los moles iniciales como”ni”, y en el equilibrio,
refiriéndose al tanto por uno de disociación dado, 0,4.
2 SO2 (g) + O2 (g) 2 SO3 (g)
moles iniciales ni ni --
moles equil. 2 · ni· (1 – 0,4) ni (1 – 0,4) 2 · ni· 0,4
Los moles totales de las tres especies en el equilibrio serán:
Moles totales = 2 · ni· (1 – 0,4) + ni (1 – 0,4) + 2 · ni· 0,4 = 2,6 · ni
Las expresiones de presiones parciales son:
Pi = Ptotal · xi
Siendo xi la fracción molar de cada especie, luego sustituyendo los moles y el valor de
Ptotal = 5 atm dado, se llega a:
P SO2 =5· (2· ni· 0,4) / 2,6 · ni = 0,38 atm.
P O2 = 5 · (ni· 0,6) / 2,6 · ni = 1,15 atm.
P SO3 = 5 · (0,8· ni) / 2,6 · ni = 1,53 atm.
La expresión de la Kp para el equilibrio dado es:
Kp = (P SO3 )2
/ [(P SO2)2
· PO2]
Kp = 1,532
/ (0,382
· 1,15) = 14,09
NAVARRA / SEPTIEMBRE 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN Nº 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
b) Se escribe el mismo equilibrio, variando solamente los moles en el momento de alcanzarse
éste, pues ahora el grado de disociación es 0,5.
2 SO2 (g) + O2 (g) 2 SO3 (g)
moles iniciales ni ni --
moles equil. 2 · ni· (1 – 0,5) ni (1 – 0,5) 2 · ni· 0,5
Los moles totales de las tres especies en el equilibrio serán:
Moles totales = 2 · ni· (1 – 0,5) + ni (1 – 0,5) + 2 · ni· 0,5 = 2,5 · ni
Las expresiones de presiones parciales son:
Pi = Ptotal · xi
Siendo xi la fracción molar de cada especie, luego sustituyendo los moles y en función de
Ptotal ,que aún se desconoce, se llega a:
P SO2 = P total · (2· ni· 0,5) / 2,5 · ni = P total / 2,5 atm.
P O2 = P total · (ni· 0,5) / 2,5 · ni=0,2· P total atm.
P SO3 = P total · ni)/2,5· ni = 0,4 · P total atm.
La expresión de la Kp para el equilibrio dado es:
Kp = (P SO3 )2
/ [(P SO2)2
· PO2]
Y dado que la temperatura no varía, se toma el valor de Kp del apartado anterior:
14,09 = (0,4 · P total)2
/ [(P total / 2,5)2
· 0,2· P total]
De donde:
P total = 0,35 atm.
NAVARRA / SEPTIEMBRE 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN Nº 5
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
5.- La ley de tráfico permite una tasa máxima de 0,5 g de alcohol por litro de sangre. La
reacción para valorar el alcohol es:
3 CH3 - CH2 - OH + 2 K2Cr2O7 + 8 H2SO4 ττ 3 CH3 - COOH +
2 Cr2(SO4)3 + 2 K2SO4 + 11 H2O
a) Si el alcohol contenido en una muestra de 10,0 mL de sangre de un conductor necesita
8,50 mL de disolución 0,080 M de K2Cr2O7 para su valoración, ¿Podría la policía
denunciar a ese conductor?
Pesos atómicos C: 12,0 O: 16,0 H: 1,0
b) Indique qué sustancia se oxida y cuál se reduce en la reacción de valoración del
alcohol y calcule el peso equivalente del K2Cr2O7. El peso fórmula del dicromato
potásico es 294,2.
Solución:
a) Se determinan los moles de dicromato consumidos en la valoración:
Moles dicromato = M · V (L)
Moles dicromato = 0,0085 · 0,08 = 6,8 · 10-4
moles
Por la estequiometría de la reacción, se determinan los moles de etanol valorados con los de
dicromato:
3 moles etanol 2 moles dicromato
x 6,8· 10-4
De donde:
x = 1,02 · 10-3
moles de etanol contienen los 10 mL de sangre analizados
Se determina la masa que representan esos moles de alcohol:
Masa etanol = 0,047 g en 10 mL
Se determinan los gramos contenidos en 1 L de sangre:
Masa etanol en 1 L sangre = 4,7 g
Luego, sí sería denunciable.
b) Se oxida el etanol al ganar oxígeno y formar el ácido etanoico.
NAVARRA / SEPTIEMBRE 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN Nº 5
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Se reduce el dicromato, al formar sulfato de cromo, pues el Cr pasa de estado de oxidación
+ 6 a + 3, según la semirreacción:
Cr2O7
2-
+ 14 H+
+ 6e-
τ 2 Cr3+
+ 7 H2O
El peso equivalente se determina dividiendo la masa molecular de la sustancia entre el
número de electrones intercambiados en su semirreacción rédox:
P equiv. K2Cr2O7 = 294,2 / 6 = 49,03 g
PAIS VASCO / JUNIO 00. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
BLOQUE A / PROBLEMA 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
1.- Se dispone de un litro de disolución de HCl de pH = 2.
a) ¿Qué volumen de agua hay que añadir para que la disolución resulte de pH = 3?
b) Resuelve el mismo problema si en lugar de HCl se trata de Äcido acético.
Datos: Ka (ácido acético) = 1,8·10-5
Solución:
a) El HCl es un ácido fuerte, totalmente disociado.
Recordando que pH = -log [H3O+
], si el pH es 2, es que la concentración de protones es:
[H3O+
] = 10-2
M
Si se quiere conseguir un pH = 3, la nueva concentración de protones ha de ser 10-3
M, es
decir, reducirse 10 veces, para ello al litro inicial de HCl, se le adicionarán 9 litros de agua.
b) El ácido acético es débil, luego está disociado parcialmente según el equilibrio:
CH3COOH + H2O D CH3COO-
+ H3O+
[ ]inic. Ci -- --
[ ]equil. Ci – x x x
Donde Ci es la concentración inicial del ácido, y x es la cantidad de ácido disociado, que
coincide con la concentración de protones presente, que es 10-2
M.
La expresión de la constante de equilibrio es:
Ka = [CH3COO-
] · [H3O+
] / [CH3COOH]
Ka = 1,8·10-5
= x2
/ (Ci – x) = (10-2
)2
/ (Ci – 10-2
)
De donde Ci = 5,56 M
Si se quiere un pH = 3, la [H3O+
] = x = 10-3
M, y del mismo modo, sustituimos en la
expresión de la constante:
Ka = 1,8·10-5
= x2
/ (Ci – x) = (10-3
)2
/ (Ci – 10-3
)
Deduciendo Ci = 0,056 M
Por tanto, se ve que la concentración se ha reducido 100 veces, para lo cual se ha debido de
añadir agua al litro inicial de ácido hasta alcanzar 100 L.
Luego la cantidad de agua adicionada es de 99 litros.
PAIS VASCO / JUNIO 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN A / PROBLEMA 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
A2- Diariamente, una planta industrial vierte a un río 40.000 litros de aguas residuales
de pH = 1,3
a) ¿Cuál es la concentración de iones H+
(H3O+
) de las aguas residuales?
b) ¿Cuántos moles de iones H+
(H3O+
) se vierten cada día al río?
Se pretende neutralizar dichas aguas antes de que lleguen al río.
c) ¿Cuántos moles de hidróxido de sodio se precisan? ¿Y de hidróxido de calcio?
d) Si se utiliza NaOH sólido, cuyo precio es 1 euro/Kg, calcula el coste diario de la
neutralización
Datos: Masas atómicas: H=1 O=16 Na=23
Solución:
a) Como pH = -log [H3O+
], y se conoce el pH, se determina:
[H3O+
] = 10-1,3
= 0,050 moles / L
b) Si en un día se vierten 40000 L, y cada litro contiene 0,050 moles de ácido, la cantidad
total de ácido vertida por día será:
n H3O+
= 0,050 · 40000 = 2000 moles
c) En la neutralización se cumple:
nº equiv. ácido = nº equiv. base
(N·V)a = (N·V)b
La base con la que se va a neutralizar es NaOH:
Nº equiv. Ácido = 0,050 · 40000 = 2000 ( suponiendo que el ácido es monoprótico)
Nº equiv. Base = 2000
La relación entre equivalentes y moles es la siguiente:
Nº Equiv = Nº moles · valencia
En este caso:
2000 equiv. = nº moles · 1
nº moles NaOH = 2000 moles
PAIS VASCO / JUNIO 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN A / PROBLEMA 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
En el caso de que la base fuese hidróxido de calcio, la única diferencia estaría en el número de
grupos OH, es decir, en la valencia, que ahora sería 2. Por lo que del mismo modo, se tiene:
2000 = nº moles · 2
Nº moles Ca(OH)2 = 1000 moles
d) Como ya se ha calculado el número de moles de NaOH necesarios para la neutralización, y
se da como dato el precio de un kilogramo, se determinan los kilos de sosa usados, y así el
precio total de la sosa:
Masa NaOH = 2000 moles · 40 g / mol = 80000 Kg/día
Precio NaOH = 80000 Kg / día · 1euro / Kg = 80000 euros / día
PAÍS VASCO / JUNIO 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN B / PROBLEMA Nº 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
2.- Se dispone de dos frascos, sin etiquetar, con disoluciones 0,1 M de ácido sulfúrico y
0,1 M de ácido acético. Se mide su acidez, resultando que el frasco A tiene pH = 2,9 Y el
frasco B pH = 0,7
a) Explica qué frasco corresponde a cada uno de los ácidos.
b) Calcula la constante de acidez (Ka ) del ácido acético.
Solución:
a) El ácido sulfúrico es fuerte, luego su concentración inicial será la misma que la de protones
final, ya que su disociación es completa.
Sin embargo, el ácido acético es débil, y aunque su concentración inicial sea la misma que la
del sulfúrico, sólo una parte de ésta se disocia, existiendo en el equilibrio menos protones.
Por ello, al haber más protones en el primer caso, el valor de pH será menor, es decir, más
ácido.
pH = 0,7, corresponde al ácido sulfúrico.
pH = 2,9, corresponde al ácido acético.
b) Si el pH es 2,9 la concentración de protones en el equilibrio será:
[H3O+
] = 10-2,9
= 1,26 · 10-3
M
Luego el equilibrio de disociación del ácido quedaría:
HAc + H2O H3O+
+ Ac-
[ ]inicial 0,1 -- --
[ ]equilibrio 0,1 - x x x
x = 1,26 · 10-3
M
La expresión de Ka es:
Ka = ([H3O+
]· [Ac-
]) / [HAc]
Y sustituyendo:
Ka = (1,26 · 10-3
)2
/ (1 - 1,26· 10-3
)
Ka = 1,6 · 10-5
PAÍS VASCO / JUNIO 03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN A / PROBLEMA Nº 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
OPCIÓN A
A-1. En la etiqueta de una botella de vinagre comercial, se indica que la acidez es del
5%, es decir, que contiene este porcentaje en peso de ácido acético. Para comprobar si es
cierto vas a realizar una valoración ácido - base, utilizando NaOH 0,1 M.
a) Escribe otras sustancias y aparatos que utilizarás.
b) Explica el procedimiento.
c) Si para valorar 5 mL de vinagre se consumen 33 mL de NaOH, ¿cuál será su
molaridad.
d) ¿Es cierto lo que dice la etiqueta?
Datos: Masas atómicas: H = 1; C = 12; 0 = 16. La densidad del vinagre se considera
iguala la del agua.
Solución:
a) En una valoración de un ácido (el acético contenido en el vinagre) con una base (el NaOH),
se utilizarían:
- una bureta, en la que se introduciría la disolución de sosa, que se iría dejando caer
lentamente, gracias a la llave.
- un vaso d precipitados, que contendría un volumen conocido de vinagre.
- un indicador ácido - base, para mostrar, con un cambio de color, que la valoración ha
terminado.
b) Se iría incorporando, gota a gota, la disolución de la base, agitando suavemente el vaso de
precipitados, para que se homogenice la mezcla. Cuando se observa un cambio de color, se
cerraría la llave de la bureta, anotando el volumen consumido.
c) En toda valoración se cumple:
nº equivalentes ácido = nº equivalentes base
O que es lo mismo:
(N · V) ácido = (N · V) base
Luego, en este caso, se sustituirían los datos conocidos: normalidad (igual que molaridad) y
volumen de la base, y volumen del ácido, despejando su concentración:
0,1 · 33 = Na · 5
De donde:
Na = 0,66 N = 0,66 M
PAÍS VASCO / JUNIO 03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
OPCIÓN A / PROBLEMA Nº 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
d) Para comprobar si es o no cierto lo que indica la etiqueta, se halla la molaridad del vinagre
atendiendo a estos datos:
Densidad = densidad del agua = 1000 g / L
Riqueza = 5 % en peso
M. molecular ácido. acético = 60 g / mol
Masa de acético en el vinagre = 1000 · (5 / 100) = 50 g de acético puro en la botella
Moles de acético = 50 / 60 = 0,83 moles
M vinagre = 0,83 / 1 = 0,83 M
Luego no coinciden la concentración que indica la botella con la hallada a través de la
valoración con NaOH; la etiqueta de la botella no es correcta.
PAIS VASCO /JUNIO 98, LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO
/ OPCIÓN A / Nº 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
1.-En un recipiente cerrado de 100 litros se introducen 2 moles de hidrógeno y cuatro moles de
yodo, y se calientan hasta 400°C. Sabiendo que a dicha temperatura, para el equilibrio:
H2(g) + I2(g) D 2HI(g) ; Kc = 55
a) Determine el número de moles de cada especie que habrá en el recipiente .
b) Si la presión exterior es de 1 atmósfera, y se abre el recipiente, ¿entrará aire o saldrán
gases?. Explíquelo.
Solución:
a) Podemos plantear la siguiente tabla de equilibrio, siendo x los moles reaccionantes:
Equilibrio: H2(g) + I2(g) D 2HI
n0 2 4 0
n r x x
neq 2-x 4-x 2x
[Concen.]eq (2-x)/100 (4-x)/100 2x/100
De este modo podemos calcular la concentración en el equilibrio sustituyendo en la fórmula de la
constante de equilibrio
De ahí se deduce: x = 1,88 moles
De este modo la composición del equilibrio será:
n H2 = 0,12 mol ; n I2 = 2,12 mol ; n HI = 3,76 mol
b) Es necesario calcular la presión en el interior del recipiente suponiendo que la mezcla tiene un
comportamiento ideal, utilizando el número total de moles.
n = 0,12 + 2,12 + 3,76 = 6 moles
PV = nRT P⋅100 = 6 · 0,082 ⋅ (273+400)
P = 3,3 atm
P interior  P exterior
)
100
4()
100
2(
)100/2(
55;
]][[
][ 2
22
2
xx
x
IH
HI
Kc
−?−
==
PAIS VASCO /JUNIO 98, LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO
/ OPCIÓN A / Nº 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Sabiendo que la presión en el exterior del recipiente es de 1 atmósfera y dado que este valor es inferior
a la presión interior (3,3 atm), saldrán gases a la atmósfera. En caso contrario entraría aire.
PAÍS VASCO /JUNIO 98, LOGSE / QUÍMICA ESTRUCTURA MATERIA /OPCIÓN A
CUESTIÓN Nª 2
C2.- a) La importancia de la capa de ozono en la atmósfera. Las causas y las consecuencias de
su desaparición.
b) Algunas plantas depuradoras de agua fabrican su propio ozono a partir del aire. Para ello se
elimina el vapor de agua del aire y se le aplica una fuerte descarga eléctrica alcanzándose el
siguiente equilibrio:
3 O2(g) D 2 O3 ∆H  0
Explique si es conveniente o no, para obtener ozono, calentar la cámara de reacción y
aumentar la presión en su interior.
Solución:
a) El ozono estratosférico tiene una gran importancia debido a que tienela propiedad de absorber las
radiaciones ultravioletas de alto poder energético (corta longitud de onda ) que pueden producir graves
daños en los seres vivos. Este proceso de absorción de la radiación se representa así:
O3 + hm  O2 + O
Por lo tanto un descenso en la concentración de ozono hace que nos llegue una mayor intensidad de
radiación UVque nos ocasionaría, entre otros daños, cáncer de piel.
Las razones de esta progresiva desaparición se deben a ciertos gases contaminantes como el NO,
procedente de las turbinas de los aviones a reacción, y a los compuestos cluorofluorocarbonados
(CFC´s) usados, hasta hace poco, como propelentes en los aerosoles y en los circuitos de los
refrigeradores.
Algunsa delas reacciones que tienen lugar en las altas capas de la atmósfera son las siguientes:
CF2Cl2 + hm CF2Cl + Cl
Cl + O3  ClO + O2
NO + O3  NO2 + O2
b) El equilibrio de formación del ozono es:
3O2 (g) D O3 (g) ∆H  0
Según el principio de Le Chatelier, al tratarse de una reacción endotérmica un aumento de la
temperatura favorecerá la obtención de ozono debido a que la reacción se desplazará hacia la derecha.
De modo similar, al aumentar la presión se producirá un desplazamiento hacia el miembro donde menor
sea el número de moléculas gaseosas, es decir, hacia la derecha.
En consecuencia, será conveniente el aumento de la temperatura y de la presión dentro de la cámara si
nuestro objetivo es favorecer la producción de ozono.
PAÍS VASCO / JUNIO 98. COU / QUÍMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / MÓDULO
B / P-2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
2.- Calcule la concentración molar de una disolución de ácido nítrico que tenga el mismo pH
que otra de ácido acético 0,50 M.
Datos :Ka (ac. acético) = 1,8 · 10-5
; masas atómicas: H = 1; C = 12; O = 16;
N = 14 uma.
Solución:
En primer lugar tenemos que averiguar el pH de la disolución de ácido acético (ácido débil), cuya
disociación viene expresada por el siguiente equilibrio:
CH3 – COOH + H2O ⇔ CH3 – COO -
+ H3O+
C0 0,5
Ceq 0,5·x
Ceq 0,5· (1-x) 0,5·x 0,5·x
Puesto que Ka es muy pequeño xà 0 y, por tanto: 0,5· (1-x) ≈ 0,5
0,25·x2
= 9 · 10-6
; despejando x = 6·10-2
mol/l
[H3O+
] = 3·10-3
M
Puesto que ácido nítrico es un ácido fuerte está totalmente disociado según la expresión:
HNO3 + H2O à NO3
-
+ H3O+
Si el pH del ácido nítrico ha de ser el mismo que el del ácido acético, se cumplirá:
[H3O+
] = [HNO3] = 3·10-3
M
5
2
10.8,1
5,0
)5,0( −
==
x
ka
PAÍS VASCO / JUNIO 99. LOGSE / QUÍMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO /
BLOQUE A / Nº 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
2 - En un recipiente de 10 litros se introduce 1 mol de nitrógeno y 2 moles de hidrógeno
y se calientan hasta 618 K. Una vez alcanzado el equilibrio N2(g) + 3H2(g) ⇔ 2NH3(g) se
obtiene una mezcla que ejerce una presión total de 9,48 atm.
a) determina la composición de la mezcla en equilibrio
b) calcula el valor de Kc y Kp
R = 0,082 atm.l/K.mol
Solución:
a) Se calcula la composición de la mezcla en equilibrio.
N2 + 3H2 D 2NH3
no 1 2 -
nr x 3x -
neq 1-x 2-3x 2x
ntotal = 1-x + 2 -3x + 2x = 3-2x
Se aplica la ley de los gases ideales para obtener los moles totales
P · V = n · R · T
9,48 · 10 = (3-2x) · 0,082 · 618
x = 0,56
ntotal = 1,87
neq N2 = 0,435
neq H2 = 0,306
neq NH3 = 1,12
b) Sustituimos los valores de los moles en equilibrio en la fòrmula de la Kc
Kc = [NH3]2
/ [N2] · [H2]3
Kc = [0,112]2
/ [0,0435] · [0,0306]3
Kc = 10047,4
Sustituimos el valor de la Kc en la fórmula de la Kp junto con los demás datos dados
Kp = Kc (R·T) ∆n
∆n = 2 - 4 = -2
Kp = 10047,4 · (0,082 · 618)2
Kp = 2,58 · 107
PAIS VASCO / JUNIO 99. COU / QUIMICA / CINÉTICA y EQUILIBRIO /
MODULO B / Nº 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
2.- A 20 ml de una disolución acuosa de 0.1 M de NaCl se le añade 0,01 cm3
de nitrato de
plata 0,1 M. Sabiendo que el producto de solubilidad del cloruro de plata es 1·10-10
, se
desearía saber si precipitará cloruro de plata, y si lo hace, en qué cantidad lo hará.
Solución:
Tanto el cloruro sódico como el nitrato de plata son dos sales que se disocian totalmente, de modo
que:
NaCl → Na+
+ Cl-
Moles de (Cl-
) = 0,1 · 0,02 = 2 · 10-3
moles
Ag NO3 → Ag+
+ NO3
-
Moles de (Ag+
) = 0,1 · 10-5
= 1 · 10-6
moles
El volumen total de la disolución es: V = 0,02 + 1 · 10-5
= 0,02001 L
Se formará precipitado de cloruro de plata si el producto iónico Q es mayor que el valor de la
constante de solubilidad Kps.
Q = (Cl-
) · (Ag+
) = ( 2 · 10-3
/ 0,02001 ) · ( 1 · 10-6
/ 0,02001 ) = 0,1.
Como Kps = 1 · 10-10
; Q  Kps, podemos afirmar que se formará precipitado.
Para saber la cantidad de precipitado que se forma, nos fijamos en el reactivo limitante,
[Cl-
] = 0,099 mol/L [Ag+
] = 5 · 10-5
mol/L
Reacción de precipitación: Cl-
+ Ag+
→ AgCl
Tenemos cloruro en exceso, el reactivo limitante es la plata, se formarán tantos moles de precipitado
como moles de plata tenemos:
Moles de Ag+
= moles de ↓AgCl = (5 · 10-5
) · 0,02001 = 1 · 10-6
moles
Gramos de precipitado = moles · Pm = (1 · 10-6
) · 143,4 = 1,43 · 10 –4
g = 0,143 mg.
PAÍS VASCO / JULIO 03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
CUESTIÓN Nº 3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
CUESTIÓN 3
3.- El amoniaco se obtiene mediante la síntesis de Haber:
Explica como influye en la obtención de amoniaco:
a) Un aumento de la presión.
b) Un aumento de la temperatura.
c) La adicción de agua en la que se disuelve el amoniaco, pero no las otras especies.
d) La presencia de un catalizador.
Solución:
El Principio de Le´Chatelier, dice que si sobre un sistema en equilibrio se introduce alguna
modificación, el sistema tenderá a desplazarse en el sentido que se oponga a tal alteración:
a) Un aumento de la presión hará que el equilibrio se desplace en el sentido en que sea menor
el número de moles de gases, para que se mantenga: P · V = cte.
En este caso, hay menos moles gaseosos a la derecha, luego hacia allí se irá el equilibrio;
produciéndose más amoníaco.
b) Si se aumenta la temperatura, el sistema tenderá a absorber calor, esto es, a desplazarse en
el sentido en que la reacción sea endotérmica; en este caso en sentido contrario a como está
escrita, es decir, hacia la izquierda; disminuyendo la producción de amoníaco.
c) Si se reduce la concentración de amoníaco, el equilibrio tenderá a generar más de dicho
compuesto, luego se desplazará hacia la derecha.
d) La presencia de un catalizador sólo afecta a la velocidad de reacción, no al sentido del
equilibrio.
PAÍS VASCO / JULIO 03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQ UILIBRIO /
OPCIÓN A / PROBLEMA Nº 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
OPCIÓN A
A-2. Sabiendo que la constante de ionización (Ka) del ácido acético vale 1,8 · 10-5
.
Calcula :
a) El grado de disociación de una disolución 0,01 M de ácido acético.
b) Su pH
Solución:
a) Se escribe el equilibrio de disociación del ácido acético, monoprótico (HAc), sustituyendo
el valor de concentración inicial dada, y llamando a al porcentaje disociado:
HAc + H2O Ac-
+ H3O+
[ ]inicial 0,01 -- --
[ ]equilibrio 0,01 · (1 - a) 0,01 · a 0,01 · a
Se escribe la expresión de la constante de acidez, y se sustituyen los datos del equilibrio:
Ka = [Ac-
] · [H3O+
] / [HAc]
Ka = (0,01 · a)2
/ 0,01 · (1 - a) = 1,8 · 10-5
De donde se despeja y se tiene:
a = 0,041 = 4,1 %
b) La expresión del pH es:
pH = - log [H3O+
] = - log (0,01 · 0,041) = 3,37
Como era de esperar el pH es menor que 7, lo que indica que se está ante un ácido.
PAIS VASCO / SEPTIEMBRE 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO
CUESTIÓN 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
2.- Explica qué ocurrirá en el equilibrio: 2 NO (g) + O2 (g) 2 NO2 (g) DDHº  0
a) Si aumenta la temperatura.
b) Si se añade un catalizador.
c) Si disminuye la presión.
d) Si se añade oxígeno.
Solución:
El Principio de Le´Chatelier, dice que si sobre un sistema en equilibrio se introduce una
modificación externa, el equilibrio evoluciona en el sentido en que se oponga a tal
modificación:
a) Si se aumenta la temperatura, tenderá a absorber calor, desplazará en el sentido en que se
absorba energía, es decir, en el que sea endotérmica, que es justo de derecha a izquierda.
b) La adición de un catalizador no altera los equilibrios, solamente modifica las velocidades
de reacción.
c) En un sistema gaseoso, debe mantenerse: P · V = cte, luego una disminución de presión,
conlleva un aumento de volumen, es decir, el equilibrio se desplaza en el sentido en que haya
más moles, que sería hacia la izquierda.
d) Si se añade oxígeno, en este caso uno de los reactivos, el equilibrio tiende a consumir este
oxígeno, luego evolucionará en el sentido de los productos, esto es, hacia la derecha.
PAIS VASCO / SEPTIEMBRE 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO
OPCIÓN A / PROBLEMA 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
2.- Disponemos de una disolución de ácido acético 5,5 · 10-2
M. Calcula:
a) El grado de disociación del ácido acético.
b) El pH de la disolución.
c) La molaridad que debería tener una disolución de ácido clorhídrico, para que su pH
fuera igual al de la disolución de ácido acético.
d) El volumen de dicsolución 0,1 M de hidróxido de sodio que se necesitará para
neutralizar 200 ml de la disolución de ácido clorhídrico.
Dato: Ka (ácido acético) = 1,86 · 10-5
Solución:
a) Se escribe el equilibrio de disociación del ácido acético, al que se denomina HAc, llamando
a al grado de disociación en tanto por uno:
HAc + H2O H3O+
+ Ac-
[ ]inicial 5,5 · 10-2
-- --
[ ]equil. 5,5 · 10-2
·(1 - a) 5,5 · 10-2
· a 5,5 · 10-2
· a
Se sustituyen las concentraciones en el equilibrio en la expresión de la constante de
disociación del ácido, Ka:
Ka = ([H3O+
]·[ Ac-
]) / [HAc]
Ka = (5,5 · 10-2
· a)2
/ 5,5 · 10-2
· (1 - a)
De donde se tiene:
a = 0,0184 = 1,84 %
b) El pH se determina con la concentración de protones presente en el equilibrio:
[H3O+
] = 1,01 · 10-3
M
pH = - log [H3O+
] = 2,99 = 3
Como era de esperar, es una disolución ácida, con un pH menor que 7.
c) El clorhídrico es un ácido fuerte, totalmente disociado en sus iones, luego la concentración
de ácido inicial, será la misma que la de sus iones tras la disociación; de modo que:
pH = 3
PAIS VASCO / SEPTIEMBRE 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO
OPCIÓN A / PROBLEMA 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
De donde:
[H3O+
] = 10-3
M
Y por tanto:
[HCl] inicial = 10-3
M
d) La reacción de neutralización que tendrá lugar será la siguiente:
HCl + NaOH τ NaCl + H2O
En el momento en que se alcanza el punto de equivalencia, se cumple:
(N · V) ácido = (N · V) base
Luego como se conocen:
Va = 200 ml
Na = Ma = 10-3
Nb = Mb = 0,1
Se determina la incógnita, que es el volumen de base:
Vb = 2 ml
PAÍS VASCO SEPTIEMBRE 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / OPCIÓN B / PROBLEMA Nº 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
OPCIÓN B
Problema 1
1.- En un recipiente de 10 litros se introducen 0,53 moles de nitrógeno y 0,49 moles de
hidrógeno. Se calienta la mezcla a 527 °C, estableciéndose el equilibrio:
N2 (g) + 3 H2 (g) 2 NH3 (g)
en el que se observa que se han formado 0,06 moles de amoniaco .
a) Determina el valor de la constante de equilibrio, Kc.
b) Calcula la presión total que ejerce la mezcla gaseosa en equilibrio.
Datos: R = 0,082 atm · l/K· mol
Solución:
Se escribe el equilibrio pedido, especificando moles iniciales y en el equilibrio:
N2 + 3 H2 2 NH3
Moles iniciales 0,53 0,49 --
Moles equilibrio 0,53 - x 0,49 - 3· x 2· x = 0,06
Luego se tiene que los moles que reaccionan son:
x = 0,06 / 2 = 0,03 moles
a) La expresión de la constante es:
Kc = ([NH3]2
) / ([N2]· [H2]3
)
Sustituyendo y operando, se tiene:
Kc = 11,25
b) Se tiene una mezcla de gases, luego se cumple:
Ptotal· V total = n totales · R· T
n totales en el equilibrio = 0,96 moles
P total = (0,96 · 0,082· 800) / 10
P total = 6,3 atm
PAÍS VASCO / SEPTIEMBRE 99. LOGSE / QUÍMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO /
BLOQUE A / Nº1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
1. – El fluoruro de hidrógeno es un ácido que en disolución 0,1 M se disocia en un 10%.
Calcula:
a) el valor de la Ka
b) el pH de una disolución 0,1 M de HF
Solución:
a) La reacción propuesta es:
HF + H2O(l) D F
-
+ H3O
+
0,1 cte -- --
0,1α -- --- Disociado
-- 0,1α 0,1α Formado
0,1 (1-α) 0,1α 0,1α Equilibrio
Sabiendo que:
α (grado de disociación) = % / 100
α = moles disociado / moles iniciales = x / c = 0,1
Aplicando la ley de acción de masas obtengo que:
Ka = ( [ F
-
]·[ H3O
+
] ) / [ HF ] = 0,1α · 0,1α / 0,1·(1-α) = 0,1α2
/ 1-α
como α = 0,10
Ka = [ 0,1· (0,10)2
] / (1-0,10) = 0,001 = 10-3
b) pH = -log [H3O
+
] = -log (0,1· 0,1) = -log 10-2
= 2
pH = 2
PRINCIPADO DE ASTURIAS / JUNIO 00. COU / QUIMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / BLOQUE 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
4.- 1) El pH de una disolución acuosa saturada de Mg(OH)2 es 10,5, ¿cuál será su
constante del producto de solubilidad?.
2) Explique el efecto del ión común sobre la solubilidad. Aplíquelo a una disolución
acuosa de Mg(OH)2.
Datos: (25ºC) Kw = 1,00·10-14
Solución:
1) Equilibrio de solubilidad del Mg(OH)2
Mg(OH)2 D Mg2+
+ 2 OH-
s s 2 s
Si pH = 10,5, a partir del producto iónico del agua se deduce la concentración de iones
oxhidrilo:
14 = pH + pOH
pOH = 14 – 10,5 = 3,5
[OH-
] = 10-pOH
= 10-3,5
= 3,16·10-4
M
Aplicamos la constante de solubilidad al equilibrio del dihidróxido de magnesio
Ks = [Mg2+
]·[OH-
]2
= s · (2s)2
= 4 s3
[OH-
] = 2 s = 3,16·10-4
M, de donde despejando s, se obtiene:
s = 1,58·10-4
M
Sustituyendo el valor de s en la expresión de Ks:
Ks = 4 · (1,58·10-4
)3
= 1,57·10-11
2) Si a la disolución de Mg(OH)2, le añadimos una sal soluble que contenga un ión común,
por ejemplo MgCl2:
Mg(OH)2 D Mg2+
+ 2 OH-
MgCl2 → Mg2+
+ 2 Cl-
La concentraciónde iones Mg2+
aumenta en el medio, provocando que el equilibrio de
solubilidad del dihidróxido de magnesio se desplace hacia la izquierda, disminuyendo de esta
forma la solubilidad.
PRINCIPADO DE ASTURIAS / JUNIO 00. COU / QUIMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / BLOQUE 5
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
5.- La descomposición del N2O5 en presencia de CCl4 da lugar a NO2 y O2.
Experimentalmente se ha comprobado que la cinética es de primer orden respecto al
reactivo y la constante de velocidad, a 45ºC, vale 6,08·10-4
.
1) Si el tiempo se mide en segundos, ¿qué unidades tiene la constante de velocidad de la
reacción anterior?. ¿Qué entiende por velocidad de reacción?. Determine su valor para
esta reacción a 45ºC si la concentración inicial de N2O5 es 0,100 M. Sin realizar cálculos,
podría decir qué le ocurre a la velocidad si la concentración de N2O5 se duplica.
2) ¿Cómo afecta un aumento de temperatura a la posición de equilibrio y a la velocidad
de reacción?.
Datos (45ºC): ∆H0
f (kJ) (N2O5) = 11; NO2 = 33
Solución:
1) Expresión de la ley de velocidad, sabiendo que la cinética es de primer orden con respecto
al reactivo será:
vr = k [N2O5]
Las unidades de la velocidad de reacción son: mol·L-1
·s-1
Las unidades de la concentración son: mol·L-1
Entonces, unidades k = unidades de vr / unidades de concentración
Unidades de k = (mol·L-1
·s-1
) / (mol·L-1
) = s-1
Velocidad de reacción: Es la variación de la concentración de un reactivo ( o producto) en un
periodo de tiempo determinado, y se expresa como derivada de la concentración respecto del
tiempo:
vr = - d [N2O5] / d t (el signo negativo se debe a que con t va despareciendo el reactivo)
Cuando la concentración de N2O5 se duplica, la velocidad también se duplicará:
vr = k [N2O5]
vr’ = k ·[N2O5]’
[N2O5]’ = 2·[N2O5]
Entonces vr’ = k · 2 [N2O5]
vr’ = 2 · vr
PRINCIPADO DE ASTURIAS / JUNIO 00. COU / QUIMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / BLOQUE 5
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
2) Reacción de disociación: N2O5 → 2 NO2 + ½ O2
∆H0
f (N2O5) = 11 kJ
∆H0
f (NO2) = 33 kJ
Aplicando la ley de Hess:
∆H0
r = 2 · ∆H0
f(NO2) - ∆H0
f (N2O5)
∆H0
r = (2 · 33) - 11 = 66 - 11 = 55 kJ/mol
Luego la reacciónes endotérmica.
Un aumento de la temperatura, según el principio de Le Chatelier, hace que el equilibrio se
desplace hacia donde se contrarreste dicha variación.
Así un aumento de temperatura, desplazará este equilibrio hacia el miembro en el que el
sistema absorba calor, es decir, hacia la derecha.
Al aumentar la temperatura la velocidad también aumentará, ya que el número de moléculas
con energía cinética suficiente para dar lugar a choque eficaces sería mayor. Esta variación
viene dada por la ecuación de Arrehnius:
k = A · e-Ea/RT
Luego una variaciónpequeña de T influye exponencialmente en la constante de velocidad y,
por tanto, también en la velocidad de reacción.
PRINCIPADO DE ASTURIAS / JUNIO 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / BLOQUE 3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
BLOQUE 3
a) El agua de lluvia más ácida que se ha medido tenía un pH de 2,4.
1) ¿Cuántas veces era mayor su [H+
] que su [OH-
]? (0,5 puntos)
2) Explique por qué se forma este tipo de lluvia. (0,75 puntos)
b) Se precisa una disolución acuosa de pH = 8. Para prepararla, se decide diluir con
agua una disolución de ácido clorhídrico hasta obtener [HCl] = 10-8
M. ¿Se trata de un
procedimiento correcto? Razonar la respuesta. (1,25 puntos)
Solución:
a) 1) las expresiones de pH y pOH son las siguientes:
pH = - log [H3O+
]
pOH = -log[OH-
]
Y además se relacionan entre sí, gracias al producto iónico del agua (Kw):
Kw =[H+
]· [OH-
]= 10-14
Por lo tanto, para el caso propuesto, se tiene:
pH = 2,4
Luego:
[H3O+
]= 10-2,4
M
Y por lo tanto:
[OH-
]= Kw / [H3O+
]
[OH-
]= 10-14
/ 10-2,4
= 10-11,6
M
Por lo que la concentración de protones es notablemente mayor que la de grupos hidroxilo:
[H3O+
] / [OH-
]= 10-2,4
/ 10-11,6
= 109,2
[H3O+
] = 109,2
· [OH-
] = 1,58 · 109
[OH-
]
PRINCIPADO DE ASTURIAS / JUNIO 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / BLOQUE 3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
2) Los óxidos de azufre (SO2 y SO3), son sustancias altamente tóxicas, que se encuentran en
la atmósfera, procedentes de erupciones volcánicas, y sobre todo, de industrias y fábricas.
Ambos pueden reaccionar con el agua de lluvia, formando los ácidos respectivos: H2SO3 y
H2SO4, que además de poner en peligro la vida animal y vegetal, ocasionan numerosos
deterioros en estatuas, construcciones,..
Algunas de las reacciones que tiene lugar, son:
SO2 + 1/2O2 t SO3
SO2 + H2O t H2SO3
SO3 + H2O t H2SO4
También los óxidos de nitrógeno que contaminan la atmósfera pueden dar lugar, en contacto
con el vapor de agua, a nubes de gotas de ácido nítrico.
b) a) El HCl es un ácido fuerte, totalmente disociado en sus iones, luego la concentración de
ácido coincidirá con la de los iones H3O+
y Cl-
liberados:
HCl + H2O t H3O+
+ Cl-
[HCl]inicial = [H3O+
]final = [Cl-
]final
Al tratarse de una disolución ácida el pH siempre será inferior a 7 y por mucho agua neutra
que se añada (pH = 7) no se conseguirá aumentar el pH hasta 8.
Luego el procedimiento no es correcto. Para lograr lo indicado sería necesario partir de una
disolución de una sustancia básica.
ASTURIAS / JUNIO 98. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
BLOQUE 5
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
5.- Se estudia el siguiente equilibrio: N2O4 (g) ⇔ 2 NO2 (g), cuya Kp a 298 K es 0,15.
a) ¿En qué sentido evolucionará, hasta alcanzar el equilibrio, una mezcla de ambos
gases cuya presión parcial sea la misma e igual a 1 atm.
b) Si una vez alcanzado el equilibrio se comprime la mezcla, ¿qué le ocurrirá a la
cantidad de NO2? ¿Cómo será la descomposición de N2O4 , exotérmica o endotérmica, si
un aumento de la temperatura provoca un aumento de la concentración de NO2?.
Solución:
a) En este equilibrio se cumple que:
Kp = P2
NO2 / PN2O4 ; siendo Kp = 0,15
Si consideramos que PN2O4 = 1 atm y PNO2 = 1 atm, entonces el cociente de reacción es:
Q = P2
NO2 / PN2O4 = 1
Puesto que este valor de Q  Kp, el equilibrio se desplazará hacia la izquierda, es decir,
evolucionará hacia la formación de N2O4 (denominador), a la vez que disminuye la
concentración de NO2 (numerador).
b) Este apartado se resolverá aplicando el principio de Le Chatelier que establece que si en un
sistema se modifica alguno de los factores que influyen en el mismo el equilibrio se
desplazará en el sentido que contrarreste dicha variación.
Un aumento de presión desplazará el equilibrio en el sentido que haga disminuir el volumen,
de modo que disminuya el número de moles de las sustancias gaseosas. Así, en este caso al
comprimir la mezcla el equilibrio se desplazará hacia la izquierda, con lo que disminuirá la
cantidad de NO2.
N2O4 (g) ⇔ 2 NO2 (g) ∆n = 2 – 1 = 1
Al aumentar la temperatura, el equilibrio se desplazará en el sentido en el que la reacción
absorba calor. Si al aumentar la temperatura el equilibrio se desplaza hacia la formación de
NO2 , es que la reacción propuesta en el sentido directo (descomposición del N2O4) es
endotérmica.
PRINCIPADO DE ASTURIAS / JUNIO 99. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / BLOQUE 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Bloque 1
Se dispone de las siguientes sustancias NH3 , H2PO4
-
, SO4
2-
, H2O , HNO3
-
.
a) Clasifíquelas en ácidos o bases de acuerdo con la teoría de Brönsted-Lowry. Escriba
las ecuaciones químicas que justifiquen esta clasificación, nombrando las especies que
intervienen en ellas (1,75 puntos).
b) ¿Podría utilizar la teoría de Arrhenius para clasificarlas? (0,75 puntos).
Solución:
a) Según la Teoría de Brönsted-Lowry, ácido es aquella especie química capaz de ceder
protones, y base es aquella capaz de aceptar protones.
El NH3 (amoniaco) es una base porque el N tiene un par de electrones libres que puede ceder.
En medio acuoso el NH3 se comporta como base débil dando lugar a un equilibrio de
disociación con el ión amonio y los iones oxhidrilo:
NH3 + H2O D NH4
+
+ OH-
El ión dihidrogenofosfato H2PO4
-
es un ácido débil que también puede actuar como base
(anfótero). Su base conjugada es el anión HPO4
2-
. La reacción produce iones hidronio:
H2PO4
-
+ H2O D HPO4
2-
+ H3O+
El ión monohidrogenofosfato también puede disociarse dando lugar al ión fosfato:
HPO4
2-
+ H2O D PO4
3-
+ H3O+
El SO4
2-
es una base muy débil cuyo conjugado es el ión bisulfato . La reacción acido-base es:
SO4
2-
+ H2O D HSO4
-
+ OH-
El H2O es un anfótero porque puede comportarse como ácido o base, dependiendo de la
sustancia a la que se enfrente.
El equilibrio de autoionización del H2O es:
2 H2O D H3O+
+ OH-
El HNO3 es un ácido fuerte, que se disocia totalmente en iones nitrato:
HNO3 + H2O  NO3
-
+ H3O+
b) No se podría utilizar la teoría de Arrhenius para clasificar todas estas especies. Con esta
teoría sólo podemos ordenar ácidos y bases que tengan iones H+
o grupos OH-
. De este
modo, las especies NH3, SO4
2-
y el H2O no se podrían clasificar.
La teoría de Brönsted-Lowry es mas general.
PRINCIPADO DE ASTURIAS / JUNIO 99. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / BLOQUE 6
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Bloque 6
Al calentar CO2 se descompone en CO y O2. En un contenedor con un volúmen de 61,8
dm3
, a 480ºC y 760 Torr (mm de Hg), por cada 1,00 mol de CO2 se obtienen 5,66 · 10-11
mol de O2.
a)Calcule Kc para la descomposición de un mol de CO2 a 480ºC (1 punto).
b)¿En qué consiste el efecto invernadero?. Si le hablan de la posibilidad de evitar el
efecto invernadero mediante la reacción anterior, ¿qué opinión daría usted?. (1,5
puntos).
Solución:
a) La reacción reversible de descomposición es:
CO2 (g) D CO (g) + 1/2 O2 (g)
n0 1
nr x
neq 1-x x ½ x
De la reacción se observa que de CO se obtiene doble número de moles que de O2. Por otra
parte, este valor es tan pequeño que, en el equilibrio, la cantidad de CO2 es prácticamente la
inicial.
Kc = x· (½·x)1/2
/ (1-x)
Según los datos: x = 5,66 · 10-11
Kc = [(2·5,66·10-11
/61,8) · (5,66·10-11
/61,8)1/2
] / (1/61,8)
Kc = 1,08·10-16
Este valor tan pequeño indica que el equilibrio está muy desplazado hacia la izquierda. Esto
es congruente con el dato del enunciado referente a la baja cantidad de O2 obtenida.
b) El efecto invernadero es el sobrecalentamiento atmosférico producido por la alta
concentración en la atmósfera terrestre de gases como el CO2, que dejan entrar la radiación
solar, pero no dejan salir el calor de la Tierra.
El efecto invernadero no se puede evitar mediante la reacción de descomposición del CO2 en
CO y O2, porque la constante de equilibrio es tan pequeña que nos indica que apenas
desaparecería una cantidad apreciable de CO2.
Además, en este proceso se obtiene CO, que es un gas extremadamente tóxico.
PRINCIPADO DE ASTURIAS / JUNIO 99. COU / QUIMICA / CINETICA Y
EQUILIBRIO / BLOQUE 1 / CUESTIÓN 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
1.- ¿Cuál será el pH de 100 cm3
de una disolución acuosa 0,010 M de NaOH? (0,75
puntos).
Solución:
Como el hidróxido sódico es una base fuerte, en disolución acuosa se disocia completamente
dando:
Na(OH) → Na+
+ OH-
La concentración de iones OH-
es por lo tanto la misma concentración de la base, es decir
0,010 M
Como el producto iónico del agua Kw = [H3O+
][OH-
]
10-14
= [H3O+
][OH-
]
[H3O+
] = 10-14
/ 0,010 = 1,0·10-12
M
y por lo tanto el pH de la disolución: pH = -log [H3O+
]
entonces el pH = -log (1,0·10-2
) = 12
PRINCIPADO DE ASTURIAS / JUNIO 99. COU / QUIMICA / CINETICA Y
EQUILIBRIO / BLOQUE 1 / CUESTIÓN 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
2.- ¿Precipitará Mg(OH)2 a 25ºC si se mezclan 25cm3
de una disolución acuosa 0,010M
en NaOH con 75 cm3
de otra disolución 0,10 M de MgCl2? (1,75 puntos)
Datos (25ºC): Solubilidad del Mg(OH)2 en H2O = 1,5·10-4
mol/L. Kw = 1,0·10-14
.
Supónganse volúmenes aditivos.
Solución:
A partir de la solubilidad molar, calculamos el producto de solubilidad.
Equilibrio de solubilidad : Mg(OH)2 (s) D Mg2+
(aq) + 2 OH-
(aq)
S 2S
Ks = [Mg2+
]·[OH-
]2
, Ks = S·(2S)2
= 4·S3
Ks = 4· (1,5·10-4
)3
= 1,35·10-11
Una vez conocido este valor, lo comparamos con el valor del producto iónico (Q)
Si Q  Ks se formará precipitado
Si Q  Ks no se formará precipitado
Si Q = Ks se encuentra en equilibrio.
El volumen total de la disolución será V = 0,025 + 0,075 = 0,1 L, por lo tanto las
concentraciones iónicas, teniendo en cuenta que tenemos una base fuerte NaOH y una sal
MgCl2 que se disocian completamente, serán:
NaOH → Na+
+ OH-
[OH-
] = 0,010 M · (0,025 L / 0,1 L) = 2,5·10-3
mol/L
MgCl2→ Mg2+
+ 2Cl-
[Mg2+
] = 0,10 M · ( 0,075 L / 0,1 L ) = 7,5·10-2
mol/L
Entonces : Q = [Mg2+
]·[OH-
]2
Q = (7,5·10-2
)·(2,5·10-3
)2
= 4,7·10-7
Como Q  Ks si se formará precipitado.
PRINCIPADO DE ASTURIAS / SEPTIEMBRE 00. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / BLOQUE 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
BLOQUE 1
La reacción A + B  C es exotérmica, y su ecuación de velocidad es v = k · [A]2
[B].
Centrándose en ella, indique:
1) ¿Cuál es el orden de reacciónglobal? ¿Qué unidades tiene la velocidad de reacción?
(0,5 puntos)
2) ¿Qué le ocurre a la velocidad de reacción si se duplica la concentración de ambos
reactivos? ¿Y si aumenta la temperatura a la que ocurre la reacción? (1 punto)
3) Si la reacción transcurre en presencia de un catalizador positivo, ¿qué le ocurrirá a
la velocidad de reacción?. Dibuje y etiquete adecuadamente el diagrama energético
que lo represente. (1 punto)
Solución:
1) El orden global de una reacción es la suma de los órdenes parciales, que son los exponentes
a que están elevadas las concentraciones de los reactivos, (en general a y b).
v = k · [A]a
[B]b
En este caso: orden global = a + b = 2 + 1 = 3
La velocidad de reacción se define como la variación de la concentración de reactivos o
productos (en moles por litro) en la unidad de tiempo (segundo), luego sus unidades serán:
v = [reactivos o productos] / t
v = (moles / l ) / s = mol · l-1
· s-1
2) Si duplicamos las concentraciones de A y B, las nuevas concentraciones serán:
[A]´= 2[A]
[B]´= 2[B]
Y la nueva expresión de velocidad:
v´ = k · [A]´2
[B]´
v´ = k · (2[A])2
2[B] = k · 8·[A]2
[B] = 8 · v
La velocidad se ha octuplicado.
Un aumento de temperatura, incrementa la agitación de las partícula de reactivos,
favoreciendo la ruptura de sus enlaces, y por tanto, se acelera la reacción.
PRINCIPADO DE ASTURIAS / SEPTIEMBRE 00. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / BLOQUE 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
3) Con un catalizador positivo (sustancia que no participa en la reacción química),
conseguimos disminuir la energía de activación necesaria para que los reactivos se
transformen en productos, aumentando así la velocidad de la reacción.
La reacción es exotérmica, luego se desprende energía, es decir, los productos tienen
menos energía que los reactivos.
Entre ambos, siempre existe una especie intermedia (complejo activado) altamente
inestable por su elevado contenido energético, siendo la energía de activación la energía
necesaria para pasar de reactivos a ese complejo activado.
Sin catalizador: Con catalizador positivo:
C. Activ. C. Activ (cat.)
E Ea E
Ea
A + B A + B
C C
Reacción: A + B  C Reacción: A + B  C
PRINCIPADO DE ASTURIAS / SEPTIEMBRE 00. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / BLOQUE 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
BLOQUE 2
1) ¿A 25ºC, cuál será el pH de 50 cm3
de una disolución acuosa de hidróxido de sodio
0,0158 M ? (0,75 puntos)
2) ¿Qué volumen de una disolución acuosa de tetraoxoclorato de hidrógeno (ácido
perclórico) 0,105 M se necesitará para neutralizar la disolución anterior?.
Describa el material de laboratorio y el procedimiento adecuado para llevar a
cabo la valoración. ¿Cuál será el pH de la disoluciónfinal? Suponga los volúmenes
aditivos. (1,75 puntos)
Solución:
1) El hidróxido de sodio es una base fuerte, estará, por tanto, totalmente disociada en
disolución, siendo su concentración igual a la de cada uno de sus iones.
NaOH  Na+
+ OH-
[ ]inicial 0,0158 -- --
[ ]final -- 0,0158 0,0158
Luego el pOH será:
pOH = -log [OH-
] = -log (0,0158) = 1,8
Y el pH será:
pH = 14 – pOH = 12,2
2) Vamos a neutralizar la base anterior con un ácido fuerte (HClO4 ), luego se cumple que:
nº equivalentes ácido = nº equivalentes base
(N · V) ácido = (N · V) base
Se conocen: V base = 50 cm3
M base = 0,0158 mol/L ; que coincide con la normalidad: N = 0,0158 eq/L
M ácido = 0,105 mol/L ; que coincide con la normalidad: N = 0,105 eq/L
Luego se puede determinar el volumen de ácido necesario:
Vácido = (N · V)base / N ácido = (0,0158 · 50) / 0,105 = 7,52 cm3
de ácido HClO4
PRINCIPADO DE ASTURIAS / SEPTIEMBRE 00. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / BLOQUE 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
a) Valoración de un ácido con una base:
El ácido, de concentración conocida, se introduce en una bureta, con cuya llave vamos
dejándolo caer poco a poco.
La base se coloca en un matraz Erlenmeyer, sabiendo exactamente el volumen que
tenemos, y se le añade un indicador ácido- base adecuado (que vire dentro del intervalo de
pH de nuestra reacción)
Vamos adicionando el ácido gota a gota, y como la bureta que lo contiene está
graduada, sabemos el volumen que va siendo consumido con exactitud.
Cuando el indicador cambie de color, cerramos la llave de la bureta, pues la
valoración habrá terminado, y entonces se aplica la ecuación de neutralización:
nºequvalentes ácido = nºequivalentes base
(N · V) ácido = (N · V) base
b) Material nacesario para una valoración:
- un soporte de bureta. (a)
- una pinza para sujetar la bureta a su soporte. (b)
- una bureta graduada. (c)
- un matraz Erlenmeyer. (d)
- un indicador ácido-base adecuado para nuestra reacción.
(a)
(b)
(c)
(d)
c) Cálculo del pH de la dicsolución final:
Al mezclar el ácido con la base, se obtiene la sal correspondiente y agua. Para ver las
concentraciones de ácido y de base cuando los mezclo, debo conocer los moles de cada uno
que se utilizan, y el volumen final que se consigue:
PRINCIPADO DE ASTURIAS / SEPTIEMBRE 00. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / BLOQUE 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Moles iniciales de : NaOH = 0,0158 · 0,05 = 7,9·10-4
moles
HClO4 = 0,105 · 7,52·10-3
= 7,9·10-4
moles
V final (en litros) = 0,05 + 7,52·10-3
= 0,0575 L
Nuevas concentraciones, tras la mezcla:
[NaOH] = 7,9·10-4
/ 0,0575 = 0,013 M
[HClO4] = 7,9·10-4
/ 0,0575 = 0,013 M
Luego la reacción de neutralización será:
NaOH + HClO4  NaClO4 + H2O
[ ]inicial 0,013 0,013 -- --
[ ]final -- -- 0,013
La sal formada estará totalmente disociada en sus iones:
NaClO4  Na+
+ ClO4
-
[ ]inicial 0,013 -- --
[ ]final -- 0,013 0,013
Ninguno de estos 2 iones procede de ácido o base débiles, por lo que no se hidrolizan, y el
pH = 7 y la disolución resultante es neutra.
PRINCIPADO DE ASTURIAS / SEPTIEMBRE 00. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / BLOQUE 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
BLOQUE 1
La reacción A + B  C es exotérmica, y su ecuación de velocidad es v = k · [A]2
[B].
Centrándose en ella, indique:
1) ¿Cuál es el orden de reacciónglobal? ¿Qué unidades tiene la velocidad de reacción?
(0,5 puntos)
2) ¿Qué le ocurre a la velocidad de reacción si se duplica la concentración de ambos
reactivos? ¿Y si aumenta la temperatura a la que ocurre la reacción? (1 punto)
3) Si la reacción transcurre en presencia de un catalizador positivo, ¿qué le ocurrirá a
la velocidad de reacción?. Dibuje y etiquete adecuadamente el diagrama energético
que lo represente. (1 punto)
Solución:
1) El orden global de una reacción es la suma de los órdenes parciales, que son los exponentes
a que están elevadas las concentraciones de los reactivos, (en general a y b).
v = k · [A]a
[B]b
En este caso: orden global = a + b = 2 + 1 = 3
La velocidad de reacción se define como la variación de la concentración de reactivos o
productos (en moles por litro) en la unidad de tiempo (segundo), luego sus unidades serán:
v = [reactivos o productos] / t
v = (moles / l ) / s = mol · l-1
· s-1
2) Si duplicamos las concentraciones de A y B, las nuevas concentraciones serán:
[A]´= 2[A]
[B]´= 2[B]
Y la nueva expresión de velocidad:
v´ = k · [A]´2
[B]´
v´ = k · (2[A])2
2[B] = k · 8·[A]2
[B] = 8 · v
La velocidad se ha octuplicado.
PRINCIPADO DE ASTURIAS / SEPTIEMBRE 00. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / BLOQUE 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Un aumento de temperatura, incrementa la agitación de las partícula de reactivos,
favoreciendo la ruptura de sus enlaces, y por tanto, se acelera la reacción.
3) Con un catalizador positivo (sustancia que no participa en la reacción química),
conseguimos disminuir la energía de activación necesaria para que los reactivos se
transformen en productos, aumentando así la velocidad de la reacción.
La reacción es exotérmica, luego se desprende energía, es decir, los productos tienen
menos energía que los reactivos.
Entre ambos, siempre existe una especie intermedia (complejo activado) altamente
inestable por su elevado contenido energético, siendo la energía de activación la energía
necesaria para pasar de reactivos a ese complejo activado.
Sin catalizador: Con catalizador positivo:
C. Activ. C. Activ (cat.)
E Ea E
Ea
A + B A + B
C C
Reacción: A + B  C Reacción: A + B  C
PRINCIPADO DE ASTURIAS / SEPTIEMBRE 00. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / BLOQUE 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
BLOQUE 2
1) ¿A 25ºC, cuál será el pH de 50 cm3
de una disolución acuosa de hidróxido de sodio
0,0158 M ? (0,75 puntos)
2) ¿Qué volumen de una disolución acuosa de tetraoxoclorato de hidrógeno (ácido
perclórico) 0,105 M se necesitará para neutralizar la disolución anterior?.
Describa el material de laboratorio y el procedimiento adecuado para llevar a
cabo la valoración. ¿Cuál será el pH de la disoluciónfinal? Suponga los volúmenes
aditivos. (1,75 puntos)
Solución:
1) El hidróxido de sodio es una base fuerte, estará, por tanto, totalmente disociada en
disolución, siendo su concentración igual a la de cada uno de sus iones.
NaOH  Na+
+ OH-
[ ]inicial 0,0158 -- --
[ ]final -- 0,0158 0,0158
Luego el pOH será:
pOH = -log [OH-
] = -log (0,0158) = 1,8
Y el pH será:
pH = 14 – pOH = 12,2
2) Vamos a neutralizar la base anterior con un ácido fuerte (HClO4 ), luego se cumple que:
nº equivalentes ácido = nº equivalentes base
(N · V) ácido = (N · V) base
Se conocen: V base = 50 cm3
M base = 0,0158 mol/L ; que coincide con la normalidad: N = 0,0158 eq/L
M ácido = 0,105 mol/L ; que coincide con la normalidad: N = 0,105 eq/L
Luego se puede determinar el volumen de ácido necesario:
Vácido = (N · V)base / N ácido = (0,0158 · 50) / 0,105 = 7,52 cm3
de ácido HClO4
PRINCIPADO DE ASTURIAS / SEPTIEMBRE 00. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / BLOQUE 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
a) Valoración de un ácido con una base:
El ácido, de concentración conocida, se introduce en una bureta, con cuya llave vamos
dejándolo caer poco a poco.
La base se coloca en un matraz Erlenmeyer, sabiendo exactamente el volumen que
tenemos, y se le añade un indicador ácido- base adecuado (que vire dentro del intervalo de
pH de nuestra reacción)
Vamos adicionando el ácido gota a gota, y como la bureta que lo contiene está
graduada, sabemos el volumen que va siendo consumido con exactitud.
Cuando el indicador cambie de color, cerramos la llave de la bureta, pues la
valoración habrá terminado, y entonces se aplica la ecuación de neutralización:
nºequvalentes ácido = nºequivalentes base
(N · V) ácido = (N · V) base
b) Material nacesario para una valoración:
- un soporte de bureta. (a)
- una pinza para sujetar la bureta a su soporte. (b)
- una bureta graduada. (c)
- un matraz Erlenmeyer. (d)
- un indicador ácido-base adecuado para nuestra reacción.
(a)
(b)
(c)
(d)
c) Cálculo del pH de la dicsolución final:
Al mezclar el ácido con la base, se obtiene la sal correspondiente y agua. Para ver las
concentraciones de ácido y de base cuando los mezclo, debo conocer los moles de cada uno
que se utilizan, y el volumen final que se consigue:
PRINCIPADO DE ASTURIAS / SEPTIEMBRE 00. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / BLOQUE 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Moles iniciales de : NaOH = 0,0158 · 0,05 = 7,9·10-4
moles
HClO4 = 0,105 · 7,52·10-3
= 7,9·10-4
moles
V final (en litros) = 0,05 + 7,52·10-3
= 0,0575 L
Nuevas concentraciones, tras la mezcla:
[NaOH] = 7,9·10-4
/ 0,0575 = 0,013 M
[HClO4] = 7,9·10-4
/ 0,0575 = 0,013 M
Luego la reacción de neutralización será:
NaOH + HClO4  NaClO4 + H2O
[ ]inicial 0,013 0,013 -- --
[ ]final -- -- 0,013
La sal formada estará totalmente disociada en sus iones:
NaClO4  Na+
+ ClO4
-
[ ]inicial 0,013 -- --
[ ]final -- 0,013 0,013
Ninguno de estos 2 iones procede de ácido o base débiles, por lo que no se hidrolizan, y el
pH = 7 y la disolución resultante es neutra.
PRINCIPADO DE ASTURIAS / SEPTIEMBRE 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / BLOQUE 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
BLOQUE 4
a) Escribir las ecuaciones químicas ácido / base que describen la transferencia de
protones que existe cuando cada una de las siguientes sustancias se disuelve en agua:
(1) HCN; (2) Na2CO3; 3) NH4Cl
Razonar cuáles originan un pH alcalino y cuáles ácido.
b) ¿Cuántos gramos de hidróxido de magnesio deben utilizarse para neutralizar
completamente una disolución de ácido clorhídrico de concentración 0,1 M?
Escribir la ecuación química ajustada que tiene lugar y razonar qué indicador seria
apropiado para conocer que se ha llegado al punto de equivalencia en esa neutralización.
Masas atómicas (u) Mg = 24,0; O= 16,0; H = 1,0
SOLUCIÓN
a) HCN + H2O H3O+
+ CN-
En la disociación del ácido cianhídrico, se liberan protones, luego el pH será ácido (pH  7).
Na2CO3 τ 2 Na+
+ CO3
2-
Es la disociación completa de una sal, que genera dos iones:
- el ión Na+
, procede del NaOH, que es una base fuerte, luego no se hidroliza.
- el ión CO3
2-
procede de la segunda disociación del H2 CO3, que es débil, luego se
hidrolizará:
CO3
2-
+ H2O H CO3
-
+ OH-
Como se liberan grupos OH-
, la disolución tendrá carácter básico (pH  7).
NH4Cl τ NH4
+
+ Cl-
Es la disociación completa de una sal, que genera dos iones:
- el ión Cl-
, que proviene del ácido fuerte HCl, y no sufrirá hidrólisis.
- el ión NH4
+
, procedente de la base débil NH4OH, que sí se hidroliza, dando:
NH4
+
+ H2O NH4OH + H3O+
Se liberan protones, luego el pH será ácido (pH  7).
PRINCIPADO DE ASTURIAS / SEPTIEMBRE 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / BLOQUE 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
b) La reacción de neutralización entre un ácido y una base, lleva a la formación de una sal y
agua:
2 HCl + Mg (OH)2 τ MgCl2 + 2 H2O
Se cumple:
Nº equivalentes ácido = Nº equivalentes base
(N· V) ácido = (N · V) base
De donde, al conocer volumen y concentración molar del ácido (que coincide con la
normalidad), se pueden hallar los equivalentes de la base utilizados:
0,5· 0,10 = 0,05 equivalentes de base
nº equivalentes = nº moles / valencia
De donde, con los equivalentes hallados, yla valencia de la base, que es 2 (pues tiene 2
grupos OH-
), se tiene:
Nº moles base = 0,05 · 2 = 0,1 moles
Y la masa será el producto de los moles por la masa molecular del compuesto:
m Mg (OH)2 = 0,1 · 58 = 5,8 g
Dado que ácido y base son fuertes, en su neutralización se producirá un salto de pH
importante, siendo útiles indicadores con intervalo de viraje entorno a 7 como la fenolftaleina.
PRINCIPADO DE ASTURIAS / SEPTIEMBRE 03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / BLOQUE 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
BLOQUE 4
Dado el sistema en equilibrio N2 (g) + H2 (g) ‡ NH3 (g), DHº = -92,6 KJ,
predecir razonadamente el sentido del desplazamiento del sistema al:
A) Retirar NH3 de la mezcla a temperatura y volumen constantes.
B) Aumentar la presión del sistema disminuyendo el volumen del recipiente.
C) Calentar la mezcla a volumen constante.
D) Añadir cierta cantidad de helio a temperatura y volumen constantes.
E) Poner la mezcla en contacto con catalizadores a temperatura y volumen constantes.
Solución:
El Principio de Le´Chatelier, dice que si sobre un sistema en equilibrio se introduce alguna
modificación, el sistema tenderá a desplazarse en el sentido que se oponga a tal alteración:
a) Si se reduce la concentración de amoníaco, el equilibrio tenderá a generar más de dicho
compuesto, luego se desplazará hacia la derecha.
b) Un aumento de la presión hará que el equilibrio se desplace en el sentido en que sea menor
el número de moles de gases, para que se mantenga: P · V = cte.
En este caso, hay menos moles gaseosos a la derecha, luego hacia allí se irá el equilibrio;
produciéndose más amoníaco.
c) Si se aumenta la temperatura, el sistema tenderá a absorber calor, esto es, a desplazarse en
el sentido en que la reacción sea endotérmica; en este caso en sentido contrario a como está
escrita, es decir, hacia la izquierda; disminuyendo la producción de amoníaco.
d) Si se adiciona un gas noble, manteniendo T y V constantes, no hay alteración del
equilibrio, ya que el helio no tiende a reaccionar.
e) La presencia de un catalizador sólo afecta a la velocidad de reacción, no al sentido del
equilibrio.
PRINCIPADO DE ASTURIAS / SEPTIEMBRE 98. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / BLOQUE 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
BLOQUE 2
En un matraz de 1,0 dm3
, están en equilibrio 0,20 mol de PCl5 (g), 0,10 de PCl3 (g) y 0,40
de Cl2 (g).
a) En ese momento se añaden 0,10 mol de Cl2, ¿cuál es la nueva concentración de PCl5?.
(1,5 puntos)
b) Indique cómo afectarán al equilibrio las variaciones de: 1.- presión ; 2.- temperatura.
(1 punto)
Datos (25ºC): DHºf (kJ): PCl5= -375; PCl5= -287.
Solución:
Se escribe el equilibrio homogéneo de disociaciónexistente entre las tres especies gaseosas.
Como el volumen total: 1 dm3
= 1 L; coinciden las concentraciones (mol/L) y los moles de
cada especie en el equilibrio.Se calculan dichas concentraciones en el equilibrio, y con ellas la
Kc:
PCl5 (g) ‡ PCl3 (g) + Cl2 (g)
[ ]equil. 0,20 0,10 0,40
Kc = (0,10 · 0,40) / 0,20 = 0,2
a) Al adicionar cloro, el equilibrio responde en el sentido en que se tienda a consumir dicho
gas, es decir, hacia la izquierda, aumentando la concentración de PCl5
Ahora, las concentraciones iniciales de cada gas son las del estado de equilibrio anterior y el
exceso de cloro. En el nuevo estado de equilibrio, tendremos:
PCl5 (g) ‡ PCl3 (g) + Cl2 (g)
[ ]inic. 0,20 0,10 0,40 + 0,10
[ ]reacc. x x
[ ]equil. 0,20 + x 0,10 – x (0,40 + 0,10) - x
Llamamos x a la cantidad de cloro y de PCl3 que reaccionan, que será la cantidad de PCl5
formada.
Como la temperatura no varía, el valor de Kc es el mismo.
Kc = 0,2
PRINCIPADO DE ASTURIAS / SEPTIEMBRE 98. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / BLOQUE 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
0,2 = [(0,10 – x) · (0,50 – x)] / (0,20 + x)
De donde: x = 0,012 moles/l
Por lo que la nueva concentración de PCl5 en equilibrio será:
[PCl5] eq. = 0,20 + 0,012 = 0,212 mol/L
b) Con los valores de entalpías dados, se calcula el de entalpía de la reacción:
DHºreac. = (DHºf PCl3 + DHºf Cl2 ) - ( DHºf PCl5 )= (-287 + 0) - (-375) = 80 kJ
Luego la reacción es endotérmica, transcurre con absorción de calor.
1.- Un aumento de presión, desplazará el equilibrio en el sentido en que disminuyan los
moles, para mantener P·V = cte.
En este caso, si aumenta la presión, se desplaza hacia la izquierda (disminución de volumen),
aumentando la concentración de PCl5.
Lo contrario sucederá si disminuye la presión.
2.- Un aumento de temperatura hace que el equilibrio tienda a absorber calor, desplazándose
en el sentido en que sea endotérmica la reacción.
En este caso, un aumento de temperatura, hace que la reacción se desplace hacia la derecha,
disminuyendo la concentración de PCl5.
Si se reduce la temperatura, se incrementará la concentración de PCl5.
PRINCIPADO DE ASTURIAS / SEPTIEMBRE 9 8. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA
Y EQUILIBRIO / BLOQUE 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
BLOQUE 4
El KClO3 (s) se descompone en KCl (s) y O2, siendo DHºreacción = 22,3 KJ·mol-1
(2,5 puntos)
Diga si son verdaderas o falsas las siguiente afirmaciones. Si cree que son falsas,
rehágalas como verdaderas.
1.- Al eliminar KCl, la reacción seguirá hasta agotar el KClO3 .
2.- A menor temperatura, mayor velocidad de reacción.
3.- Al añadir un catalizador positivo, disminuye la velocidad de reacción.
4.- Una vez alcanzado el equilibrio, la velocidad de reacción se hace nula.
Solución:
La reacción descrita ya ajustada, es la siguiente:
KClO3 (s) ‡ KCl (s) + 3/2 O2 (g) DHºreacción  0, luego es endotérmica.
1.- Verdadera. Por el Principio de Le´Chatelier, se sabe, que si se modifica algún factor
externo a un equilibrio, éste evoluciona en el sentido que se oponga al cambio introducido.
En este caso, al reducir la concentración de un producto: el KCl, el equlibrio tiende a
aumentarla, desplazándose hacia la derecha.
2.- Falsa. A menor temperatura, menor velocidad de reacción, pues las partículas tienen
menos energía cinética, y disminuyen los choques eficaces, responsables de la ruptura y
formación de enlaces.
Luego, a menor temperatura, menor velocidad de reacción.
3.- Falsa. Un catalizador positivo aumenta la velocidad de reacción, al reducir la energía de
activación necesaria para ella.
Luego, al añadir un catalizador positivo, aumenta la velocidad de reacción
4.- Falsa. Cuando se alcanza el equlibrio, coinciden las velocidades de la reacción directa e
inverca, pero sin que ninguna de las dos sea nula.
Luego, una vezalcanzado el equilibrio, la velocidad de reacciónse hace nula.
PRINCIPADO DE ASTURIAS / SEPTIEMBRE 99.LOGSE / QUIMICA / CINETICA Y
EQUILIBRIO / BLOQUE 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
1.- El CH3OH (g) se fabrica a partir de CO y H2. En un recipiente de 1,5 dm3
se introducen
0,15 moles de CO y 0,30 mol de H2. Al Al alcanzar el equilibrio a 500K, el recipiente
contiene 0,12 mol de CO.
1) A 500K se tiene una mezcla gaseosa 0,02M en CH3OH 0,1 M en CO y 0,1 M en H2,
¿estará en equilibrio? Si no lo está, ¿en que dirección deberá evolucionar la reacción para
alcanzarlo? (1,5 puntos)
2) ¿Cree que un aumento de temperatura tendrá consecuencias sobre el medio ambiente?
(1 punto)
Dato: (500 K) .- ∆H0
reacción = -91 kJ/mol
Solución:
Reacción de formación del metanol:
CO (g) + 2 H2 (g) • CH3OH (g)
Inicialmente (moles): 0,15 0,30 _
Reaccionan: x 2x _
Se forman: _ _ x
Equilibrio: 0,15 – x 0,30 – 2x x
Como en el equilibrio se sabe que hay 0,12 moles de CO (g):
0,15 – x = 0,12
x = 0,03
[CO] = 0,12 / 1,5 = 0,08 M
[H2] = (0,30-2·0,03) / 1,5 = 0,16 M
[CH3OH] = 0,03 / 1,5 = 0,02 M
Aplicando la ley de acción de masas: K = [CH3OH] / [CO]·[H2]2
Kc = 0,02 / [0,08 (0,16)2
] = 9,76
1) Comprobamos que la K permanezca invariable (ya que estamos a la misma temperatura, único
factor que puede hacer variar el valor de la constante de equilibrio), para lo cual hallamos el
coeficiente de concentración (Q):
Q = 0,02 / [0,1 · (0,1)2
] = 20
Como Q  Keq , para alcanzar el equilibrio la reacción tendrá que desplazarse hacia la formación de
reactivos, para que así el valor de Keq disminuya.
2) Al aumentar la temperatura, siendo ∆Hf
0
= -91 KJ/mol (reacción exotérmica), el equilibrio se
desplaza a la formación de reactivos, para consumir la energía suministrada. Se formará por lo tanto
CO, monóxido de carbono, sustancia perjudicial para el medio ambiente.
PRINCIPADO DE ASTURIAS / SEPTIEMBRE 99.LOGSE / QUIMICA / CINETICA Y
EQUILIBRIO / BLOQUE 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
4.-
1) Calcule la constante de disociación de un ácido débil, HA, sabiendo que 0,1 mol de este
ácido en 250 cm3
de disolución acuosa se disocia en un 1,5 por ciento, ¿cuál será el pH de
la disolución? (1,5 puntos)
2) Indique si son ácidas básicas o neutras las disoluciones acuosas de: I.-cloruro de sodio;
II.-acetato de sodio; III.-cloruro de amonio. . Formule las ecuaciones químicas que
justifiquen su respuesta (1 punto).
Datos.- Kb (amoniaco) = 1,8·10-5
; Ka (ácido acético) = 1,8·10-5
.
Solución:
1) Para este ácido débil HA, su concentración inicial es :
[HA] = 0,01moles / 0,250 L = 0,04 mol/L
α = 1,5% = 0,015
Equilibrio de disociación: HA • H+
+ A-
Concentración inicial (mol/L) 0,04 - -
Se disocia : 0,04 · 0,015 - -
Se forma: - 0,04 · 0,015 0,04 · 0,015
Equilibrio 0,04 ( 1 – 0,015 ) 0,04 · 0,015 0,04 · 0,015
Aplicando la ecuación de la constante de equilibrio:
Ka = [H+
]·[A-
] / [HA]
Ka = ( 6·10-4
)2
/ 0,0394 = 9,13 · 10-6
pH = -log [H+
] = -log (6·10-4
) = 3,22
2) Los tres casos son de sales solubles, las cuales en disolución acuosa pueden o no sufrir hidrólisis.
I .- Cloruro de sodio: NaCl → Na+
+ Cl-
.
PRINCIPADO DE ASTURIAS / SEPTIEMBRE 99.LOGSE / QUIMICA / CINETICA Y
EQUILIBRIO / BLOQUE 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
El NaCl es una sal que se disocia completamente, dando Na+
(ácido débil) que no sufre hidrólisis, y
Cl-
( base débil) que tampoco sufre hidrólisis. El pH de la disolución vendrá dado por el producto
iónico del agua, por lo tanto pH = 7, la disolución es neutra.
II.- Acetato de sodio: CH3 – COONa → CH3 – COO-
+ Na+
El acetato de sodio es una sal que se disocia totalmente, dando lugar a los iones: acetato y sodio. El
ion Na+
es una base débil y por lo tanto no sufre hidrólisis. Sin embargo, teniendo en cuenta el valor
de la constante del ácido acético, el ion acetato es una base fuerte que si sufre hidrólisis.
CH3 – COO-
+ H2O • CH3 – COOH OH-
Como se liberan iones hidroxilo, la disolución será básica (pH  7).
III.- Cloruro de amonio: ClNH4
ClNH4 → Cl-
+ NH4
+
El ClNH4 es una sal que se disocia completanmente dando iones cloruro ( base débil) que no sufren
hidrólisis, e iones amonio. Según la constante de basicidad del amoniaco, podemos afirmar que
NH4
+
es un ácido fuerte y por lo tanto sufrirá hidrólisis.
NH4
+
+ H2O • NH3 + H3O+
En la hidrólisis se desprenden iones hidronio, por lo que será una disolución ácida (pH  7).
PRINCIPADO DE ASTURIAS / SEPTIEMBRE 99.COU / QUIMICA / CINETICA Y
EQUILIBRIO / BLOQUE 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
1.- El CH3OH (g) se fabrica a partir de CO y H2. En un recipiente de 1,5 dm3
se
introducen 0,15 moles de CO y 0,30 mol de H2. Al Al alcanzar el equilibrio a 500K, el
recipiente contiene 0,12 mol de CO.
1) A 500K se tiene una mezcla gaseosa 0,02M en CH3OH 0,1 M en CO y 0,1 M en H2,
¿estará en equilibrio? Si no lo está, ¿en que dirección deberá evolucionar la reacción
para alcanzarlo? (1,5 puntos)
2) Si aumrntan la temperatura o la presión de la reacción, ¿lo hará la cantidad de
alcohol obtenido? (1 punto)
Dato: (500 K) .- ∆H0
reacción = -91 kJ/mol
Solución:
Reacción de formación del metanol: CO (g) + H2 (g) • CH3OH (g)
Moles 0,15 0,30
CO (g) + 2 H2 (g) • CH3OH (g)
Inicialmente (moles): 0,15 0,30 _
Reaccionan: x 2x _
Se forman: _ _ x
Equilibrio: 0,15 – x 0,30 – 2x x
Como en el equilibrio se sabe que hay 0,12 moles de CO (g):
0,15 – x = 0,12
x = 0,03
[CO] = 0,12 / 1,5 = 0,08 M
[H2] = (0,30-2·0,03) / 1,5 = 0,16 M
[CH3OH] = 0,03 / 1,5 = 0,02 M
Aplicando la ley de acción de masas: K = [CH3OH] / [CO]·[H2]2
Keq = 0,02 / [(0,16)2
· 0,08] = 9,76
PRINCIPADO DE ASTURIAS / SEPTIEMBRE 99.COU / QUIMICA / CINETICA Y
EQUILIBRIO / BLOQUE 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
1) Calculamos el coeficiente de concentración y comprobamos si coincide o no con la K de el
equilibrio. Como sabemos, la temperatura es el único factor que puede hacer variar el valor de
la constante en el equilibrio.
Q = 0,02 / [(0,1)2
· 0,1] = 20
Como Q  Keq concluimos que para alcanzar el equilibrio la reacción tendría que desplazarse
hacia la formación de reactivos (izquierda), para que así el valor de K disminuya.
2) Al aumentar la temperatura, siendo ∆Hf
0
= -91 KJ/mol (reacción exotérmica), el equilibrio
se desplaza hacia la formación de reactivos, para consumir la energía suministrada. Se
formará por lo tanto CO y H2 y no aumentará la cantidad de alcohol.
Si aumenta la presión, dado que ∆n = -2 , la reacción se desplaza hacia el miembro de la
derecha, pues es éste en el que disminuye el número de moles y, por tanto, el volumen. Como
consecuencia, aumenta la cantidad de metanol obtenido.
PRINCIPADO DE ASTURIAS / SEPTIEMBRE 99.COU / QUIMICA / CINETICA Y
EQUILIBRIO / BLOQUE 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
4.-
1) Calcule la constante de disociación de un ácido débil, HA, sabiendo que 0,1 mol de
este ácido en 250 cm3
de disolución acuosa se disocia en un 1,5 por ciento, ¿cuál será el
pH de la disolución? (1,5 puntos)
2) Indique si son ácidas básicas o neutras las disoluciones acuosas de: I.-cloruro de
sodio; II.-acetato de sodio; III.-cloruro de amonio. . Formule las ecuaciones químicas
que justifiquen su respuesta (1 punto).
Datos.- Kb (amoniaco) = 1,8·10-5
; Ka (ácido acético) = 1,8·10-5
.
Solución:
1) Para este ácido débil HA, su concentración inicial es :
[HA] = 0,01moles / 0,250 L = 0,04 mol/L
α = 1,5% = 0,015
Equilibrio de disociación: HA • H+
+ A-
Concentración inicial (mol/L) 0,04 - -
Se disocia : 0,04 · 0,015 - -
Se forma: - 0,04 · 0,015 0,04 · 0,015
Equilibrio 0,04 ( 1 – 0,015 ) 0,04 · 0,015 0,04 · 0,015
Aplicando la ecuación de la constante de equilibrio:
Ka = [H+
]·[A-
] / [HA]
Ka = ( 6·10-4
)2
/ 0,0394 = 9,13 · 10-6
pH = -log [H+
] = -log (6·10-4
) = 3,22
2) Los tres casos son de sales solubles, las cuales en disolución acuosa pueden o no sufrir
hidrólisis.
I .- Cloruro de sodio: NaCl → Na+
+ Cl-
.
El NaCl es una sal que se disocia completamente, dando Na+
(ácido débil) que no sufre
hidrólisis, y Cl-
( base débil) que tampoco sufre hidrólisis. El pH de la disolución vendrá dado
por el producto iónico del agua, por lo tanto pH = 7, la disolución es neutra.
PRINCIPADO DE ASTURIAS / SEPTIEMBRE 99.COU / QUIMICA / CINETICA Y
EQUILIBRIO / BLOQUE 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
II.- Acetato de sodio: CH3 – COONa → CH3 – COO-
+ Na+
El acetato de sodio es una sal que se disocia totalmente, dando lugar a los iones: acetato y
sodio. El ion Na+
es una base débil y por lo tanto no sufre hidrólisis. Sin embargo, teniendo en
cuenta el valor de la constante del ácido acético, el ion acetato es una base fuerte que si sufre
hidrólisis.
CH3 – COO-
+ H2O • CH3 – COOH OH-
Como se liberan iones hidroxilo, la disolución será básica (pH  7).
III.- Cloruro de amonio: ClNH4
ClNH4 → Cl-
+ NH4
+
El ClNH4 es una sal que se disocia completanmente dando iones cloruro ( base débil) que no
sufren hidrólisis, e iones amonio. Según la constante de basicidad del amoniaco, podemos
afirmar que NH4
+
es un ácido fuerte y por lo tanto sufrirá hidrólisis.
NH4
+
+ H2O • NH3 + H3O+
En la hidrólisis se desprenden iones hidronio, por lo que será una disolución ácida (pH  7).
REGIÓN DE MURCIA /JUNIO 2004. LOGSE / QUÍMICA /CIENTICA Y
EQUILIBRIO/BLOQUE 1/CUESTION 4
4. Discuta el efecto de cuatro factores que afectan a la velocidad de una reacción
química según la Teoría de Colisiones.
SOLUCIÓN CUESTIÓN 4 (BLOQUE1)
La teoría de las colisiones propone que las reacciones químicas se producen a partir de
los choques entre: los átomos, las moléculas o los iones de los reactivos.
La velocidad de la reacción dependerá fundamentalmente de:
a) la frecuencia con que se producen los choques por unidad de volumen.
b) Que el choque se produzca en la orientación adecuada:
H2 + I2 → 2 HI
Choque no eficaz Choque no eficaz
c) Que las especies reaccionantes tengan la energía cinética suficiente para que se
puedan romper los enlaces. Esta energía mínima se denomina energía de activación,
Ea.
Los cuatro factores que influyen más significativamente en la velocidad una reacción
química según la teoría de las colisiones son: la concentración de los reactivos, el estado
físico y el grado de división de los reactivos, la temperatura y los catalizadores.
1.- Concentración de los reactivos. El número de choques entre las especies reaccionantes es
proporcional a la concentración de los reactivos.
2.- Estado físico y grado de división de los reactivos en las reacciones heterogéneas. La
reacción tiene lugar en la superficie de contacto entre un sólido, líquido o gas. Por ello, la
velocidad de reacción crece si aumenta la superficie de contacto. Esto se consigue
pulverizando los reactivos (tanto sólidos como líquidos o gases) o realizando (en el caso de
los sólidos) la reacción en disolución.
3.-Cambios de temperatura. Al aumentar la temperatura del sistema:
-Aumenta la energía cinética de las partículas.
-Aumenta la energía cinética media.
-Aumenta la población de partículas con una energía superior a la energía de activación.
4.-Adición de un catalizador. Los catalizadores proporcionan un camino de reacción con una
menor energía de activación de forma que una mayor población de partículas colisionará de
una manera eficaz. Los catalizadores no se consumen en la reacción.
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
REGIÓN DE MURCIA /JUNIO 2004. LOGSE / QUÍMICA /CIENTICA Y
EQUILIBRIO/BLOQUE 1/CUESTION 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
REGIÓN DE MURCIA /JUNIO 2004. LOGSE / QUÍMICA /CINÉTICA Y
EQUILIBRIO /BLOQUE 1 / CUESTIÓN 5
5. De los ácidos débiles HCOOH y CH3COOH, el primero es más fuerte que el segundo.
a) Escriba sus reacciones de disociación en agua, especificando cuáles son sus
bases conjugadas.
b) Indique, razonadamente, cuál de las dos bases conjugadas es la más fuerte.
SOLUCIÓN CUESTIÓN 5 (BLOQUE 1)
a) El ácido más fuerte (HCOOH), estará más disociado en agua y tendrá una mayor Ka.
+-
32
- +
3 32
H OH OHCOOH HCOO
+ +
ácido 1 base 2 base1 ácido 2
CH COOH CH COO H OH O
+ +
ácido 1 base 2 base1 ácido 2
3
b) Las constantes del ácido y la base conjugada están relacionadas con el producto iónico del
agua (Kw. = 1. 10-14
) a través de la siguiente ecuación: b a wK ·K = K .
Por lo tanto, tiene una Kb mayor el anión CH3COO-
que procede del ácido más débil que el
anión HCOO-
, que procede del ácido más fuerte.
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
REGIÓN DE MURCIA /JUNIO 2004. LOGSE / QUÍMICA /CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / BLOQUE 2 / CUESTIÓN 8
8. En un recipiente de 5 litros se introducen 1,84 moles de nitrógeno y 1,02 moles de
oxígeno. Se calienta el recipiente hasta 2000 °C estableciéndose el equilibrio:
N2(g) + O2(g) =2 NO (g).
En estas condiciones reacciona el 3% del nitrógeno existente. Calcule:
a) El valor de Kc a dicha temperatura.
b) La presión total en el recipiente, una vez alcanzado el equilibrio. Dato: R= 0,082
atm.l/K.mol
SOLUCIÓN CUESTIÓN 8 (BLOQUE 2)
Se trata de un equilibrio homogéneo en fase gaseosa. Para calcular la constante de equilibrio
Kc, hay que calcular primero las concentraciones en el equilibrio de todas las especies que
intervienen. Teniendo en cuenta que el problema nos dice que en las condiciones en las que se
establece el equilibrio, reacciona el 3% del nitrógeno existente, es decir, el grado de
disociación es α = 0,03. Luego el número de moles que hay en el equilibrio son 1,84 – X
siendo X = 1,84 0,03 = 0,055
Cómo inicialmente había 1,84 moles de nitrógeno y 1,02 moles de oxígeno en el equilibrio
habrá de acuerdo con la estequiometría de la reacción
N2 O2 NO
Concentraciones
iniciales
1,84 moles/5 L 1,02 0
Concentraciones en
el equilibrio
(1,84 – 0,055)/5L
0,357 moles/L
(1,02-0,055)/5L
0,193 moles/L
2 (0,055)/5L
0,022 moles/L
Sustituyendo en la constante de equilibrio:
[ ]
[ ]
( )
( )( )
2 2
2 2
0,022
0,007
0,357 0,193
c
NO
K
N O
= = =
⎡ ⎤⎣ ⎦
(b) Para calcular la presión total necesitamos conocer el número total de moles en el equilibrio
y aplicar la ecuación de los gases perfectos:
nT = 1,785 + 0,965 + 0,11 = 2,86 moles.
2,86 0,082 / 2273,15
106,6 .
5
T
T
n RT moles atmL Kmol K
P a
V L
= = = tm
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
MURCIA / JUNIO 98.COU / QUÍMICA /CINÉTICA Y EQUILIBRIO/OPCIÓN A / Nº 4
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
4. Calcule cual de las siguientes sales es la más soluble en un medio 0,1 M en CrO4
2-
:
BaCrO4 (Kps = 1,2 x 10-10
M2
) ó Ag2CrO4 (Kps = 2,5 x 10-12
M3
).
Solución 4:
En ambos casos hemos de tener en cuenta el efecto de ión común y, por ello, la concentración
de iones CrO4
2-
procedentes de su disociación es despreciable frente a 0,1 M.
El equilibrio de solubilidad del BaCrO4 es:
BaCrO4 (s) ⇔ Ba2+
(aq) + CrO4
2-
(aq)
S 0,1
El producto de solubilidad es: Ks =[Ba2+
] [ CrO4
2-
] = 0,1 s
s =
ks
0,1
=
1,2 ⋅10−10
0,1
=1,2 ⋅10
−9
M
Para el Ag2CrO4 el equilibrio de solubilidad es:
Ag2CrO4 (s) ⇔ 2Ag+
(aq) + CrO4
2-
(aq)
2s 0,1
Ks =[Ag+
]2
[ CrO4
2-
] = (2s)2
·0,1 = 0,4· s2
s =
Ks
0,4
=
2,5 ⋅10−12
0,4
= 2,5 ⋅10
−6
M
Por tanto será más soluble el Ag2CrO4 .
REGIÓN DE MURCIA / JUNIO 00. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
BLOQUE 2 / CUESTIÓN 3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
3.- La solubilidad del cromato de plata en medio 0,01 M de cromato sódico es 3,28 g/L.
a) Calcule el producto de solubilidad del cromato de plata.
b) ¿Qué concentración de Ba2+
es necesaria para que comience a precipitar el cromato
de bario en la disolución anterior?. Ks BaCrO4 = 1,6·10-10
M2
.
Solución:
a) El cromato de plata es una sal bastante insoluble en disolución acuosa, esa circunstancia se
puede observar en el valor de su Ks (no facilitado por el enunciado). Su solubilidad es aún
menor en una disolución salina de cromato sódico, debido al efecto del ión común.
La sal soluble está totalmente disociada:
Na2CrO4  2 Na+
+ CrO4
2-
0,01 M 0,02 M 0,01 M
La sal insoluble, con efecto ión común CrO4
2-
, está parcialmente disociada según este
equilibrio de solubilidad:
Ag2CrO4 D 2 Ag+
+ CrO4
2-
s 2 s s + 0,01
Aplicando la ley de acción de masas a este equilibrio heterogéneo deducimos la expresión del
producto de solubilidad:
Ks = [Ag+
]2
·[ CrO4
2-
]
s = 3,28 g/L
Mm Ag2CrO4 = 331,8
Conocemos el dato de la solubilidad del cromato de plata en disolución salina de cromato
sódico:
s = 3,28 / 331,8 = 9,88·10-3
mol/L
Luego:
Ks = (2s)2
· (s + 0,01) = 4s2
· (s + 0,01) = 4 · (9,88·10-3
)2
· (9,88·10-3
+ 0,01)
Ks = 7,75 · 10-6
M2
b) El cromato de bario es otra sal insoluble cuyo equilibrio de solubilidad es:
BaCrO4 D Ba2+
+ CrO4
2-
Ks = [Ba2+
] ·[ CrO4
2-
]
REGIÓN DE MURCIA / JUNIO 00. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
BLOQUE 2 / CUESTIÓN 3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
En la disolución anterior la concentración de iones cromato es:
[ CrO4
2-
] real = 9,88·10-3
+ 0,01 = 1,98·10-2
M
Para que comience la precipitación de esta sal se ha de cumplir que:
[Ba2+
]real · [ CrO4
2-
] real  Ks
De ahí se deduce la concentración necesaria de iones Ba2+
:
[Ba2+
]real  Ks / [ CrO4
2-
] real
[Ba2+
]real  1,6·10-10
/ 1,98·10-2
[Ba2+
]real  8,08·10-9
mol/L
REGIÓN DE MURCIA / JUNIO 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO
/ BLOQUE SEGUNDO / CUESTIÓN 8
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
8.- Se añaden 7 g de amoníaco en la cantidad de agua necesaria par obtener 500 mL de
disolución. Calcule:
a) El pH de la disolución resultante (Kb (NH4OH) = 1,85·10-5
)
b) El volumen de ácido sulfúrico 0,1 N necesario para neutralizar 250 mL de la
disolución anterior.
Solución:
a) Se calcula en primer lugar, los moles de amoníaco contenidos en los 7 g con que se prepara
la disolución:
Moles amoníaco = 7 / 17 = 0,411 moles
Como se conoce el volumen final de disolución, se determina su molaridad:
M = moles soluto / V disolución (L)
M = 0,411 / 0,5 = 0,82 M
Se escribe ahora el equilibrio de disociación del hidróxido de amonio formado, que al tener el
dato de Kb será una base débil, parcialmente disociada; especificando la concentración inicial,
y las del equilibrio, llamando x a los moles / L de hidróxido disociados, y por tanto, de iones
en disolución:
NH4OH NH4
+
OH-
[ ]inicial 0,82 -- --
[ ]equilibrio 0,82 – x x x
Como:
Kb = ([NH4
+
] · [OH-
]) / [NH4OH]
Kb = x2
/ (0,82 – x) = 1,85·10-5
De donde:
x = 3,8 ·10-3
M
Como por definición:
pOH = - log [OH-
] = -log (3,8 ·10-3
)
pOH = 2,42
REGIÓN DE MURCIA / JUNIO 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO
/ BLOQUE SEGUNDO / CUESTIÓN 8
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Y como:
pH + pOH = 14
Se tiene:
pH = 14 - 2,42 = 11,58  7, lo que corrobora que es una disolución básica.
b) En una neutralización entre un ácido y una base, el número de equivalentes de una y otra
especie coinciden:
nº equiv. ácido = nº equiv. base
Teniendo en cuenta la definición de normalidad:
N = nº equiv. / V (L)
(N · V) ácido = (N · V) base
Se conocen:
N ácido = 0,1 N
V base = 250 mL
M base = 0,82 M
La relación entre molaridad y normalidad para una base es la siguiente:
N = M · nº de grupos OH
Luego:
N base = 0,82 · 1 = 0,82 N
Por lo tanto se despeja la única incógnita, el volumen de ácido:
V ácido = (0,82 · 250) / 0,1 = 2050 mL = 2,05 L
REGIÓN DE MURCIA / JUNIO 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO
/ BLOQUE PRIMERO / CUESTIÓN Nº 5
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
5.- En un recipiente con un volumen constante, se establece el equilibrio siguiente:
SO2 (g) + 1/2 O2 (g) SO3 (g) DDH = - 491 kJ / mol
Explique, razonadamente, tres formas de aumentar la cantidad de SO3 (g).
Solución:
Por el principio de Le Chatelier, si sobre un sistema en equilibrio se introduce alguna
modificación, dicho sistema tenderá a evolucionar ene le sentido que se oponga a tal cambio:
Un aumento de presión, lo cual provoca que el equilibrio se desplace en el sentido en que se
reduzca el número de moles de gases, en este caso, hacia la derecha, aumentando la
producción de trióxido de azufre.
Si se disminuye la temperatura, el equilibrio evoluciona en el sentido en que se ceda calor,
esto es, en que sea exotérmica, en este caso, hacia la derecha. Pues tal y como está escrito el
equilibrio, la entalpía es negativa, es decir, es exotérmica.
Si se va retirando el SO3 formado, el equilibrio tenderá a evolucionar en el sentido en que se
genere más cantidad de este producto, es decir hacia la derecha.
REGIÓN DE MURCIA / JUNIO 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO
/ BLOQUE SEGUNDO / CUESTIÓN Nº 9
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
9.- a) Calcule el pH de una disolución 0.01 M de ácido acético (Ka=2,1· 10-5
).
b) ¿Cuántos ml de agua hay que añadir a 10 ml de HCl 10-3
M, para obtener el mismo
pH que en el apartado anterior? Suponga que los volúmenes; son aditivos.
Solución:
a) El ácido acético es débil, parcialmente disociado en equilibrio, luego se escribe éste,
especificando los moles por litro iniciales y los del equilibrio, llamando x a la concentración
disociada:
HAc + H2O Ac-
+ H3O+
[ ]inicial 0,01 -- --
[ ]equilibrio 0,01 - x x x
De la expresión de Ka, se deduce el valor de x, que serán la concentración de protones en
disolución, de la cual se calcula el pH:
Ka = ([H3O+
]· [Ac-
]) / [HAc]
Ka = x2
/ (0,01 - x) = 2 · 10-5
Luego:
x = 4,3 · 10-4
M
pH = - log [H3O+
] = - log 4,3 · 10-4
pH = 3,36
Como era de esperar, el pH es menor que 7, pues se trata de una disolución ácida.
b) Por el contrario, el HCl es fuerte, y se disocia totalmente, luego si su concentración inicial
es 10-3
M, esa misma será la concentración de protones al final, de donde el pH será:
[H3O+
] = 10-3
M
pH = - log [H3O+
] = 3
Como se pretende que el pH sea igual que el de la disolución de acético, se debe diluir el
clorhídrico, consiguiendo así una concentración de protones menor:
nº equivalentes diluida = nº equivalentes concentrada
(N· V) d = (N · V) c
REGIÓN DE MURCIA / JUNIO 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO
/ BLOQUE SEGUNDO / CUESTIÓN Nº 9
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Como el ácido es monoprótico, coincide molaridad y normalidad, luego:
4,3· 10-4
· Vd = 10-3
· 10
Vd = 22,93 ml
Y como el volumen de disolución diluida es el de la concentrada más el de agua añadido, se
tiene:
V agua = Vd - Vc = 12,93 mL
REGIÓN DE MURCIA / JUNIO 03. LOGS E / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO
/ BLOQUE PRIMERO / CUESTIÓN 3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
BLOQUE 1
CUESTIÓN 3
Se dispone de dos disoluciones de ácidos de igual concentración. Una contiene ácido
acético (Ka = 1,5· 10-8
) y la otra ácido tricloroacético (Ka = 1,5 · 10-3
). Indique, sin
resolver pero razonado la respuesta, cuál disolución tendrá mayor pH.
Solución:
Cuanto mayor sea la Ka de un ácido, mayor será la concentración de sus iones en disolución,
luego estará más disociado, y al existir más protones en el equilibrio, la disolución será más
ácida.
Luego, para el ejemplo dado, de menor a mayor acidez sería:
ácido acético  ácido tricloroacético
Si ambas disoluciones tuviesen igual concentración, la disolución más ácida sería la de pH
más bajo, luego sería la del ácido de mayor Ka, el tricloroacético.
REGIÓN DE MURCIA / JUNIO 03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO
/ BLOQUE PRIMERO / CUESTIÓN 5
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
BLOQUE 1
CUESTIÓN 5
Dada la reacción química aA + bB t cC + dD; presente una expresión para su
ecuación de velocidad y defina los órdenes de reacción total y parcial.
Solución:
a A + b B t c C + d D
La ecuación de velocidad incluye el producto de una constante (k) por las concentraciones de
los reactivos, elevadas a unos exponentes, llamados órdenes de reacción (uno por reactivo),
que sólo pueden hallarse de forma experimental. Sería, para el caso dado:
V = k · [A]a
· [B]b
Órdenes parciales: exponentes de los reactivos, que no tienen porqué coincidir con los
coeficientes estequiométricos: a y b.
Orden total = a + b.
REGIÓN DE MURCIA / JUNIO 98. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO
/ BLOQUE II / Nº 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
2.- Responda, razonadamente, si son ciertas o no las siguientes afirmaciones. En caso de
no ser ciertas escríbalas en sentido correcto.
a) Hay sales que al disolverlas en agua conducen a disoluciones de pH ácido.
b) Hay sales que al disolverlas en agua conducen a disoluciones de pH básico.
c) La mezcla equimolecular de un ácido débil y su base conjugada siempre conduce a un
pH neutro.
d) Una disolución de HCl 10-6
M muestra un pH de 6.
Solución:
a) Si, este es el caso de ha hidrólisis de una sal de ácido fuerte y base débil.
Ejemplo: La disociación de la sal será: NH4Cl D NH4
+
+ Cl-
NH4
+
+ H2O D NH3 + H3O+
(hidrólisis ácida, pH  7)
b) Si, este es el caso de ha hidrólisis de una sal de ácido débil y base fuerte.
Ejemplo: La disociación de la sal será: NaCH3COO D Na+
+ CH3COO-
CH3COO-
+ H2O D CH3COOH + OH-
(hidrólisis básica, pH  7)
c) Si es cierto, pH = 7. La suma de ambas reacciones de disociación da como resultado el
equilibrio de autoionización del agua.
CH3COOH + H2O D CH3COO-
+ H3O+
CH3COO-
+ H2O D CH3COOH + OH-
2 H2O D H3O+
+ OH-
d) Si es cierto, porque: pH= -log[H3O+
]
Como el HCl es un ácido fuerte, se considera totalmente disociado, asi que la reacción de
disociación del HCl es:
HCl + H2O  Cl-
+ H3O+
[HCl] = 10-6
M
[H3O+
] = 10-6
M
pH = -log (10-6
) = 6,00
REGIÓN DE MURCIA / JUNIO 98. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO
/ BLOQUE III / Nº 6
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
6.- ¿Cuál es el pH resultante de mezclar 25mL de anilina, C6H5NH2 , 0,01 M con 25 mL
de HNO3 0,01 M?. Kb de anilina = 4,2·10-10
M .
Solución:
La anilina con el ácido nítrico produce la siguiente reacción:
C6H5NH2 + HNO3 D C6H5NH3
+
+ NO3
-
Al ser iguales los volúmenes y las concentraciones del ácido y la base (anilina), se produce la
neutralización exacta.
V total = 25 + 25 = 50 mL
[C6H5NH3
+
] = [NO3
-
] = (0,01 · 0,025) / 0,050 = 0,005 M
El único ión que puede sufrir hidrólisis es el ión C6H5NH3
+
, por ser conjugado de base débil:
C6H5NH3
+
+ H2O D C6H5NH2 + H3O+
Conc.inicial 0,005
Conc.equil. 0,005-x x x
Kh = Ka = Kw / Kb = 10-14
/ (4,2 · 10-10
) = 2,4 · 10-5
2,4 · 10-5
= x2
/ (0,005-x)
x = [H3O+
] = 3,5 · 10-4
M
pH = -log (3,5 · 10-4
) = 3,5
REGION DE MURCIA / JUNIO 99. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
BLOQUE II / Nº 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
1.- Rellene en su cuadernillo de examen las casillas vacías de la siguiente tabla:
Concentración
Disolución Temperatura ºC [H+
] [OH-
] pH
A 10 10-6
B 60 8
C 60 10-3
10,02
D 10 10-5
10-9,53
Solucion:
a) Como [H+
] = 10-6
, por tanto pH = -log (10-6
) = 6
Teniendo en cuenta el producto iónico del agua a 10 ºC, que se puede calcular con los datos del
apartado d):
Kw (10 ºC) = 10-5
· 10-9,53
= 2,95·10-15
A partir de este valor de Kw se obtiene: [OH-
] = 2,95·10-15
/ 10-6
= 2,96·10-9
b) Si el pH = 8 resulta que [H+
] = 10-8
Del mismo modo que en el apartado a), para calcular [OH-
] hay que conocer el valor de Kw a 60
ºC, lo que se hace mediante los datos del apartado c).
Kw (60 ºC) = 10-3
· 10-10,02
= 9,55·10-14
A partir de este valor de Kw se obtiene: [OH-
] = 9,55·10-14
/ 10-8
= 9,55·10-6
c) Si el pH = 10,02 resulta que [H+
] = 10-10,02
= 9,55·10-11
d) Si [H+
] = 10-5
, se cumple que pH = 5
El cuadro completado es el siguiente:
Concentración
Disolución Temperatura ºC [H+
] [OH-
] pH
A 10 10-6
2,95·10-9
6
B 60 10-8
9,55·10-6
8
C 60 9,55·10-11
10-3
10,02
D 10 10-5
10-9,53
5
REGION DE MURCIA / JUNIO 99. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /
BLOQUE II / Nº 3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
3.- En la reacción N2 + 3H2 à 2NH3 , esta reaccionando N2 a una velocidad de 0,3 M/min :
a) ¿Cual es la velocidad a la que esta desapareciendo el H2 , y cual es la velocidad a la
que se esta formando el NH3?. ¿Podría con estos datos proponer valores adecuados
para x e y en la expresion : velocidad = [N2]x
[H2]y
o necesitaría alguna otra
información?.
b) A 500 K la constante de este equilibrio es 0,9 M-2
. En un recipiente de 2 L sabemos que
hay 1 mol de N2 , 3 moles de H2 y 1 mol de NH3 . ¿Está el sistema en equilibrio?.
Solución :
La reacción reversible de síntesis del amoniaco es:
N2 + 3H2 D 2NH3
a) Dado que 1 mol de N2 reacciona con 3 moles de H2 para producir 2 moles de NH3 , la
velocidad de desaparición del hidrógeno será:
Vd H2 = 3· 0,3 = 0,9 M/min
Para saber los exponentes x e y de la ecuación de velocidad , vr = [N2]x
[H2]y
, es necesario
determinar experimentalmente el orden de reacción.
b) Para saber si el sistema se halla en equilibrio deberemos calcular el valor del cociente de
concentraciones (Q):
Q = [NH3]2
/ [N2][H2]3
= [1/2]2
/ [1/2][3/2]3
= 0,15
Kc = 0,9
Como Q  Kc, la reacción no se encuentra en equilibrio, tienen que reaccionar los reactivos para
formar más amoniaco, hasta que se igualen Kc y Q.
REGIÓN DE MURCIA / SEPTIEMBRE 00 LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / BLOQUE 3 / CUESTIÓN 6
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
6.- Se adiciona un trozo de sodio de 0,92 g sobre un exceso de agua, obteniéndose
una disolución de hidróxido sódico (Na + H2O à NaOH + 1/2 H2).
a) Calcule el volumen de disolución de ácido acético 1 M necesario para neutralizar el
hidróxido sódico formado.
b) Razone sobre si el pH en el punto de equivalencia será ácido, básico o neutro.
Solución:
a) La reacción que tiene lugar es la siguiente:
Na + H2O à NaOH + 1/2 H2
n Na = 0,92 / 23 = 0,04 moles
n NaOH = 0,04 moles
La neutralización se basa en esta ecuación química:
NaOH + CH3-COOH à CH3-COONa + H2O
NNaOH · VNaOH = Nacético · Vacético
NNaOH = n NaOH · val / VNaOH
En el NaOH: val = 1
Sustituyendo se tiene:
nNaOH = Nacético · Vacético
En el acético: val = 1
0,04 = (1 · 1) · Vacético
Vacético = 0,04 L
b) En el punto de equivalencia se cumple que:
NaOH + CH3-COOH à CH3-COONa + H2O
Por otra parte el acetato sódico es una sal soluble y se disocia totalmente:
CH3-COONa à CH3-COO-
+ Na+
REGIÓN DE MURCIA / SEPTIEMBRE 00 LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / BLOQUE 3 / CUESTIÓN 6
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
El Na+
es un catión débil procedente de base fuerte que no reacciona con el H2O mientras que
el ión acetato CH3-COO-
si reacciona con el H2O y se establece el siguiente equilibrio de
hidrólisis básica:
CH3-COO-
+ H2O D CH3-COOH + OH-
Por tanto, el pH del punto de equivalencia será básico.
REGIÓN DE MURCIA / SEPTIEMBRE 00 COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / BLOQUE 3 / CUESTIÓN 6
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
6.- Se adiciona un trozo de sodio de 0,92 g sobre un exceso de agua, obteniéndose
una disolución de hidróxido sódico (Na + H2O à NaOH + 1/2 H2).
a) Calcule el volumen de disolución de ácido acético 1 M necesario para neutralizar el
hidróxido sódico formado.
b) Razone sobre si el pH en el punto de equivalencia será ácido, básico o neutro.
Solución:
a) La reacción que tiene lugar es la siguiente:
Na + H2O à NaOH + 1/2 H2
n Na = 0,92 / 23 = 0,04 moles
n NaOH = 0,04 moles
La neutralización se basa en esta ecuación química:
NaOH + CH3-COOH à CH3-COONa + H2O
NNaOH · VNaOH = Nacético · Vacético
NNaOH = n NaOH · val / VNaOH
En el NaOH: val = 1
Sustituyendo se tiene:
nNaOH = Nacético · Vacético
En el acético: val = 1
0,04 = (1 · 1) · Vacético
Vacético = 0,04 L
b) En el punto de equivalencia se cumple que:
NaOH + CH3-COOH à CH3-COONa + H2O
Por otra parte el acetato sódico es una sal soluble y se disocia totalmente:
CH3-COONa à CH3-COO-
+ Na+
REGIÓN DE MURCIA / SEPTIEMBRE 00 COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / BLOQUE 3 / CUESTIÓN 6
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
El Na+
es un catión débil procedente de base fuerte que no reacciona con el H2O mientras que
el ión acetato CH3-COO-
si reacciona con el H2O y se establece el siguiente equilibrio de
hidrólisis básica:
CH3-COO-
+ H2O D CH3-COOH + OH-
Por tanto, el pH del punto de equivalencia será básico.
REGIÓN DE MURCIA / JUNIO 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO
/ BLOQUE PRIMERO / CUESTIÓN 2
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
2.- Relación entre las constantes de equilibrio Kc y Kp para una reacción química.
Solución:
Sea la reacción en equilibrio:
a A + b B c C + d D
La Kc se define como el cociente entre las concentraciones de productos, elevadas a sus
coeficientes estequiométricos y las concentraciones de reactivos, elevadas también a sus
coeficientes estequiométricos; incluyendo sólo las especies gaseosas o en disolución:
Kc = ([C]c
· [D]d
) / ([A]a
· [B]b
)
A su vez, la Kp se define como el cociente entre las presiones parciales de los productos
gaseosos, elevadas a sus coeficientes estequiométricos, y las presiones parciales de reactivos
gaseosos elevadas a los suyos:
Kp = ((P C)c
· (P D)d
) / ((P A)a
· (P B)b
)
Para equilibrios entre gases, gracias a la ecuación de los gases perfectos, se pueden relacionar
Kc y Kp:
P·V = n·R·T
De donde:
P = (n / V) · R ·T = [ ] · R ·T
Luego sustituyendo en la expresión de Kp:
([C] · R · T)c
· ([D] · R · T)d
Kp =
([A] · R · T)a
· ([B] · R · T)b
Y reordenando se llega a:
([C]c
· [D]d
)
Kp = (R · T)c +d –(a +b)
([A]a
· [B]b
)
O lo que es lo mismo:
Kp = Kc · (R · T)Dn
Siendo Dn = S n (g) productos - S n (g) reactivos
REGIÓN DE MURCIA / SEPTIEMBRE 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / BLOQUE PRIMERO / CUESTIÓN Nº 1
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
1.- El ion nitrato oxidante, en medio ácido, puede ser reducido a nitrito.
a) Ajuste la semirreacción redox correspondiente por el método del ion-electrón.
b) ¿Cuál es la normalidad de una disolución de nitrato sódico oxidante de 4.25 g/l?
Solución
a) El ajuste por el método del ión electrón se basa en el siguiente par redox en medio ácido:
NO3
-
+ 2 H+
+ 2 e-
 NO2
-
+ H2O (reducción)
b) Aplicando la definición de normalidad, se tiene que:
N = (g / L) / (Mm : val redox)
Mm NaNO3 = 85
valencia redox = 2
N = 4,25 / (85 : 2) = 0,025 eq / L
REGIÓN DE MURCIA / SEPTIEMBRE 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / BLOQUE PRIMERO / CUESTIÓN Nº 3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
3.- a) Calcule la constante de disociación del ácido nitroso (HNO2) si una disolución 0,1
M de este ácido tiene un pH de 2,2.
b) ¿El valor de esta constante es independiente de la temperatura?
Solución:
a) Se escribe el equilibrio de disociación del ácido dado, que es débil, puesto que se pide el
valor de su Ka:
HNO2 + H2O H3O+
+ NO2
-
[ ]inicial 0,1 -- --
[ ]equilibrio 0,1 - x x x
Se ha llamado x a la cantidad de ácido disociada, que coincide con la cantidad de protones
formada, cuyo valor se conoce a través del pH:
pH = 2,2
x = [H3O+
] = 10-2,2
= 6,3 · 10-3
M
Luego se sustituye en la expresión de Ka, hallándose dicha constante:
Ka = ([H3O+
]· [NO2
-
]) / [HNO2]
Ka = x2
/ (0,1 - x) = (6,3 · 10-3
)2
/ (0,1 - 6,3· 10-3
) 4,25 · 10-4
b) No es cierto que Ka sea independiente de T, todas las constantes dependen de la
temperatura: Ka = f (T). Dicha variación depende de si la reacción es exotérmica o
endotérmica
REGIÓN DE MURCIA / SEPTIEMBRE 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / BLOQUE SEGUNDO / CUESTIÓN Nº 7
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
7.- Dada la reacción 2 SO2 (g) + O2 (g) 2 SO3 (g), cuya DDH  0, conteste
razonadamente:
a) ¿De qué forma afecta DDS a la espontaneidad de la reacción?
b) ¿Es una reacción redox?
c) ¿Cómo afecta al equilibrio una disminución de la temperatura?
d) ¿Qué efecto tendría una disminución de SO2?
Solución:
a) La espontaneidad de una reacción viene dada por la expresión de la energía libre de Gibbs,
que es la siguiente:
DGº = DHº - T· DSº
Como se tiene:
DHº  0
La reacción será espontánea en el sentido en que está escrita si el valor de DGº  0, para lo
cual deben verificarse cualquiera de estas dos posibilidades:
1) Que DSº  0.
2) Que DSº  0, pero que en valor absoluto: DHº  T · DSº
Aunque se carece de datos entrópicos, podemos afirmar con bastante seguridad, según la
reacción, que en este sistema disminuye la entropía, por lo que nos encontraríamos ante el
caso 2).
De modo que:
DGº  0
b) Sí es una reacción redox, pues hay dos especies que cambian su número de oxidación:
SO2 (S = + 4)
SO3 ( S = + 6)
O2 ( O = 0)
SO3 ( O = - 2)
REGIÓN DE MURCIA / SEPTIEMBRE 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / BLOQUE SEGUNDO / CUESTIÓN Nº 7
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
Por el principio de Le Chatelier, si sobre un sistema en equilibrio se introduce alguna
modificación, dicho sistema tenderá a evolucionar ene le sentido que se oponga a tal cambio:
c) Si se disminuye la temperatura, el equilibrio evoluciona en el sentido en que se desprenda
calor, esto es, en el que sea exotérmica. En este caso, el equilibrio se desplaza hacia la
derecha, pues en sentido directo la reacción es exotérmica.
d) Una disminución de la concentración de SO2 (reactivo), hará que el equilibrio se desplace
en el sentido en que se genere este gas, es decir, hacia la izquierda.
REGIÓN DE MURCIA / SEPTIEMBRE 03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / BLOQUE SEGUNDO / CUESTIÓN Nº 8
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
BLOQUE 2
8.- Se añaden 10 g de ácido acético (peso molecular = 60) en la cantidad de agua
necesaria para obtener 500 mL de disolución. Calcule:
a) El pH de la disolución resultante (Ka = 1,5 · 10-5
M)
b) ¿Qué volumen de hidróxido sódico 0,1 N se necesitará para neutralizar 250 mL de la
disolución anterior.
Solución:
Se escribe el equilibrio de disociación del ácido débil dado, llamando x a la cantidad
disociada en el equilibrio. Se determina la concentración inicial de ácido hallando los moles
contenidos en los 10 g, y dividiéndolos entre el volumen de agua tomado:
Moles HAc = 10 / 60 = 0,16
M = 0,16 / 0,5 = 0,3
HAc + H2O ‡ Ac-
+ H3O+
[ ]inicial 0,3 -- --
[ ]equil. 0,3 - x x x
La expresión de la Kc para el caso dado es:
Kc = ([Ac-
] · [H3O+
]) / [HAc]
Kc = x2
/ (0,3 - x) = 1,5 · 10-5
De donde se tiene:
x = 3,87 · 10-3
M = [H3O+
]
Y recordando la expresión de pH:
pH = - log [H3O+
] = 2,41
Es menor que 7, como era de esperar la disolución es ácida.
b) En una valoración ácido - base, se cumple:
nº equivalentes ácido = nº equivalentes base
O lo que es lo mismo:
REGIÓN DE MURCIA / SEPTIEMBRE 03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / BLOQUE SEGUNDO / CUESTIÓN Nº 8
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
(N · V)a = (N · V)b
Sustituyendo los datos conocidos:
0,3 · 250 = 0,1 · Vb
Despejando, se halla el valor desconocido:
Vb = 750 mL
REGIÓN DE MURCIA / SEPTIEMBRE 03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y
EQUILIBRIO / BLOQUE SEGUNDO / CUESTIÓN Nº 9
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
BLOQUE 2
9.- Dada la reacción en equilibrio MnNm (s) ‡ n Mm+
(ac) + m Nn-
(ac)
exprese su constante de equilibrio en función de las concentraciones (Kc) y de ahí
deduzca la constante del producto de solubilidad (Kps). Desarrolle una expresión que
relacione la solubilidad del compuesto (s) con Kps.
Solución:
La expresión de la constante de equilibrio en función de las concentraciones es un cociente
entre el producto de las concentraciones de los productos, elevadas a sus coeficientes
estequiométricos, y el producto de las concentraciones de los reactivos, igualmente elevadas a
sus coeficientes estequiométricos; pero las especies (reactivos y productos) que se incluyen en
dicha constante, han de ser especies en disolución o en estado gaseoso.
Para elcaso dado:
MnNm (s) ‡ n Mm+
(ac) + m Nn-
(ac)
Sólo se podrían incluir en la expresión de Kc los dos iones en disolución, y no la sal sólida.
Sería:
Kc = [Mm+
]n
· [Nn-
]m
El producto de solubilidad, tendría la misma expresión:
Kps = [Mm+
(ac)]n
· [Nn-
(ac)]m
La solubilidad, s, en mol / L, será la concentración de los n moles de Mm+
disueltos, y de
los m moles de Nn-
disueltos:
MnNm (s) ‡ MnNm (disuelta) ‡ n Mm+
(ac) + m Nn-
(ac)
s n · s m · s
Kps = [Mm+
(ac)]n
· [Nn-
(ac)]m
Kps = (n · s)n
· (m · s) m
Kps = nn
· mm
· sn + m
Y despejando s:
s = n + m
(Kps / (nn
· mm
))
REGIÓN DE MURCIA / JUNIO 98. LOGSE / QUÍMICA / ESTEQUIOMETRÍA /
BLOQUE III /
Nº 5
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
5.- Calcule:
a) Los gramos de NaOH necesarios para obtener 250 mL de disolución de pH =10.
b) Los gramos de disolución de HCl del 36% en peso y densidad =1,2 g/mL que hay que
añadir a 250 mL de NaOH 0,2 M para obtener una disolución de pH=3.
Solución:
a) Según la definición de pH: pH= -log[H3O+
]
pOH= -log[OH-
]
pH + pOH = 14
Si el pH=10 , pOH = 4
[OH-
]= 10-4
M .
La reacción de disociación del NaOH es: NaOH → Na+
+ OH-
[NaOH] = 10-4
M
Esto significa que hay 10-4
moles de NaOH por cada litro de disolución, es decir, se necesitan:
(10-4
/ 4) moles de NaOH en 250 mL de disolución.
Mm NaOH = 40 g/mol.
m = (10-4
/ 4) · 40 = 10-3
g = 1 mg de NaOH
b) Hallamos los moles de NaOH que hay en los 250 mL de disolución 0,2 M:
n NaOH = 0,2 · 0,250 = 0,05 moles
Llamaremos x a la masa de HCl del 36% y d = 1,2 mg/L, que hay que añadir a la disolución
anterior para alcanzar pH = 3.
V = m / d = x / 1,2
n HCl = (m / Mm) · % = (x / 36,5) · 0,36 moles
Al mezclar ambas disoluciones, el volumen final será: Vt = 250 + (x / 1,2) mL
Los moles de HCl, y por tanto de H3O+
, que quedan tras haber sido neutralizados los 0,05
moles de iones hidronio por la disolucion de sosa, son:
n H3O+
= ((x / 36,5) · 0,36) – 0,05) moles sin neutralizar
Como pH = 3, se cumple que: [H3O+
] = 10-3
mol/L
De la siguiente ecuación deducimos el valor de x:
1000 mL / 10-3
= [250 + (x / 1,2)] / [(x / 36,5) · 0,36) – 0,05]
x = 5,0 g de disolucion HCl del 36%
REGION DE MURCIA / SEPTIEMBRE 99.LOGSE / QUIMICA / CINETICA Y
EQUILIBRIO / BLOQUE III / Nº 7
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
7.- 100 mL de una disolución de ácido acético se mezclan con 50 mL de agua.
a) Si el pH resultante es 3 ¿cuál es la concentración inicial de la disolución de ácido?
b) Calcule el grado de disociación, en tanto por ciento, del ácido acético y su
concentración sin disociar en el equilibrio.
Solución:
a) Tenemos 100 mL de CH3-COOH, y se mezclan con 50 mL de agua, de modo que el
volumen final es V = 150 mL = 0,150 L. Si el pH resultante es pH = 3, significa que la
concentración de protones es [H3O+
] = 10-3
M.
Por lo tanto, sabiendo que el ácido acético es un ácido débil cuya constante es Ka = 1,45 · 10-5
,
planteamos el equilibrio, para poder calcular la concentración inicial de ácido.
CH3-COOH + H2O D CH3-COO-
+ H3O+
Concentración inicial: C0 _ _
Se disocia x _ _
Equilibrio C0 – x x x
Aplicando la constante de disociación del ácido:
Ka = [CH3-COO-
] · [H3O+
] / [CH3-COOH] ; 1,45 · 10-5
= x · x / (C0 – x)
1,45 · 10-5
= x2
/ (C0 – x).
Como sabemos que el pH = 3, la concentración en el equilibrio de los iones H3O+
y
CH3-COO-
, puesto que estas son iguales, será 10-3
M, es decir x = 10-3
M.
1,45 · 10-5
= (10-3
)2
/ (C0 – 10-3
)
1,45 · 10-5
· (C0 – 10-3
) = 10-6
C0 = (10-6
/ 1,45 · 10-5
) + 1,45 · 10-8
C0 = 0,0699 M, esta es la concentración del ácido una vez añadidos los 50 mL de agua.
Cálculo de el número de moles:
nº moles de CH3-COOH = M · V = 0,0699 · 0,15 = 0,0105 moles
Por lo tanto la concentración inicial del ácido antes de añadir agua sería:
[CH3-COOH] = 0,0105 / 0,1 = 0,105 M.
REGION DE MURCIA / SEPTIEMBRE 99.LOGSE / QUIMICA / CINETICA Y
EQUILIBRIO / BLOQUE III / Nº 7
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
b) Considerando ahora el ácido acético sólo, sin mezclar con los 50mL de agua tenemos:
CH3-COOH + H2O D CH3-COO-
+ H3O+
Concentración inicial: 0,105 M _ _
Se disocia: 0,105 α _ _
Equilibrio: 0,105·(1 - α) 0,105α 0,105α
Aplicando la constante de disociación:
Ka = [CH3-COO-
] · [H3O+
] / [CH3-COOH]
1,45 · 10-5
= 0,105α · 0,105α / 0,105 (1- α)
1,45 · 10-5
= (0,105α)2
/ 0,105(1- α)
1,52 · 10-6
–1,56 · 10-6
α = 0,011025 α2
1,1025 · 10-2
α2
+ 1,52 · 10-6
α - 1,52 · 10-6
= 0
Resolviendo esta ecuación de segundo grado se obtienen los valores siguientes:
α = 1,16 · 10-2
α = - 1,18 · 10-2
(no tiene sentido químico, el grado de disociación no puede ser negativo).
Por lo tanto: α = 1,16 · 10-2
= 1,16 %, un grado de disociación muy pequeño, ya que es un
ácido débil.
La concentración sin disociar del ácido es: [CH3-COOH] = 0,105 · (1 - α)
[CH3-COOH] = 0,105 ( 1 – 1,16·10-2
) = 0,103 M sin disociar en el equilibrio.
MURCIA / SEPTIEMBRE 99. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE
2/ Nº 3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
3.- El producto de solubilidad del hidróxido de magnesio es 3 ·10–11
. Calcule:
a) La solubilidad en agua de dicha sal.
b) La solubilidad de la sal si el pH cambia a pH= 7.
Solución:
a) El equilibrio de solubilidad del hidróxido de magnesio es:
Mg(OH)2 D Mg2+
+ 2 OH-
s s 2s
Llamando s a la solubilidad del compuesto, según la estequiometría se cumple que:
Ks = [ Mg 2+
] · [ OH -
]2
= s · (2s)2
= 4s3
= 3·10–11
s = 1,95·10-4
mol / L
b) Si pH = 7
Deducimos: pH + pOH = 14 ; pOH = 7
[OH-
] = 10–7
3·10–11
= s´ · (10–7
)2
s´= 3·103
mol / L
Es decir, a pH = 7 disminuye la concentración de iones oxhidrilo y el equilibrio se desplaza hacia
la derecha, aumentando la solubilidad del compuesto.
MURCIA / SEPTIEMBRE 99. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE
2/ Nº 3
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
MURCIA / SEPTIEMBRE 99. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE
3 / Nº 5
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
5.- El valor de Kp a 25º para el equilibrio 2CO (g) D C (s) + CO2 (g) es 2,046.
a) ¿Cuál es el valor de Kc?
b) ¿Cuáles serán las concentraciones en el equilibrio si se mezclan 3 moles de CO y 2 moles
de CO2 en un recipiente de un litro?
Solución:
a) Sabemos que la relación entre Kc y Kp es la siguiente:
Kp = Kc · ( R · T) ∆n
Como ∆n = 1 - 2
Sustituyendo se obtiene que: Kc = 2,046 · (0,082 · 298)-1
Kc = 0,0837 (mol / L)-1
b) Se trata de un equilibrio heterogéneo en el que V = 1 litro:
2 CO (g) D C (s) + CO2 (g)
[ ] o 3 2
[ ] r x 0,5x 0,5x
[ ]eq 3-x 0,5x 2 + 0,5x
Kc = [CO2] / [CO]2
Sustituyendo: 0,0837 = (2 + 0,5x) / (3-x)2
x = 0,07
Composición del equilibrio:
3- 0,07 = 2,93 moles de CO
0,07 / 2 = 0,035 moles de C
MURCIA / SEPTIEMBRE 99. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE
3 / Nº 5
www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
2 + (0,07 / 2) = 2,035moles de CO2

Cinetica y equilibrio

  • 2.
    ANDALUCÍA / JUNIO00. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCION A / CUESTIÓN 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 4.- Complete los siguientes equilibrios ácido-base identificando, de forma razonada, los pares ácido- base conjugados: a) ---- + H2O D CO3 2- + H3O+ b) NH4 + + OH- D H2O + ----- c) F- + H2O D OH- + ----- Solución: Se trata de tres equilibrios formados por pares acido-base de Brönsted-Lowry. Un equilibrio esta constituido por dos pares en el que cada ácido tiene en el miembro opuesto su base conjugada , y viceversa. a) HCO3 - + H2O D CO3 2- + H3O+ Acido 1 Base 2 Base 1 Acido 2 b) NH4 + + OH- D NH3 + H2O Acido 1 Base 2 Base 1 Acido 2 c) F- + H2O D HF + OH- Base 1 Acido 2 Acido 1 Base 2 Como se puede observar el agua es un ánfotero, en unos casos actua como ácido y en otros como base.
  • 3.
    ANDALUCÍA / JUNIO2000. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 4.- Suponiendo que se ha alcanzado el equilibrio en el proceso: 2CO (g) + O2 (g) D 2CO2 (g) DH = -567 KJ Razone si se podría aumentar el rendimiento de dióxido de carbono: a) Disminuyendo la presión. b) Elevando la temperatura. c) Elevando la presión parcial de O2 . Solución: Cuando se introduce alguna alteración sobre un sistema en equilibrio, éste evoluciona en el sentido que se oponga a dicha modificación (Principio de Le´Chatelier) a) Si se reduce la presión, para mantener P·V = cte, el equilibrio se desplazará en el sentido en que aumente el volumen, es decir, hacia donde haya mayor número de moles, en este caso hacia la izquierda. Luego no aumenta el rendimiento de dióxido de carbono. b) Siaumenta la temperatura, el equilibrio se desplaza en el sentido en que se absorba calor, esto es, en el que la reacciónsea endotérmica, es decir, hacia la izquierda. El valor de entalpía negativo indica que la reacciónes exotérmica en el sentido de izquierda a derecha. Por tanto, tampoco mejoramos el rendimiento de dióxido de carbono de este modo. c) Un aumento en la presión parcial de un componente, implica un aumento en su número de moles (y por consiguiente en su concentración). Luego si aumenta la concentraciónde oxígeno, el equilibrio evolucionará en el sentido en que ésta se reduzca, que es hacia la derecha, consiguiendo aumentar el rendimiento de dióxido de carbono.
  • 4.
    ANDALUCÍA / JUNIO2000. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 5 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 5.- A 25ºC, una disolución acuosa de un ácido débil, HA, tiene una constante de disociación de 2,8·10-7 . a) Calcule las concentraciones en el equilibrio, de las distintas espescies químicas presentes en una disolución acuosa 0,1 M de HA. b) Describa el material necesario y el procedimiento a seguir para prepara 100 ml de la disolución anterior, si se dispone de un litro de disolución de HA 1 M. Solución: a) Se escribe el equilibrio de disociación del ácido HA, llamando x a la cantidad de ácido disociada, y por tanto, a la cantidad de iones formados: HA + H2O D A- + H3O+ [ ]inicial 0,1 -- -- [ ]equil 0,1 – x x x La expresión de la constante de acidez será: Ka = ( [H+ ]·[A- ] ) / [HA] Y sustituyendo por los valores de las concentraciones de cada especie en el equilibrio, e igualando al valor de Ka dado, se calcula x: 2,8·10-7 = x2 / (0,1 – x) x = 1,67·10-4 M Luego la composición del equilibrio será: [H3O+ ] = [A- ] = 1,67·10-4 M [HA] = 0,099 M = 0,1 M b) Lo que se va a hacer es preparar una disolución diluída a partir de otra más concentrada. Al diluir o concentrar una disolución, el número de equivalentes de soluto no varía, esto es: (N·V) diluido = (N·V) concentrado
  • 5.
    ANDALUCÍA / JUNIO2000. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 5 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Y en este caso, al ser un ácido monoprótico, coinciden molaridad y normalidad, luego: Nconc. = 1 N Vconc. = desconocido Ndil. = 0,1 N Vdil. = 100 mL = 0,1 L Por tanto: Vconc. = 0,01 L = 10 mL Procedimiento y material: Hemos de tomar, con una pipeta, 10 mL del ácido concentrado, y llevarlos hasta un matraz aforado de 100 mL, donde enrasamos con agua hasta completar los 100 ml de volumen total; se habrá conseguido así una disolución 0,1 M de HA.
  • 6.
    ANDALUCÍA / JUNIO01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 3.- a) ¿Cuál es el pH de 50 mL de una disolución de HCl 0,5 M? b)Si añadimos agua a los 50 mL de la disolución anterior hasta alcanzar un volumen de 500 mL, ¿cuál será el nuevo pH? c) Describa el procedimiento a seguir, y el material necesario para preparar la disolución más diluida. Solución: a) El HCl es un ácido fuerte, totalmente disociado en sus iones, luego si su concentración inicial es 0,5 M, la de los iones H+ y Cl- será la misma: [HCl]inicial = [H3O+ ]final = [Cl- ]final = 0,5 M Y como: pH = -log [H3O+ ] pH = -log (0,5) = 0,3 El valor obtenido evidencia que es una disolución fuertemente ácida. b) Si se diluye la disolución, lo que se añade es agua, luego los moles de HCl no variarán, pero al hacerlo el volumen final, la nueva concentración será menor: moles de HCl disolución inicial = 0,5 · 50 · 10-3 = 0,025 moles V disolución final = 500 · 10-3 L = 0,5 L Luego: [HCl]final = 0,025 / 0,5 = 0,05 M Y al ser, como ya se ha explicado, un ácido fuerte, la concentración de los iones liberados será también 0,05 M; por lo que: pH = - log (0,05) = 1,3 Sigue siendo una disolución ácida, aunque es menos ácida al ser más diluida. c) Para preparar una disolución diluida a partir de otra más concentrada, basta con tomar el volumen adecuado de la primera con una probeta, y llevarlo hasta un matraz aforado, donde se enrasará con agua hasta completar el volumen final deseado de disolución. De este modo, al tener los mismos moles de soluto que había en la disolución original, pero en un volumen total mayor, la concentración final es menor.
  • 7.
    ANDALUCÍA / JUNIO01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 4.- Dado el equilibrio: H2O (g) + C (s) ‡ CO (g) + H2 (g) DH > 0 Señale, razonadamente, cuál de las siguientes medidas produce un aumento de la concentración de monóxido de carbono: a) Elevar la temperatura. b) Retirar vapor de agua de la mezcla en el equilibrio. c) Introducir H2 en la mezcla. Solución: El principio de Le´Chatelier dice que, si sobre un sistema en equilibrio se introduce una modificación, el sistema evolucionará en el sentido en que se oponga a tal cambio. Como el signo de la entalpía de la reacción es positivo, se deduce que la reacción, de izquierda a derecha, es endotérmica. Por lo que: a) Si se eleva la temperatura, el sistema evolucionará en el sentido en que se absorba calor, es decir, en que sea endotérmica, que es tal y como está escrita, aumentando la concentración de monóxido de carbono, que es lo pretendido. b) Al ir retirando vapor de agua, el equilibrio se desplaza hacia donde se genere más vapor, esto es, hacia la izquierda, disminuyendo la concentración de monóxido de carbono. Luego no es una medida adecuada. c) Si se introduce hidrógeno, el equilibrio tiende a consumirlo, desplazándose hacia la izquierda, por lo que en vez de conseguir más monóxido de carbono, se conseguiría menos.
  • 8.
    ANDALUCÍA / JUNIO02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN Nº 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM OPCIÓN A Cuestión 3 En un matriz vacío se introducen igual número de moles de H2 y N2 que reaccionan según la ecuación: N2 (g) + 3 H2 (g) 2 NH3 (g) Justifique si, una vez alcanzado el equilibrio, las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas: a) Hay doble número de moles de amoniaco de los que había inicialmente de N2. b) La presión parcial de nitrógeno será mayor que la presión parcial de hidrógeno. c) La presión total será igual a la presión de amoniaco elevado al cuadrado. Solución: a) Se denomina "n" a los moles iniciales de reactivos, y "x" a los moles que reaccionan. Por la estequiometría de la reacción: N2 (g) + 3 H2 (g) 2 NH3 (g) Moles iniciales n n -- Moles equilibrio n - x n - 3· x 2· x Luego es una afirmación verdadera. b) Se define: P parcial de un gas = P total · x Siendo x la fracción molar del componente, es decir, sus moles entre los moles totales. La P total es la misma para todas las especies del equilibrio, pero la fracción molar no: x N2 = moles de N2/ moles totales x H2 = moles de H2/ moles totales moles de N2 equilibrio = n - x moles de H2 equilibrio = n - 3· x Como los moles de H2 son menos que los de N2, la fracción molar del primero será menor que la del segundo, y también lo será su P parcial. Es verdadero.
  • 9.
    ANDALUCÍA / JUNIO02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN Nº 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM c) Falso, la presión total del sistema es la suma de las presiones parciales de todos los componentes gaseosos de la mezcla.
  • 10.
    ANDALUCÍA / JUNIO02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN Nº 5 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM OPCIÓN A Cuestión 5 5. Sabiendo que la constante de ionización del ácido acético (Ka) tiene un valor de 1,8· 10-5 , calcule: a) El grado de disociación. b) El pH de una disolución 0,01 M de ácido acético (CH3COOH). Solución Se denomina HAc al ácido acético, que es monoprótico, y está parcialmente disociado. Se llama Ci a su concentración inicial, y "a" al grado de disociación del ácido; en el equilibrio: HAc + H2O Ac- + H3O+ [ ]inicial Ci -- -- [ ]equil. Ci · (1- a) Ci · a Ci · a La expresión de la Ka es: Ka = ([Ac- ]· [H3O+ ]) / [HAc] Y sustituyendo: 1,8· 10-5 =(Ci· a)2 / Ci · (1 - a) Operando se llega a la expresiónde al cual, en función de la Ci, se determina el valor del grado de disociación: Ci· a2 + 1,8 · 10-5 · a - 1,8 · 10-5 = 0 Así, por ejemplo, para una Ci = 1 M, se tiene: a = 4,24 · 10-3 = 0,42 % b) Se escribe de nuevo el equilibrio, llamando "x" a la cantidad de ácido disociada: HAc + H2O Ac- + H3O+ [ ]inicial 0,01 -- -- [ ]equil. 0,01 - x x x
  • 11.
    ANDALUCÍA / JUNIO02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN Nº 5 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM La expresión de la Ka es: Ka = ([Ac- ]· [H3O+ ]) / [HAc] Y sustituyendo: 1,8· 10-5 = x2 / (0,01 - x) De donde: x = 4,24 · 10-4 M = [H3O+ ] Y como por la definición de pH se tiene: pH = - log [H3O+ ] Se tiene que la disolución dada, es ácida, como cabía esperar, con un valor de pH: pH = 3,37
  • 12.
    ANDALUCÍA / JUNIO03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN Nº 6 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM OPCIÓN A 6. – Para la reacción en equilibrio: SOCl2 (g) ‡ SO2 (g) + Cl2 (g) La constante Kp es igual a 2,4, a 375 K. A esta temperatura se introducen 0,050 moles de SOCl2 en un recipiente cerrado de un litro. En el equilibrio calcule: a) Las presiones parciales de cada uno de los gases presentes. b) El grado de disociación del SOCl2 a esa temperatura. Dato: R = 0,082 (atm · L) / (mol · K) Solución: a) y b) Se escribe el equilibrio que tienen lugar, especificando concentraciones iniciales y en el momento del equilibrio (se hallan dividiendo moles por volumen total en litros), llamando a al porcentaje disociado en tanto por uno: SO2Cl2 (g) ‡ SO2 (g) + Cl2 (g) [ ]inicial 0,05 -- -- [ ]equil. 0,05 · (1 -a) 0,05 · a 0,05 · a Se hallan los moles totales en el equilibrio, en función de a: n totales = 0,05 · (1 -a) + 0,05 · a + 0,05 · a = 0,05 · (1 + a) La expresión que relaciona Kp con Kc es: Kp = Kc · (R · T)Dn De donde sustituyendo y despejando se tiene el valor de Kc: 2,4 = Kc · (0,082 · 375)2 - 1 Kc = 0,078 Se sustituye en la expresión de Kc: Kc = ([SO2] · [Cl2]) / [SO2Cl2] Kc = [0,05 · a]2 / 0,05 · (1 - a) = 0,078 Se obtiene una ecuación de 2º grado, cuya solución válida será:
  • 13.
    ANDALUCÍA / JUNIO03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN Nº 6 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM a = 0,692 = 69,2 % Se despeja el valor de P total en el recipiente, gracias a la ecuación de los Gases Ideales: P total = (n totales · R · T) / V Ahora, conocido el valor de a, se hallan los moles totales: n totales = 0,05 · (1 - 0,692) + 2 · 0,05 · 0,692 = 0,084 moles Y se sustituyen para determinar la P total de la mezcla: P total = (0,084 · 0,082 · 375) / 1 = 2,583 atm Ya se está en disposición de conocer las presiones parciales, basta con multiplicar la presión total por la fracción molar de cada especie, la cual se halla dividiendo sus moles en el equilibrio entre los moles totales: x SO2 = x Cl2 = (0,05 · 0,692) / 0,084 = 0,40 x SO2Cl2 = (0,05 · (1 - 0,692)) / 0,084 = 0,19 P SO2 = P Cl2 = 0,40 · 2,583 = 1,033 atm P SO2Cl2 = 0,19 · 2,583 = 0,49 atm
  • 14.
    ANDALUCIA / JUNIO99. LOGSE / QUÍMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / OPCION A / CUESTIÓN nº 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 4.- a) ¿Cúal es el pH de 50 mL de una disolución 0,1 M de NaOH? b) ¿Cuál será el pH de la disolución que resulta al añadir agua a la anterior hasta que el volumenresultante sea diezveces mayor? c) ¿Cuál es el pH de 100 mL de una disolución 0,01 M de HCl? Solución: a) Al ser una base fuerte, se encuentra totalmente disociado: NaOH " Na+ + OH- De esta manera, la concentración de iones Na+ y OH- será la misma que la de NaOH, es decir, 0,1 M. Para calcular su pH, calcularemos antes el pOH, sabiendo que: PH = 14 – pOH El pOH resultante será: pOH= -log [OH- ]= -log 0,1=1 pH= 14-1= 13 b) Si añadirmos agua, la concentración variará en funcióndel volumenañadido: si añadimos agua hasta que el volumen sea 10 veces mayor, la concentración quedará reducida diez veces: [NaOH]= 0,1 / 10 = 0,01 M Analogamente al proceso anterior, hallamos el pOH primero, para despúes calcular el pH: pOH= -log [OH- ] = -log 0,01= 2 pH= 14 – 2 = 12 c) El ácido clorhídrico es un ácido fuerte, por lo que se encontrará totalmente disociado: HCl " H+ + Cl- De esta forma, la concentración de iones H+ será la misma que la concentración de HCl, es decir: 0,01 M.
  • 15.
    ANDALUCIA / JUNIO99. LOGSE / QUÍMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / OPCION A / CUESTIÓN nº 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM pH= -log [H+ ]= -log 0,01 = 2
  • 16.
    ANDALUCIA / JUNIO99. LOGSE / QUÍMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / OPCION A / CUESTIÓN nº 6 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 6.- En un matraz de un litro de capacidad se introducen 0,387 moles de nitrógeno y 0,642 moles de hidrógeno, se calienta a 800 K y se establece el equilibrio: N2(g) + 3H2 (g) [AM1] D 2NH3 (g) encontrándose que se han formado 0,06 moles de amoníaco. Calcular: a) La composición de la mezcla gaseosa en equilibrio. b) Kc y Kp a la citada temperatura. Dato: R= 0,082 atm·L·K-1 ·mol-1 Solución: a) Realizamos una tabla con los datos aportados por el problema: N2 (g) + 3H2 (g) D 2NH3 (g) Concentraciones iniciales: 0,387 0,642 Concentraciones reaccionantes: x 3x Concentraciones en equilibrio: 0,387-x 0,642-3x 2x = 0,06 De donde se deduce que x = 0,03 moles/l Sustituyendo, obtendremos la concentración de la mezcla gaseosa en el equilibrio: [N2] = 0,387-0,03 = 0,357 moles/l [H2] = 0,642-3·0,03 = 0,552 moles/l [NH3] = 0,06 moles/l b) Calcularemos el valor de Kc según: Kc = [NH3]2 / [H2]·[NH3]3 = (0,06)2 / (0,357)·(0,552)3 = 0,06 (mol/l)-2 Para calcular Kp lo haremos según la relación que existe entre estas dos constantes: Kp = Kc· (RT)Dn Kp = 0,06 · (0,082 · 800)-2 = 1,394 · 10-5 atm-2
  • 17.
    ANDALUCIA / JUNIO99. COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / OPCION A / Nº 5. www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 5.- a) ¿Cuántos mL de disolución acuosa 0,1 M de NaOH hay que añadir a 100mL de agua para que su pH sea 12?. b) ¿Cuántos mL de disolución acuosa de HCl 0,01 M se necesitan para neutralizar completamente la disolución básica de pH 12?. Los volúmenes se consideran aditivos. Solución: a) El hidróxido sódico es una base fuerte que se disocia totalmente: NaOH → Na+ + OH- Por lo tanto, moles iniciales de NaOH = moles finales de OH- Conociendo el valor del pH = 12, calculamos la concentración final de OH- . pOH = 14 – pH pOH = 14-12 = 2 [OH- ] = 0,01 M moles de OH- en la disolución final = 0,01 · ( VNaOH + 0,1 ) moles de NaOH iniciales = 0,1 · VNaOH Entonces: 0,01 · ( VNaOH + 0,1) = 0,1 VNaOH Despejando, se obtiene que el volumen de NaOH 0,1 M necesario es VNaOH = 11,1 mL b) Reacción de neutralización, (teniendo en cuenta que tanto la base como el ácido son fuertes y se disocian totalmente). NaOH + HCl → NaCl + H2O La neutralización se produce en el punto de equivalencia donde: equivalentes de NaOH = equivalentes de HCl NNaOH · VNaOH = NHCl · VHCl 0,1 · 11,1 = 0,01 · VHCl El volumen de HCl 0,01 M necesario para la neutralización es: VHCl = 111 mL
  • 18.
    ANDALUCIA / JUNIO99. COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / OPCION A / Nº 5. www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
  • 19.
    ANDALUCIA / JUNIO99.COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / OPCION B / Nº 5 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 5.-El producto de solubilidad del fluoruro de magnesio en agua vale Ks = 8 · 10-8 . Calcule: a) La solubilidad de dicho compuesto en agua b) La solubilidad de una disolución 0,5 M de fluoruro de sodio. Solución: a) MgF2↓ D Mg+2 + 2 F- inicial C final s 2s Ks = s (2s)2 8 · 10-8 = 4 · s3 s = 2,71 · 10-3 mol/L b) MgF2↓ D Mg+2 + 2 F- (sal insoluble) s´ 2s´ NaF " Na+ + F- (sal soluble) 0,5 M 0,5 M Se presenta en este caso el efecto ión-común. El ión F- procedente del NaF hace que el equilibrio de disociación del fluoruro de magnesio se desplace hacia la izquierda Ks = s´· (2s´+ 0,5)2 8 · 10-8 = s´· (2s´+ 0,5)2 ; aproximando: 2s´+ 0,5 j 0,5 s´ = (8·10-8 ) / (0,5)2 = 3,2 · 10-7 mol/L Como era de esperar la solubilidad disminuye.
  • 20.
    ANDALUCIA / JUNIO99. COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO/ OPCION B / Nº 6 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 6.- En un matraz de 5 litros se introduce CaCO3 y se calienta a 1000K, estableciéndose el equilibrio: CaCO3 (s) D CaO (s) + CO2(g) a) ¿Cuántos gramos de CaO se obtienen? b) ¿Qué cantidad de CaCO3 se habrá transformado? Datos: Kc = 4 · 10-2 a 1000K. Masas atómicas: C = 12; O = 16; Ca = 40. Solución: a) CaCO3 (s) D CaO (s) + CO2 (g) Inicial Co _ _ Equilibrio Co – x x x Kc = [CO2] En la constante de equilibrio sólo aparece el dióxido de carbono, porque es el único gas de este equilibrio heterogéneo. x = 4 · 10-2 M [CaO] = [ CO2] en el equilibrio, por lo tanto los moles de CaO serán: Moles de CaO = (4 · 10-2 M) · 5 L= 0,2 moles Los gramos de CaO obtenidos son = 0,2 moles · 56 g/mol = 11,2 g b) La cantidad de moles de carbonato de calcio transformados, según la estequiometría de la reacción, serán los mismos que se han formado de óxido de calcio. Gramos de CaCO3 transformados = 0,2 moles · 100 g/mol = 20 g
  • 21.
    ANDALUCÍA / SEPTIEMBRE00. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCION A / CUESTIÓN 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 4.- a) Aplicando la teoría de Brónsted y Lowry, en disolución acuosa, razone si son ácidos o bases las especies HCO3 - y NH3. b) Indique cuáles son las bases conjugadas de los ácidos H3O+ y HNO2. c) Indique cuáles son los ácidos conjugados de las bases Cl- y HSO4 - . Solución: a) Según la teoría de Brönsted y Lowry: Ácido es toda especie química capaz de ceder protones Base es toda especie química capaz de aceptar protones. El ión bicarbonato, por lo tanto sería ácido, ya que puede ceder un protón. Pero, a también se puede comportar como base aceptando un protón. Este posibilidad de doble comportamiento le convierte en anfótero. HCO3 - + H2O D CO3 2- + H3O+ (actuación como ácido) HCO3 - + H2O D H2CO3 + OH- (actuación como base) El amoniaco sería básico, ya que es capaz de aceptar un protón. NH3 + H2O D NH4 + + OH- b) Las bases conjugadas de los citados ácidos son las siguientes: En el primer caso es el H2O, ya que: H3O+ + H2O D H2O + H3O+ En el segundo caso es el NO2 - , ya que: HNO2 + H2O D NO2 - + H3O+ c) Los ácidos conjugados de las especies citadas son los siguientes: En el primer caso es el HCl, ya que: HCl + H2O D Cl- + H3O+ En el primer caso es el H2SO4, ya que: H2SO4 + H2O D HSO4 - + H3O+
  • 22.
    ANDALUCÍA / SEPTIEMBRE00. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCION A / CUESTIÓN 6 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 6.- Para el equilibrio I2 (g) + H2(g) ⇔ 2HI(g), la constante de equilibrio Kc es 54,8 a la temperatura de 425 'C. Calcule: a) Las concentraciones de todas las especies en el equilibrio si se calientan, a la citada temperatura, 0,60 moles de HI y 0,10 moles de H2 en un recipiente de un litro de capacidad. b) El porcentaje de disociación del HI. Solución: a) Es un equilibrio homogéneo en fase gas: Co = n0 / V Como el volumen del sistema es 1 litro, las concentraciones coinciden con las cantidades molares. 2HI ⇔ I2 + H2 c.inicial 0,6 - 0,1 c.reaccionante 2x c.equilibrio 0,6-2x x 0,1+x La expresión de Kc según la L.A.M. es: Kc = [I2]·[ H2] / [HI]2 Kc= x · (0,1+x) / (0,6-2x)2 = 54,8 Resolviendo la ecuación, se obtiene: x1 = 0,28 y x2= 0,31 El segundo valor se desprecia ya que resultaría una concentración de HI negativa en el equilibrio. Por lo tanto, las concentraciones en equilibrio serán: [HI] = 0,6 – 2·0,28 = 0,04 mol/L [I2 ] = 0,28 mol/L [H2] = 0,1 + 0,28 = 0,38 mol/L b) El grado de disociación (α) del HI, se calcula como el cociente entre el número de moles disociados y el número de moles totales del mismo compuesto: α = (0,6-2x) / 0,6 = 0,56 / 0,6 = 0,9333 Luego el grado de disociación del HI es de un 93,3%. Como se puede observar se trata de un porcentaje muy alto.
  • 23.
    ANDALUCÍA / SEPTIEMBRE00. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 5 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 5.- Se disuelven 10 gramos de sosa comercial en 1 litro de agua. Para la neutralización de 25 mL de esta disolución se necesitaron 50 mL de disolución 0,05 M de ácido sulfúrico. a) Calcule la riqueza en hidróxido de sodio de la sosa comercial. b) Indique el procedimiento a seguir en la valoración, y describa el material de laboratorio necesario. Masas atómicas: H = 1; O = 16; Na = 23. Solución: a) En una valoración el número de equivalentes de ácido y de base es el mismo: nº equiv. ácido = nº equiv. base (N·V) ácido = (N·V) base Con la masa de sosa utilizada para preparar la disolución, calculamos su concentración molar, y con ella, la normalidad: n NaOH = 10 / 40 = 0,25 moles M sosa = 0,25 / 1 = 0,25 M V disolución = 1 L N sosa = M · valencia = 0,25 N Utilizando los datos correspondientes a la valoración ácido-base: N base = ? V base = 25 mL = 0,025 L N ácido = M · valencia = 0,05 · 2 = 0,1 N V ácido = 50 mL = 0,05 L N base = (0,1 · 0,05) / 0,025 = 0,2 N Es decir, de los hipotéticos 0,25 equivalentes / litro de la sosa comercial, sólo reaccionan con el ácido 0,2 equivalentes / litro , que serán los que son hidróxido de sodio puro, por tanto la riqueza en tanto por ciento será: Riqueza sosa en % = (0,2 · 100) / 0,25 = 80% b) El ácido sulfúrico, de concentración conocida (disolución patrón), se introduce en una bureta, con cuya llave vamos dejándolo caer poco a poco. La base se coloca en un matraz Erlenmeyer, midiendo exactamente el volumen que se tiene (25 mL), y se le añade unas gotas de indicador ácido- base adecuado (que vire dentro del intervalo de pH de la reacción).
  • 24.
    ANDALUCÍA / SEPTIEMBRE00. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 5 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Se va adicionando el ácido gota a gota, y como la bureta que lo contiene está graduada, sabemos en cada momento el volumen que va siendo consumido con exactitud. (en este caso 50 mL). Cuando el indicador cambie de color, se cierra la llave de la bureta, pues la valoración habrá terminado, y entonces se aplica la ecuación: nºequvalentes ácido = nºequivalentes base (N · V) ácido = (N · V) base , calculando el único dato desconocido: N base El material necesario para una valoración es: - un soporte de bureta. (a) - una pinza para sujetar la bureta a su soporte. (b) - una bureta graduada. (c) - un matraz Erlenmeyer. (d) - un indicador ácido-base adecuado para nuestra reacción. (a) (b) (c) (d)
  • 25.
    ANDALUCÍA / SEPTIEMBRE01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 3.- Para la reacción: 2 NO (g) ‡ N2 (g) + O2 (g) DHº = -182 KJ Indique razonadamente si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas: a) La constante de equilibrio aumenta al adicionar al adicionar NO. b) Una disminución de temperatura favorece la obtención de N2 y O2. Solución: El principio de Le´Chatelier dice que, si sobre un sistema en equilibrio se introduce una modificación, el sistema evolucionará en el sentido en que se oponga a tal cambio. Como el signo de la entalpía de la reacción es negativo, se deduce que la reacción, de izquierda a derecha, es exotérmica. Por lo que: a) Falsa: la constante de equilibrio permanece constante pese a que se modifiquen concentraciones, puesto que Keq sólo varía con la temperatura. b) Verdadera. Si se disminuye la temperatura, el sistema evolucionará en el sentido en que se desprenda calor, es decir, en que sea exotérmica, que es tal y como está escrita, aumentando la concentración de los dos productos de reacción
  • 26.
    ANDALUCÍA / SEPTIEMBRE01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 5 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 5.- La constante Kb del NH3 es igual a 1,8·10-5 a 25ºC. Calcule: a) La concentración de las especies iónicas en una disolución 0,2 M de amoníaco. b) El pH de la disolución y el grado de disociación del amoníaco. Solución. a) La disolución del amoníaco es el hidróxido de amonio, que es una base débil, disociada parcialmente. Se denomina x a la concentración de base disociada, y por tanto, de iones liberados: NH4OH ‡ NH4 + + OH- [ ]inicial 0,2 -- -- [ ]equilibrio 0,2 – x x x La expresión de la constante de equilibrio es la siguiente: Kb = ([OH- ] · [NH4 + ]) / [NH4OH] Luego sustituyendo las concentraciones en el equilibrio por sus valores correspondientes, se tiene: Kb = x2 / (0,2 – x) 1,8·10-5 = x2 / (0,2 – x) De donde: x = 1,88·10-3 M Por lo tanto, en el equilibrio, se tiene: [NH4OH] = 0,198 M [OH- ] = [NH4 + ] = 1,88·10-3 M b) Como se tiene una disolución básica, se define: pOH = -log [OH- ] pOH = 2,72
  • 27.
    ANDALUCÍA / SEPTIEMBRE01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 5 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Y como, por el producto iónico del agua se relacionan pH y pOH, se calcula: pH = 14 – pOH pH = 11,3 El grado de disociación se representa con la letra griega a, e indica lo que se halla disociada una especie, en tanto por uno. El equilibrio de disociación del amoníaco, en función de a, quedaría: NH4OH ‡ NH4 + + OH- [ ]inicial 0,2 -- -- [ ]equilibrio 0,2· (1 – a) 0,2· a 0,2· a Y como de comparar las expresiones en el equilibrio se tiene: x = 0,2 · a Y además ya se ha calculado: x = 1,88·10-5 Se determina: a = 9,4·10-3 = 0,94 %
  • 28.
    ANDALUCÍA / SEPTIEMBRE02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN Nº 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM OPCIÓN A Cuestión 4 4. a) El pH de una disolución de un ácido monoprótico (HA) de concentración 5· 10-3 M es 2, 3. ¿Se trata de un ácido fuerte o débil? Razone la respuesta. b) Explique si el pH de una disolución acuosa de NH4Cl es mayor, menor o igual a siete. Solución: a) Se escribe el equilibrio de disociación del ácido, y con el valor de pH dado, se determina la concentración de protones; si coincide con la concentración inicial de ácido, se puede hablar de un ácido fuerte, pues estaría totalmente disociado en sus iones: HA + H2O A- + H3O+ [ ]inicial 5 · 10-3 -- -- [ ]equil. 5 · 10-3 - x x x pH = - log [H3O+ ] = 2,3 De donde: [H3O+ ] = 5 · 10-3 = [HA ]inicial Luego el ácido dado es fuerte. b) Una sal en disolución está totalmente disociada en sus iones: NH4Cl τ NH4 + + Cl- Estos iones, a su vez, reaccionan con el agua: Cl- + H2O τ HCl + OH- Pero el ácido formado es fuerte, y está disociado en sus iones completamente, luego los protones del ácido, junto con los OH- del medio, darían un pH neutro. NH4 + + H2O NH4OH + H+ Se forma una base débil, disociada sólo parcialmente, luego el pH de la disolución de la sal vendrá dado por los H+, generados en la hidrólisis de los iones amonio, por lo que será de carácter ácido.
  • 29.
    ANDALUCÍA / SEPTIEMBRE02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTCA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN Nº 6 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM OPCIÓN A Cuestión 6 Para la reacción: CO2 (g) + C (s) 2 CO (g) Kp = 10, a la temperatura de 815ºC. Calcule, en el equilibrio: a) Las presiones parciales de CO2 y CO a esa temperatura, cuando la presión total en el reactor es de 2 atm. b) El número de moles de CO2 y de CO, si el volumen del reactor es de 3 litros. Dato: R = 0,082 (atm· L) / (K· mol) Solución: a) La expresión de Kp para el equilibrio dado es la siguiente: Kp = (P CO)2 / P CO2 = 10 Donde P CO y P CO2 son las presiones parciales de las dos especies gaseosas presentes. Además se sabe que la presión total es la suma de las parciales: P CO + P CO2 = 2 atm Luego, combinando ambas expresiones: 10 = (P CO)2 / (10 - P CO) Y queda la ecuación: (P CO)2 + 10 P CO - 20 = 0 Se resuelve, y el valor de P CO obtenido se utiliza para hallar el de CO2: P CO = 1,7 atm P CO2 = 2 - 1,7 = 0,3 atm b) Se escriben las expresiones de las presiones parciales de los gases, en función de la P total y de sus fracciones molares: P CO = 2 · x CO
  • 30.
    ANDALUCÍA / SEPTIEMBRE02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTCA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN Nº 6 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM P CO2 = 2 · x CO2 Y las expresiones de las fracciones molares en función de los moles de esa especie y de los moles totales, que se calculan con la ecuación de los gases perfectos (P = 2 atm, V = 3 L) P· V = n · R T n totales = (2 · 3) / (0,082 · 1088) = 0,067 moles Con los datos de presiones parciales del apartado anterior, y el valor de moles totales, se hallan los moles de las dos especies: En general: xi = Pi / p Total x CO = 1,7 / 2 = 0,85 x CO = moles CO / moles totales De donde : Moles CO = 0,85 · 0,067 = 0,057 moles de CO Lo mismo se haría con el CO2: x CO2 = 0,3 / 2 = 0,15 x CO2 = moles CO2 / moles totales moles CO2 = 0,15 · 0,067 = 0,010 moles de CO2
  • 31.
    ANDALUCÍA / SEPTIEMBRE03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM OPCIÓN A 3.- Dados los equilibrios: 3 F2 (g) + Cl2 (g) ‡ 2 ClF3 (g) Cl2 (g) + H2 (g) ‡ 2 HCl (g) 2 NOCl (g) ‡ 2 NO (g) + Cl2 (g) a) Indique cuál de ellos no se afectará por un cambio de volumen, a temperatura constante. b) ¿Cómo afectará a cada equilibrio un incremento en el número de moles de cloro? c) ¿Cómo influirá en los equilibrios un aumento de presión? Justifique las respuestas. Solución: El Principio de Le´Chatelier, dice que si sobre un sistema en equilibrio se introduce alguna modificación, el sistema tenderá a desplazarse en el sentido que se oponga a tal alteración: a) Una variación del volumen sólo afecta a un equilibrio en el que haya diferente número de moles gaseosos de reactivos que de productos, para que P · V = cte. De modo que de los equilibrios dados, no modificará el segundo (2 moles de reactivos y 2 moles de productos), y sí los otros dos. b) El incremento en los moles de alguna especie, desplazará el equilibrio en el sentido en que se consuma dicha especie. Luego los equilibrios 1 y 2 se desplazarán hacia la derecha (puesto que el cloro en ellos es un reactivo), mientras que en el 3º lo hará hacia la izquierda (al ser el cloro uno de los productos) c) Un aumento de la presión hará que el equilibrio se desplace en el sentido en que sea menor el número de moles de gases, para que se mantenga: P · V = cte. En el equilibrio 1, hay menos moles gaseosos a la izquierda, luego hacia allí se irá el equilibrio. En el 2º no se verá afectado por un aumento de P, al ser igual el nº de moles de reactivos y productos. En el 3º, tenderá a irse hacia la izquierda, donde sólo hay 2 moles de gases, frente a los 3 de la derecha.
  • 32.
    ANDALUCÍA / SEPTIEMBRE99. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / Nº 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 3.- Complete las siguientes reacciones entre pares ácidos y bases deBrönsted-Lowry: a) NH4 + + H2O D b) H2O + CO3 = D c) H2O + CH3COO- D Solución: Se trata de completar estos equilibrios con los correspondientes ácidos y bases conjugados de cada especie, formando dos pares ácido-base de Brönsted: a) NH4 + + H2O D NH3 + H3O+ b) H2O + CO3 = D HCO3 - + OH- c) H2O + CH3COO- D CH3COOH + OH- Como vemos el ión amonio es de caracter ácido, mientras que el ióncarbonato y el ión acetato son de caracter básico.
  • 33.
    CATALUÑA / JUNIO98.COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN B / Nº 5 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 5.- Si la constante del producto de solubilidad del cloruro de plomo es 1,7⋅10-5 a) Indicar que se entiende por solución saturada. ( 0,5 ptoS) b) Calcula la solubilidad del cloruro de plomo en mol/L . (0,75 ptos) c) Calcula el volumen de solución saturada que se puede preparar con 1,0 g de cloruro de plomo (II). (0,75 ptos) Datos: Masas atómicas: Pb = 207; Cl = 35,5 Solución: a) Disolución saturada es la disolución de una sustancia cuya concentración es la de equilibrio, con parte de sustancia no disuelta. Es decir aquella cuya concentración coincide con el limite de la solubilidad. b) Equilibrio de solubilidad: PbCl2(s) D Pb2+ (aq) + 2Cl- (aq) Las concentraciones de cada ión seran: [Pb2+ ] = S; [Cl- ] = 2S Por lo que sustituyendo en la expresión de Ks: ( teniendo en cuenta el Pm de PbCl2 = 278 g/mol), la solubilidad será: S = 1,6⋅10–2 mol/L · 278 g/mol = 4,5 g / L c) Como en 1L se disuelven 4,5 g de esta sal, el volumen de disolución saturada que se puede preparar con 1 g de PbCl2 será: 1 g / (4,5 g/L) = 0,22 L Lmol Ks SSSSKs /106,1 4 107,1 4 ;4)2( 23 5 332 − − ?= ? ====
  • 34.
    ANDALUCIA/ SEPTIEMBRE 99.COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / OPCION B / Nº 6 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 6.– El producto de solubilidad del hidróxido de magnesio es 3,4 · 10-11 . Calcule: a) La solubilidad del hidróxido de magnesio en agua. b) El pH de la disolución resultante. Masas atómicas: H = 1, O = 16; Mg = 24 Solución: a) Mg(OH)2$ " Mg+2 + 2 OH- s 2s Kps = 3,4 · 10-11 = (s) · (2s)2 = 4s3 ; despejando s se obtiene que la solubilidad es s = 4,4 · 10-4 mol/L b) pH = -log (H3O+ ). Como en este caso lo que tenemos en disolución es un hidróxido, conocemos la OH- . pOH- = - log (2 · 4.4 · 10-4 ) = 3,05 por la relación entre pH y pOH, calculamos el pH. pH = 14 – pOH ; pH = 14 – 3,05 = 10,95
  • 35.
    ANDALUCÍA/JUNIO 98. LOGSE/QUÍMICA/ CINÉTICA YEQUILIBRIO/ OPCIÓN A/ Nº6 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 6.-Para la reacción: SbCl5(g) SbCl3(g)+Cl2(g) Kp, a la temperatura de 182ºC, vale 93,32.10-2 . En un recipiente de 0,40 litros se introducen 0,2 moles de pentacloruro y se eleva la temperatura a 182ºC hasta que se establece el equilibrio anterior. Calcule: a) La concentración de las especies presentes en el equilibrio. b) La presión de la mezcla gaseosa. Datos: R = 0,082 atm · l / mol · K Solución 6: SbCl5(g) ↔ SbCl3(g)+Cl2(g) ni 0,2 nr x x x neq. 0,2-x x x ∆n=2-1=1 Kp=Kc(RT)∆ n ; 9,32 ⋅ 10-2 = Kc · (0,082 · 455) ; Kc = 2,498 ⋅ 10-3 mol/l Kc = SbCl3[ ]⋅ Cl2[ ] SbCl5[ ] 2,5 ⋅10 −3 = x 0,4 ⋅ x 0,4 0,2 − x 0,4 x = 1,37.10-2 moles [SbCl5] = (0,2-x) / 0,4 = 0,47mol/l [SbCl3] = [Cl2] = x / 0,4 = 0,034mol/l PT ·V = n T · R · T (ecuación de los gases ideales) Siendo nT = 0,2 + x = 0,213 moles
  • 36.
    ANDALUCÍA/JUNIO 98. LOGSE/QUÍMICA/ CINÉTICA YEQUILIBRIO/ OPCIÓN A/ Nº6 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM P = 0,213 ⋅ 0,082 182 + 273( ) 0,4 = 19,93atm La presión total de la mezcla gaseosa es 19,93atm.
  • 37.
    ANDALUCIA / JUNIO98.COU / QUIMICA / TERMOQUÍMICA / OPCION A / Nº 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 3.- Dada la reacción: A(g) + B(g) > C(g) + D(s); H = - 85 kJ/mol; S = 85 J/K · mol a) a) Indique, justificadamente, cuál será el signo de S. b) b) ¿A qué temperatura estará en equilibrio la reacción?. c) c) ¿A partir de qué temperatura será espontánea la reacción?. Solución: a) En la reacción dada hay dos sustancias gaseosas en el primer miembro y una gaseosa y otra sólida en el segundo miembro. Por esta razón, el desorden será menor en el segundo miembro, con lo que la entropía disminuirá en la reacción. ∆S < 0. a) Cuando ∆G =0 , la reacción estará en equilibrio. Según la relación: ∆G = ∆S - T∆S ; ∆G = -85 – T· (-85·10-3 ) = 1000 K c) Si T < 1000K , ∆G < 0 , y la reacción será espontánea.
  • 38.
    ANDALUCÍA/ SEPTIEMBRE 98.LOGSE/ QUÍMICA/ CINÉTICA Y EQUILIBRIO/ OPCIÓN A/ Nº6 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 6.- Se tienen dos disoluciones, una obtenida disolviendo 0,6 g de hidróxido de sodio en 100 mL de agua y otra de ácido sulfúrico 0,25 M. a) ¿Cuál es el pH de cada disolución? b) ¿Qué pH tendrá una disolución obtenida al mezclar 50 mL de cada una? Datos:Masa atómicas: H=1; O=16; Na=23 Solución 6: a) Mm(NaOH)= 1+16+23= 40 0150 40 60 ′= ′ == Mm m n moles de NaOH M = 0,015 / 0,1 = 1,5 · 10-3 mol/l NaOH → Na+ + OH- [OH- ] = 1,5 · 10-3 mol/l pOH= -log[OH- ] = 2,82 ; pH = 14-pOH = 14 – 2,82 = 11,18 H2SO4 + H 2O → 2H30+ + SO4 2- (se supone total disociación) [H2SO4] = 0,25 M [H30+ ] = 2 · 0,25 = 0,5 M; pH= -log[H30+ ] = 0,3 b) Entre el ácido y la bases fuertes tiene lugar una reacción de neutralización: 2NaOH + H2SO4 → Na2SO4 + 2H2O Con cada mol de iones hidronio reacciona un mol de iones oxhidrilo: H30+ + OH- → H2O n H30+ = V· M = 0,05 · 0,50 = 0,025 = 2,5 · 10-2
  • 39.
    ANDALUCÍA/ SEPTIEMBRE 98.LOGSE/ QUÍMICA/ CINÉTICA Y EQUILIBRIO/ OPCIÓN A/ Nº6 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM n OH- = V· M = 0,05 · 1,5 ·10-3 = 7,5 · 10-5 Luego quedarán sin neutralizar 2,49 ·10-5 moles de iones H30+ . pH= -log[H30+ ] = 1,60
  • 40.
    COMUNIDAD DE ARAGÓN/JUNIO 2004. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN 1 / CUESTIÓN 3 3) En una valoración ácido-base se valora un ácido débil (HA) con una base fuerte (BOH). Al llegar al punto final razone sobre la veracidad de las siguientes afirmaciones: a) Sólo se han neutralizado parte de los iones OH- de la base. b) El pH en el punto de equivalencia es 7 c) Se han gastado los mismos moles de ácido que de base. (1,5 puntos) SOLUCIÓN CUESTIÓN 3 (OPCIÓN 1) a) Falsa, han reaccionado todos iones OH- de la base, pero la sal formada se hidroliza con el agua y el anión A- , del ácido débil, reacciona nuevamente con el agua produciendo iones OH- : HA + BOH BA + H2O BA → A- + B+ A- + H2O HA + OH- b) El pH en el punto de equivalencia será mayor de 7, debido a la reacción de hidrólisis de la sal y posterior reacción del anión A- con el agua. El pH se calcula a partir de la constante de hidrólisis del ácido débil conjugado (HA): A- + H2O HA + OH- pOH = -log [OH- ], pH = 14 - pOH c) Verdadera, la estequiometría de la reacción indica que cada mol de ácido reacciona con un mol de la base. www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
  • 41.
    COMUNIDAD DE ARAGÓN/JUNIO 2004. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN 1/ CUESTIÓN 4 4) Se introducen 0,85 moles de H2 y 0,85 moles de CO2 en un recipiente de 5 litros y se calienta la mezcla a 1.600 °C. Al establecerse el equilibrio: H2 (g) + CO2 (g) CO (g) + H2O (g), se encuentra que la mezcla de gases contiene 0,55 moles de CO. a) Determine las presiones parciales de cada gas en el equilibrio. b) Si a los gases en el equilibrio se añaden 0,4 moles de CO, ¿cuáles serán las concentraciones de los gases cuando se alcance de nuevo el equilibrio a la misma temperatura? R = 0,082 atm.l/mol.K (2,5 puntos) SOLUCIÓN CUESTIÓN 4 (OPCIÓN 1) a) Se trata de un equilibrio químico homogéneo en fase gaseosa, donde no hay variación del número de moles (∆n=0). H2 CO2 CO H2O Concentraciones iniciales 0,85 moles/5 l 0,17 M 0,85 moles/5 l 0,17 M 0 0 Concentraciones en el equilibrio 0,17-0,11 0,06 M 0,17-0.11 0,06 M 0,55 moles/5 l 0,11 M 0,11 M Las presiones parciales se calculan aplicando la ecuación de los gases perfectos a cada una de las sustancias que se encuentran presentes en el equilibrio: 2 2 2 2 H CO CO H O P =9,2atm P =9,2atm P =16,9atm P =16,9atm 2 2 2 2 H CO CO H O atm.l P =0,06M.0,082 1.873K; mol.K atm.l P =0,06M.0,082 1.873K; mol.K atm.l P =0,11M.0,082 1.873K; mol.K atm.l P =0,11M.0,082 1.873K; mol.K a) Al añadir 0,4 moles de CO (producto) el equilibrio, por el principio de Le Chatelier, se desplaza hacia los reactivos. Cuando se alcanza de nuevo el equilibrio, las concentraciones de reactivos y productos han variado pero la constante de equilibrio sigue siendo la misma. Para calcular Kc, tenemos que aplicar la ley de equilibrio químico o ley de acción de masas que en su forma general para el equilibrio, aA + bB cC + dD es: www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
  • 42.
    COMUNIDAD DE ARAGÓN/JUNIO 2004. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN 1/ CUESTIÓN 4 c c 0,11M 0,11M K = ; 0,06M 0,06M K =3,36 i i H2 CO2 CO H2O Concentraciones iniciales 0,06 M 0,06 M 0,11M+ 0,4moles/5 l 0,19 M 0,11M Concentraciones en el equilibrio 0,06 M + x 0,06 M + x 0,19 M - x 0,11M - x Aplicando la ley de acción de masas: ( )( ) ( )( ) ( )( ) ( ) c 2 0,19 - x 0,11 - x 0,19 - x 0,11 - x K = , 3,36= 0,06 + x 0,06 + x 0,06 + x Resolviendo nos queda una ecuación de segundo grado en x: 2,36x2 + 0,7032x - 8,9.10-3 . Cuya solución es: x = 0,012 M. Las nuevas concentraciones de todas las especies en el equilibrio son: [H2] = 0,072 M [CO2] = 0,072 M [CO] = 0,178 M [H2O] = 0,098 M www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
  • 43.
    COMUNIDAD DE ARAGÓN/JUNIO 2004. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN 2 / CUESTIÓN 1 1) Explique, con las ecuaciones químicas necesarias, por qué al mezclar 20 ml de ácido clorhídrico 0,10 M con 10 ml de amoniaco 0,20 M la disolución resultante no es neutra. Indique si su pH será mayor o menor de 7. (1,5 puntos) SOLUCIÓN CUESTIÓN 1 (OPCIÓN 1) La reacción que se produce es: HCl + NH3 NH4Cl, Dónde se observa que el HCl reacciona mol a mol con el NH3: Moles de HCl, 0,02 L . 0,10 M = 0,002 moles Moles de NH3, 0,01 L . 0,20 M = 0,002 moles Luego, reacciona todo el HCl con el NH3 formando 0,002 moles de NH4Cl de concentración: 0,002 moles M = = 0,02 L + 0 0.0 ,01 L 6 M La sal formada NH4Cl, se hidroliza con el agua: NH4Cl → NH4 + + Cl- , Los aniones cloro no tienen ninguna tendencia a reaccionar con el agua y regenerar el ácido conjugado ya que éste es un ácido muy fuerte que no existe en disolución si no es disociado en sus iones (Cl- y H+ ). En cambio, los iones NH4 + tienen como base conjugada al NH3, que es una base débil. El equilibrio asegura la presencia de ambas especies. Se produce una reacción ácido-base en la que el ión NH4 + se comporta como ácido y el H2O como base: NH4 + + H2O NH3 + H3O+ La disolución resultante es ácida, por lo tanto con un pH menor de 7. www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
  • 44.
    COMUNIDAD DE ARAGÓN/SEPTIEMBRE/ 2004/ LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN 1/CUESTIÓN 5 OPCIÓN 1. Cuestión 5. Calcule el pH de la disolución que resulta cuando se añaden 0,8 litros de ácido acético 0,25 M a 0,2 litros de hidróxido de sodio 1,0 M. Ka (ácido acético) = l,8xl0-5 (2,5 puntos) SOLUCION CUESTIÓN 5 (OPCIÓN 1) La reacción entre el ácido acético y el hidróxido de sodio es: CH3COOH + NaOH → CH3COONa + H2O La estequiometría de la reacción nos indica que el ácido y la base reaccionan mol a mol: Moles de CH3COOH 0,8 L x 0,25 M = 0,2 moles de ácido acético. Moles de NaOH, 0,2 L x 1 M = 0,2 moles de hidróxido de sodio Por lo tanto, se consumen totalmente ambos reactivos obteniéndose 0,2 moles de acetato de sodio. La concentración del CH3COONa será: 0,2 moles 0,2 M 0,8 L + 0,2 L = El acetato de sodio en disolución acuosa se hidroliza totalmente: CH3COONa → CH3COO- + Na+ El ión acetato, al ser una base débil, reacciona con el agua estableciéndose el siguiente equilibrio: CH3COO- + H2O CH3COOH + OH- La disolución tendrá por lo tanto carácter básico y para calcular el pH de la misma, primero tendremos que saber cual es la concentración de OH- en el equilibrio. CH3COO- H2O CH3COOH OH- Concentraciones iniciales 0,2 M _ 0 0 Concentraciones en el equilibrio 0,2 - x x x La constante de equillibrio es: [ ] - 3 b - 3 CH COOH OH K = CH COO ⎡ ⎤⎣ ⎦ ⎡ ⎤⎣ ⎦ El problema nos da como dato la Ka de ácido acético, pero podemos calcular la Kb del ión acetato, ya que ambas constantes están relacionadas con el producto iónico del agua (Kw = 1. 10-14 ) a través de la siguiente ecuación: b a wK .K = K www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
  • 45.
    COMUNIDAD DE ARAGÓN/SEPTIEMBRE/ 2004/ LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN 1/CUESTIÓN 5 w b K K Ka = ; -14 -10 b b-5 1. 10 K = ; K = 5,5 .10 1,8. 10 Sustituyendo los datos en la ecuación del equilibrio tendremos: 2 -10 x 5,5 . 10 = 0,2 - x Como Kb < 10-5 podemos hacer la siguiente aproximación: 2 -10 x 5,5 . 10 0,2 ≈ Despejando obtenemos que M, y por lo tanto la-9 x = 1 .10 - OH⎡ ⎤⎣ ⎦ = 1. 10-9 El pOH será 4,9 y el pH = 9,1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
  • 46.
    COMUNIDAD DE ARAGÓN/SEPTIEMBRE / 2004/ LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /OPCIÓN 2 /CUESTIÓN 1 OPCIÓN 2. Cuestión 1. En el siguiente equilibrio: A (g) B (g) + C (g), ∆H es negativo. Considerando los gases ideales, razone hacia dónde se desplazará el equilibrio y qué le sucederá a la constante de equilibrio en los siguientes casos: a) Si aumenta el volumen del recipiente a temperatura constante. b) Si disminuye la temperatura. (2 puntos) SOLUCIÓN CUESTIÓN 1 (OPCIÓN 2) (a) La constante de equilibrio varía con la temperatura y es independiente de las concentraciones. En este caso, en el que la temperatura es constante, la constante de equilibrio no ve afectada. Veamos ahora hacia donde se desplaza el equilibrio cuando aumentamos el volumen del recipiente. Aumentar el volumen del recipiente supone una disminución de la presión y el equilibrio se desplaza de acuerdo con la ley de Le Châtelier en el sentido de contrarrestar dicha disminución. Luego el equilibrio se desplaza hacia la derecha hacia donde hay un mayor número de moles. (b) Si disminuye la temperatura, de acuerdo con el principio de Le Châtelier, el sistema tratará de subirla para contrarrestar así la perturbación externa. En nuestro caso, cómo la reacción es exotérmica, el equilibrio se desplazará hacia la derecha, hacia la formación de productos porque así aumenta la temperatura del sistema. Por otra parte, al cambiar la temperatura se obtiene una nueva situación de equilibrio y por tanto un nuevo valor de Kc, en este caso como el proceso que se ve favorecido es la formación de productos, el valor de Kc aumenta. www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
  • 47.
    COMUNIDAD DE ARAGÓN/SEPTIEMBRE/ 2004/ LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN 2/CUESTIÓN 3 OPCIÓN 2. Cuestión 3. Razona sobre la veracidad de cada una de las siguientes afirmaciones: a) Cuando se mezclan volúmenes iguales de disoluciones de ácido acético y de hidróxido de sodio, de la misma concentración, el pH de la disolución resultante está entre 1 y 7. b) Según la teoría de Brónsted el agua es la base conjugada de sí misma. c) Una disolución acuosa de cloruro de sodio tiene un pH de 7. (1,5 puntos) SOLUCIÓN CUESTIÓN 3 (OPCIÓN 2) (a) Si mezclamos volúmenes iguales de disoluciones de ácido acético y de hidróxido sódico que tiene la misma concentración, estamos mezclando el mismo número de moles de ácido acético que de hidróxido sódico y de acuerdo con la estequiometría de la reacción. 3 3CH -COOH + NaOH CH -COONa + H O→ 2 Reaccionará completamente el ácido acético con el hidróxido sódico formándose acetato sódico y agua. Cómo el acetato sódico es una sal estará totalmente disociada: - + 3 3CH -COONa CH -COO + Na→ Formándose un anión, el anión acetato que es una base fuerte porque es la base conjugada de un ácido débil y el sodio que es un ácido débil porque es el ácido conjugado de una base fuerte. El anión acetato se hidroliza en agua dando lugar a: - - 3 2 3CH -COO + H O CH -COOH + OH El resultado final es que se forman iones hidróxido y la disolución es claramente básica y su pH es mayor que 7. Por tanto, esta afirmación es falsa. (b) De acuerdo con la teoría de BRÖNSTED y LOWRY, un ácido puede definirse como una sustancia capaz de ceder protones a una base y una base como una sustancia capaz de aceptar protones de un ácido. Según esta teoría cuando un ácido cede un protón se transforma en una base que se llama base conjugada del ácido, y cuando una base acepta un protón se transforma en un ácido que se llama ácido conjugado de la base. El agua puede ceder y/o aceptar un protón: - + 2 2 3H O + H O OH + H O ácido1 + base2 base1 + ácido2 el primer par acido/base conjugados es H2O/OH- , es decir el OH- es la base conjugada del ácido H2O. El segundo par ácido/base conjugados es H3O+ /H2O, es decir, el agua es la base conjugada del ácido H3O+ . Luego la afirmación es falsa. (c) El cloruro de sodio es una sal que está totalmente disociada en: NaCl Na Cl+ − → + www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
  • 48.
    COMUNIDAD DE ARAGÓN/SEPTIEMBRE/ 2004/ LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN 2/CUESTIÓN 3 Los dos iones Na+ y Cl- provienen, respectivamente, de una base fuerte y de un ácido fuerte, por tanto, no se hidrolizan. El pH es 7 y la afirmación es verdadera. www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
  • 49.
    COMUNIDAD DE ARAGÓN/SEPTIEMBRE/ 2004/ LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN 2/CUESTIÓN 5 OPCIÓN 2. Cuestión 5. En un reactor de 2,5 litros se introducen 72 g de SO3. Cuando se alcanza el equilibrio SO3(g) SO2(g) + ½ O2(g) a 200°C, se observa que la presión total en el interior del recipiente es 18 atmósferas. Calcule Kc y Kp para el equilibrio anterior a 200°C. Masas atómicas: Azufre = 32; oxígeno = 16. R = 0,082 atm.l/mol.K (2,5 puntos) SOLUCIÓN CUESTIÓN 5 (OPCIÓN 2) Se trata de un equilibrio homogéneo en fase gaseosa, en la que se introducen: 3 3 3 1 72 0,9 80 mol SO g SO moles SO g × = En el equilibrio: Equilibrio 3 2SO (g) O (g) + ½ O (g)S 2 Nº de Moles iniciales 0,9 0 0 Nº de Moles en el equilibrio 0,9 –X moles X moles X/2 moles Concentraciones en el equilibrio 0,152 moles/L 0,208 moles 0,1040 moles/L Para este equilibrio el valor de KC es: [ ] 1/ 2 1/2 2 2 3 / 2 [ ] 2,5 2,5 0,9 2,5 C X X SO O L L K XSO L ⎛ ⎞ ⎛ ⎞ ×⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠= = ⎡ ⎤ ⎛ ⎞−⎣ ⎦ ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ , para poder calcular Kc, necesitamos conocer X. Para calcular X, utilizamos que cuando se alcanza el equilibrio a 200 ºC, la presión total en el recipiente es de 18 atmósferas. Teniendo en cuenta que se consideran gases perfectos: T TP V n RT= , siendo nT, el número total de moles en el equilibrio. nT = (0,9-X) + (X) + (X/2) = 0,9 + X/2, Sustituyendo en la ecuación anterior. ( )( )(0,9 ) 0,082 · / · 473 2 18 2,5 T T T P V n RT X moles atm L K mol K P a L = ⎛ ⎞ +⎜ ⎟ ⎝ ⎠= = tm Resolviendo la ecuación anterior, se obtiene que X = 0,52 moles y las concentraciones en el equilibrio son: [SO3] = 0,152 moles/L¸[SO2] = 0,208 moles/L y [O2] = 0,1040 moles/L. Sustituyendo en la ecuación de Kc: www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
  • 50.
    COMUNIDAD DE ARAGÓN/SEPTIEMBRE/ 2004/ LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN 2/CUESTIÓN 5 [ ] ( ) ( ) ( ) 1/2 1/ 2 2 2 1/ 2 3 [ ] 0,208 0,104 0,44( / ) 0,152 C SO O K m SO × = = = ⎡ ⎤⎣ ⎦ oles L Para calcular Kp, utilizamos la relación entre Kc y Kp: ( ) n P CK K RT ∆ = Siendo ∆n la variación en el número de moles, que en este caso es: ∆n = (1/2 + 1) – 1 = ½ Sustituyendo se obtiene Kp 1/ 2 1/2 1/ 2 ( ) 0,44( / ) [(0,082 · / · )(473 )] 2,748( .)n P CK K RT moles L atm L K mol K atm∆ = = = www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
  • 51.
    ARAGÓN / JUNIO00. LOGSE / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / OPCION I / EJERCICIO 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 3.- Explique razonadamente si son ciertas o no cada una de las siguientes afirmaciones referidas al momento en que se alcanza el punto de equivalencia en una valoración ácido-base: a) El pH de la disolución formada puede ser distinto de 7. b) El número de moles de ácido y de base que han de reaccionar son iguales. c) Los volúmenes de ácido y de base consumidos son iguales. ( 1,5 puntos ) Solución: En una valoración ácido-base se hace uso de una disolución de concentración conocida para determinar la concentración de otra disolución cuya concentración no se conoce. Se dispone en una bureta, por ejemplo, una disoluciónbásica de concentraciónconocida (disoluciónpatrón). Esta se añade, progresivamente hasta alcanzar el punto de equivalencia, sobre cierto volumen medido de una disolución de ácido cuya concentración no se conoce (disolución problema). El objetivo es determinar el volumen exacto de la disolución de base necesaria para hacer reaccionar completamente todo el ácido. El punto de equivalencia se alcanza cuandoel número de equivalentes de ácido y base se igualan: Va · Na = Vb · Nb En las valoraciones se utiliza utiliza un indicador que tenga su intervalo de viraje en las proximidades del punto de equivalencia. a) El pH del punto de equivalencia dependerá de la fortaleza del ácido y la base utilizados: Si el ácido y la base son fuertes el pH del punto de equivalencia será efectivamente pH = 7. Si el ácido es débil y la base es fuerte el pH será pH > 7. Si el ácido es fuerte y la base es débil el pH será pH 7. Por lo que la afirmación de que el pH puede ser distinto de 7 es cierta. b) Lo que tiene que ser igual en el punto de equivalencia es el número de equivalentes de ácido y base. El número de equivalentes depende del número de moles y también de la valencia.
  • 52.
    ARAGÓN / JUNIO00. LOGSE / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / OPCION I / EJERCICIO 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Durante la neutralización, en el punto de equivalencia se cumple: Va · Na = Vb · Nb El número de moles de ácido y base sólo será igual en el caso de que ambos tengan la misma valencia, cosa que no siempre ocurrirá. Luego la afirmación realizada en el enunciado no siempre es cierta. c) Los volumenes no tienen porqué ser iguales, Como se dice en el apartado anterior lo que tiene que ser igual es el número de equivalentes, y este se calcula así: Nº de equivalentes = Volumen · Normalidad Siendo N = (nº moles/valencia ) / Volumen(L) Si la Normalidad es la misma el volumen de ácido y base será el mismo y si la Normaliddad es distinta , el volumen de ambos será distinto . Por tanto, la afirmacióndel enunciado será falsa.
  • 53.
    ARAGÓN / JUNIO00. LOGSE / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / OPCION I / EJERCICIO 5 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 5.- Se tienen dos disoluciones 0,10 M, una de hidróxido de sodio y otra de amoniaco. Calcule el pH de cada una de estas disoluciones y comente las diferencias obtenidas. Kb (amoniaco) = 1,8·10-5 (2,5 puntos) Solución: Disolución 0,1 M de NaOH El hidróxido sódico es una base fuerte, que se disocia completamente en disolución acuosa: NaOH → Na+ + OH- Como la concentraciónde los iones OH- que provienen de la base es mucho mayor a la que proviene del equilibrio del agua, esta última es despreciable y el pH lo calcularemos a partir de los iones OH- que provienen de la base. pH = - log [H+ ] A partir del equilibrio iónico del agua Kw = [H+ ]·[OH- ] = 10-14 Aplicando logaritmos a esta expresión resulta: 14 = pH + pOH pH = 14 – pOH Conocemos la [OH- ] que coincide con la concentración inicial de hidróxido, ya que este se disocia completamente, entonces: pOH = -log (0,1) = 1 pH = 14 – 1 = 13 Disolución 0,1 M de NH3 cuya K = 1,8·10-5 , es una base débil. Equilibrio de disociación básica: NH3 + H2O • NH4 + + OH- Aplicando la constante de basicidad Kb = [NH4 + ]·[OH- ] / [NH3] NH3 + H2O • NH4 + + OH-
  • 54.
    ARAGÓN / JUNIO00. LOGSE / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / OPCION I / EJERCICIO 5 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Inicialmente: 0,1 mol/L --- --- Reacciona: x --- --- Se forma: --- x x Equilibrio: 0,1 – x x x Sustituyendo en la ecuación anterior : 1,8·10-5 = x · x / 0,1 – x = x2 / 0,1 – x x2 + 1,8·10-5 x – 1,8·10-6 = 0 Resolviendo esta ecuación de segundo grado, obtenemos dos valores para x = [OH- ] x1 = -1,35·10-3 que no tiene sentido químico, ya que una concentración no puede ser negativa. x2 = 1,3·10-3 si tiene sentido. Entonces [OH- ] = 1,3·10-3 mol/L pOH = -log[OH- ] = - log (1,3·10-3 ) = 2,9 pH = 14 – pOH pH = 14 – 2,9 = 11,1
  • 55.
    ARAGÓN / JUNIO00. COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / OPCION I / EJERCICIO 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 3.- Explique razonadamente si son ciertas o no cada una de las siguientes afirmaciones referidas al momento en que se alcanza el punto de equivalencia en una valoración ácido-base: a) El pH de la disolución formada puede ser distinto de 7. b) El número de moles de ácido y de base que han de reaccionar son iguales. c) Los volúmenes de ácido y de base consumidos son iguales. ( 1 punto ) Solución: En una valoración ácido-base se hace uso de una disolución de concentración conocida para determinar la concentración de otra disolución cuya concentración no se conoce. Se dispone en una bureta, por ejemplo, una disoluciónbásica de concentraciónconocida (disoluciónpatrón). Esta se añade, progresivamente hasta alcanzar el punto de equivalencia, sobre cierto volumen medido de una disolución de ácido cuya concentración no se conoce (disolución problema). El objetivo es determinar el volumen exacto de la disolución de base necesaria para hacer reaccionar completamente todo el ácido. El punto de equivalencia se alcanza cuandoel número de equivalentes de ácido y base se igualan: Va · Na = Vb · Nb En las valoraciones se utiliza utiliza un indicador que tenga su intervalo de viraje en las proximidades del punto de equivalencia. a) El pH del punto de equivalencia dependerá de la fortaleza del ácido y la base utilizados: Si el ácido y la base son fuertes el pH del punto de equivalencia será efectivamente pH = 7. Si el ácido es débil y la base es fuerte el pH será pH > 7. Si el ácido es fuerte y la base es débil el pH será pH 7. Por lo que la afirmación de que el pH puede ser distinto de 7 es cierta. b) Lo que tiene que ser igual en el punto de equivalencia es el número de equivalentes de ácido y base. El número de equivalentes depende del número de moles y también de la valencia. Durante la neutralización, en el punto de equivalencia se cumple: Va · Na = Vb · Nb
  • 56.
    ARAGÓN / JUNIO00. COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / OPCION I / EJERCICIO 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM El número de moles de ácido y base sólo será igual en el caso de que ambos tengan la misma valencia, cosa que no siempre ocurrirá. Luego la afirmación realizada en el enunciado no siempre es cierta. c) Los volumenes no tienen porqué ser iguales, Como se dice en el apartado anterior lo que tiene que ser igual es el número de equivalentes, y este se calcula así: Nº de equivalentes = Volumen · Normalidad Siendo N = (nº moles/valencia ) / Volumen(L) Si la Normalidad es la misma el volumen de ácido y base será el mismo y si la Normaliddad es distinta , el volumen de ambos será distinto . Por tanto, la afirmacióndel enunciado será falsa.
  • 57.
    ARAGÓN / JUNIO00. COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / OPCION I / EJERCICIO 7 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 7.- Se tienen dos disoluciones 0,10 M, una de hidróxido de sodio y otra de amoniaco. Calcule el pH de cada una de estas disoluciones y comente las diferencias obtenidas. Kb (amoniaco) = 1,8·10-5 (2,5 puntos) Solución: Disolución 0,1 M de NaOH El hidróxido sódico es una base fuerte, que se disocia completamente en disolución acuosa: NaOH → Na+ + OH- Como la concentraciónde los iones OH- que provienen de la base es mucho mayor a la que proviene del equilibrio del agua, esta última es despreciable y el pH lo calcularemos a partir de los iones OH- que provienen de la base. pH = - log [H+ ] A partir del equilibrio iónico del agua Kw = [H+ ]·[OH- ] = 10-14 Aplicando logaritmos a esta expresión resulta: 14 = pH + pOH pH = 14 – pOH Conocemos la [OH- ] que coincide con la concentración inicial de hidróxido, ya que este se disocia completamente, entonces: pOH = -log (0,1) = 1 pH = 14 – 1 = 13 Disolución 0,1 M de NH3 cuya K = 1,8·10-5 , es una base débil. Equilibrio de disociación básica: NH3 + H2O • NH4 + + OH- Aplicando la constante de basicidad Kb = [NH4 + ]·[OH- ] / [NH3]
  • 58.
    ARAGÓN / JUNIO00. COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / OPCION I / EJERCICIO 7 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM NH3 + H2O • NH4 + + OH- Inicialmente: 0,1 mol/L --- --- Reacciona: x --- --- Se forma: --- x x Equilibrio: 0,1 – x x x Sustituyendo en la ecuación anterior : 1,8·10-5 = x · x / 0,1 – x = x2 / 0,1 – x x2 + 1,8·10-5 x – 1,8·10-6 = 0 Resolviendo esta ecuación de segundo grado, obtenemos dos valores para x = [OH- ] x1 = -1,35·10-3 que no tiene sentido químico, ya que una concentración no puede ser negativa. x2 = 1,3·10-3 si tiene sentido. Entonces [OH- ] = 1,3·10-3 mol/L pOH = -log[OH- ] = - log (1,3·10-3 ) = 2,9 pH = 14 – pOH pH = 14 – 2,9 = 11,1
  • 59.
    ARAGÓN / JUNIO01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN 1 / CUESTIÓN 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 4.- Se preparan 100 ml de una disolución de amoniaco, diluyendo con agua 2 ml de amoniaco del 30,0% en peso y de densidad 0,894 g / ml. Calcular: a) La concentración de la disolución diluida. b) El pH de la disolución. Datos: Masas atómicas: N = 14 ; O = 16 ; H = 1. Kb (amoniaco) = 1,8·10-5 Solución: a) La disolución del amoníaco es el hidróxido de amonio, que es una base débil, disociada parcialmente. Con la densidad y la riqueza, se calcula la masa real de soluto presente en la disolución, y a partir de ella y con su masa atómica, su molaridad y normalidad: Masa de NH4OH = 894 g / L · (30 / 100) = 268,2 g/L M = 268,2 / 35 = 7,66 mol/L N = M · valencia = 7,66 eq/L A partir de esta disolución, cuya concentración se acaba de hallar, conociendo el volumen tomado y el volumen final al que se llega, se determina la concentración de la disolución final: (N · V) c = (N · V) d 7,66 · 2 = Nd · 100 De donde se tiene: Nd = 0,15 eq/L b) Se denomina x a la concentración de base disociada, y por tanto, de iones liberados: NH4OH ‡ NH4 + + OH- [ ]inicial 0,15 -- -- [ ]equilibrio 0,15 – x x x
  • 60.
    ARAGÓN / JUNIO01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN 1 / CUESTIÓN 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM La expresión de la constante de equilibrio es la siguiente: Kb = ([OH- ] · [NH4 + ]) / [NH4OH] Luego sustituyendo las concentraciones en el equilibrio por sus valores correspondientes, se tiene: Kb = x2 / (0,15 – x) 1,8·10-5 = x2 / (0,15 – x) De donde: x = 1,63·10-3 M Por lo tanto, en el equilibrio, se tiene: [OH- ] = [NH4 + ] = 1,63·10-3 M Como se tiene una disolución básica, se define: pOH = -log [OH- ] pOH = 2,78 Y como, por el producto iónico del agua se relacionan pH y pOH, se calcula: pH = 14 – pOH pH = 11,2
  • 61.
    ARAGÓN / JUNIO02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN 1 / CUESTIÓN 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 1.- Explique razonadamente las siguientes cuestiones: a} Se sabe que la reacción: A (s) ττ B (s) + C (g), es espontánea. Si en esta reacción DDS es positivo, ¿podemos deducir que DDH debe ser negativo? b} ¿Puede ser espontánea una reacción endotérmica? ¿Qué condiciones deben cumplirse? c} Una determinada reacción de hidrogenación es exotérmica y espontánea pero muy lenta si se realiza a 25 °C y presión atmosférica. ¿Qué puede decir (magnitud o signo) acerca de los valores de DDH, DDG y Energía de activación? Si se añade un catalizador a la reacción ¿qué valores de los anteriores se modificarán? Solución: Una reacción es exotérmica cuando la variación de su entalpía es negativa, en ese caso el estado energético de los productos es menor que el de los reactivos, se desprende energía al medio exterior. Una reacción es espontánea en el sentido en que está formuladas cuando el signo de la variación de Energía libre de Gibbs es negativo, siendo ésta una función termodinámica de estado que relaciona entalpía y entropía: DG = DH – T· DS a) En este caso: DG < 0 y DS > 0 La variación de entalpía no tiene por qué ser un valor negativo, basta que se cumpla: ξDH ξ < ξT· DSξ b) Reacción endotérmica: DH > 0 Para que sea espontánea, es decir, DG < 0, se debe cumplir: ξDH ξ < ξT· DSξ , siendo DS > 0 Si DS < 0 la reacción nunca sería espontánea. c) Reacción exotérmica (DH < 0) y espontánea (DG < 0) Si es muy lenta, es que la energía de activación (magnitud cinética) definida como la energía necesaria para pasar del estado de los reactivos al de complejo activado, es muy elevada: Ea = muy alta Los catalizadores sólo modifican la velocidad de la reacción, luego el único parámetro que variaría sería la energía de activación, aumentando si el catalizador fuese inhibidor, y disminuyendo en el caso de catalizador promotor.
  • 62.
    ARAGÓN / JUNIO02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN 1 / CUESTIÓN 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 2.- Si queremos impedir la hidrólisis que sufre el acetato de sodio en disolución acuosa. ¿Cuál de los siguientes métodos será más eficaz? a) Añadir ácido acético a la disolución. b) Añadir NaCl a la disolución. c) Añadir HCl a la disolución. d) Ninguno, no es posible impedirla. Razone todas las respuestas. Solución: El acetato de sodio en agua se encuentra totalmente disociado en sus iones: NaAc (s) τ Ac- (ac) + Na+ (ac) Y el ión acetato, al proceder de un ácido débil se hidroliza con el agua, desprendiéndose grupos oxhidrilo OH- : Ac- (ac) + H2O (l) HAc (ac) + OH- (ac) (hidrólisis básica) Cómo evitar esta reacción: a) Si se añade HAc, por el efecto del ión común, el equilibrio se desplazará hacia la formación de ión acetato, con lo que la concentración de éste que no sufre hidrólisis sería próxima a la original. b) Si se adiciona HCl, ácido fuerte, totalmente disociado: HCl (ac) + H2O (l) τ Cl- (ac) + H3O+ (ac) Estos protones liberados reaccionarán con los grupos OH- de la hidrólisis del acetato, lo cual, desplazará el equilibrio de hidrólisis hacia la formación de más HAc., favoreciendo la hidrólisis del acetato: Ac- + H2O HAc + OH- OH- + H3O+ 2 H2O c) Si se añade cloruro de sodio, como los dos iones procedentes de su disociación, vienen de ácido y base fuertes, no se hidrolizan, luego no existen en disolución iones OH- ni H3O+ que puedan interferir en el equilibrio de hidrólisis. Tampoco hay ningún ión común, luego la hidrólisis del acetato no se vería afectada: NaCl τ Na+ + Cl- d) Se excluye por que el caso a) es válido.
  • 63.
    ARAGÓN / JUNIO02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN 1 / CUESTIÓN 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Se concluye, pues, que el caso a), es decir, la adición de ácido acético a la disolución, sí impide, o al menos disminuye la hidrólisis del acetato de sodio, luego sería el método más eficaz, haciendo que todas las demás proposiciones sean falsas.
  • 64.
    ARAGÓN / JUNIO03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN 1 / CUESTIÓN 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM OPCIÓN 1 CUESTIÓN 1 1.- En dos vasos, A y B, se tienen dos disoluciones de la misma concentración. El vaso A contiene 25 mL de una disolución de NaOH y el vaso B 25 mL de una disolución de amoniaco. Las dos disoluciones se van a valorar con una disolución HCl. Indique razonadamente si son verdaderas o falsas las siguientes cuestiones: a) Las dos disoluciones básicas tienen el mismo pH inicial. b) Las dos disoluciones necesitan el mismo volumen HCl para su valoración. c) En el punto de equivalencia el pH de la valoración de B es 7. d) En las dos disoluciones se cumple que en el punto de equivalencia [H+ ] =[OH- ]. Kb(amoniaco) = 1,8 · 10- 5 Solución: a) Es falso, el NaOH es una base fuerte, totalmente disociada en sus iones, luego la concentración final de iones será la inicial de base: NaOH t Na+ + OH- [inicial] Co -- -- [final] -- Co Co Mientras que el NH4OH es una base débil y sólo se disocia parcialmente, reaccionando "x" moles / L del total (Co): NH4OH ‡ NH4 + + OH- [inicial] Co -- -- [final] Co - x x x b) Verdadero, ambas son bases con un único grupo OH- , luego necesitarán los mismo protones para neutralizarse, y formar la sal correspondiente y agua. NaOH + HCl t NaCl + H2O NH4OH + HCl t NH4Cl + H2O c) Falso, pues la sal formada se disocia completamente, y los iones, al proceder de una base débil, se hidrolizan, desprendiendo protones, el pH será menor que 7:
  • 65.
    ARAGÓN / JUNIO03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN 1 / CUESTIÓN 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM NH4Cl t NH4 + + Cl- NH4 + + H2O ‡ NH4OH + H3O+ d) Verdadero, como ya se ha indicado en el punto de equivalencia, la concentración de protones y de grupos hidroxilo coincide.
  • 66.
    ARAGÓN / JUNIO03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN 1 / CUESTIÓN 5 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM OPCIÓN 1 CUESTIÓN 5 Una mezcla de 2,5 moles de nitrógeno y 2,5 moles de hidrógeno se coloca en un reactor de 25,0 litros y se calienta a 400 ºC. En el equilibrio a reaccionado el 5% del nitrógeno. Calcule: a) Los valores de las constantes de equilibrio Kc y Kp, a 400 ºC. b) Las presiones parciales de los gases en el equilibrio. R = 0,082 atm · L / (mol · K) Solución: a) El equilibrio dado es el siguiente, en el que se especifican las concentraciones iniciales y en el momento de dicho equilibrio: Las Concentraciones iniciales se hallan dividiendo los moles indicados entre el volumen total del reactor: [inicial N2] = [inicial H2] = 2,5 / 25 = 0,1 M Y se denomina grado de disociación, expresado en %, a la fracción que reacciona, en este caso es del 5% = 0,05. N2 (g) + 3 H2 (g) ‡ 2 NH3 (g) [inicial] 0,1 0,1 -- [equilibrio] 0,1 · (1 - 0,05) 0,1 · (1 - 3 · 0,05) 2 · 0,1 · 0,05 La expresión de Kc es: Kc = [NH3]2 / ([N2] · [H2]3 ) Y sustituyendo por las concentraciones en le equilibrio: Kc = (2 · 0,1 · 0,05)2 / ((0,1 · (1 - 0,05) · (0,1 · (1 - 3 · 0,05))3 ) = 6,7 · 105 La relación entre Kc y Kp es la siguiente, luego el valor de Kp será: Kp = Kc · (R · T) Dn Donde Dn es la diferencia entre los moles de productos gaseosos y los de reactivos gaseosos:
  • 67.
    ARAGÓN / JUNIO03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN 1 / CUESTIÓN 5 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Kp = 6,7 · 105 · (0,082 · 673) -2 Kp = 220 b) Para conocer las presiones parciales en el equilibrio, es necesario saber la presión total (por medio de la Ecuación de los Gases Ideales), y las fracciones molares (con los moles totales y los de cada especie): moles de N2 equilibrio = 2,5 · (1 - 0,05) = 2,375 moles moles de H2 equilibrio = 2,5 · (1 - 3· 0,05) = 2,125 moles moles de NH3 equilibrio = 2 · 2,5 · 0,05 = 0,25 moles Luego: Moles totales = 4,75 moles Y así se obtendrá el valor de P total: P V = n · R T P total = (4,75 · 0,082 · 673) / 25 = 10,48 atm Luego, aplicando la definición de presión parcial, se halla la de cada una de las tres especies gaseosas de la mezcla: Pi = xi · P total xi = ni / n totales De donde: P N2 = (2,375 / 4,75) · 10,48 = 5,2 atm P H2 = (2,125 / 4,75) · 10,48 = 4,71 atm P NH3 = (0,25 / 4,75) · 10,48 = 0,545 atm
  • 68.
    ARAGÓN / JUNIO98.LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN 1 / Nº 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 2.- a) Tenemos un indicador acido-base cuya forma no disociada HA es incolora, y su forma ionica A- es roja. Indique razonadamente que cambio de color se observara en la valoración de ácido Clorhídrico con hidróxido de sodio si se utiliza el indicador anterior. (1 punto.) b) Explique si el pH de las disoluciones acuosas de los siguientes compuestos será mayor, menor o igual a 7: Cloruro de amonio, amoniaco, Cloruro de potasio y acetato de sodio. (1 punto.) Solución: a) Los indicadores son ácidos o bases débiles que toman diferente tonalidad según se encuentren en medio ácido o básico, es decir, en su forma molecular o en su forma disociada. En nuestro caso, el equilibrio de disociación del indicador es: HA + H2O ⇔ A- + H3O+ Según el principio de Le Chatelier, el equilibrio se desplazará hacia la derecha o hacia la izquierda según sea el pH del medio. Hasta llegar al punto de equivalencia, en el medio existirán los iones procedentes del HCl que se valora, por lo que el pH será ácido (aunque cada vez menos). El equilibrio de disociación estará desplazado hacia la formación de HA y H2O por el efecto del ion común. El indicador estará en su forma molecular y la disolución será incolora. Hasta que se añada NaOH por encima del punto de equivalencia. Entonces, los OH- reaccionarán con los H3O+ . El equilibrio de disociación del indicador se desplazará hacia la derecha para mantener constante [H3O+ ]. El indicador se encontrará su forma disociada y la disolución tomara color rojo. b) NH4Cl: Al producirse la disociación de la sal se origina el ion Cl- y el ion NH4 + . El ion Cl- , al proceder de un ácido fuerte (HCl), no reaccionará con el agua, mientras que el ion NH4 + , por proceder de una base débil, producirá una reacción de hidrólisis ácida con el agua. Por tanto, pH < 7 . La reacción será: NH4 + + 2 H2O ⇔ NH4OH + H3O+ NH3: Este compuesto es una base débil, por lo que originará pH > 7. La reacción con el agua es: NH3 + H2O ⇔ NH40H + OH- KCl: Es una sal que procede de un ácido fuerte (HCl) de una base fuerte (KOH). Al producirse la disociación de la sal, se originan Cl- y K+ , que no reaccionarán con el agua. El pH de la disolución resultante será de 7.
  • 69.
    ARAGÓN / JUNIO98.LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN 1 / Nº 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM CH3—COONa: Esta sal procede de un ácido débil (CH3—COOH) y de una base fuerte(NaOH), por lo que al producirse la disociación de la sal el ion Na+ no reaccionara con el agua, pero si lo hará el ion CH3—COO- , originando una hidrólisis de pH > 7. La reacción de hidrólisis es: CH3—COO- + H2O ⇔ CH3—COOH + OH-
  • 70.
    ARAGÓN / JUNIO99. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / Nº 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 2.- Si a una reacción le añadimos un catalizador, razona si las siguientes frases son verdaderas o falsas. a) La entalpía de la reacción disminuye. b) El orden de reacción disminuye. c) La velocidad de la reacción aumenta. Solución: a) Falso. El catalizador sólo modifica la velocidad de reacción pero no influye en variables termodinámicas como la entalpía. b) Falso. El orden de reacción es un valor fijo, y resulta de calcular la suma de los exponentes de las concentraciones que aparecen en la ecuación de velocidad. Esta ecuación depende del mecanismo de reacción, en particular de la etapa lenta (controlante) y no de la presencia de un catalizador. c) Verdadero. El catalizador promotor ( o positivo) influye en la velocidad de reacción, aumentándola, ya que disminuye la energía de activación del proceso. Si el catalizador fuera inhibidor se comporta de manera contraria a la expuesta.
  • 71.
    ARAGON / SEPTIEMBRE00. LOGSE / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN 1 / EJERCICIO 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 1.- El amoniaco se obtiene mediante el método de Haber-Bosch que consiste en la reacción directa de los elementos: N2 (g) + 3 H2 (g) • 2 NH3 (g) ∆H = - 92,4 kJ Discuta los efectos de los cambios de presión y temperatura así como la influencia de la presencia de un catalizador en el rendimiento en amoniaco. (1,5 puntos) Solución: Teniendo en cuenta el principio de Le Chatelier, que afirma: “Cuando en un sistema en equilibrio se varía algún factor externo, el equilibrio se desplaza en el sentido que tienda a contrarrestar dicha variación”. Efectos de la presión: Obsérvese que en la reacción Dn = 2 - 4 = -2. Es una reacción con Dn < 0, es decir disminuye el número de moles. Si mantenemos todas las demás magnitudes constantes y aumentamos la presión, el equilibrio tenderá a desplazarse hacia el lado en el que exista el menor número de moles gaseosos, para compensar dicho aumento, en este caso se desplazará a la derecha, es decir hacia la formación de amoniaco. Si por el contrario la presión disminuye, el equilibrio se desplazará hacia donde haya más moles gaseosos, es decir hacia la izquierda. Efectos de la temperatura: Al ser una reacción exotérmica, que desprende calor, al aumentar la temperatura le estamos proporcionando más energía por lo que el equilibrio se desplazará a la izquierda, absorbiendo calor para compensar dicho aumento. Si por el contrario descendemos la temperatura, el equilibrio se desplazará a la derecha, formación de amoniaco, desprendiendo más calor y compensando así el descenso de temperatura. Catalizador: La presencia de un catalizador, lo que hace es aumentar la velocidad de la reacción de formación del amoniaco (si es un catalizador positivo). Sin embargo, los catalizadores no afectan al desplazamiento del equilibrio, por lo que no influyen sobre el rendimiento del proceso.
  • 72.
    ARAGÓN / SEPTIEMBRE00. SELECTIVIDAD / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO /OPCION I / EJERCICIO 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 1.- El amoniaco se obtiene mediante el método de Haber-Bosch que consiste en la reacción directa de los elementos: N2 (g) + 3 H2 (g) • 2 NH3 (g) ∆H = - 92,4 kJ Discuta los efectos de los cambios de presión y temperatura así como la influencia de la presencia de un catalizador en el rendimiento en amoniaco. (1,5 puntos) Solución: Teniendo en cuenta el principio de Le Chatelier, que afirma que: “Cuando en un sistema en equilibrio se varía algún factor externo, el equilibrio se desplaza en el sentido que tienda a contrarrestar dicha variación.” Evaluaremos las distintas variaciones de P y T. Efectos de cambio de presión: Es una reacción con Dn < 0, es decir disminuye el volumen. Si mantenemos todas las variables constantes y aumentamos la presión, el equilibrio tenderá a desplazarse hacia el lado en el que exista el menor número de moles gaseosos, para compensar dicho aumento. En este caso se desplazará a la derecha, es decir hacia la formación de amoniaco. Si por el contrario la presión disminuye, el equilibrio se desplazará hacia donde haya más moles gaseosos, es decir hacia la izquierda. Efectos de cambio de temperatura: Al ser una reacción exotérmica, se desprende calor, por lo que al aumentar la temperatura le estamos proporcionando más energía al sistema y por ello el equilibrio se desplazará a la izquierda, absorbiendo calor para compensar dicho aumento. Si por el contrario disminuimos la temperatura, el equilibrio se desplazará a la derecha, formación de amoniaco, desprendiendo más calor. Catalizador: La presencia de un catalizador aumenta la velocidad de la reacción y, por tanto, hace que se alcance antes el estado de equilibrio. Sin embargo, el catalizador no sirve para desplazar el equilibrio y, como consecuencia, no afecta al rendimiento del proceso.
  • 73.
    ARAGÓN / SEPTIEMBRE00. SELECTIVIDAD / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / OPCION I / EJERCICIO 6 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 6.- Se toman 20 mL de una disolución 4,0 M de Ca(OH)2 y se les añade H2O hasta tener 100 mL de disolución. Calcule los mL de ácido clorhídrico del 25% en peso y de 1,12 g/mL de densidad que se necesitarán para neutralizar 25 mL de la disolución preparada de hidróxido de calcio. Masas atómicas: cloro = 35,5; hidrógeno = 1 ( 2,5 puntos) Solución: Al mezclar 20 mL de disolución de Ca(OH)2 con agua hasta 100mL, estamos diluyendo la disolución por lo que variará la molaridad, pero no el número de moles. Cálculo de la nueva molaridad del Ca(OH)2: M = nº de moles / V(L) 4,0 = nº de moles / 20·10-3 ; nº de moles de Ca(OH)2= 4,0 · 20·10-3 = 0,08 La nueva molaridad será: M = 0,08 / 0,1 = 0,8 mol/L Cálculo de la molaridad de la disolución de HCl: 1L de disolución de HCl pesa: d = m(g) / V (mL); m (g) = d · V (mL) m (g) = 1,12 · 1000 = 1120 g De estos 1120 g sólo el 25% son de HClel resto es disolvente. De modo que los gramoe de HCl que tenemos en 1 L de disolución son: m(g) de HCl en 1L = 0,25 · 1120 = 280 g nº de moles de HCl = m (g) / Mm = 280 / 36,5 = 7,67 moles en 1L de disolución M (HCl) = 7,67 mol/L Abreviadamente se puede realizar el mismo cálculo del siguiente modo: M = d(g/L) · % / Pm M = 1.120 · 0,25 / 36,5 = 7,67 mol/L
  • 74.
    ARAGÓN / SEPTIEMBRE00. SELECTIVIDAD / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / OPCION I / EJERCICIO 6 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Reacción de neutralización: Ca(OH)2 + 2 HCl → CaCl2 + 2 H2O En una reacción de neutralización el Nº de equivalentes de la base tiene que ser igual al Nº de equivalentes del ácido: Vac · Nac = V bas · N bas N base Ca(OH)2 = M · val = 0,8 · 2 = 1,6 eq/L N ácido HCl = M · val = 7,67 · 1 = 7,67 eq/L Vac · 7,67 = (25·10-3 ) · 1,6 Vac = 5,21·10-3 L = 5,21 mL HCl
  • 75.
    ARAGÓN / SEPTIEMBRE01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN 1 / CUESTIÓN 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 4.- Cuando a 50 ml de una disolución 0,10 M de un ácido monoprótico débil, cuya constante de disociación vale 3,5·10-8 , se le añaden 450 ml de agua, calcule: a) La variación del grado de disociación del ácido. b) La variación del pH de la disolución. Solución: Se escribe el equilibrio de disociación del ácido débil dado, y se escribe la concentración inicial del problema, y esa misma concentración menos “x”, que es lo que se ha disociado en el equilibrio: HA + H2O D A- + H3O+ [ ]inicial 0,1 -- -- [ ]equilibrio 0,1 – x x x La expresión de la constante de equilibrio para un ácido débil será: Ka = ([A- ] · [H3O+ ]) / [HA] 3,5·10-5 = x2 / (0,1 – x) De donde se tiene: x = 5,91·10-5 M Y por lo tanto, y atendiendo a las definiciones de grado de disociación (a ) y de pH, se determinan: 0,1 ·a = 5,91·10-5 a = 5,91·10-4 = 0,059% pH = -log [H3O+ ]= -log (0,1 · 5,91·10-4 ) = 4,2 Como era de esperar, es una disolución con carácter ácido (pH < 7). Lo que se hace al añadir agua a los 50 ml de disolución de ácido es diluirla, por lo que se determina la concentración de la disolución final: (N · V)c = (N · V)d 50 · 0,1 = Nd · (450 + 50) Nd = 0,01 N
  • 76.
    ARAGÓN / SEPTIEMBRE01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN 1 / CUESTIÓN 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Se procede del mismo modo, pero con el nuevo valor de concentración: HA + H2O D A- + H3O+ [ ]inicial 0,01 -- -- [ ]equilibrio 0,01 – x x x Ka = ([A- ] · [H3O+ ]) / [HA] 3,5·10-5 = x2 / (0,01 – x) De donde se tiene: x = 1,87·10-5 M Y por lo tanto: 0,01 · a = 1,87·10-5 a = 1,87·10-3 = 0,187% pH = -log [H3O+ ]= -log (0,01 · 1,87· 10-3 ) = 4,7 Como era de esperar resulta una disolución con carácter ácido (pH < 7), pero menos algo menos ácida que la disolución original por el efecto de la dilución. Luego ya se puede responder a las dos cuestiones planteadas: a) La variación del grado de disociación será un cierto aumento: 1,87·10-3 - 5,9·10-4 = 1,28·10-3 = 0,128% b) La variación del pH será un aumento: 4,7 – 4,2 = 0,5
  • 77.
    ARAGÓN / SEPTIEMBRE02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN 1 / CUESTIÓN 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 4.- Se desean preparar 500 ml de una disolución de amoníaco 1,20 M a partir de una disolución de amoníaco del 27,3 % en peso y de 0,900 g /ml de densidad. Calcule: a) El volumen que hay que tomar de la disolución del 27,3 %. b) El pH de la disolución preparada de amoníaco. Kb (amoníaco) = 1,8 · l0-5 . Masas atómicas: nitrógeno = 14; hidrógeno = 1. Solución: El amoníaco en disolución es el hidróxido de amonio: NH4OH Se determina la molaridad con la densidad, riqueza y masa molecular, considerando volumen un litro: M = (900 · (27,3 / 100) ) / 35 = 7,02 mol/L Como sólo tiene un grupo OH, coinciden molaridad y normalidad: N = 7,02 eq/L a) Se va a diluir esta disolución de mayor concentración, para obtener 500 mL de otra 1,20 N: Nº equivalentes diluida = nº equivalentes concentrada (N· V) d = (N · V) c Por lo que: 7,02· Vc = 1,20 · 500 V c = 85,5 mL del NH4OH concentrado harán falta. b) Se trata de una base débil, que se disocia parcialmente, según: NH4OH NH4 + + OH- [ ]inicial 1,20 -- -- [ ]equilibrio 1,20 - x x x Se ha llamado "x" a la cantidad de base disociada. Se sustituye en la expresión de Kb, y se halla "x":
  • 78.
    ARAGÓN / SEPTIEMBRE02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN 1 / CUESTIÓN 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Kb = ([NH4 + ]· [OH- ]) / [NH4OH] De donde: x = 4,24 · 10-3 M Y como: pOH = - log [OH- ] = 2,37 De donde se obtiene: pH = 14 - pOH pH = 11,63 Como era de esperar es un pH básico.
  • 79.
    ARAGÓN / SEPTIEMBRE03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN 1 / CUESTIÓN 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM OPCIÓN 1 CUESTIÓN 2 Razone sobre la veracidad de cada una de las siguientes afirmaciones: a) Según la teoría de Brönsted, un ácido y su base conjugada difieren en un protón. b) Un ácido y su base conjugada reaccionan entre sí dando una disolución neutra. c) La base conjugada de un ácido fuerte es una base fuerte. d) Una base de Arrhenius es aquella que en disolución acuosa da iones OH-. Solución: a) Verdadero, para Brönsted, un ácido cede protones, mientras que una base es la especie que los capta: HA + H2O ‡ A- + H3O+ HA = ácido 1 A- = base 1 b) Esto es posible en el caso del agua: H+ + OH- ‡ H2O c) Falso, cuanto más fuerte es un ácido, más disociado está, es decir, más tiende a perder los protones, luego su base conjugada será más débil, con menos tendencia por captarlos. d) Verdadero, la definición de base para Arrhenius es justamente la dada, especie que en disolución acuosa cede grupos OH-
  • 80.
    ARAGÓN / SEPTIEMBRE03. LOGSE / QUÍMICA / CIÑÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN 1 / CUESTIÓN 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM OPCIÓN 1 CUESTIÓN 4 Se dispone de una mezcla de 2,4 g de cloruro de sodio y 4,5 g de cloruro de calcio. Se disuelven en agua y se añade nitrato de plata 0,50 M, hasta conseguir la precipitación total del cloruro de plata, que se filtra, se lava con agua y se seca. a) Calcule la masa de sólido obtenido. b) Calcule el volumen de disolución de nitrato de plata utilizado. Masas atómicas: Cl = 35,5 ; Na = 23 ; Ca = 40 ; Ag = 108 Solución: a) La reacción que tiene lugar es: 2 NaCl + CaCl2 + 4 AgNO3 t 4 AgCl + 2 NaNO3 ++ Ca(NO3)2 Se hallan los moles de cada reactivo utilizado, dividiendo la mas empleada entre la masa molecular de la sal, y se determina cuál es el reactivo limitante, con el cual se trabajará: Moles NaCl = 0,041 moles Moles CaCl2 = 0,0405 moles 2 moles NaCl 1 mol CaCl2 0,041 x De donde: x = 0,0205 moles de CaCl2 hacen falta para consumir todo el NaCl. Al tener más CaCl2 del estrictamente necesario, será el reactivo en exceso, y se trabajará con el NaCl, que es el limitante: 2 NaCl precipitan 4 de AgCl 0,041 x Luego los moles de AgCl que precipitan son 0,082 moles = 11,76 g b) Sabiendo ya los los moles de AgCl precipitados, se hallan los de nitrato de plata consumidos, y con la concentración dada como dato, el volumen requerido: Se consumirán tantos moles de nitrato de Ag como del cloruro precipitan, es decir 0,082 moles.
  • 81.
    ARAGÓN / SEPTIEMBRE03. LOGSE / QUÍMICA / CIÑÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN 1 / CUESTIÓN 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM M = moles soluto / V (L) disolución 0,5 = 0,082 / V (L) disolución De donde : V disolución empleado = 6,09 L
  • 82.
    ARAGÓN / SEPTIEMBRE03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN 1 / CUESTIÓN 5 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM OPCIÓN 1 CUESTIÓN 5 Se dispone d una botella de ácido acético de densidad 1,05 g / mL y riqueza en masa 99,2%. a) Calcule el volumen que hay que tomar de esta disolución para preparar 500 mL de disolución de ácido acético 1,0 M. b) Calcule el pH de la disolución preparada. Masas atómicas: C = 12 ; 0 = 16 ; H = 1 Ka (ácido acético) = 1,8 · 10– 5 . Solución: a) Se determinan los gramos de acético puro presentes en la disolución (haciendo uso de la densidad y la riqueza dadas), y con ellos, la molaridad: masa de acético puro = 1050 · (99,2 / 100) = 1041,6 g moles de acético puro = 1041,6 / 60 = 17,36 moles M de 1 L de disolución de acético = 17,36 M Al diluir una disolución se cumple: nº equivalentes concentrada = nº equivalentes diluida O lo que es lo mismo: (N · V) c = (N · V) d Para el caso dado, se pide el volumen de la disolución anterior (la concentrada) necesario para preparar 0,5 L de otra más diluida, concretamente 1 M; luego: 17,36 · Vc = 1 · 0,5 De donde: Vc = 0,0288 L = 28,8 mL harían falta b) Es un ácido débil, luego estará parcialmente disociado: HAc + H2O t Ac- + H3O+ [inicial] 1 -- --
  • 83.
    ARAGÓN / SEPTIEMBRE03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN 1 / CUESTIÓN 5 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM [equilibrio] 1 - x x x La expresión de la constante de equilibrio, será: Kc = ([Ac- ] · [H3O+ ]) / [HAc] Y sustituyendo su valor, dado en el enunciado, se despeja la cantidad disociada, "x": 1,8 · 10-5 = x2 / (1 - x) Ya se tiene: x = 4,24 · 10-3 M Y por definición: pH = - log · [H3O+ ] = - log 4,24 · 10-3 = 2,37 Como era de esperar, es un disolución ácida, de pH menor que 7.
  • 84.
    ARAGON / SEPTIEMBRE98.LOGSE / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO/ OPCION 1 / Nº 1. www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 1.- En el proceso de preparación del metanol: CO(g) + 2H2 ⇔ CH3OH(g) ∆H<0 a) Indique las condiciones de presión y temperatura (altas o bajas) que más favorezcan la obtención del metanol. b) Escriba la expresión de la constante Kp y explique cómo variará esta constante al aumentar la temperatura. Solución: a) Según el principio de Le Chatelier, que dice que si se modifica una condición de un sistema en equilibrio químico, el sistema evoluciona oponiéndose al cambio. Como la reacción es exotérmica, una temperatura baja favorecería la formación del metanol. Como el incremento de moles es Dn = -1, un aumento de presión desplazaría la reacción hacia la derecha, por lo que la presión debe ser baja. b) Expresión de la constante Kp [ ] [ ][ ]2 22 3 HCO OHCH Kp = Un incremento de la temperatura provocará una disminución en la Kp ya que disminuiría la concentración de productos.
  • 85.
    ARAGÓN / JUNIO98.COU/ QUIMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO/OPCIÓN A/ Nº 5 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 5. - Ordene de mayor a menor acidez las disoluciones acuosas, de la misma concentración, de los compuestos: dióxido de carbono, acetato de sodio, ácido nítrico y cloruro de potasio. Formule las ecuaciones iónicas que justifiquen su respuesta. (1 punto) Solución: La ordenación de las disoluciones citadas en orden decreciente de acidez es: HNO3 > C02> KCl > NaCH3COO La disolución de ácido nítrico es la más ácida, ya que se trata de un ácido muy fuerte (totalmente disociado): HNO3 + H20 à N03 - + H30+ En cambio, el C02 es un gas que reacciona con el agua dando ácido carbónico, H2C03 .Este es un ácido débil (parcialmente disociado): H2C03 + H20 D HCO3 - + H30+ El KCI es una sal de ácido fuerte, HCI, y base fuerte, KOH, que no sufre hidrólisis, por lo que su disolución es neutra. El acetato sódico es una sal de ácido débil, CH3COOH, y base fuerte, NaOH. Los aniones, CH3C00- , provinientes de la disociación de la sal, sufren hidrólisis básica: CH3COO- + H20 D CH3COOH + OH-
  • 86.
    ARAGÓN / JUNIO98.COU / QUIMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / Nº 7 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 7.- Una muestra de 12,6 g de pentacloruro de fósforo se coloca en un matraz de 1,5 litros, en el que previamente se había hecho el vacío, y se calienta hasta la temperatura de 250 0 C. Una vez establecido el equilibrio: PCl5 (g) PCl3 (g) + C12 (g), se encuentra que la presión total en el matraz es de 3,0 atmósferas. Calcule: a) El valor de la constante Kp, a 250 0 C. b) Las fracciones molares de los gases en la mezcla en equilibrio. Datos. Masas atómicas: cloro =35,5; fósforo =31. R = 0,082 atm · l · mol-1 · K-1 . (2,5 puntos) Solución: Teniendo en cuenta la masa molecular del PCl5 (208,5 g/mol) : 12,6 / 208,5 = 6,04 · 10-2 Por lo tanto: Ecuación de equilibrio: PCl5 (g) D PCl3 (g) + C12 (g) Moles iniciales: 6,04·l0-2 0 0 Moles en el equilibrio: 6,04 l0-2 - x x x Moles totales: nT = (6,04· l0-2 -x) + x + x = 6,04· l0-2 + x Aplicando la ecuación de los gases perfectos, PV = nRT, tendremos: 3 · l,5 = (6,04·10-2 + x) · 0,0 82 · 523 x = 4,45·10-2 moles Con este valor de x se puede calcular la composición del equilibrio, tanto en versión de las fracciones molares como de las presiones parciales. b) Las fracciones molares serán: 6,04·l0-2 - 4,45·l0-2 X (PCl5) = = 0,143 6,04·l0-2 + 4,45·l0-2 4,45·l0-2 X (PCl3) = X (C12) = = 0,424 6,04·l0-2 + 4,45·l0-2
  • 87.
    ARAGÓN / JUNIO98.COU / QUIMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / Nº 7 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM c) Aplicando la relación: Pi = xi · PT , las respectivas presiones parciales serán: PPCl5 = 0,143 ·3,0 = 0,429 atm ; PPCl3 = PCl2 = 0,424 · 3,0 = 1,272 atm. Sustituyendo en la expresión de Kp resulta: Kp =(PPCl3 · PCl2) / PPCl5 = (1,272)2 / 0,429 = 3,77 atm.
  • 88.
    CANTABRIA / JUNIO00.LOGSE / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO /OPCION I / PROBLEMA 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM I-2.- En un recipiente cerrado vacío de 2 litros se introduce una cantidad de carbonato de plata. Se eleva la temperatura a 110ºC y el carbonato de plata se descompone según el equilibrio: Ag2CO3 (s) • Ag2O (s) + CO2 (g) Cuando se alcanza el equilibrio se han descompuesto 176,6 mg de carbonato de plata. Calcular: a) (1 punto) El valor de Kp y Kc para el equilibrio a 110ºC. b) (0,5 puntos) La presión total en el equilibrio. c) (0,5 puntos) El peso de dióxido de carbono en el equilibrio. DATOS: Masas atómicas: C = 12; O = 16; Ag = 108, R = 0,082 atm·L/K·mol Solución: a) Reacción de descomposición: Ag2CO3 (s) • Ag2O (s) + CO2 (g) Inicialmente: C0 -- -- Se descompone: x -- -- Se forman: -- x x Equilibrio: C0 – x x x El nº de moles de carbonato de plata descompuestos es : nº de moles = m (g) / Mm nº de moles = 176,6 / 276 = 6,39·10-4 moles Por lo tanto la concentración x será: [x] = nº de moles / V(L) = 6,39·10-4 / 2 = 3,19·10-4 mol/L A partir de la Ley de Acción de Masas, en cuya ecuación sólo intervienen las sustancias gaseosas (ya que los sólidos tienen actividad 1), obtenemos el valor de Kc. Kc = [CO2] Kc = 3,19·10-4 Dado que la relación entre Kp y Kc es: Kp = Kc · (RT)∆n
  • 89.
    CANTABRIA / JUNIO00.LOGSE / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO /OPCION I / PROBLEMA 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Kp = 3,19·10-4 · ( 0,082·383) = 0,01 b) En este caso se cumple que: Kp = Pp(CO2) Sabiendo que Pp = X· PT , siendo X = fracción molar, obtenemos: PT = Pp / X X (CO2) = nº moles CO2 / nº total de moles (g) = 3,19 ·10-4 / 3,19 ·10-4 = 1 PT = Pp / 1 PT = Pp = Kp PT = 0,01 atm c) Peso de CO2 en el equilibrio, conociendo el nº de moles y la masa molecular: m (g) = nº de moles · Mm m (g) = 6,39·10-4 · 44 = 0,0281 g = 28,1 mg CO2
  • 90.
    CANTABRIA / JUNIO00. SELECTIVIDAD / QUIMICA/ CINÉTICA Y EQUILIBRIO /OPCION I /CUESTION E www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM E.- Se preparan dos disoluciones de igual concentración: una con sal sódica del ácido HA y otra con sal sódica del ácido HB. Si la constante de disociación del ácido HA es mayor que la constante de disociación del ácido HB, ¿cuál de las dos disoluciones es más básica?. Razónese. Solución: Kd (HA) > Kd (HB). Esto significa que el ácido HA es más fuerte que el ácido HB y como consecuencia la base conjugada de HA (A- ) será más débil que la base conjugada de HB (B- ). Sal sódica del ácido HA : NaA Sal sódica del ácido HB : NaB NaA y NaB se supone que son sales solubles, es decir, que se disocian completamente: NaA → Na+ + A- (donde A- es una base débil) NaB → Na+ + B- (donde B- es una base fuerte) Estas sales al disolverse en medio acuoso sufren hidrólisis básicas, ya que sus respectivos aniones reaccionan con el agua: B- + H2O • BH + OH- Al ser B- base fuerte el equilibrio está muy desplazado hacia la derecha por lo que aumenta la concentración de iones OH- en la disolución, dando un pH básico. A- + H2O • AH + OH- Al ser A- una base débil el equilibrio está muy poco desplazado hacia la derecha, la concentración de iones OH- será pequeña y el pH será menos básico. Por tanto se cumplirá: pH NaA < pH NaB
  • 91.
    CANTABRIA / JUNIO00. SELECTIVIDAD / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / OPCION I./ PROBLEMA 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 2.- En un recipiente cerrado y vacío de 10 litros se ponen en contacto 4,4 g de dióxido de carbono con carbono sólido a 850ºC y se establece el equilibrio: C (s) + CO2 (g) • 2CO (g) El valor de Kc para este equilibrio a 850ºC es de 0,153. Calcular: a) (0,5 puntos) El valor de Kp para este equilibrio a 850ºC b) (1 punto) La presión total en el equilibrio. c) (0,5 puntos) La presión parcial del monóxido de carbono en el equilibrio. d) (0,5 puntos) El peso de dióxido de carbono en el equilibrio. DATOS: Masas atómicas: C = 12; O = 16. R = 0,082 atm·L/K·mol. Solución: a) Existe una fórmula que relaciona Kc con Kp Kp = Kc · (RT)∆n Sustituyendo los datos del problema: Kc = 0,153; R = 0,082 atm·L/K·mol; T = 25+273 = 298 K; ∆n = 2-1 = 1 , se obtiene: Kp = 0,153 · ( 0,082 · 298 ) = 14,089 b) Para calcular la presión total en el equilibrio, es necesario conocer el nº de moles gaseosos en el equilibrio heterogéneo, que los calculamos a partir de la expresión de Kc: Reacción: C (s) + CO2 (g) • 2 CO (g) n iniciales 0,1 n reaccionantes x n equilibrio 0,1 – x 2x Kc = [CO]2 / [CO2] = 10/)1,0( )10/2( 2 x x − 0,153 = 4x2 / 1-10x 4x2 + 1,53x – 0,153 = 0 Resolviendo esta ecuación de segundo grado, salen dos soluciones, una de ellas es negativa por lo que no tiene sentido químico.
  • 92.
    CANTABRIA / JUNIO00. SELECTIVIDAD / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / OPCION I./ PROBLEMA 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM La solución positiva es el valor correcto de x: x = 0,08 El nº total de moles gaseosos del sistema es: nT = 0,1 – x + 2x = 0,1 + x = 0,1 + 0,08 = 0,18 moles Entonces a partir de la ecuación de los gases ideales P·V = n·R·T, en las condiciones del equilibrio, calculamos P: P = nT · R · T / V P = 0,18 · 0,082 · 1123 / 10 = 1,65 atm c) Presión parcial de CO: PCO = PT · XCO PCO = 1,65 · (n CO / nT ) = 1,65 · (2x / 0,1 + x) = 1,65 · ( 0,16 / 0,18) PCO = 1,46 atm d) moles de CO2 en el equilibrio = 0,1 – x n CO2 = 0,1 – 0,08 = 0,02 m (g) CO2 = n · Mm = 0,02 · 44 = 0,88 g
  • 93.
    CANTABRIA / JUNIO01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / CUESTIÓN D www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM D. La descomposición del hidrogenocarbonato sódico tiene lugar según el equilibrio: 2 NaHCO3 (s) Na 2CO3 (s) + CO2 (g) + H2O (g) DDHº =129 KJ Contestar razonadamente: a) [0.5 puntos] ¿Favorece la descomposición un aumento de la temperatura? b) [0.5 puntos] ¿Favorece la descomposición un aumento de la presión? c) [0.5 puntos ¿Favorece la descomposición la adición de más hidrogenocarbonato sódico? d) [0.5 puntos] ¿Favorece la descomposición la retirada de dióxido de carbono y vapor de agua? Solución: Si en un equilibrio se introduce alguna modificación externa (temperatura, presión o concentraciones), el equilibrio evolucionará en el sentido en que se oponga al cambio provocado. a) Un aumento de temperatura, hace que el sistema tienda a absorber energía, desplazándose en el sentido en que la reacción sea endotérmica, que es precisamente de izquierda a derecha, favoreciendo pues la descomposición. b) Un aumento de presión, hace que el equilibrio se desplace en el sentido en que haya menos moles, para que se mantenga P·V = cte; luego se desplazará hacia la izquierda, que no es el sentido que favorece la descomposición. c) Si se adiciona más reactivo, el equilibrio no se altera pues es una especie sólida. d) La retirada de los productos de la reacción, fomenta el incremento de su producción, luego sí se favorece la descomposición.
  • 94.
    CANTABRIA / JUNIO02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN I / PROBLEMA Nº 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Opción de problemas I I-2. En un recipiente cerrado de 0,5 litros, en el que se ha hecho el vacío, se introducen 2,3 gramos de tetraóxido de dinitrógeno, y a la temperatura de 35 ºC se alcanza el equilibrio: N2O4 (g) 2 NO2 (g) El valor de Kc para este equilibrio a 35ºC es 0,01. Calcular: a) El valor de Kp para este equilibrio a 35ºC. b) El grado de disociación del tetraóxido de dinitrógeno. c) La presión total en el equilibrio. DATOS: Masas atómicas: N = 14; O =16. R= 0,082 atm· L/mol· K. Solución: Se conoce la masa de N2O4 utilizada en la reacción, luego se determinan sus moles, y con ellos y el volumen total, la concentración inicial: Moles de N2O4 = 2,3 / 92 = 0,025 moles [N2O4] inicial = 0,025 / 0,5 = 0,05 M El equilibrio dado es: N2O4 2 NO2 [ ]inicial 0,05 -- [ ]equil. 0,05 - x 2 · x a) La expresión que relaciona Kc y Kp es: Kp = Kc · (R· T)Dn Donde Dn es la diferencia entre los moles de productos gaseosos, y los moles de los reactivos gaseosos. En el equilibrio dado Dn = 1 ; luego Kp = Kc· R· T = 0,01 · 0,082· 308 = 0,252
  • 95.
    CANTABRIA / JUNIO02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN I / PROBLEMA Nº 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM b) Se ha llamado "x" a la cantidad (en moles / L) de productos formada). Sustituyendo en la expresión de la Kc, se determina el valor de "x": Kc = [NO2]2 / [N2O4] = 0,01 De donde: 0,01 = (2 · x)2 / (0,05 - x) Y así se tiene: x = 0,01 M Luego en el equilibrio se tendrá: [NO2]=2· x = 0,02 mol/L [N2O4] = 0,05 - x = 0,04 mol/L Otra forma de expresar las concentraciones en el equilibrio es en función del grado de disociación, a: N2O4 2 NO2 [ ]inicial 0,05 -- [ ]equil. 0,05 · (1 - a) 0,05 · 2· a Se toma el caso del producto, y se iguala esta expresión en función de a con la anterior, en función de "x", de valor ya conocido, llegando a: 0,05· 2· a = 2 · x = 0,02 M De donde se obtiene: a = 0,2 = 20 % de disociación. c) Como se tiene una mezcla de gases, se cumple: Ptotal· V total = n totales · R· T
  • 96.
    CANTABRIA / JUNIO02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN I / PROBLEMA Nº 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Los moles totales se obtienen de la suma de los moles de las dos especies presentes en el equilibrio, determinadas a partir de las concentraciones halladas en b) y del volumen total del recipiente (0,5 L): n N2O4 = 0,04 · 0,5 = 0,02 moles n NO2 = 0,02 · 0,5 = 0,01 moles n totales = 0,02 + 0,01 = 0,03 moles P total = (0,03 · 0,082· 308) / 0,5 = 8,42 atm
  • 97.
    CANTABRIA / JUNIO03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN II / PROBLEMA 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM OPCIÓN II PROBLEMA 2 2. En un recipiente cerrado y vacío de 400 mL se introducen 1,280 g de bromo y 2,032 g de yodo. Se eleva la temperatura a 150 ºC y se alcanza el equilibrio: Br2 (g) + I2 (g) ‡ 2 BrI (g) El valor de Kc a 150ºC es 280. Calcular: a) El valor de Kp a 150ºC. b) La presión total en el equilibrio. c) Los gramos de yodo en el equilibrio. DATOS: Masas atómicas: Br = 80; I = 127 R = 0,082 atm · L / mol · K Solución: a) Se escribe la expresión que relaciona Kp y Kc: Kp = Kc · (R · T)Dn Donde Dn = moles productos gases - moles reactivos gases Luego par este caso: Kp = 280 · (0,082 · 423)2 - 2 = 280 b) Se recurre al equilibrio, en el que se escriben las concentraciones iniciales ( moles / V total), y en ele equilibrio, llamando "x" a la cantidad disociada: moles de Br2 = 1,280 / (80 · 2) = 8 · 10-3 moles [Br2] = 8 · 10-3 / 0,4 = 0,02 M moles de I2 = 2,032 / (127 · 2) = 8 · 10-3 moles [I2] = 8 · 10-3 / 0,4 = 0,02 M
  • 98.
    CANTABRIA / JUNIO03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN II / PROBLEMA 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Br2 (g) + I2 (g) ‡ 2 BrI (g) [ ]inicial 0,02 0,02 -- [ ]equilibrio 0,02 - x 0,02 - x 2 · x La expresión de Kc es: Kc = [BrI]2 / ([Br2] · [ I2 ]) Kc = (2 · x)2 / (0,02 - x)2 = 280 De donde se tiene: x = 0,017 M Para hallar la P total, se calculan los moles totales en el equilibrio, y se utiliza la ecuación de los gases ideales: n totales = 2 · (0,02 - 0,017) + 2 · 0,017 = 0,04 moles P · V = n · R · T P total = (0,04 · 0,082 · 423) / 0,4 = 3,46 atm c) Los gramos de yodo en el equilibrio se obtienen a partir de la concentración en el equilibrio de dicho bromo: [I2] = 0,02 - 0,017 = 3 · 10-3 M = moles / 0,4 moles I2 = 1,2 · 103 moles masa I2 = 1,2 · 103 · 254 = 0,3048 g
  • 99.
    CANTABRIA / JUNIO03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN II / CUESTIÓN D www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM OPCIÓN II CUESTIÓN D Sea el equilibrio: C (s) + CO2 (g) ‡ 2CO (g) DHº = 119,8 KJ . Contesta razonadamente cómo modifica el equilibrio: a) Disminuir la cantidad de carbono. b) Aumentar la cantidad de dióxido de carbono. c) Disminuir la temperatura. d) Aumentar la presión. Solución: El Principio de Le´Chatelier, dice que si sobre un sistema en equilibrio se introduce alguna modificación, el sistema tenderá a desplazarse en el sentido que se oponga a tal alteración: a) Si disminuye la concentración de este reactivo, el sistema tenderá a aumentarla, es decir, se desplazará hacia la izquierda. b) Si se aumenta la concentración de un reactivo, el equilibrio tenderá a consumir dicho reactivo, luego se desplazará hacia la derecha. c) Si se disminuye la temperatura, el sistema tenderá a ceder calor, esto es, a desplazarse en el sentido en que la reacción sea exotérmica; en este caso en sentido contrario a como está escrita, es decir, hacia la izquierda. d) Un aumento de la presión hará que el equilibrio se desplace en el sentido en que sea menor el número de moles de gases, para que se mantenga: P · V = cte. En este caso, hay menos moles gaseosos a la izquierda, luego hacia allí se irá el equilibrio.
  • 100.
    CANTABRIA / JUNIO99. LOGSE / QUÍMICA / CÍNÉTICA Y EQUILIBRIO / CUESTIÓN D www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM D.- Sea el proceso en equilibrio: 2 NO (g) + O2 (g) D 2 NO2 (g) ; ∆HO = -114 kJ ; ∆SO = - 146 J/K. a) Calcular el calor absorbido o desprendido cuando reaccionan 2 gramos de monóxido de nitrógeno. b) Indicar razonadamente cómo se desplaza el equilibrio al disminuir el volumen. c)I ndicar razonadamente cómo se desplaza el equilibrio al disminuir la temperatura. d) Calcular para qué valores de temperatura el proceso será espontáneo. Datos: Masas atómicas: N = 14; O = 16. Solución: a) Considerando que 1 mol de NO son 30 gramos y que se desprenden para esta cantidad: ∆HO = -114 / 2 = -57 kJ/mol Si tenemos 2 gramos el calor desprendido será: Q = (m / Mm) · ∆HO = (2 / 30) · 57 = 3,8 kJ b) Al disminuir el volumen, como la constante Kc no puede variar, debe aumentar el número de moles de dióxido de nitrógeno, por lo que la reacción se desplazará hacia la derecha. c) Según el principio de Le Chatelier, al disminuir la temperatura, la reacción al ser exotérmica se opondrá a dicha modificación, desplazándose hacia la derecha, es decir desprendiendo calor (aumento de T). d) Para que una reacción sea espontánea la variación de la energía libre de Gibbs tiene que ser: ∆G < 0. Según la expresión: ∆G = ∆H – T · ∆S la reacción será espontánea paras los valores de T que cumplan: T < x∆Hx/x∆Sx T < 114 / 146 · 103 = 781 La reacción será espontánea para temperaturas inferiores a 781 K (508 ºC).
  • 101.
    CANTABRIA / JUNIO99. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN I / PROBLEMA 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Problema 2.- Se toman 13 ml. de ácido clorhídrico concentrado de 1,15 g/mL de densidad y 30,14% en peso, y se diluyen con agua destilada hasta 500 mL. a) Calcular la normalidad del ácido clorhídrico diluido. b) Calcular la molaridad del ácido clorhídrico concentrado. c) Calcular el pH cuando se añaden 50 ml. de hidróxido sódico 0,3 M a 50 ml. de ácido clorhídrico diluido. d) Se añaden 50 ml. de agua destilada a 50 ml, de ácido clorhídrico diluido. ¿Cuántos mililitros de hidróxido sódico 0,3 M se necesitan para su neutralización? Datos: Masas atómicas: H = 1; CL = 35,5. Solución: a) Se calcula la masa de HCl: d = m / V 1,15 = m / 13 m = 14,95 g Al ser un 30,14% en peso la riqueza del ácido puro: m HCl = 30,14 · 14,95 / 100 = 4,51 g (en 500 mL) La cantidad en moles de soluto de la disolución es: n HCl = 4,51/36,5 = 0,124 moles Siendo la molaridad y la normalidad iguales ya que la valencia del HCl es 1. M HCl = 0,124 / 0,5 = 0,248 mol/L N HCl = 0,248 eq/L b) En el caso del ácido concentrado el número de moles será 0,124 y el volumen de disolución 0,013 L. M = 0,124 / 0,013 M = 9,5 mol/L c) La reacción es: HCl + NaOH à NaCl + H2O Según la estequiometría de la reacción obtendremos: n NaOH = Vb · Mb = 0,3 · 0,05 = 0,015 moles
  • 102.
    CANTABRIA / JUNIO99. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN I / PROBLEMA 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM n HCl = Va · Ma = 0,248 · 0,05 = 0,0124 moles Como hay un exceso de NaOH y al ser este un electrolito fuerte se cumple que: 0,015 - 0,0124 = 2,6 · 10-3 mol (en 0,1 L) [OH- ] = n / V = (2,6 · 10-3 ) / 0,1 = 2,6 · 10–2 M pOH = -log [OH- ] = - log (2,6 · 10-2 ) = 1,59 pH = 12,41 d) El HCl diluido contiene 0,248 mol/L por lo tanto en 50 mL tendrá: n = V · M = 0,248 · 0,5 = 0,0124 moles HCl Según la ecuación se necesitarán los mismos moles de NaOH ( 0,3 M) para su neutralización, es decir, 0,0124 moles. V = n / M = 0,0124 / 0,3 = 41,3 · 10-3 L = 41,3 mL
  • 103.
    CANTABRIA / SEPTIEMBRE00. LOGSE / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / OPCION I / PROBLEMA 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM I-2.- En un recipiente cerrado y vacío de 5 litros se introducen 5,08 g de yodo. Se eleva la temperatura a 900 ºC y se alcanza el equilibrio: I2 (g) • 2 I (g) El valor de Kc para este equilibrio a 900ºC es de 5,2·10-4 . Calcular: a) (0,5 puntos) El valor de Kp para el equilibrio a 900ºC. b) (1 punto). El grado de disociación del yodo. c) (0,5 puntos) La presión parcial del yodo sin disociar en el equilibrio. DATOS: Masas atómicas: I = 127. R = 0,082 atm L / K mol. Solución: a) La relación entre Kc y Kp es la siguiente: Kp = Kc·(RT)∆n Sustituyendo los valores: Kc = 5,2·10-4 R = 0,082 atm·L / K·mol ∆n = 2 – 1 = 1 T = 900 + 273 = 1173 K, se obtiene: Kp = 5,2·10-4 · ( 0,082 · 1173)1 = 5,0·10-2 b) Equilibrio de disociación: I2 (g) • 2 I (g) inicialmente C0 -- se disocia αC0 -- se forma -- 2αC0 equilibrio C0(1-α) 2αC0 Aplicando la ley de acción de masas Kc = [I]2 /[I2] : 5,2·10-4 = (2αC0)2 / C0(1-α) = 4 α2 C0 / (1-α) La C0 se calcula con los datos del problema: C0 = nº moles / V(L) nº moles = m(g) / Mm = 5,08 / 254 = 0,02 moles C0 = 0,02 / 5 = 4·10-3 moles/L
  • 104.
    CANTABRIA / SEPTIEMBRE00. LOGSE / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / OPCION I / PROBLEMA 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Quedando entonces: 5,2·10-4 = 4· α2 · 4·10-3 / (1-α) 5,2·10-4 - 5,2·10-4 α - 1,6·10-2 α2 = 0 Resolviendo esta ecuación de segundo grado se obtiene el grado de disociación: α = 0,164 = 16,4 % c) Calculo de la presión parcial a partir del valor de Kp: Kp = ( Pp I)2 / Pp I2 = (PT · X I)2 / (PT · X I2) = (PT · X I 2 ) / (X I2) X = fracción molar = moles de soluto / moles totales Sabiendo que α = 0,164 , C0 = 4·10-3 moles/L y V =5 L, se calcula la composición en moles: nT = (C0(1-α) + 2αC0) · V = 2,33·10-2 moles n I2 = C0(1-α) · V = 1,67·10-2 n I = 2αC0 · V = 6,56·10-3 Así las fracciones molares serán: X (I2) = 1,67·10-2 / 2,33·10-2 = 0,716 X (I) = 6,56·10-3 / 2,33·10-2 = 0,284 Hallamos la presión total de la mezcla gaseosa a partir de su relación con Kp: PT = Kp · X (I2) / X2 (I) PT = 5,0·10-2 · 0,716 / (0,284)2 = 0,443 atm De modo que la presión parcial de I2 es: Pp (I2) = PT · X (I2) = 0,443 · 0,716 = 0,317 atm.
  • 105.
    CANTABRIA / SEPTIEMBRE00. COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN I / CUESTION E www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM E.- Sea el equilibrio: C (s) + ½ O2 (g) • CO (g) ∆H = -155 kJ a) (0,5 puntos) ¿Cómo modifica el equilibrio la disminución de la temperatura?. Razónese. b) (0,5 puntos) ¿Cómo modifica el equilibrio el aumento de la presión? Razónese. Solución: Como el incremento de entalpía es negativo, podemos decir que la reacción es exotérmica, es decir desprende calor. Entonces según el principio de Le Chatelier “, cuando en un sistema en equilibrio se varía algún factor externo, el equilibrio se desplaza en el sentido que tienda a contrarrestar dicha variación”. a) Disminución de temperatura: al descender la temperatura estamos enfriando la reacción, según el principio de Le Chatelier, la reacción debe oponerse al enfriamiento y, por tanto, se desplazará hacia la derecha desprendiendo calor. b) Aumento de la presión: la presiónsólo influye en sistemas gaseosos. En esta reacción se cumple que: ∆n = 1 - 1/2 = ½ > 0 Al aumentar la presión total el equilibrio se desplaza en el sentido en que disminuya el volumen, es decir, donde menor sea el nº de moles gaseosos, en nuestro caso hacia la izquierda.
  • 106.
    CANTABRIA / SEPTIEMBRE01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / CUESTIÓN D www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM D. a) [0.5 puntos ] Definir los conceptos de ácido y base según la teoría de Arrhenius. b) [0.5 puntos] Indicar como esta formada una disolución reguladora de pH. c) [ 1 punto ] Indicar razonadamente las disoluciones reguladoras de pH que pueden prepararse con las siguientes disoluciones acuosas: Acido clorhídrico; ácido sulfúrico; ácido acético (etanoico); ácido metanoico; cloruro sódico; sulfato sódico; acetato (etanoato) sódico y metanoato sódico. DATOS. Acido acético (etanoico): Ka = 2.10-5 . Acido metanoico: Ka = 1,7.10-4 . Solución: a) Según la teoría de Arrhenius, un ácido es una sustancia que en disolución acuosa es capaz de ceder protones: HCl τ H+ + Cl- Y una base, sería toda sustancia que en disolución acuosa, se disocia dando iones OH- : NaOH τ Na- + OH- b) Una disolución reguladora o amortiguadora, está formada por un ácido débil y su base conjugada, o bien por una base débil y su ácido conjugado; de modo que pequeñas adiciones de ácido o base fuertes no modifican sensiblemente su pH. c) Teniendo en cuenta los datos dados, se deduce que de los 4 ácidos, solamente dos son débiles, los 2 que presentan constante de disociación: el acético y el metanoico. Por ello, y dada la definición de disolución reguladora anterior, sólo estos dos ácidos, con sus correspondientes bases conjugadas: acetato sódico y metanoato sódico, las podrán formar. Así, se tendrían: Acido acético / acetato sódico. Ácido metanoico / metanoato sódico.
  • 107.
    CANTABRIA / SEPTIEMBRE01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN II / PROBLEMA 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM II-2. En un recipiente cerrado y vacío de 2 litros se introducen 2,62 g de cloruro de nitrosilo NOCl. Se eleva la temperatura a 350º C y cuando se establece el equilibrio: NOCl (g) NO (g) + 1/2 Cl2 (g) La presión en el recipiente es de 1,33 atm. Calcular: a)[1,5 puntos] El valor de Kc y Kp para este equilibrio a 350 ºC. b) [0,5 puntos] La concentración molar de cloro en el equilibrio. DATOS: Masas atómicas: N = 14; O = 16; Cl = 35,5. R=0,082 atm·L/ mol·K. Solución: a) Se determinan, en primer lugar, los moles de NOCl contenidos en la masa que se da como dato: Moles NOCl = 0,04 moles Se escribe de nuevo el equilibrio, especificando los moles de cada especie presentes, tanto inicialmente como en ele momento del equilibrio, llamando “x” a los moles de reactivo que han reaccionado entonces: NOCl (g) NO (g) + 1/2 Cl2 (g) Moles iniciales 0,04 -- -- Moles equilibrio 0,04 - x x 1/2 · x Y se escribe la expresión de la constante de equilibrio en función de las concentraciones, Kc, en la que se introducen las concentraciones de las tres especies presentes en el equilibrio (moles / volumen del recipiente): Kc = ([NO] · [Cl2]1/2 ) / [NOCl] Kc = 0,16 Y ahora, con la expresión que relaciona Kc con la constante en función de las presiones parciales, Kp, se halla el valor de ésta: Kp = Kc · (R · T)Dn Siendo: Dn = (1 + 1/2) – 1 Kp = 1,17
  • 108.
    CANTABRIA / SEPTIEMBRE01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN II / PROBLEMA 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM b) Para determinar la concentración molar de cloro en el equilibrio, se debe conocer el valor de “x”, es decir, de los moles de NOCl que reaccionan, dando lugar tanto a cloro como a monóxido de nitrógeno. Para ello, y puesto que todas las especies son gases, se recurre al la ecuación de los gases perfectos: P · V = n · R · T Donde “n” representa los moles totales en el equilibrio, esto es: n = (1,33 · 2) / (0,082 · 623) = 0,052 moles n = 0,04 – x + x + 1/2·x Igualando ambas expresiones, se tiene: x = 0,024 moles Luego, los moles de cloro en el equilibrio serán: Moles de Cl2 = 0,012 moles Y su concentración molar, el resultado de dividir estos moles entre el volumen del recipiente: [Cl2] = 0,012 / 2 = 6 · 10-3 M
  • 109.
    CANTABRIA / SEPTIEMBRE02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN I / CUESTIÓN C www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Cuestión C C Sea el sistema en equilibrio. C (s) + 1/2 O2 (g) CO (g) DDH = - 155 KJ Indicar razonadamente cómo modifica el equilibrio: a) Aumentar la temperatura. b) Disminuir la presión. c) Disminuir la cantidad de carbono. d) Añadir un catalizador. Solución: C (s) + 1/2 O2 (g) CO (g) DH < 0 Si en un equilibrio se introduce alguna modificación externa (temperatura, presión o concentraciones), el equilibrio evolucionará en el sentido en que se oponga al cambio provocado. a) Un aumento de temperatura, hace que el sistema tienda a absorber energía, desplazándose en el sentido en que la reacción sea endotérmica, que es precisamente de derecha a izquierda. b) Una disminución de presión, hace que el equilibrio se desplace en el sentido en que haya mayor número de moles de especies gaseosas, para que se mantenga P· V = cte; luego se desplazará hacia la derecha. c) Si se adiciona más C, el equilibrio no se altera pues es una especie sólida. d) La adición de un catalizador no altera el equilibrio, sólo modificaría su velocidad.
  • 110.
    CANTABRIA / SEPTIEMBRE02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / CUESTIÓN D www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM CUESTIÓN D D. a) Según la teoría de Bönsted-Lowry cuanto más fuerte es un ácido, su base conjugada ¿será más fuerte o más débil? Explícalo. b)En una disolución acuosa la concentración molar de iones hidrógeno se multiplica por 10. ¿Cómo varía el pH? Razónese. Solución: a) Según Brönsted, una especie ácida es aquella que en disolución tiende a ceder protones, mientras que las bases tendrán tendencia a captarlos: HA + H2O A- + H3O+ Ha es la especie que actúa como ácido, luego si es un ácido fuerte, será que la tendencia a perder el protón es muy alta, es decir, el equilibrio está muy desplazado hacia la derecha; mientras que la base, A- , no tenderá a captar el protón, y será muy débil. b) La expresión del pH es la siguiente: pH = - log [H3O+ ] Una disolución es tanto más ácida cuanto mayor sea su concentración de protones, lo que da lugar a valores de pH más bajos. Luego si la concentración de protones se hace más grande, la disolución será más ácida, y el pH menor. Concretamente, para el caso pedido, si la concentración de protones se multiplica por 10, el pH quedará reducido en una unidad; por ejemplo: [H3O+ ] = 0,01 M pH = 2 Nueva [H3O+ ] = 0,01 · 10 = 0,1 M pH = 1
  • 111.
    CANTABRIA / SEPTIEMBRE02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN II / PROBLEMA Nº 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Opción de problemas II II-1. En un recipiente cerrado de 0,2 litros, en el que se ha hecho el vacío, se introducen 1,28 gramos de yoduro de hidrógeno. Se eleva la temperatura a 400 ºC y se alcanza el equilibrio: HI (g) 1/2 I2 (g) + 1/2 H2 (g) El valor de Kc para este equilibrio a 400ºC es 0,13. Calcular: a) El valor de Kp para este equilibrio a 400ºC. b) El grado de disociación del yoduro de hidrógeno. c) Los gramos de yodo en el equilibrio. DATOS: Masas atómicas H =1; I =127. R= 0,082 atm · L / mol · K. Solución: Se conoce la masa de HI utilizada en la reacción, luego se determinan sus moles, y con ellos y el volumen total, la concentración inicial: Moles de HI = 1,28 / 128 = 0,01 moles [HI] inicial = 0,01 / 0,2 = 0,05 M El equilibrio dado es: HI 1/2 I2 + 1/2 H2 [ ]inicial 0,05 -- -- [ ]equil. 0,05 - x 1/2 · x 1/2 · x a) La expresión que relaciona Kc y Kp es: Kp = Kc · (R· T)Dn Donde Dn es la diferencia entre los moles de productos gaseosos, y los moles de los reactivos gaseosos. En el equilibrio dado Dn = 0, luego Kp = Kc = 0,13. b) Se ha llamado "x" a la cantidad (en moles / L) de productos formada).
  • 112.
    CANTABRIA / SEPTIEMBRE02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN II / PROBLEMA Nº 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Sustituyendo en la expresión de la Kc, se determina el valor de "x": Kc = ([I2]1/2 · [H2]1/2 ) / [HI] = 0,13 De donde: 0,13 = [(1/2 · x)1/2 · (1/2· x)1/2 ] / (0,05 - x) Y así se tiene: x = 0,0103 M Luego en el equilibrio se tendrá: [I2]= [H2] = 1/2 · x = 5,16 · 10-3 M [HI] = 0,05 - x = 0,0397 M Otra forma de expresar las concertaciones en el equilibrio es en función del grado de disociación, a: HI 1/2 I2 + 1/2 H2 [ ]inicial 0,05 -- -- [ ]equil. 0,05 · (1 - a) 0,05 · 1/2· a 0,05 · 1/2· a Se toma el caso de uno de los productos, y se iguala esta expresión en función de a con la anterior, en función de "x", de valor ya conocido, llegando a: 0,05· 1/2· a = 1/2 · x = 5,16 · 10-3 M De donde se obtiene: a = 0,2064 = 20,64 % de disociación. c) Conocida la concentración de yodo en el equilibrio, y con el volumen total, se determinan los moles de yodo en el equilibrio, y luego su masa: [I2]equil. = 5,16 · 10-3 M Moles de I2 en el equilibrio = 5,16 · 10-3 · 0,2 = 1,032 · 10-3 moles Masa de I2 en el equilibrio = 1,032 · 10-3 · 127· 2 = 0,262 g
  • 113.
    CANTABRIA / SEPTIEMBRE02. LOGSE / QUÍMICA / ESTEQUIOMETRÍA / OPCIÓN II / PROBLEMA Nº 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Opción de problemas II II-2. Se dispone de una disolución acuosa concentrada de hidróxido sódico de 1,43 g/mL de densidad y 40% en peso. Calcular: a) La normalidad de la disolución acuosa obtenida diluyendo 70 mL de la disolución concentrada a dos litros. b) El pH obtenido al añadir 10 mL, 12,5 mL o 15 mL de ácido clorhídrico 1 N a 25 mL de la disolución obtenida en a). DATOS: Masas atómicas H =1; O =16; Na = 23. Solución: a) Se tiene una disolución de NaOH, de densidad y riqueza conocidas; con ellas se determinan los gramos de NaOH puros presentes en 1 L de la disolución: Masa de NaOH puro en 1 L = 1430 · (40 / 100) = 572 g A continuación se determinan los moles contenidos en estos gramos, y la molaridad de 1 l de disolución: Moles de NaOH = 572 / 40 = 14,3 moles M = 14,3 M La normalidad de la disolución, coincide con la molaridad, pues en una base con un solo grupo OH, luego: N = 14,3 N Y como se lleva a cabo una concentración, se cumple: Nº equivalentes diluida = nº equivalentes concentrada O lo que es lo mismo: (N· V) d = (N · V) c De donde se despeja el dato desconocido, la normalidad de la disolución resultante de concentrar la inicial: Nc = (14,3 · 70) / 2000 = 0,5 N b) La reacción de neutralización que tienen lugar es la siguiente:
  • 114.
    CANTABRIA / SEPTIEMBRE02. LOGSE / QUÍMICA / ESTEQUIOMETRÍA / OPCIÓN II / PROBLEMA Nº 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM NaOH + HCl τ NaCl + H2O Como se puede observar, se produce mol a mol, luego habrá que determinar los moles de ácido y de base contenidos en los volúmenes dados: NaOH N = 0,5 N M = 0,5 M V = 25 mL = 0,025 L Moles de NaOH = 0,5 · 0,025 = 0,0125 moles HCl 1ª disolución: N = 1 N M = 1 M V = 10 mL = 0,010 L Moles de HCl = 1 · 0,010 = 0,010 moles 2ª disolución: N = 1 N M = 1 M V = 12,5 mL = 0,0125 L Moles de HCl = 1 · 0,0125 = 0,0125 moles 3ª disolución: N = 1 N M = 1 M V = 15 mL = 0,015 L Moles de HCl = 1 · 0,015 = 0,015 moles Por lo tanto, a continuación, se va cuál es la especie en exceso, los moles de ésta que quedan sin reaccionar (por diferencia entre los moles del reactivo en exceso y del limitante), y con ellos y el volumentotal de la nueva disolución, su concentración final: 1ª Mezcla: NaOH + HCl de la 1ª disolución: Reactivo en exceso = NaOH Moles de NaOH sobran = 0,0125 - 0,010 = 2,5 · 10-3
  • 115.
    CANTABRIA / SEPTIEMBRE02. LOGSE / QUÍMICA / ESTEQUIOMETRÍA / OPCIÓN II / PROBLEMA Nº 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM [NaOH] sobra = 2,5 · 10-3 / (0,025 + 0,010) = 0,0714 M La disolución tendrá carácter básico. 2ª Mezcla: NaOH + HCl de la 2ª disolución: No hay ningún reactivo en exceso, los dos reaccionan completamente, luego el resultado es una disolución neutra, pues se forma una base procedente de ácido y base fuertes. 3ª Mezcla: NaOH + HCl de la 3ª disolución: Reactivo en exceso = HCl Moles de HCl sobran = 0,015 - 0,0125 = 2,5 · 10-3 [HCl] sobra = 2,5 · 10-3 / (0,025 + 0,025) = 0,05 M La disolución será ácida. A continuación, aplicando las definiciones de pH y de pOH (y la relación entre ellos), según corresponda, se determinan los valores de pH pedidos, que coincidirán con lo supuesto según el reactivo en exceso: pH = - log [H3O+ ] pOH = - log [OH- ] pH + pOH = 14 Las concentraciones de H3O+ y de OH- coinciden con las concentraciones de HCl y NaOH sobrantes, respectivamente, pues ambas son especies fuertes, es decir, completamente disociadas en sus iones: 1ª Mezcla: [NaOH] sobra = [OH- ]en disolución = 0,0714 M pOH = 1,14 pH = 12,85 Es un pH correspondiente a una disolución básica, como ya se había previsto. 2ª Mezcla: pH = 7, al haber justificado que ambos reactivos se consumen por completo.
  • 116.
    CANTABRIA / SEPTIEMBRE02. LOGSE / QUÍMICA / ESTEQUIOMETRÍA / OPCIÓN II / PROBLEMA Nº 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 3ª Mezcla: [HCl] sobra = [H3O+ ] en disolución = 0,05 M pH = 1,3 Es, pues, una disolución ácida, tal y como se había razonado.
  • 117.
    CATALUÑA / SEPTIEMBRE98.COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / SERIE 4 / PROBLEMA Nº 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 2.- Se mezclan 2 cm3 de ácido clorhídrico 2 M con 5 cm3 de ácido nítrico 0,5 M en un matraz de 250 cm3 y se enrasa con agua destilada. a) ¿Cuáles serán las concentraciones de los iones cloruro, nitrato y protones en la disolución resultante? b) Mezclando la disolución anterior con 100 cm3 de una disolución de hidróxido de bario 0,25 M. Calcular el pH de la disolución final. Solución: a) El volumen final de la disolución es 250 cm3 = 0,250 L Como inicialmente se tiene: 2 cm3 de HCl 2 M y 5 cm3 de HNO3 0,5 M, hay que calcular los moles de cada uno de los ácidos inicialmente. Moles de HCl = M · V = 2 · 0,002 = 0,004 moles Moles de HNO3 = M · V = 0,5 · 0,005 = 0,0025 moles Estos dos ácidos son fuertes y se disocian totalmente de modo que: HCl + H2O → H3O+ + Cl- HNO3 + H2O → H3O+ + NO3 - Por lo tanto, en el equilibrio tendremos tantos moles de Cl- como moles iniciales teníamos de HCl, y tantos moles de NO3 - como moles iniciales de HNO3. Los moles de H3O+ , serán la suma de los que provienen de cada uno de los ácidos. Moles de Cl- = 0,004 moles Moles de NO3 - = 0,0025 moles Moles de H3O+ = 0,004 + 0,0025 = 0,0065 moles Sabiendo que el volumen final son 0,250 L, se calcula la concentración de cada uno de los iones anteriores. M = nº moles / V(L) [Cl- ] = 0,004 / 0,250 = 0,016 mol / L [NO3 - ] = 0,0025 / 0,250 = 0,010 mol / L
  • 118.
    CATALUÑA / SEPTIEMBRE98.COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / SERIE 4 / PROBLEMA Nº 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM [H3O+ ] = 0,0065 / 0,250 =0,026 mol / L b) Al mezclar la disolución anterior con 100cm3 de Ba(OH)2 0,25 M, estamos variando el volumen ( Vfinal = 0,350 L ) por lo que variaran las concentraciones calculadas en el apartado anterior. El Ba(OH)2 es una base fuerte y se disocia totalmente: Ba(OH)2 → Ba2+ + 2 OH- Moles de Ba(OH)2 = 0,25 · 0,1 = 0,025 moles Por la estequiometria de la reacción: Moles de Ba2+ = 0,025 moles Moles de OH- = 2 · 0,025 = 0,050 moles Los iones OH- que provienen de esta disociación reaccionan con los iones H3O+ de la disolución ácida anterior, del siguiente modo: OH- + H3O+ D 2H2O Sabemos que la constante del equilibrio iónico de agua es Kw = 10-14 .Lo que tenemos ahora es la reacción inversa, por lo que K = 1 / 10-14 = 1014 , que es una constante muy alta, y nos indica que el equilibrio está totalmente desplazado a la derecha. Es decir la reacción tendrá lugar hasta que uno de los reacctivos (el limitante) se agote. [OH- ] = 0,050 moles / 0,350 L = 0,143 mol / L [H3O* ] = 0,0065 moles / 0,350 L = 0,018 mol / L Como la reacción entre ellos es 1:1, el reactivo limitante es el H3O+ , por lo tanto: OH- + H3O+ → 2 H2O Inicialmente: 0,143 0,018 Finalmente: 0,143 – 0,018 = 0,125 - [OH- ] = 0,125 pOH = -log [OH- ] = 0,90
  • 119.
    CATALUÑA / SEPTIEMBRE98.COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / SERIE 4 / PROBLEMA Nº 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM pH = 14 - pOH = 14 – 0,90 = 13,1
  • 120.
    CANTABRIA/ SEPTIEMBRE 98.LOGSE/ QUÍMICA/CINÉTICA Y EQUILIBRIO/ PROBLEMAS /OPCIÓN A / Nº4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 4.- En un recipiente cerrado de 5 litros en el que se ha hecho el vacío, se introducen 7,1 g de cloro y 13,75 g de tricloruro de fósforo. Se calienta a 250ºC y se alcanza el equilibrio: Cl2(g) + PCl3(g) PCl5(g) El valor de Kc para este equilibrio a 250ºC es 24. Calcular: a) El valor de Kp para este equilibrio a 250ºC. b) La presión total y la presión parcial de cada gas en el equilibrio. Datos: Masas atómicas: P = 31; Cl = 35,5. Solución: Cl2(g) + PCl3(g)↔ PCl5(g) Si Kc= 24 (mol/l)-1 Kp = Kc · (R · T)∆ n ∆n (g) = 1-2 = -1 Kp= 24 · ((250 + 273 ) · 0,082)-1 Kp = 0,5596 atm-1 b) Si se han introducido 7,1 g de cloro, los moles iniciales serán: n0 = masa (g)/ masa molecular = 7,1/71 = 0,1 moles iniciales de Cl2 n0 = masa (g)/ masa molecular = 13,75/137,5 = 0,1 moles iniciales de PCl3 Cl2(g) + PCl3(g) ↔ PCl5(g) n0 0,1 0,1 nre x x neq 0,1-x 0,1-x x Para hallar x: Kc = [ PCl5 ]/ [ PCl3 ]·[ Cl2 ] Kc = ( x / 5 ) / ((0,1-x)/5 ))2 = 24
  • 121.
    CANTABRIA/ SEPTIEMBRE 98.LOGSE/ QUÍMICA/CINÉTICA Y EQUILIBRIO/ PROBLEMAS /OPCIÓN A / Nº4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Al despejar sale: x = 0,382 no puede ser por ser los moles iniciales 0,1 x = 0,02616 éste sí puede ser. Aplicando la ecuación de los gases ideales se halla la presión total del sistema: PT · V = nT · R · T PT · 5 = ( 0,1- x + 0,1- x + x ) · 0,082 · ( 250 + 273 ) PT = 1,491 atm Las presiones parciales de los gases son: PCl5 = ( x / ( 0,2- x ) ) · PT = 0,22437 atm PCl3 = Cl2 = (( 0,1- x )/(0,2- x)) · PT = 0,633 atm
  • 122.
    CASTILLA-LA MANCHA/ JUNIO00. LOGSE / QUÍMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / OPCION A / CUESTIÓN 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 1.- La fornamida se descompone en amoniaco y monóxido de carbono según el siguiente equilibrio: HCONH2 (g) D NH3 (g) + CO(g) En un matrazde 5litros se introducen inicialmente 2,5 moles de HCONH2(g) . Al calentar a 130ºC se establece el equilibrio anterior , cuya constante Kc a esa temperatura vale 4,8mol/l. Calcula : a) El grado de disociación b) El valor de Kp a esa temperatura. c) La presión total de la mezcla en equilibrio. (Datos R=0,082 atm*l/k*mol) Solución: a) Se trata de un equlibrio homogéneo en fase gas. Se confecciona con los datos del enunciado la siguiente tabla de concentraciones: Co = no / V = 2,5 / 5 = 0,5 M HCONH2 (g) D NH3 (g) + CO(g) Co 0,5 Cr x Ceq 0,5 – x x x Aplicando la ley del equilibrio químico (LAM) se tiene: Kc = [NH3] · [CO] / HCONH2 4,8 = (x · x) / (0,5-x) x = 0,456 mol/L El grado de disociación se obtiene a partir de la concentración reaccionante x: x = Co · a a = x / Co = 0,456 / 0,5 = 0,912 Por tanto el grado de disociaciónes muy elevado, del orden del 91,2 %.
  • 123.
    CASTILLA-LA MANCHA/ JUNIO00. LOGSE / QUÍMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / OPCION A / CUESTIÓN 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM b) Entre Kc y Kp existe la siguiente relación: Kp = Kc · ( R · T )Dn En esta reacción la variación de moles gaseosos es: Dn = 2- 1 = 1 Kp = 4,8 · ( 0,082 · 403) = 158,62 atm Valores elevados de la Kc y de la Kp también indican que este equilibrio está bastante desplazado hacia la derecha. c) La presión total de la mezcla gaseosa en equilibrio se obtendrá a partir del número total de moles de dicha composición: nT = x + x + 0,5 – x = 0,5 + x = 0,5 + 0,456 = 0,956 moles Aplicando la ecuación de los gases ideales: PT · V = nT · R · T PT · 5 = 0,956 · 0,082 · 403 PT = 6,31 atm
  • 124.
    CASTILLA-LA MANCHA/ JUNIO00. LOGSE / QUÍMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / OPCION A / CUESTIÓN 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 2.- Se mezclan 250 cm3 de una disolución de hidróxido de calcio 0,1 molar con 125 cm3 ce ácido clorhídrico 0,75 molar. a) ¿ Cómo se llama la reacción que se produce entre ambas especies?. b) ¿Que especie , ácido o base , queda en exceso?. c) ¿Cuál es el pH de la disolución resultante?. Solución: a) Se trata de un proceso ACIDO-BASE . Ambas especies son ácido y base de Arrhenius. En las reacciones ácido-base se forma una sal y agua como subproducto, y al proceso se le denomina neutralización: Ca(OH)2 + 2 HCl " CaCl2 + 2 H2O b) Según la estequiometría por cada mol de Ca(OH)2 reaccionan 2 moles de HCl . Luego tenemos que averiguar la cantidad en moles de cada sustancia que tenemos, para así deducir cuál se encuentra en exceso: Base Ca(OH)2 n = M · V = 0,1· 0,25 = 0,025 moles de Ca(OH)2 Ácido HCl n = M · V = 0,75 · 0,125 = 0,093 moles de HCl Según la estequiometría la proporción reaccionante es: HCl / Ca(OH)2 = 2 / 1 Si suponemos que reacciona todo el hidróxido de calcio, necesitaríamos de clorhidrico: 2 / 1 = x / 0,025 x = 0,05 moles Luego el HClse encuentra en exceso. Exceso HCl = 0,093 - 0,05 = 0,043 moles c) Para expresar la acidez o basicidad de una disolución se emplea el concepto de pH: pH = - log [H3O+ ] En medio acuoso tanto el ácido como la base, al ser fuertes, estan totalmente disociados.
  • 125.
    CASTILLA-LA MANCHA/ JUNIO00. LOGSE / QUÍMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / OPCION A / CUESTIÓN 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Ca(OH)2 " Ca2+ + 2 OH- HCl + H2O " Cl- + H3O+ De manera que según la estequiometría inicialpor cada mol de hidróxido calcico se disocian2 moles de iones OH- . Por otra parte, esta cantidad se necesita neutralizar con 2 moles de ácido clorhidrico, que a su vez proporcionan 2 moles de iones H3O+ . 2 H3O+ + 2 OH- D 4 H2O De modo que con los 0,025 moles de Ca(OH)2 se consumen en la neutralización 0,05 moles de HCl. Luego el pH estará determinado por los iones hidronio en exceso que proporciona el clorhídrico. n H3O+ = 0,043 moles La concentración de estos iones será: [H3O+ ] = n / Vtotal = 0,043 / 0,375 = 0,114 mol/L pH = - log (0,114) pH = 0,94
  • 126.
    CASTILLA LA MANCHA/JUNIO 00 . COU / QUIMICA/ CINETICA Y EQUILIBRIO/ OPCIÓN A / EJERCICIO 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 1.- El ácido acético en una disolución 0,2 M está disociado en un 1,25.Calcular: a) El pH de esta disolución (1 punto) b) La constante de disolución del ácido acético (1 punto) c) ¿Qué concentración tiene que tener el ácido acético para que se disocie en un 2,5%?. Solución: El ácido acético CH3-COOH (AcH) tiene una concentración 0,2 M y está disociado en un grado de 1,25 %, lo que da el siguiente equilibrio: Disociación del ácido acético AcH <====> Ac- + H+ Concentración inicial 0,2 __ __ se disocia 0,2 · 0,0125 __ __ se forma __ 0,2 · 0,0125 0,2 · 0,0125 equilibrio 0,2 · ( 1 – 0,0125) 0,2 · 0,0125 0,2 · 0,0125 a) Por lo tanto en el equilibrio el pH será: Sabiendo que pH = -log [H+ ] y como en el equilibrio conocemos esta concentración se tiene: [H+ ] = 0,2 · 0,0125 = 0,0025 mol/L pH = - log 0,0025 = 2,6 b) La constante de disociación del ácido se halla aplicando la Ley de Acción de Masas, así tenemos la siguiente expresión: Ka = [ ][ ] [ ]AcH HAc +− · Sustituyendo las concentraciones en el equilibrio en dicha expresión se obtiene: Ka = ( )( ) ( )1975,0 10·5,2·10·5,2 33 −− = 3,16 · 10-5 c) Si queremos que el ácido se disocie un 2,5 %, conociendo ya el valor de su Ka, la concentración se calcula a partir de la ecuación de dicha constante de disociación:
  • 127.
    CASTILLA LA MANCHA/JUNIO 00 . COU / QUIMICA/ CINETICA Y EQUILIBRIO/ OPCIÓN A / EJERCICIO 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Ka = [ ][ ] [ ]AcH HAc +− · Situación del nuevo equilibrio: Disociación del ácido acético AcH <====> Ac- + H+ Concentración inicial Co __ __ se disocia Co · 0,025 __ __ se forma __ Co · 0,025 Co · 0,025 equilibrio Co · ( 1 – 0,025) Co · 0,025 Co · 0,025 3,16 · 10-5 = ( )( ) )025,01·( 025,0··025,0· −Co CoCo = Co Co ·975,0 ·000625,0 2 = 6,41 ·10-4 · Co De donde despejando Co, se obtiene una concentración inicial de ácido: Co = 0,049 mol/L
  • 128.
    CASTILLA LA MANCHA/JUNIO 00 .COU / QUIMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / EJERCICIO 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 3.- La solubilidad del fluoruro de bario en agua pura es 3,5 gramos/litro. Calcular: a) El producto de solubilidad del fluoruro de bario. b) La solubilidad del fluoruro de bario, expresada en g/L, en una disolución 1,0 M de cloruro de bario. Datos: masas atómicas: F = 19, Ba = 137,3 Solución: a) Producto de solubilidad. El fluoruro de bario es una sal BaF2, cuyo equilibrio de disociación será: BaF2↓ • Ba2+ + 2 F- Equilibrio de solubilidad S S 2S Al aplicar la Ley de Acción de Masas a este equilibrio heterogéneo: Ks = [Ba2+ ] · [F- ]2 = S · (2S)2 = 4 · S3 Sabemos que la solubilidad es 3,5 gramos / Litro, pasando este valor a moles / litro, y sustituyendo en la expresión anterior se obtienen el valor del producto de solubilidad. m = n · Mm Nº de moles = m / Mm = 3,5 / (137,3 + 2· 19) = 0,0199 moles (en 1 L) S = 0,019 mol/L Ks = 4 · (0,0199)3 = 3,18 · 10-5 b) Solubilidad en una disoluciónde cloruro de bario. Equilibrio de solubilidad de BaF2: BaF2↓ • Ba2+ + 2 F- Equilibrio de disociación del BaCl: BaCl2↓ → Ba2+ + 2 Cl- La concentración del cloruro de bario es 1,0 M, suponemos que esta sal soluble se disocia completamente, por lo que en el equilibrio la concentraciones de los iones Cl- y Ba2+ son: [Cl- ] = 2 · 1,0 = 2,0 M [Ba2+ ] = 1,0 M Entonces el equilibrio de solubilidad del BaF2, se ve influenciado por la concentración (extra) de iones Ba2+ que provienen del BaCl2, es lo que se llama efecto ión-común. El producto de solubilidad no cambia, por lo que al aumentar la concentración de iones bario, forzosamente
  • 129.
    CASTILLA LA MANCHA/JUNIO 00 .COU / QUIMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / EJERCICIO 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM tiene que disminuir la concentración de iones fluoruro en el equilibrio, es decir la solubilidad de la sal BaF2 disminuye. BaF2↓ • Ba2+ + 2 F- Equilibrio de solubilidad S´ S´+1 2S´ Ks = 3,18·10-5 = [Ba2+ ]·[F- ]2 = ( S´+1) · (2S´)2 S´+1 ≅ 1 S´ = 2,82·10-3 mol/L nº de moles = m / Mm m = 2,82·10-3 · 175,3 = 0,49 g (en 1 L) S = 0,49 g/L Como es lógico la solubilidad disminuye por efecto del ióncomún.
  • 130.
    CASTILLA LA MANCHA/ JUNIO 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 1.- (3 puntos) En un matraz de 2 litros se introducen 2 moles de N2 y 6 moles de H2, calentándose la mezcla hasta 327ºC. A esta temperatura se establece el equilibrio: N2 (g) + 3 H2 (g) ‡ 2 NH3 (g) Si la reacción tiene lugar en un 60%, calcula: a) La concentración de cada especie en el equilibrio. b) Las constantes Kc y Kp para ese equilibrio. c) ¿Cómo le afecta al equilibrio un aumento de la presión? Justifica la respuesta.(Datos: R= 0,082 atm·l / K·mol) Solución: Se escribe el equilibrio, especificando los moles iniciales y en el equilibrio, y a continuación, dividiendo entre el volumen total, las concentraciones en el momento inicial y en el equilibrio. Se llama a al grado de disociación, es decir el porcentaje, expresado en tanto por uno, en que transcurre la reacción: N2 (g) + 3 H2 (g) ‡ 2 NH3 (g) Moles iniciales 2 6 -- Moles equilibrio 2 · (1– a) 3 – 3· a 2 · a [ ]inicial 1 3 -- [ ]equilibrio 1 - a 3 – 3 · a 2 ·a Como se tiene como dato del problema: a = 0,6 ( 60 %) a) Sustituyendo y operando, se tienen las concentraciones de las tres especies en el equilibrio: [N2] = 1 – 0,6 = 0,4 M [H2] = 3 – 3·0,6 = 1,2 M [NH3] = 2· 0,6 = 1,2 M b) La expresión de Kc para el equilibrio dado es la siguiente: Kc = [NH3]2 / ([N2] · [H2]3 )
  • 131.
    CASTILLA LA MANCHA/ JUNIO 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Como ya se conocen las concentraciones de las especies en el equilibrio, basta sustituir los valores de las concentraciones en equilibrio: Kc = 2,08 (mol/L)-2 Las constantes de equilibrio Kc y Kp, se relacionan mediante la expresión: Kp = Kc · (R · T)Dn Siendo Dn la diferencia entre los moles de productos y de reactivos en la reacción teórica ajustada; es decir, en este caso: Dn = 2 moles de NH3 – (1 mol de N2 + 3 moles de H2) Dn = -2 Por lo que se tendría: Kp = 2,08 · (0,082 · 600)-2 = 8,6·10-4 (atm)-2 c) Un aumento de presión hace que el equilibrio se desplace en el sentido en que disminuya el número de moles, para que se mantenga constante el producto P · V. Por ello se desplazará hacia la derecha, esto es, se produce más cantidad de amoníaco.
  • 132.
    CASTILLA LA MANCHA/ JUNIO 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 4.- (1 punto) Escribe una ecuación que muestre la reacción del ácido nítrico, como un ácido de Brönsted-Lowry, con agua. ¿Cuál es el papel del agua en la reacción? Solución: Según Brönsted- Lorry, un ácido es una especie (átomo o ión), que en disolución es capaz de ceder protones, mientras que las especies básicas, captan dichos protones. HNO3 + H2O ‡ NO3 - + H3O+ El ácido nítrico se comporta como ácido, pues cede protones que capta el agua, que actúa como base. El equilibrio ácido base de Brönsted-Lowry se compone, por consiguiente, de dos pares ácido-base.
  • 133.
    CASTILLA LA MANCHA/ JUNIO 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 1.- El ácido fórmico (cuyo nombre sistemático es ácido metanoico) es un ácido débil cuya constante de acidez vale 1,84 10-4 . Se tienen 500 mL de una disolución acuosa de ácido fórmico en la cual éste se encuentra disociado en un 34%. Calcula: a) La concentración inicial del ácido fórmico en la disolución. b) Los moles de las especies HCOOH, HCOO- y H3O+ en el equilibrio. c) El pH de dicha disolución. Solución: a) Se escribe el equilibrio de disociación del ácido, llamando al grado de disociación, expresado entanto por uno, a y Ci a la concentración inicial: HCOOH + H2O HCOO- + H3O+ [ ]inicial Ci -- -- [ ]equilibrio Ci · (1 - a) Ci · a Ci · a La expresión de la constante de acidez es: Ka = ([HCOO- ]· [H3O+ ]) / [HCOOH] Se sustituyen los datos conocidos, y se halla la concentración inicial de ácido: 1,84 10-4 = (Ci2 · 0,342 ) / (Ci · 0,66) De donde: Ci = 1,05 · 10-3 M b) Con Ci, se pueden conocer todas las concentraciones en el equilibrio: [HCOOH]equilibrio = 6,93 · 10-4 M [HCOO- ] = [H3O+ ] equilibrio = 3,57 · 10-4 M Y como se conoce el volumen de la disolución, y se sabe la relación entre molaridad y volumen, se hallan éstos: M = moles soluto / V (L) disolución V disolución = 500 mL = 0,5 L
  • 134.
    CASTILLA LA MANCHA/ JUNIO 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Moles HCOOH equilibrio = 3,46 · 10-4 moles Moles HCOO- = moles H3O+ equilibrio = 1,78 · 10-4 moles c) La definición de pH es: pH = -log [H3O+ ] Luego en este caso: pH = 3,44 Como era de esperar, es un valor menor que 7, que indica que la disolución es ácida.
  • 135.
    CASTILLA LA MANCHA/ JUNIO 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 4.- En la reacción exotérmica 2 A (g) 2 B (g) + C (g), indica tres formas de hacer aumentar la concentración de C en el equilibrio. Solución: Por el Principio de Le Chatelier, se sabe que si sobre un sistema en equilibrio se introduce alguna modificación, éste evolucionará en el sentido en que se oponga a tal cambio: - Si se va eliminando el C formado, el equilibrio tiende a producir más C. - Si se aumenta la concentración de cualquiera de los reactivos, A o B, también se aumenta la producción de C. - Si se disminuye la temperatura de la mezcla, se tenderá a desplazar el equilibrio hacia donde se desprenda calor, es decir, hacia le derecha, generándose más C.
  • 136.
    CASTILLA LA MANCHA/ JUNIO 03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN Nº 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM OPCIÓN A 1.- El efluente residual de una empresa de tratamiento de superficies metálicas contiene un 0,2% en peso de ácido sulfúrico, debiendo ser neutralizado mediante la adición de hidróxido sódico. Concretamente, se pretenden tratar 125 litros de la corriente residual ácida con una disolución de hidróxido sódico 2,5 M. Calcula: a) el volumen de disolución de hidróxido sádico 2,5 M que es preciso utilizar para la neutralización completa del efluente residual. b) el pH de la disolución resultante si se añaden 50 ml más de los necesarios de la disolución de hidróxido sódico. (Datos: La densidad de la corriente residual es l g/cm3 ; masas atómicas: H = 1, S = 32, O = 16) Solución: a) La reacción que se produce es: H2SO4 + 2 NaOH Na2SO4 + 2 H2O Como se trata de una neutralización, se verifica: Nº equivalentes ácido = nº equivalentes base O lo que es lo mismo: (N · V)a = (N · V)b Se conocen: Mb = Nb = 2,5 N Va = 125 L El Vb es el resultado pedido; luego se debe determinar la concentración de ácido en el efluente con los datos que aporta el enunciado: Con el volumen de efluente (125 L) y su densidad (1000 g/ L), se halla la mas que va a ser tratada: Masa efluente = 125000 g Con el % en masa de ácido en la muestra, se hallan los gramos de ácido presentes, y a continuación los moles contenidos en ellos: Masa ácido = 0,2 · 125000 / 100 = 250 g
  • 137.
    CASTILLA LA MANCHA/ JUNIO 03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN Nº 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Moles ác. sulfúrico = 250 / 98 = 2,55 moles Luego la molaridad será: M = 2,55 / 125 = 0,02 M Y la normalidad, el doble, al ser un ácido diprótico: Na = 0,04 N Ya se puede sustituir y averiguar el volumen de base: (N · V)a = (N · V)b 0,04 · 125 = 2,5 · Vb Luego: Vb = 2,04 L b) Se determinan los moles contenidos en los 50 mL (0,05 L) de base 2,5 M añadida en exceso: M = moles / V (L) moles exceso de NaOH = 2,5 · 0,05 = 0,125 moles Ahora, se halla la concentración que, en el volumen total (125 + 0,05 L), suponen esos moles en exceso de base: [OH- ]exceso = 0,125 / 125,05 = 9,99 · 10-4 M Por definición: pOH = - log [OH- ] = 3 Y como: pOH + pH = 14 pH = 14 - 3 = 11 El resultado es una disolución con carácter básico.
  • 138.
    CASTILLA LA MANCHA/ JUNIO 03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN Nº 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM OPCIÓN A 4.- Para un determinado equilibrio químico en fase gaseosa se sabe que un aumento en la temperatura provoca el desplazamiento de la reacción hacia la izquierda mientras que un aumento de la presión provoca el desplazamiento de la reacción hacia la derecha. Indica justificadamente de cual de estos tres equilibrios se trata: a) A + B ‡ C + D, exotérmica; b) A + B ‡ C, endotérmica; c) 2 A ‡ B, exotérmica. Solución: El Principio de Le´Chatelier, dice que si sobre un sistema en equilibrio se introduce alguna modificación, el sistema tenderá a desplazarse en el sentido que se oponga a tal alteración: Si se aumenta la temperatura, el sistema tenderá a absorber calor, esto es, a desplazarse en el sentido en que la reacción sea endotérmica; luego será endotérmica en el sentido contrario al que está escrita. Un aumento de la presión hará que el equilibrio se desplace en el sentido en que sea menor el número de moles de gases, para que se mantenga: P · V = cte. En este caso, habrá menos moles gaseosos a la derecha, pues hacia allí se va el equilibrio. Por tanto, se llega a la conclusión de que ele equilibrio del que se está hablando es el c): 2 A ‡ B, exotérmica.
  • 139.
    CASTILLA LA MANCHA/ JUNIO 99. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN nº5 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 5.- ¿En qué sentido se desplazará el siguiente equilibrio al aumentar la temperatura? ¿Y al disminuir la presión?. 2 NO(g) + O2(g) " 2 NO2(g) DHº = -28,1 Kcal/mol Solución: Al aumentar la temperatura, el equilibrio se desplazará hacia la izquierda ya que es un proceso exotérmico (se desprende calor). Ya que según el principio de Le Chatelier, al modificar las condiciones en las que se encuentra un sistema, éste reaccionará en el sentido inverso al de la causa que ha producido dicha variación. Si disminuimos la presión, el equilibrio se desplaza hacia la izquierda ya que [AM]Dn = -1, es decir hacia el miembro donde el volumen y, por tanto, el número de moles es mayor.
  • 140.
    CASTILLA LA MANCHA/ JUNIO 99. COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO /OPCION A / Nº 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 2.- (3 puntos) Se ha estudiado el siguiente equilibrio 2 NOCl (g) D 2 NO (g) + Cl2 (g) a 735ºC y un volumen constante de un litro. Inicialmente en el recipiente se introdujeron dos moles de NOCl y una vez alcanzado el equilibrio se comprobó que se había disociado en un 33%. Calcule: a) El valor de Kc b) Las presiones parciales de cada gas en el equilibrio y la presión total. c) ¿Hacia qué lado se desplazará el equilibrio si aumentamos el volumen al doble? Datos: R = 0,082 atm·L/K·mol Solución: a) Equilibrio 2 NOCl (g) D 2 NO (g) + Cl2 (g) Inicialmente: (nº moles) 2 - - Se disocian: 2α - - Se forman: - 2α α Equilibrio: 2-2α 2α α Aplicando la ley de acción de masas al equilibrio: Kc = [NO]2 ·[Cl2] / [NOCl]2 Kc = (2α /V)2 · (α/V) / (2-2α/V)2 teniendo en cuenta que V = 1L Kc = 4α2 · α / 4(1-α)2 = α3 / (1-α)2 Como en el equilibrio se ha disociado un 33%, α = 0,33 Kc = (0,33)3 / ( 1- 0,33)2 = 0,080 b) La presión parcial obedece a la ley de Dalton Px = PT · X, donde X es la fracción molar. X = moles de soluto / moles totales. Para calcular el nº total de moles, sumamos todos los moles que hay en el equilibrio: 2(1-α) + 2α + α = 2 + α = 2 + 0,33 = 2,33 moles Para calcular la presión total, recurrimos a la ecuación de los gases ideales: PT · V = nT · R · T PT = nT · R · T / V PT = 2,33 · 0,082 · 1008 / 1 = 193 atm De tal manera que la composición del equilibrio es: PNOCl = PT · XNOCl = 193 · ( 2-2α / 2+α ); PNOCl = 193 ( 1,34 / 2,33 ) = 110,1 atm. PNO = PT · XNO = 193 · ( 2α / 2+α ) = 54,6 atm. PCl = PT · XCl = 193 · ( α / 2 + α ) = 27,3 atm
  • 141.
    CASTILLA LA MANCHA/ JUNIO 99. COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO /OPCION A / Nº 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM c) Aumentar el volumen equivale a disminuir la presión, por lo que al tratarse de un equilibrio gaseoso (con Dn > 0), según el principio de Le Chatelier, éste se desplazará hacia la derecha, es decir, donde haya mayor nº de moles gaseosos.
  • 142.
    CASTILLA-LA MANCHA /JUNIO 00. LOGSE / QUÍMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / OPCION A / CUESTIÓN 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 2.- Disponemos de una disolución de ácido etanoico (acético) en agua, en la que el ácido está ionizado en un 5%. Sabiendo que su constante de acidez Ka vale 1,8*10-5 , calcula: a) La concentración de todas las especies en equilibrio. b)El pH de la disolución obtenida al diluirla inicial al doble de su volumen. Solución: a) En primer lugar escribimos la tabla de equilibrio en la cual se muestran las concentraciones inicial, reaccionante y de equilibrio de cada uno de los componentes de la disolución acuosa: CH3-COOH + H2O D CH3-COO- + H3O+ Cinic Co CR C0 a Ceq C0 (1-a) C0 a C0 a (a indica el grado de disociación) Aplicando la expresión de la constante de equilibrio se tiene: Ka= [CH3-COO- ] · [H3O+ ] / [CH3-COOH] Ka= (C0 a)2 / C0 (1-a) 1,8*10-5 = C0 a2 / (1-a) Sustituyendo a = 0,05, aproximando 1-a ϕ 1, y despejando C0 se llega a: C0 = 7,2· 10-3 M La concentración en equilibrio de cada uno de los componentes por lo tanto será [CH3-COOH] = C0 (1-a) = 7,2·10-3 (1-0,05) = 6,84·10-3 M [CH3-COO- ] = [H3O+ ] = C0 a = 7,2·10-3 · 0,05 = 3,6·10-4 M
  • 143.
    CASTILLA-LA MANCHA /JUNIO 00. LOGSE / QUÍMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / OPCION A / CUESTIÓN 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM b) Al diluir a doble volumen la concentración inicial ésta se reduce a la mitad. Luego ahora C0´ = 3,6 ·10-3 M. Y se plantea un nuevo estado de equilibrio. CH3-COOH + H2O D CH3-COO- + H3O+ Cinic C0´ CR C0´ a Ceq C0´ (1-a) C0´ a C0´ a La constante de equilibrio no varía: 1,8*10-5 = 3,6·10-3 a2 / (1-a) Despejando a y aproximando 1-a ϕ 1 se llega a: a = 0,070 = 7 % Luego al diluir aumenta el grado de disociación. [H3O+ ] = 3,6·10-3 · 0,07 = 2,52·10-4 M pH = -log [H3O+ ] = -log (2,52·10-4 ) = 3,59
  • 144.
    CASTILLA LA MANCHA/ SEPTIEMBRE 00. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / EJERCICIO 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 1.- Calcular la constante de hidrólisis, el pH y el grado de disociación de una disolución 0,1 M de NaCN. Constante del HCN = 4,93·10-10 . Solución: El cianuro sódico es una sal soluble que en medio acuoso está totalmente disociada. NaCN (ac) " Na+ (ac) + CN- (ac) El ión CN- es la base conjugada de un ácido débil y puede reaccionar con el agua, mediante el siguiente equilibrio de hidrólisis básica: CN- (ac) + H2O D HCN + OH- Co 0,1 Cr x Ceq. 0,1-x x x La constante de este equilibrio se deduce a partir del valor de Ka del HCN y del producto iónico del agua. Kh = Kb = Kw / Ka Kh = 10-14 / 4,93·10-10 Kh = 2,02 ·10-5 La ley de este equilibrio sería: [HCN] · [OH- ] Kh = [HCN] Aplicando los datos de la tabla a la constante de equilibrio: 2,02 ·10-5 = x2 / (0,1 – x) x = 1,41·10-3 mol/L pOH = - log[OH- ] = - log (1,41·10-3 ) = 2,85 pH = 14 – pOH = 14- 2,85 = 11,14
  • 145.
    CASTILLA LA MANCHA/ SEPTIEMBRE 00. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / EJERCICIO 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM El grado de hidrólisis (a) se calcula como cociente entre la concentración reaccionante (x) y la concentración inicial (Co): a = x / Co = 1,41·10-3 / 0,1 =1,41·10-2 Luego se ha hidrolizado el 1,41 %.
  • 146.
    CASTILLA LA MANCHA/ SEPTIEMBRE 00. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / EJERCICIO 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 3.- Como afecta la presencia de un catalizador a: a) DH b) La energía de activación c) La constante de equilibrio d) La velocidad de reacción Solución: El catalizador es una sustancia química que en pequeñas cantidades puede modificar la velocidad de reacción. Generalmente el catalizador no se consume, luego no es un reactivo del proceso, y además se regenera en alguna de las etapas del mecanismo de reacción. a) No afecta. DH es la variación de entalpía de la reaación, o calor de reacción a P constante. Esta es una magnitud termodinámica que indica la diferencia entre el estado energético de reactivos y prductos, pero que nada tiene que ver con el catalizador del proceso. b) Siafecta. La Energía de activación (Ea) es la barrera energética que las moléculas de los reactivos tienen que superar para realizar choques eficaces entre ellas. Dicho de otro modo, la energía de activaciónes la diferencia energética entre el estado intermedio del complejo activado y el estado de los reactivos. Los catalizadores modifican la Ea de la reacción, ya que alteran el mecanismo de esta. Se calsificanen promotores (sir rebajan Ea) e inhibidores (si aumentan Ea). c) No afecta. Las constantes de equilibrio Kc o Kp sólo dependen de la temperatura. Los catalizadores no modifican el estado de equilibrio, solamente permiten que éste se alcance antes, ya que afectan por igual al proceso directo y al inverso. d) Siafecta. La velocidad de reacción depende de la constante de velocidad de reacción y esta a su vez depende de la Ea, según indica la ecuación de Arrehnius: vr = K · [Reactivos]n K = A · e – Ea / (RT) Los catalizadores afectan, por tanto, a la velocidad del proceso. Los promotores aceleran la reaccióny los inhibidores la retardan.
  • 147.
    CASTILLA LA MANCHA/ SEPTIEMBRE 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 1.- (3 puntos) Se tiene una disolución de amoniaco 0,01 N cuyo pH es 10,63. Calcula: a) la concentración de OH- en equilibrio; b) el grado de disociación del amoniaco; c) el valor de la constante de basicidad del amoniaco, Kb. Solución: La disolución de amoníaco es el hidróxido de amonio: NH4OH, base débil, parcialmente disociada en sus iones. a) Se sabe que su normalidad es 0,01 N, y al ser una base con un único grupo OH- , la molaridad será el mismo valor: 0,01 M. Se conoce también el pH de la disolución, con el que se puede determinar el pOH: pH + pOH = 14 pOH = 3,37 Y por la definición de pOH, se tiene ya la concentración de grupos OH- en el equilibrio: pOH = - log [OH- ] [OH- ] = 10 -3,37 = 4,26·10-4 M b) El grado de disociación es el porcentaje, en tanto por uno, que está disociada la base, se expresa como a. Se escribe el equilibrio de disociación, con la concentración inicial de base y las concentraciones de todas las especies en el equilibrio en función de a: NH4OH ‡ NH4 + + OH- [ ]inicial 0,01 -- -- [ ]equilibrio 0,01·(1 - a) 0,01·a 0,01·a Como se conoce, por el valor de pOH calculado, la concentración de iones OH- En el equilibrio, se tiene: 0,01·a = 4,26·10-4 De donde: a = 0,0426 (4,26 %)
  • 148.
    CASTILLA LA MANCHA/ SEPTIEMBRE 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM c) La expresión de la Kb será: Kb = ([NH4 + ] · [OH- ]) / [NH4OH] Y sustituyendo por los valores de las concentraciones, que ya son conocidos, se llega a: Kb = 1,89·10-5
  • 149.
    CASTILLA LA MANCHA/ SEPTIEMBRE 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 2.- (3 puntos) Para el equilibrio de disociación N2O4 (g) ‡ 2 NO2 (g), a 27ºC y 2 atm, la constante de equilibrio Kp vale 0,17. Calcula: a) el grado de disociación del N2O4 en estas condiciones; b) las presiones parciales de los dos compuestos en el equilibrio; c) el valor de Kc a esa temperatura. (Datos: R= 0,082 atm.l/K.mol) Solución: a) y b) Se escribe el equilibrio, expresando los moles iniciales como ni, y la cantidad de reactivo disociada en tanto por uno (grado de disociación) como a: N2O4 (g) ‡ 2 NO2 (g) Moles iniciales ni -- Moles equilibrio ni·(1 – a) 2·ni·a Luego los moles totales en el equilibrio serán: Moles totales = ni·(1 – a) + 2·ni·a = ni·(1 + a) Recordando las expresiones de las fracciones molares y de las presiones parciales se tiene: x NO2 = moles NO2 / moles totales = 2· a·ni / ni·(1 + a) = 2· a / (1 + a) P NO2 = P total · x NO2 = 2 · [2· a / (1 + a)] = 4· a / (1 + a) x N2O4 = moles N2O4 / moles totales = ni· (1 - a) / ni·(1 + a) = (1 - a) / (1 + a) P N2O4 = P total · x N2O4 = 2 · (1 - a) / (1 + a) Y sustituyendo estas presiones parciales en la expresión de Kp, e igualando al valor dado como dato, se tiene el valor de a: Kp = (P NO2)2 / P N2O4 Kp = 8· a2 / (1 - a2 ) = 0,17 De donde: a = 0,14 (14 %) Sustituyendo el valor de a en las presiones parciales: P NO2 = 4· 0,14 / (1 + 0,14) = 0,49 atm
  • 150.
    CASTILLA LA MANCHA/ SEPTIEMBRE 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM P N2O4 = 2 · (1 – 0,14) / (1 + 014) = 1,51 atm c) La relación entre Kp y Kc es la siguiente: Kc = Kp · (R · T)-Dn Siendo Dn el número de moles de productos menos el de reactivos en la ecuación teórica ajustada. Y en este caso: Dn = 2 – 1 = 1 Kc = 0,17 ( 0,082 · 300)-1 = 6,91·10-3
  • 151.
    CASTILLA LA MANCHA/ SEPTIEMBRE 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN Nº 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 1.- Una disolución con una concentración inicial 1 molar de ácido acético (etanoico) tiene una concentración en equilibrio de ion hidronio, H3O+ , 4,2·10-3 molar. Calcula: a) La constante de acidez Ka. b) La concentración inicial de ácido necesaria para que el grado de disociación tenga un valor del 10 %. c) El pH de la disolución en este último caso. Solución: a) Se escribe el equilibrio de disociación del ácido, llamando al grado de disociación, expresado en tanto por uno, a y "x" a la concentración disociada: CH3COOH + H2O CH3COO- + H3O+ [ ]inicial 1 -- -- [ ]equilibrio 1 - x x x x = 4,2·10-3 M La expresión de la constante de acidez es: Ka = ([CH3COO- ] · [H3O+ ]) / [CH3COOH] Se sustituyen los datos conocidos, y se halla la constante de disociación del ácido: Ka = x2 / (1 - x) = (4,2·10-3 )2 / (1 - 4,2·10-3 ) Ka = 1,77 · 10-5 b) Otra forma de expresar las concentraciones en el equilibrio es en función del grado de disociación, a: a = 10 % = 0,10 CH3COOH + H2O CH3COO- + H3O+ [ ]equilibrio Ci· (1 - a) Ci · a Ci· a Así, con el valor de a dado y la Ka, constante si la temperatura no varía, se tiene: Ka = (Ci · a)2 / Ci· (1 - a) 1,77 · 10-5 = Ci2 · 0,102 / Ci · (1 - 0,10)
  • 152.
    CASTILLA LA MANCHA/ SEPTIEMBRE 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN Nº 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Ci = 1,6 · 10-3 M c) La definición de pH es: pH = -log [H3O+ ] Luego en este caso: pH = 3,8 Como era de esperar, es un valor menor que 7, que indica que la disolución es ácida.
  • 153.
    CASTILLA LA MANCHA/ SEPTIEMBRE 99.COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / OPCION A / Nº 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 2.-(3 puntos ) Un recipiente de 5 litros se llena con 261 g de pentacloruro de fosforo a 300 ºC y se cierra. Cuando se alcanza el equilibrio la presión total es de 16,45 atmósferas. Calcular A) el grado de disociación del PCl5(g) • PCl3(g) + Cl2(g) B) el valor de la constante Kc para este equilibrio C) el valor de la constante Kp para este equilibrio Datos: R=0,082 atm l/mol K. Masas atómicas P = 31; Cl = 35,5 Solución: A) Equilibrio: PCl5 (g) • PCl3 (g) + Cl2 (g) Calculamos los moles iniciales de pentacloruro de fosforo: n0 = m(g) / Pm n0 (PCl5) = 261 / 208,5 = 1,25 moles PCl5 (g) • PCl3 + Cl2 Inicialmente: (moles) 1,25 _ _ Se disocian: 1,25α _ _ Se forman: _ 1,25α 1,25α Equilibrio: 1,25 ( 1 -α) 1,25α 1,25α nT = 1,25 ( 1 - α ) + 1,25α + 1,25α = 1,25 (1+ α) Dado que es un equilibrio homogéneo gaseoso, calculamos el nº de moles totales mediante la ecuación de los gases ideales: P·V = n·R·T 16,45 · 5 = nT · 0,082 · 573 nT = 1,75 moles totales que hay en el equilibrio. 1,25 (1 + α) = 1,75 α = 0,50 / 1,25 = 0,4 (El grado de disociación es del 40%) B) Aplicando la ley de acción de masas al equilibrio: Kc = [Cl2]·[PCl3] / [PCl5] Kc = (1,25·0,4 / 5)2 / (1,25·0,6 / 5) = 6,6·10-2 C) Para calcular Kp se aplica la ecuación que relaciona Kc y Kp Kp = Kc·(RT)∆n Kp = 6,6·10-2 · (0,082 · 573) = 3,1
  • 154.
    CASTILLA LA MANCHA/ JUNIO 98. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCION A/ Nº 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 2. - Se mezclan en un recipiente de 10 litros, 2 moles de H2(g) y 2 moles de CO2(g). Al establecerse el equilibrio a 550ºC se forman 0,540 moles de H2O(g) y 0,540 moles de CO(g) Calcular para el equilibrio: CO2(g) + H2(g) H2O(g) + CO(g) A) Presión total en el equilibrio. B) El valor de Kp. C) El valor de Kc. Dato: R=0,082 atm · l / mol · K Solución 2: H2(g) + CO2(g) ↔ H2O(g) + CO(g) no 2 2 neq 2 - 0,54 2 – 0,54 0,54 0,54 nT = 4 V = 10 l T = 550ºC = 823 K a) Utilizando la ecuación de los gases ideales: P V = n R T P = (4 · 0,082 · 823) / 10= 26,99 atm b) PCO⋅ PH2O XCO⋅ PT⋅ · XH2O⋅ PT Kp = = PCO2⋅ PH2 XCO2⋅ PT · XH2⋅ PT Las fracciones molares son: XCO = XH2O = (0,54) / 4 = 0,135 XCO2 = XH2= (2 – 0,54) / 4 = 0,365 0,01822 Kp = = 0,1367 0,13322
  • 155.
    CASTILLA LA MANCHA/ JUNIO 98. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCION A/ Nº 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM c) Kp = Kc (RT) ∆n Como ∆n = 0 , se cumple que Kc = Kp = 0,1367 También se podría haber hallado en primer lugar Kc y después relacionarlo con Kp.
  • 156.
    CASTILLA LA MANCHA/ JUNIIO98. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /OPCIÓN A / Nº 5 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 5.- Para el equilibrio 3 O2(g) 2 O3(g) con H >0, ¿cómo afectará a este equilibrio un aumento de presión, un aumento de temperatura y la presencia de un catalizador? Solución 5: El principio de Le Chatelier nos dice que si en un sistema en equilibrio se modifica alguno de los factores que influyen en el mismo (temperatura,presión o concentración), el sistema evolucionará de forma que se desplace el equilibrio en el sentido que tienda a contrarrestar dicha variación. • Aumento de presión: sólo influye en el equilibrio cuando intervienen especies en estado gaseoso y haya además variación en el número de moles. Un aumento de presión desplaza el equilibrio en el sentido en el que haya menor volumen. En este caso se desplaza hacia la derecha ya que en el primer miembro hay 3 moles mientras que en el segundo miembro hay sólo 2 moles. Por tanto se favorece el rendimiento en ozono. • Aumento de temperatura: En el sentido directo esta reacción es endotérmica. Según el principio de Le Chatelier al aumentar la temperatura, el sistema se opone a esta modificación, por lo que evoluciona de manera que absorbe calor, es decir, evolucionando hacia la derecha formándose mas O3 . • Presencia de catalizador: Los catalizadores modifican por igual la velocidad del proceso directo e inverso y por tanto no afectan a la composición final del equilibrio.El único efecto de un catalizador es provocar que el equilibrio se alcance mas rapidamente (promotor) o mas lentamente (inhibidor).
  • 157.
    CASTILLA LA MANCHA/ JUNIO 98. COU/ CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A /Nº3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 3.- Calcular los gramos de NH4Cl que se debe añadir a 100 ml de disolución de NH3 0,1M para obtener una disolución de pH 9,5. Suponer que no hay variación de volumen. Dato: Kb NH3 = 1,8·10-5 . Masas atómicas: N = 14 ; H = 1 ; Cl = 35,5. Solución 3: Sabemos que el pH es 9,5, por lo que el pOH será 14 − pH = 4,5 [OH−] = 10 –4,5 = 3,2 · 10-5 M Planteamos la ecuación: NH3 + H2O ↔ NH4+ + OH- Ceq 0,1 x 3,2.10− 5 Sustituyendo los valores en la expresión de la constante de basicidad , Kb se tiene: Kb = [NH4] · [OH- ] / [NH3] 1,8. 10-5 = [NH4 + ] · 3,2.10-5 / 0,1 [NH4 + ] = 5,4 · 10-2 M M = n / V ; n = M · V = 5,4 · 10-2 · 0,1 = 5,4 · 10-3 moles m = (5,4 · 10-3 ) · 53,5 = 0,29 g de NH4Cl
  • 158.
    CASTILLA LA MANCHA/ JUNIO 98. COU/ CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A /Nº4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 4.- Dado el equilibrio: 2SO3 (g) 2SO2(g) + O(g) H = 196,6 kJ Indicar cómo afectará al equilibrio: a) Un aumento de presión. b) Un aumento de volumen. c) Un aumento de temperatura. d) La presencia de un catalizador. Solución 4: 2SO3 (g) ↔ 2SO2 (g) + O2 (g) ∆H = 196,6 KJ El principio de Le Chatelier nos dice que si en un sistema en equilibrio se modifica alguno de los factores que influyen en el mismo (temperatura, presión o concentración), el sistema evolucionará de forma que se desplace el equilibrio en el sentido que tienda a contrarrestar dicha variación. a) Aumento de presión: sólo influye en el equilibrio cuando intervienen especies en estado gaseoso y haya además variación en el número de moles. Un aumento de presión desplaza el equilibrio en el sentido en el que haya menor volumen. En este caso se desplaza hacia la izquierda ya que en el primer miembro hay 2 moles mientras que en el segundo miembro hay 3 moles. Por tanto no se favorece el rendimiento de los productos. b) Aumento de volumen: equivale a una disminución de la presión y, por tanto, el equilibrio se desplazará hacia la derecha. c) Aumento de temperatura: En el sentido directo esta reacción es endotérmica. Según el principio de Le Chatelier al aumentar la temperatura, el sistema se opone a esta modificación, por lo que evoluciona de manera que absorbe calor, es decir, evolucionando hacia la derecha formándose mas SO2 y O2 . d) Presencia de catalizador: Los catalizadores modifican por igual la velocidad del proceso directo e inverso y por tanto no afectan a la composición final del equilibrio.El único efecto de un catalizador es provocar que el equilibrio se alcance mas rapidamente (promotor) o mas lentamente (inhibidor).
  • 159.
    CASTILLA LA MANCHA/ JUNIO 98. COU/ CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A /Nº4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
  • 160.
    CASTILLA LA MANCHA/ SEPTIEMBRE 98. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / Nº 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 4.- ¿Cómo afectará al equilibrio N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) , una disminución de presión y un aumento de temperatura , si su Hº 0?. ¿Modificará el equilibrio la presencia de un catalizador? Solución : El principio de Le Chatelier nos dice que si en un sistema en equilibrio se modifica alguno de los factores que influyen en el mismo (temperatura,presión o concentración), el sistema evolucionará de forma que se desplace el equilibrio en el sentido que tienda a contrarrestar dicha variación. • Variación de presión: sólo influye en el equilibrio cuando intervienen especies en estado gaseoso y haya además variación en el número de moles. Una disminución de presión desplaza el equilibrio en el sentido en el que haya mayor volumen. En este caso se desplaza hacia la izquierda, ya que en el primer miembro hay 4 moles mientras que en el segundo miembro hay sólo 2 moles. Por tanto no se favorece el rendimiento en amoniaco. • Aumento de temperatura: En el sentido directo esta reacción es exotérmica. Según el principio de Le Chatelier al aumentar la temperatura, el sistema se opone a esta modificación, por lo que evoluciona de manera que absorbe calor, es decir, desplazándose hacia la izquierda y formándose mas nitrógeno e hidrógeno. • Presencia de catalizador: Los catalizadores modifican por igual la velocidad del proceso directo e inverso y por tanto no afectan a la composición final del equilibrio.El único efecto de un catalizador es provocar que el equilibrio se alcance mas rapidamente (promotor) o mas lentamente (inhibidor).
  • 161.
    CASTILLA Y LEÓN/ JUNIO 00. LOGSE / QUÍMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 2.- Calcule el pH de cada una de las siguientes disoluciones: a) Anilina (C6H5NH2) 0,2 M. b) Disolución de 0,30 g de hidróxido sódico en 135 ml de agua (considérese despreciable el volumen de soluto). Datos: Constante de ionización básica de la anilina a 25ºC, Kb = 4,27·10-10 Solución: a) Cuando una amina se disuelve en agua, se establece el siguiente equilibrio: C6H5NH2 + H2O D C6H5NH3 + + OH- [ ]inicial 0,2 -- -- [ ] equil 0,2 – x x x Este equilibrio viene definido por una constante, que será la de ionización básica de la anilina: Kb = 4,27·10-10 = x2 / (0,2 – x) De donde obtenemos: x = 9,7·10-6 M = [OH- ] Por tanto: pOH = -log [OH- ] = 5 A partir de la relación pH + pOH = 14, se obtiene: pH = 14 – 5 = 9 b) Se conoce la masa de soluto (NaOH) y el volumen de disolución en litros (que es el de disolvente, puesto que se desprecia el volumen de soluto); con ambos datos y la masa molecular del soluto, se puede calcular la molaridad: M = (masa soluto / M molec) / V disoluc. M = (0,30 / 40) / 0,135 = 0,055 M El hidróxido de sodio es una base fuerte, que estará totalmente disociada, luego su concentración inicial (0,055 M), será la concentración final de iones oxhidrilo:
  • 162.
    CASTILLA Y LEÓN/ JUNIO 00. LOGSE / QUÍMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM NaOH " Na+ + OH- [ ]inicial 0,055 -- -- [ ]final -- 0,055 0,055 pOH = -log [OH- ] = 1,26 pH = 14 – pOH = 14 - 1,26 pH = 12,74
  • 163.
    CASTILLA Y LEÓN/ JUNIO 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE A / CUESTIÓN 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 2.- Se hacen reaccionar 250 ml de una disolución 0,5 M de hidróxido de sodio con 50 ml de una disolución 1,5 M de ácido sulfúrico. a) ¿Existe algún reactivo en exceso? En caso afirmativo, indíquelo y determine la cantidad del mismo que no ha reaccionado. b) ¿Cuántos gramos de sulfato sódico se originan en esta reacción? Solución: En primer lugar se escribe y ajusta la reacción entre el ácido y la base: 2 NaOH + H2SO4 g Na2SO4 + H2O a) Ahora se determinan los moles de cada especie contenidos en los volúmenes tomados para la reacción; para ello se recuerda la definición de molaridad: M = moles soluto / V disolución (L) Moles NaOH = 0,250 · 0,5 = 0,125 moles Moles H2SO4 = 0,050 · 1,5 = 0,075 moles Según la estequiometría de la reacción ajustada se sabe que por cada mol de ácido se consumen dos moles de la base, luego se determinan los moles necesarios para consumir toda la base: 2 moles NaOH 1 mol H2SO4 0,125 x x = 0,0625 moles de H2SO4 se necesitarían. Como los moles reales de ácido que se ponen a reaccionar son 0,075, estará en exceso, sobrando: 0,075 - 0,0625 = 0,0125 moles Y expresados en masa, serán: m H2SO4 que sobra = 0,0125 · 98 = 1,225 g
  • 164.
    CASTILLA Y LEÓN/ JUNIO 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE A / CUESTIÓN 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM b) Para calcular la masa de sal formada, se establece su relación con el reactivo limitante, que es el NaOH: 2 moles NaOH 1 mol Na2SO4 0,125 x x = 0,0625 moles de Na2SO4 Y estos moles, expresados en gramos serán: m Na2SO4 = 0,0625 · 142 = 8,87 g
  • 165.
    CASTILLA Y LEÓN/ JUNIO 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE A / CUESTIÓN 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 3.- Dado el siguiente sistema en equilibrio, que posee una variación de entalpía negativa: 2 H2 (g) + O2 (g) 2 H2O (g). Describa el efecto que producirá al: a) Enfriar. b) Añadir vapor de agua. c) Comprimir. d) Aumentar la presión de hidrógeno. Solución: El Principio de Le Chatelier dice que si sobre un sistema en equilibrio de introduce alguna modificación, éste responde desplazándose en el sentido en que tienda a oponerse a la modificación. a) Al enfriar, se disminuye el calor, por lo que el sistema tenderá a oponerse a este cambio desplazándose hacia donde se desprenda calor, es decir, hacia donde sea exotérmica, que es hacia la derecha, aumentando la concentración de agua producida. b) Si se aumenta la concentración del producto de la reacción, el equilibrio se opondrá provocando una disminución en dicha concentración, para lo cual se desplazará hacia la izquierda. c) Al aumentar la presión del sistema, y para que se mantenga P · V = cte, el equilibrio, donde Dn = -1, tenderá a desplazarse hacia donde haya menos moles, esto es, hacia la derecha, produciéndose más cantidad de agua. d) Si se aumenta la presión del hidrógeno, que se puede expresar como: P (H2) = P total · X H2 aumenta la fracción molar de hidrógeno: X H2 = moles H2 / moles totales Al aumentar esta fracción molar significa que se incrementa el número de moles de hidrógeno. Luego el equilibrio responderá a esta modificación desplazándose en el sentido en que se reduzca la cantidad de hidrógeno, es decir, hacia la derecha, aumentando la concentración de agua.
  • 166.
    CASTILLA LEÓN /JUNIO 02. LOGS E / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE A / CUESTIÓN 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 1.- Calcular el grado de disociación y la molaridad de una disolución de ácido acético en agua cuya concentración de protones es1,34· 10-3 M y la constante de disociación ácida Ka = 1,8 · 10-5 . Solución: Es un ácido débil, disociado parcialmente, luego el equilibrio de disociación del ácido quedaría: HAc + H2O H3O+ + Ac- [ ]inicial Ci -- -- [ ]equilibrio Ci - x x x x = 1,34 · 10-3 M La expresión de Ka es: Ka = ([H3O+ ]· [Ac- ]) / [HAc] Y sustituyendo: Ci = 0,1 M La relación entre el grado de disociación (a) y la Ci es: x = Ci · a De donde se obtiene: a = 0,0134 = 1,34 %
  • 167.
    CASTILLA LEÓN /JUNIO 03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO/ OPCIÓN A / CUESTIÓN Nº 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM OPCIÓN A 4.- Para la reacción: N2 (g) + 3 H2 (g) ‡ 2 NH3 (g) ; Kp = 4,3 · 10-3 a 300°C. a) ¿ Cuál es el valor de Kp para la reacción inversa? b) ¿ Qué pasaría a las presiones en el equilibrio de N2 , H2 y NH3 si añadimos un catalizador? c) ¿ Qué pasaría a la Kp , si aumentamos el volumen? Solución: La expresión de Kp es el cociente entre el producto de las presiones parciales de los productos, elevadas a sus coeficientes estequiométricos, entre el producto de las presiones parciales de los reactivos, elevadas a los suyos. Para el equilibrio dado: Kp = (P NH3)2 / (P N2 · (P H2)3 ) La reacción inversa sería: 2 NH3 (g) ‡ N2 (g) + 3 H2 (g) Luego su expresión de Kp: Kp inversa = (P N2 · (P H2)3 ) / (P NH3)2 Sería la Kp inversa a la de la reacción dada: Kp inversa = 1 / Kp = 1 / 4,3 · 10-3 = 232,56 b) Un catalizador sólo modifica el valor de las velocidades de reacción, si afectar al equilibrio; luego no pasaría nada. c) Un aumento de volumen (por disminución de presión) desplazaría elequilibrio en ele sentido en que fuese mayor el número de moles de gases; en este caso, hacia la izquierda, por lo que al haber más reactivos, el valor de Kp se reduciría.
  • 168.
    CASTILLA LEÓN /JUNIO 99. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / Nº 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 4.- Escribir las ecuaciones iónicas igualadas para la reacción en disolución acuosa, en caso de haberla, de cada uno de los siguientes iones, indicando si la disolución final será ácida, básica o neutra. a) NH4 + b) Cl- c) K+ d) CH3-COO- Solución: a) La reacción en disolución acuosa será: NH4 + + H2O ⇔ NH3 + H3O+ El NH4 + es un ácido débil que al reaccionar con el H2O libera protones o hidrogeniones por lo que la disolución será ácida. b) El Cl- no reacciona con el agua puesto que es un anión neutro ya que procede de un ácido muy fuerte (HCl). La disolución resultante será neutra. c) El K+ no reacciona con el H2O porque es un catión neutro procede de una base muy fuerte (KOH). La disolución resultante será neutra. d) La reacción en disolución acuosa será: CH3-COO- + H2O ⇔ CH3-COOH + OH- El CH3-COO- es una base débil que en disolución acuosa libera iones OH- por lo que la disolución final será básica.
  • 169.
    CASTILLA LEÓN /JUNIO 99. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / Nº 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 3.- A 27ºC y 1 atm de presión el N2O4(g) se disocia según la siguiente ecuación: N2O4(g) ⇔ 2NO2(g) Suponiendo que la reacción es exotérmica y que el sistema se encuentra en equilibrio, indicar qué sucederá cuando se realicen las siguientes operaciones: a) Se disminuye la presión a 0,1 atm. b) Se aumenta la temperatura a 35ºC. c) Se añade NO2(g) . d) Se adiciona un catalizador al sistema. Solución: Para realizar este ejercicio aplicamos el principio de Le Chatelier que dice: si en un sistema de en equilibrio se modifica alguno de los factores que influyen en el equilibrio (temperatura, concentración o presión), el sistema evoluciona de manera que se opone a la modificación introducida. a) Una disminución de presión desplaza el equilibrio en la dirección que produzca mayor número de moles. En este caso, el equilibrio se desplazará hacia la derecha, es decir, hacia la producción de NO2. b) Al aumentar la temperatura el equilibrio se desplaza en el sentido en que se absorba calor. Puesto que la reacción es exotérmica, al aumentar la temperatura el equilibrio se desplazará hacia la izquierda, hacia la formación de N2O4. c) Al añadir NO2 el equilibrio se desplazará en el sentido en que se consuma NO2. El equilibrio se desplazará hacia la izquierda hacia la producción de N2O4. d) Los catalizadores influyen en la velocidad de reacción, pero no modifican el equilibrio. Un catalizador afecta igualmente a la energía de activación de la reacción directa y de la inversa y puede modificar únicamente la rapidez con que se alcanza el estado de equilibrio.
  • 170.
    CASTILLA Y LEÓN/ SEPTIEMBRE 00. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE A / CUESTIÓN 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 4.- Indique, razonadamente, si la disolución que se obtiene al disolver cada uno de los siguientes compuestos en agua tiene carácter ácido, básico o neutro: a) Cianuro sódico. b) Cloruro potásico. c) Acetato sódico. d) Sulfato amónico. DATOS: Constantes de ionización ácida a 25ºC, ácido cianhídrico (4,0·10-10 ), ácido acético (1,8·10-5 ); constante de ionización básica del amoníaco a 25ºC (1,8·10-5 ) Solución: Todos los compuestos dados son sales solubles, luego en disolución se encuentran totalmente disociadas en sus iones. El ión que proceda de un ácido o base débiles (con valor de constante), dará con el agua reacción de hidrólisis, desprendiéndose iones hidronio u oxhidrilo, proporcionando el carácter ácido, básico o neutro a la disolución. El ión que proceda de ácido o base fuertes, no sufre hidrólisis. a) NaCN " Na+ + CN- El CN- procede del ácido cianhídrico, que es débil, luego se hidrolizará: CN- + H2O D HCN + OH- Se liberan iones OH- , luego será una disolución básica (pH > 7). b) KCl " K+ + Cl- Ambos iones proceden de un ácido fuerte (HCl), y una base fuerte (KOH), luego no se hidrolizan, y la disolución será neutra (pH = 7). c) CH3COONa " CH3COO- + Na+ El CH3COO- viene del ácido acético, débil; luego experimentará hidrólisis: CH3COO- + H2O D CH3COOH + OH- Se desprenden OH- , será, pues, una disolución básica (pH > 7).
  • 171.
    CASTILLA Y LEÓN/ SEPTIEMBRE 00. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE A / CUESTIÓN 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM d) (NH4)2SO4 " 2 NH4 + + SO4 2- El ión NH4 + proviene de la base débil NH4OH, luego se hidroliza: NH4 + + H2O D NH3 + H3O+ Se desprenden iones hidronio, sera una disolución ácida (pH < 7).
  • 172.
    CASTILLA Y LEÓN/ SEPTIEMBRE 00. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE A / CUESTIÓN 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 4.- A) sugerir una reacción ácido – base adecuada para obtener cada una de las siguientes sales: a) nitrato amónico; b) acetato potásico; c) sulfato de sodio; d) cloruro de metilamonio. B) ¿Cómo cabría esperar que fueran las disoluciones de estas sales, ácidas, básicas o neutras?. Justificar la respuesta. Solución: A) Las sales se obtienen por reacción de un ácido con una base, de manera que el anión procederá del ácido y el catión de la base. En general una reacción acido-base (neutralización) se puede simbolizar así:: HA + BOH " BA + H2O Luego para los casos propuestos sería: a) NH4 + HNO3 " NH4NO3 + H2O b) CH3COOH + KOH " CH3COOK + H2O c) H2SO4 + 2 NaOH " Na2SO4 + 2 H2O d) NH4 + + CH3OH + HCl " NH4CH3Cl + H2O B) El carácter de la disolución dependerá de que al disolverse las sales haya hidrólisis de alguno de sus iones (se desprendan iones hidronio u oxhidrilo) o no. Solamente los iones procedentes de ácido o base débil se hidrolizan. Si los 2 iones proceden de ácido y base fuertes, no habrá hidrólisis, y la disolución será neutra: a) NH4NO3 " NH4 + + NO3 - Se hidrolizan los NH4 + : NH4 + + H2O D NH3 + H3O+ Se liberan iones hidronio: pH < 7, y la disolución será ácida. b) CH3COOK " CH3COO- + K+ Se hidrolizan los iones CH3COO- , pues proceden de un ácido débil. CH3COO- + H2O D CH3COOH + OH- Se liberan grupos OH- , pH > 7 y la disolución será básica.
  • 173.
    CASTILLA Y LEÓN/ SEPTIEMBRE 00. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE A / CUESTIÓN 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM c) Na2SO4 " 2 Na+ + SO4 2- Ambos iones provienen de ácido y base fuertes, no se hidrolizan y el pH de la disolución será 7, es decir, es neutra. d) NH4CH3Cl " NH4CH3 + + Cl- El ión NH3CH3 + se hidroliza, porque procede de una base débil: NH4CH3 + + H2O D NH3CH3 + H3O+ Se desprenden protones, luego la disolución será ácida.
  • 174.
    CASTILLA Y LEÓN/ SEPTIEMBRE 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE A / CUESTIÓN 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 2.- A 627ºC la Kp para la descomposición del etano en eteno e hidrógeno es 0,051. Calcular la fracción de etano descompuesto (transformado) en presencia de un catalizador, sabiendo que la presión total en el equilibrio es de 0,75 atmósferas. Solución: La reacción que tienen lugar es la siguiente: CH3 – CH3 CH2 = CH2 + H2 Moles iniciales ni -- -- Moles equilibrio ni·(1 - a) ni· a ni· a Llamando a a la fracción de etano consumida, y por tanto, de eteno e hidrógeno formada. Los moles totales en el equilibrio serán: Moles totales = ni·(1 - a) + ni· a + ni· a = ni·(1 +a) La expresión de Kp para esta reacción es: Kp = (P (eteno) · P(H2)) / P(etano) Y la expresión de las presiones parciales: P (eteno) = P total· X (eteno) P (H2) = P total · X (H2) P (etano) = P total · X (etano) Siendo cada fracción molar el cociente entre los moles de ese reactivo y los moles totales, en el equilibrio: X (eteno) = X (H2) = ni· a / ni·(1 + a ) = a / (1 + a) X (etano) = ni·(1 - a ) / ni·(1 + a ) = (1 - a ) / (1 + a ) Y sustituyendo en la expresión de Kp:
  • 175.
    CASTILLA Y LEÓN/ SEPTIEMBRE 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE A / CUESTIÓN 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Kp = [ (P total · X (H2)) · (P total · X (eteno)) ] / (P total · X (etano)) Kp = P total · [a / (1 + a)]2 / [(1 - a ) / (1 + a )] Y simplificando y sustituyendo Kp y la P total por sus valores, se llega a: 0,051 = 0,75 · a2 / (1 - a2 ) De donde: a = 0,252 = 25,2%
  • 176.
    CASTILLA LEÓN /SEPTIEMBRE 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE A / CUESTIÓN 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 1.- Calcular el grado de disociación y la molaridad de una disolución de ácido acético en agua cuya concentración de protones es1,34· 10-3 M y la constante de disociación ácida Ka = 1,8 · 10-5 . SOLUCIÓN Es un ácido débil, disociado parcialmente, luego el equilibrio de disociación del ácido quedaría: HAc + H2O H3O+ + Ac- [ ]inicial Ci -- -- [ ]equilibrio Ci - x x x x = 1,34 · 10-3 M La expresión de Ka es: Ka = ([H3O+ ]· [Ac- ]) / [HAc] Y sustituyendo: Ka = (1,34 · 10-3 )2 / (Ci - 1,34· 10-3 ) = 1,8 · 10-5 De donde se tiene: Ci = 0,1 M La relación entre el grado de disociación (a) y la Ci es: x = Ci · a De donde se obtiene: 1,34· 10-3 = 0,1 · a Y el valor del grado de disociación pedido es: a = 0,0134 = 1,34 %
  • 177.
    CASTILLA LEÓN /SEPTIEMBRE 03. LOGSE/ QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN Nº 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM OPCIÓN A 2.- El COCl2 gaseoso se disocia a 1000 K según la reacción: COC12 (g) ‡ CO (g) + Cl2 (g) a) Calcule Kp cuando la presión de equilibrio es 1 atm y el porcentaje de disociación es del 49,2 %. b) Si la energía libre estándar (a 25 °C y 1 atm) del equilibrio de disociación es DGº = + 73,1 KJ, calcule las constantes Kc y Kp para el equilibrio anterior a 25 °C. Solución: a) Se escribe el equilibrio, llamando a los moles iniciales "ni" y expresando las cantidades iniciales y del equilibrio en función del grado de disociación (0,492): COCl2 ‡ CO + Cl2 Moles iniciales ni -- -- Moles equilibrio ni · (1 - 0,492) ni · 0,492 ni · 0,492 Se determinan los moles totales en el momento del equilibrio: Moles totales = ni · (1 - 0,492) + ni · 0,492 + ni · 0,492 = 1,492 · ni Y con ellos y el valor de presión total dado, se hallan las presiones parciales, ya que: Pi = P total · xi Siendo : xi = ni / n totales Por lo que se tiene: P COCl2 = 1 · [ni · (1 - 0,492)] / ni · 1,492 = 0,34 atm P CO = P Cl2 = 1 · [ni · 0,492 / ni · 1,492] = 0,329 atm Y ahora, se sustituye en la expresión de Kp, hallando su valor: Kp = (P CO · P Cl2) / P COCl2 = 0,3292 / 0,34 = 0,318 b) La expresión que relaciona la Kp con la energía libre de Gibbs (DGº) es: DGº = - R · T · Ln Kp Sustituyendo los valores conocidos, se despeja y halla la Kp pedida:
  • 178.
    CASTILLA LEÓN /SEPTIEMBRE 03. LOGSE/ QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN Nº 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 73,1 = - 8,31 · 298 · Ln Kp Ln Kp = - 0,0295 De donde: Kp = 0,97 Ahora, para conocer Kc, se recurre a la expresión que liga ambas constantes de equilibrio: Kc = Kp · (R · T)-Dn Donde Dn es la diferencia entre los moles gaseosos de productos y reactivos. Kc = 0,97 · (0,082 · 298)-1 = 0,039
  • 179.
    CASTILLA LEÓN /SEPTIEMBRE 98. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / Nº 5 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 5.- Para la siguiente reacción: N2(g) + 3 H2(g) ⇔ 2 NH3(g) la constante de equilibrio a una temperatura determinada vale 0,50, siendo el volumen del recipiente donde se realiza el proceso de 2 litros. Indicar razonadamente si son ciertas o falsas cada una de las siguientes afirmaciones: a) Cuando los moles iniciales de cada componente son: NH3 =1,00; H2 = 0,50, N2 = 0,00; la reacción transcurrirá hacia la derecha. b) Cuando se parte de una mezcla que contiene 0,50 moles de todos y cada uno de los componentes que intervienen en la reacción; la reacción transcurrirá hacia la derecha. Solución. Dado el siguiente equilibrio homogéneo: N2(g) + 3 H2(g) ⇔ 2 NH3(g) a) Falsa. La reacción transcurrirá hacia la izquierda ya que el número de moles de N2 es 0 y el sistema debe evolucionar hacia la formación de dicho reactivo. Esto se confirma comparando el coeficiente de concentración inicial (Q) con el valor de Kc. Q = [ NH3 ]2 / ([ N2 ] . [ H2 ]3 ) = (1/2 )2 / ((0/2) . (0,5/2)3 ) = 0,25 / 0 = º Q toma un valor muy grande, que debe disminuir aumentando el denominador, es decir, desplazándose hacia la izquierda. b) Para ver si es verdadera o falsa calculamos el valor de Q: Q = [ NH3 ]2 / ([ N2 ] . [ H2 ]3 ) = (0,5/2 )2 / ((0,5/2) . (0,5/2)3 ) = 1 / (0,5/2)2 = 16 Como Kc= 0,5 y el resultado obtenido de Q = 16 , para alcanzar el equilibrio debe aumentar el denominador y disminuir el numerador, es decir, que debe aumentar la cantidad de N2 y H2 y disminuir la cantidad de NH3. Por tanto, la reacción se desplazará hacia la izquierda. La afirmación es falsa.
  • 180.
    CASTILLA LEÓN /SEPTIEMBRE 99. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / Nº 5 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 5.- Dado el equilibrio: SO2 (g) +1/2 O2 (g) D SO3 (g) ∆H = 23 kcal a) Discuta las condiciones de presión y temperatura que favorecen el desplazamiento del equilibrio hacia el SO3(g). b) ¿Cuántos gramos de O2 (g) se requieren para formar 1,00 g de SO3 (g)?. Solución: a) El principio de Le Chatelier establece que cuando un sistema en equilibrio se somete a una modificación externa, el equilibrio se desplazará en el sentido en el que se contrarreste dicha variación. Las condiciones que favorecen esta reacción son el aumento de presión y un aumento de temperatura. El aumento de la presión hace que el equilibrio se desplace hacia donde hay menor volumen, es decir, menor número de moles, por tanto, hacia la producción de SO3. El aumento de la temperatura hace que el equilibrio se desplace en el sentido que absorba calor. Puesto que es una reacción endotérmica el equilibrio se desplazará hacia la formación de SO3. b) Suponiendo que el equilibrio está completamente desplazado hacia la derecha, en primer lugar calculamos el nº de moles de SO3 (g) n = m / M = 1 / 80,07 = 0,012 moles Según la reacción: SO2 (g) + ½ O2 D SO3 (g) 1 mol de SO3 -------------- ½ mol de O2 0,012 moles SO3----------- x x = 6,24⋅ 10-3 moles de O2 m = n ⋅ M = 6,24 ⋅ 10-3 ⋅ 32 = 0,2 g de O2 se requieren
  • 181.
    CASTILLA LEÓN /JUNIO 98.COU / QUIMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCION A / Nº 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 3.- Explique y justifique si las siguientes proposiciones son ciertas o falsas. a) De dos sales poco solubles siempre tendrá menos solubilidad la que tenga menor producto de solubilidad. b) La solubilidad del Ag2CrO4, sal poco soluble, será menor en agua que en una disolución 0,01 M de AgNO3. c) El producto de solubilidad del Ag2CrO4 cambia con la temperatura. d) Para el compuesto MF2 (peso molecular 100 g/mol) que tiene una Ks = 4,0·10-12 , la solubilidad acuosa será 0,010 g/L. Solución: a) Es falso. La solubilidad de una sal depende del producto de solubilidad, pero también depende del número de iones en los que se disocie dicha sal. De dos sales con el mismo producto de solubilidad tendrá menos solubilidad aquella que se disocie en menos iones; por esta razón, la afirmación propuesta es falsa ya que no se cumple en todos los casos. Por ejemplo la solubilidad del AgCl (Ks = 2·10-10 ), que se disocia en dos iones, es menor que la del Ag2CrO4 (Ks = 1·10-12 ), que se disocia en tres iones. Estas solubilidades son respectivamente 1,4·10-5 M y 6,3·10-5 M. b) Es falso. En la disolución 0,01 M de AgNO3 hay iones Ag+ que producen el efecto del ion común. Para eliminar ese exceso de iones Ag+ , el equilibrio de solubilidad del Ag2CrO4 se desplaza hacia la izquierda, el resultado de esto es una mayor precipitación. Es decir, ocurre todo lo contrario, la solubilidad es mayor en agua pura. c) Es cierto. El producto de solubilidad del Ag2CrO4 , como el de cualquier sal, al ser una constante de equilibrio varía con la temperatura. d) Es cierto. El equilibrio de solubilidad sería. MF2 (s) çè M2+ (aq) + 2F- (aq) s s 2s Ks = [M2+ ]·[F- ] = s · (2s)2 = 4s3 Ks / 43 = (4 ⋅10 −12 )/ 43 = 10 −4 M
  • 182.
    CASTILLA LEÓN /JUNIO 98.COU / QUIMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCION A / Nº 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Multiplicando la s por el peso molecular: 10-4 · 100 = 0,01 g/L
  • 183.
    CASTILLA-LEÓN /SEPTIEMBRE 98.LOGSE /QUÍMICA /CINÉTICA Y EQUILIBRIO /BLOQUE A /Nº 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 2.- En un recipiente de 2,50 litros se introducen 117,6 g de N2 y 14,4 g de H2 y se calienta hasta 220ºC; en este momento se alcanza el siguiente equilibrio: N2 (g) + 3 H2 (g) 2NH3 Si la presión total en el recipiente donde se produce la reacción es de 12 atm calcular: a) La concentración en mol´l-1 de todas y cada una de las especies presentes en el equilibrio. b) El valor de Kc y Kp para el equilibrio en estas condiciones. Solución 2: a) Haciendo cálculos estequiométricos hallamos los moles de N2 y de H2 Nº moles = m / Pm nH2 = 14,4 / 2,016 nN2 = 117,6 / 28,02 nH2 = 7,143 moles de nH2 nN2 = 4,197 moles de nN2 A continuación hacemos una tabla de equilibrio. N2 (g) + 3 H2 (g) ↔ 2NH3 no 4,197 7,143 nr x 3x neq (4,197 – x) (7,143 – 3x) 2x Los moles totales serían: nt = (4,197 – x) + (7,143 – x) + 2x = (11,34 – 2x) moles totales de la reacción. La ley de gases ideales nos dice el nº exacto de moles de la reacción de forma que podemos saber la x. PV = nRT 120 · 2,5 = (11,34 – 3x) · 0,082 · (273 + 220) x = 1,959 n = 7,42 moles de la reacción [N2 ]eq = nº de moles / V [H2 ]eq = nº de moles / V [N2 ]eq = (4,197 – 1,959) / 2,5 [H2 ]eq = (7,143 – 3 · 1,959) / 2,5 [N2 ]eq = 0,895 M [H2 ]eq = 0,5 M [NH3 ]eq = nº de moles / V
  • 184.
    CASTILLA-LEÓN /SEPTIEMBRE 98.LOGSE /QUÍMICA /CINÉTICA Y EQUILIBRIO /BLOQUE A /Nº 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM [NH3 ]eq = 2 · 1,959 [NH3 ]eq = 1,6 M b) Valor de Kc Kc = ([NH3 ]eq) 2 / ([N2 ]eq · ([H2 ]eq)3 ) Kc = 0,0256 / 0,112 Kc = 22,88 mol-2 ·L2 Utilizando la relación existente entre las dos constantes hallamos el valor de Kp. Kp = Kc · (RT)∆n ∆n = 2 – (1 + 3) Kp = 22,88 · ( 0,082 . 493)-2 ∆n = -2 moles Kp = 0,014 atm-2
  • 185.
    CASTILLA-LEÓN / SEPTIEMBRE98. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICAY EQUILIBRIO/ BLOQUE A / Nº 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 4.- Indicar razonadamente si sin ciertas o no cada una de las siguientes afirmaciones: a) La velocidad de una reacción aumenta al disminuir la concentración de los reactivos. b) La velocidad de una reacción aumenta al disminuir el grado de división de los reactivos. c) La velocidad de una reacción disminuye al aumentar la temperatura a que se realiza. d) La velocidad de una reacción aumenta al aumentar la concentración del catalizador. Solución 4 : a) Esta afirmación es falsa puesto que la velocidad de reacción dependerá de la cantidad de choques eficaces que resulten en un tiempo determinado. A mayor concentración de los reactivos mayor número de choques eficaces habrá y, por tanto, mayor será la velocidad de reacción. b) Afirmación falsa. Las reacciones son más rápidas cuando los reactivos están en disolución o en estado gaseoso puesto que así se producen más fácilmente los choques que si se trata de un sólido o un liquido. La velocidad de reacción aumenta si se encuentra finalmente dividido o pulverizado, con esto se consigue aumentar considerablemente la superficie de contacto. En definitiva podemos decir que la velocidad de reacción está proporcionalmente ligada al grado de división de los reactivos. c) Afirmación falsa. El efecto de la temperatura se cuantifica mediante la ecuación experimental de Arrhenius: K = A · e-Ea/RT La velocidad aumenta en gran medida con la temperatura, pues este factor influye exponencialmente sobre la constante de velocidad: K. Este aumento de la velocidad de reacción debido a la temperatura es causado por el aumento de la energía cinética de las moléculas. Ec = 3/2 · KBoltzmann·T d) Depende del tipo de catlizador. Los catalizadores influyen activamente en la velocidad de reacción, pero no siempre la aumentan. Un catalizador puede incrementar la velocidad o decelerar la reacción.
  • 186.
    CASTILLA-LEÓN / SEPTIEMBRE98. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICAY EQUILIBRIO/ BLOQUE A / Nº 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Los catalizadores que aumentan la velocidad se llaman promotores, y basan su eficacia en disminuir la energía de activación de las moléculas. Los catalizadores inhibidores actuan de modo contrario.
  • 187.
    CATALUÑA / JUNIO00. LOGSE / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / SERIE 3 / OPCIÓN A / EJERCICIO 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 3.- Para el equilibrio N2O4 (g) • 2 NO2 (g) a 25ºC, el valor de Kc es 0,04. a) Calcule el valor de Kp a la misma temperatura b) ¿Cómo influye la presión en este equilibrio? c) El tetraóxido de dinitrógeno es una sustancia sin color, mientras que el dióxido tiene un color rojo muy peculiar. Si una mezcla de los dos gases se mete en un tubo de gases, y se introduce en un baño de agua y hielo, la mezcla queda incolora. Por el contrario, si se mete el tubo en un baño a 90ºC, la mezcla toma color rojo. Justifique si el equilibrio indicado al comienzo es una reacción endotérmica o exotérmica. DATOS: R = 8,314 J/K·mol = 0,082 atm·L/K·mol. Solución: a) Para el cálculo de Kp, utilizamos la ecuación que nos relaciona esta con Kc. Kp = Kc·(R·T)∆n ∆n (de moles gaseosos) = 2 – 1 = 1 Kp = 0,04 · ( 0,082 · 298 )1 = 0,97 atm b) Según el principio de Le Chatelier “Cuando algún factor externo perturba un sistema en equilibrio éste reacciona desplazándose hacia el miembro que reestablecca las condiciones de equilibrio”. Según esto último, un aumento de P desplazará el equilibrio hacia donde existan menor número de moles gaseosos. En este caso el equilibrio se desplazaría hacia la izquierda. Una disminuciónde P desplazaría el equilibrio hacia la derecha. c) Si al aumentan la temperatura la mezcla toma el color rojo del NO2, lo que sucede es que el equilibrio se ha desplazado hacia la derecha. Mientras que al disminuir la temperatura la mezcla permanece incolora como el N2O4, lo que indica que el equilibrio se ha desplazado hacia la izquierda. Esto demuestra que la reacción directa es endotérmica, ya que aplicando de nuevo el principio de Le Chatelier, al aumentar la temperatura el equilibrio se desplaza hacia el miembro donde se absorba calor, para consumir la energía calorífica suministrada.
  • 188.
    CATALUÑA / JUNIO00. LOGSE / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / SERIE 3 / OPCIÓN A / EJERCICIO 5 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 5.-El pH de una disolución 0,025 M de HNO2 es 2,56. a) Escribir la ecuación de disociación del ácido nitroso. b) ¿Cuál será el valor de Ka de este ácido? c) Justifique como sería el pH de una disolución de nitrito de sodio: ácido, básico o neutro. Solución: a) Ecuación de disociación del ácido nitroso: HNO2 + H2O • NO2 - + H3O+ b) Cálculo de la Ka: HNO2 + H2O • NO2 - + H3O+ C0 0,025 --- --- Cr x Ceq. 0,025 – x x x pH = 2,56 [H3O+ ] = 10-2,56 = 2,51·10-3 M Entonces: [NO2 - ] = 2,51·10-3 M [HNO2] = 0,025 – 2,5·10-3 = 2,25 · 10-2 M Ka = [H3O+ ] · [NO2 - ] / [HNO2] Ka = (2,51·10-3 )2 / 2,25·10-2 Ka = 2,8·10-4 mol/l c) Una disolución de la sal soluble NaNO2 se disocia completamente del siguiente modo: NaNO2 → Na+ + NO2 -
  • 189.
    CATALUÑA / JUNIO00. LOGSE / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / SERIE 3 / OPCIÓN A / EJERCICIO 5 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM El Na+ , es un ácido débil, ya que proviene de una base fuerte (NaOH), por lo que no sufre hidrólisis. El NO2 - , es una base fuerte, ya que proviene de un ácido débil, por lo que si sufre hidrólisis. Equilibrio de hidólisis básica: NO2 - + H2O • HNO2 + OH- Luego el pH de la disolución será básico (pH > 7).
  • 190.
    CATALUÑA / JUNIO00. COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO/ SERIE 3 / OPCION A / EJERCICIO 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 1.- En un recipiente de 5 litros y a una temperatura T hay una mezcla de 0,012 moles de dióxido de azufre, 0,005 moles de oxígeno y 0,001 moles de trióxido de azufre. La constante de equilibrio para la reacción: 2 SO2 (g) + O2 (g) • 2 SO3 (g) ∆H < 0 es de 2 · 106 a la temperatura T a) Indique si la mezcla está en equilibrio, si no lo está razone como variará el número de moles de cada sustancia al evolucionar hacia el equilibrio. b) A partir de la ley de acción de masas razone como varia el rendimiento de la obtención de trióxido de azufre - al aumentar la temperatura - al comprimir la mezcla en equilibrio Solución: a) 2 SO2 (g) + O2 (g) • 2 SO3 (g) Concentración (mol/L) 0,012/5 0,005/5 0,001/5 Aplicando la ley de acción de masas: Kc = [SO3]2 / [SO2 2 ][O2] Se calcula el coeficiente de concentración: Q = (2·10-4 )2 / (2,4·10-3 )2 (1·10-3 ) = 6,94 Se comprueba que: Q ≠ Kc; 6,94 ≠ 2·106 Como el valor obtenido de Q al aplicar la ley de acción de masas es distinto del valor de la constante de equilibrio, lo que significa que la mezcla con las concentraciones indicadas no se encuentra en equilibrio. El valor de la constante de equilibrio es mucho mayor que el de Q. Para que el sistema evolucione hacia el equilibrio, tiene que desplazarse hacia la formación de SO3, de forma que aumente el numerador y disminuya el denominador de la expresión de Kc. Variación del número de moles de cada sustancia: 2 SO2 (g) + O2 (g) • 2 SO3 (g) inicialmente 0,012 0,005 0,001 reaccionan 2x x --- equilibrio 0,012 – 2x 0,005 – x 0,001+ 2x
  • 191.
    CATALUÑA / JUNIO00. COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO/ SERIE 3 / OPCION A / EJERCICIO 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM b) Al aumentar la temperatura, aplicando el principio de Le Chatelier, el equilibrio se desplazará hacia el miembro que contrarreste la variación producida, en este caso al tratarse de una reacción exotérmica, se desplazará hacia la izquierda. Por tanto, disminuirá el rendimiento en la producciónde trióxido de azufre. Al comprimir la mezcla en equilibrio, aumentando la presión, disminuye el volumen, por lo que el equilibrio se desplazará hacia donde haya menor número de moles gaseosos, es decir hacia la derecha. Aumenta el rendimiento en la producciónde trióxido de azufre.
  • 192.
    CATALUÑA / JUNIO00. SELECTIVIDAD / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / SERIE 4 / OPCION A / EJERCICIO 5 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 5.- El producto de solubilidad a 25ºC del cloruro de plata es 1,7·10-10 . a) Calcular la solubilidad de este compuesto en agua, en mol/dm3 y g/dm3 , a esta temperatura. b) Calcular la solubilidad de esta sal, en mol/dm3 , en una disolución 0,02 M de cloruro potásico. Datos: Masas atómicas: Cl = 35,5; Ag = 108 Solución: a) Equilibrio de solubilidad: AgCl ↓ • Ag+ + Cl- solubilidad S S Aplicando la constante de solubilidad: Ks = S · S = S2 S = sK = 10 10·7,1 − = 1,303·10-5 mol/dm3 Para dar esta solubilidad en g/dm3 , hay que tener en cuenta que: nº moles = m(g) / Mm S = 1,303·10-5 · 143,5 = 1,87·10-3 g/dm3 b) Si tenemos una disolución de KCl 0,02M, como es una sal soluble, se disocia completamente: KCl → K+ + Cl- Inicialmente: 0,02 -- -- Final: -- 0,02 0,02 La concentración de iones Cl- ha aumentando en la disolución. Se produce el llamados efecto ión-común. Al aumentar la concentración de este ión, que ahora es 0,02 (ya que se desprecia la cantidad procedente del AgCl) el equilibrio de solubilidad se desplaza hacia la izquierda, de modo que la solubilidad del AgCl disminuye. Ks = S´ · (S´ + 0,02) Aproximación: Ks = S´ · (0,02) 1,7·10-10 = S · 0,02 S = 8,5·10-9 mol/dm3
  • 193.
    CATALUÑA / JUNIO01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / SERIE 2 / OPCIÓN A / CUESTIÓN 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 4.- La constante del producto de solubilidad del hidróxido de magnesio a 25ºC es de 5,61·10-12 . a) Calcule la solubilidad (en g / L) de dicho compuesto en agua pura. b) Calcule la solubilidad (en g / L) de dicho compuesto en una disolución de hidróxido sodico de pH = 12. c) Explique de qué manera se podría conseguir la redisolución del precipitado. Datos: masas atómicas: O = 16; H = 1; Mg = 24,3. Kw = 1,0·10-14 Solución: a) El equilibrio de la sal poco soluble es: Mg(OH)2 (s) Mg2+ (ac) + 2 OH- (ac) s 2·s Siendo s la concentración molar de iones en disolución a la temperatura dada. La expresión del producto de solubilidad aplicada a este caso, quedaría: Ks = [Mg2+ ] · [OH- ]2 = s · (2·s)2 = 4·s3 = 5,61·10-12 De donde: s = 1,12·10-4 mol / L Y con la masa molecular del compuesto, se obtiene la solubilidad en g / L: s = 1,12·10-4 mol / L · 58,3 g / mol = 6,52·10-3 g / L b) Si existe una disolución de NaOH, hay más iones OH- , lo que desplaza el equilibrio hacia la izquierda, disminuyendo la solubilidad del hidróxido magnésico. Se llama ahora s´ a la nueva solubilidad. Se sabe que si el pH =12: pH + pOH =14; Luego pOH = 2 pOH = -log [OH- ] = 2 [OH- ] = 10-2 M
  • 194.
    CATALUÑA / JUNIO01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / SERIE 2 / OPCIÓN A / CUESTIÓN 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM De nuevo se escribe el equilibrio original, considerando ahora la concentración total de iones OH- en disolución: Mg(OH)2 (s) Mg2+ (ac) + 2 OH- (ac) s´ 2·s´ + 10-2 La expresión del producto de solubilidad, sería ahora : Ks = [Mg2+ ] · [OH- ]2 = s´ · (2·s´+ 10-2 )2 = 5,61·10-12 De donde: s´ = 5,6 ·10-8 mol / L Y con la masa molecular del compuesto, se obtiene la solubilidad en g / L: s´ = 5,6 ·10-8 mol / L · 58,3 g / mol = 3,26 ·10-6 g / L Como se preveía, la solubilidad del compuesto ha disminuido: s´<< s. c) Si se acidifica el medio añadiendo, por ejemplo HCl, disminuye la [OH- ], con lo que el equilibrio para compensar se desplaza hacia la derecha, disolviéndose así más cantidad de hidróxido magnésico. Por tanto, aumenta la solubilidad.
  • 195.
    CATALUÑA / JUNIO01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / SERIE 5 / CUESTIÓN 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 2.- La solubilidad del nitrato de potasio en agua varía con la temperatura, según se indica en la siguiente tabla: T (ºC) 10 20 30 40 50 60 70 s 20 32 48 65 85 108 132 donde s representa los gramos de nitrato de potasio que se disuelven en 100 gramos de agua. a) Hacer una gráfica que represente la variación de la solubilidad con la temperatura. b) Calcular, aproximadamente, la solubilidad del nitrato de potasio a 35ºC. c) A 50ºC, una disolución de nitrato de potasio al 30%, ¿es saturada? d) ¿Qué cantidad de precipitado habrá a 50ºC en una disolución preparada con 200 gramos de nitrato de potasio en 200 gramos de agua? Solución: a) b) Interpolando en la gráfica, aproximadamente a 35ºC se podrán disolver 56 g de la sal en 100 gramos de agua. solubilidad vs temperatura 0 20 40 60 80 100 120 140 0 10 20 30 40 50 60 70 80 temperatura (ºC) solubilidad(gsal/100gagua) solubilidad
  • 196.
    CATALUÑA / JUNIO01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / SERIE 5 / CUESTIÓN 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM c) Una solución al 30% , contendrá 30 gramos de sal por cada 100 de disolución (es decir por cada 70 g de agua). Este dato permite hallar la cantidad de KNO3 disuelta en 100 g de agua: 30 g KNO3 70 g agua x = 42,85 g KNO3 / 100 g H2O x g KNO3 100 g agua Según los datos de la tabla, a 50ºC, la máxima cantidad de soluto que admite la disolución es 85 g / 100 g de agua. Como la cantidad realmente disuelta en este caso es mucho menor, solamente 42,85 g KNO3 / 100 g H2O, la disolución no está saturada. Entonces, una disolución con 30 g sal / 100 g agua no estaría saturada. d) Una disolución con 200 g de nitrato de potasio en 200 g de agua a 50ºC, sería equivalente a una disolución con 100 g de sal en 100 g de agua. Observando la tabla, sabemos que ésta tiene una solubilidad de 85 g sal / 100 g agua. Por tanto, existirá un precipitado no disuelto de: 100 - 85 = 15 g de KNO3
  • 197.
    CATALUÑA / JUNIO01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQULIBRIO / SERIE 5 / OPCIÓN B / CUESTIÓN 5 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 5.- En un recipiente de 1 litro de capacidad, y a la temperatura de 400ºC, se han introducido 0,5 moles de yodo, 0,2 moles de hidrógeno y 3 moles de yoduro de hidrógeno, todos en estado gaseoso. El proceso que tiene lugar es el siguiente, con una constante de equilibrio Kc = 59, a la temperatura dada: I2 (g) + H2 (g) 2 HI (g) a) Justifique en qué sentido transcurrirá la reacción a 400ºC. b) Calcule las concentraciones de las tres especies en el equilibrio. c) Una vez alcanzado el equilibrio, razone en qué sentido se desplazará la reacción si se aumenta la presión total del sistema. Solución: a) Se escribe el equilibrio, y la expresión de la constante Kc, sustituyendo en ella las concentraciones de todas las especies, halladas al dividir los moles entre el volumen total: H2 (g) + I2 (g) 2 HI (g) Moles iniciales 0,2 0,5 3 [ ]iniciales 0,2 / 1 0,5 / 1 3 / 1 Calculamos con estos datos el coeficiente de concentración: Q = [HI]2 / ([I2]·[H2]) Q = 32 / (0,5 · 0,2) = 90 Se compara Q con la Kc = 59 dada en el enunciado: Kc < Q Luego la reacción se desplazará hacia la izquierda, aumentando la concentración de reactivos y disminuyendo la del producto, para alcanzar así el equilibrio. b) Se escribe de nuevo la reacción, denominando x a la concentración del producto consumida, y de reactivos formada: H2 (g) + I2 (g) 2 HI (g) [ ]iniciales 0,2 / 1 0,5 / 1 3 / 1 [ ] equilibrio 0,2 + x 0,5 + x 3 – 2·x
  • 198.
    CATALUÑA / JUNIO01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQULIBRIO / SERIE 5 / OPCIÓN B / CUESTIÓN 5 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Se sustituye en la expresión de la Kc: (3 - 2·x)2 / ((0,2 + x) · (0,5 + x)) = 59 De donde se obtiene: x = 0,054 moles [x] = 0,054 mol/L Y así se calculan las concentraciones de las tres especies presentes en el equilibrio: [I2] = 0,5 + 0,054 = 0,554 M [H2] = 0,2 + 0,054 = 0,254 M [HI] = 3 – 2·0,054 = 2,89 M c) Según el principio de Le Chatelier, si sobre un equilibrio se introduce alguna modificación, éste evoluciona en el sentido que se oponga a dicho cambio. Si aumenta la presión, para mantener P · V = cte, el equilibrio se debe desplazar hacia el miembro donde haya menor número de moles. En este caso los moles de reactivos y productos coinciden, luego no se altera el equilibrio con la presión.
  • 199.
    CATALUÑA / JUNIO01. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQULIBRIO / SERIE 2 / CUESTIÓN 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 1.- Para la reacción, H2O (g) + CO (g) H2 (g) + CO2 (g), Kc = 1, a 1000 K. Se introducen 2 moles de CO y uno de H2O en un recipiente de 1 dm3 de capacidad, y se calienta a 1000 K. a) Determinar la composición de la mezcla en el equilibrio. b) Indicar de forma razonada, cómo afectarían al equilibrio: 1) Un aumento de presión sobre el sistema. 2) La adición de CO2 al sistema. Solución: a) Los datos de que se dispone son: Kc = 1 T = 1000 K V total = 1 L Se llama x a la concentración de reactivos que se consume, quedando la expresión del equilibrio: CO (g) + H2O (g) H2 (g) + CO2 (g) Moles iniciales 2 1 -- -- Moles equilibrio 2 – x 1 – x x x La Kc es la constante de equilibrio en función de las concentraciones. En este caso, al ser el volumen la unidad, coinciden moles y concentraciones, luego basta con sustituir en la expresión de Kc, y despejar el valor de x: Kc = x2 / ((2 – x) · (1 – x)) = 1 De donde: x = 0,66 Por tanto, ya se pueden conocer los moles de cada una de las especies en el equilibrio: moles CO = 2 – 0,66 = 1,34 moles moles H2O = 1 – 0,66 = 0,34 moles moles H2 = moles CO2 = 0,66 moles
  • 200.
    CATALUÑA / JUNIO01. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQULIBRIO / SERIE 2 / CUESTIÓN 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM b) Según el principio de Le Chatelier, si sobre un equilibrio se introduce alguna modificación, éste evoluciona en el sentido que se oponga a dicho cambio. 1) Como a temperatura constante, se ha de cumplir: P · V = cte, si se aumenta la presión, el equilibrio se desplazará hacia donde haya menos moles. En este caso hay los mismos moles de reactivos y de productos, luego la variación de la presión no afecta al equilibrio. 2) Si se aumenta la concentración de CO2, el equilibrio se desplazará hacia donde tienda a consumirse dicho gas, es decir, hacia la izquierda.
  • 201.
    CATALUÑA / JUNIO01. COU / QUÍMICA / CINETICA Y EQULIBRIO / SERIE 3 / CUESTIÓN 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 2.- A una disolución acuosa que contiene iones yoduro y cloruro, en la misma concentración 0,1 M, se le añade una disolución acuosa de nitrato de plata. a) ¿Precipitará primero el cloruro de plata o el yoduro de plata? Justifique la respuesta. b) Determine la concentración del primer ión cuando comienza a precipitar el segundo. Datos: Producto de solubilidad a 25ºC: Ks (cloruro de plata) = 1,8·10-10 Ks (yoduro de plata) = 8,3·10-17 Solución: a) Se calcula la concentración de ión plata necesaria para que precipite cada sal, sabiendo que del otro ión (el halogenuro) se tiene 0,1 M. La sal que precipite en primer lugar será la que requiera para ello menor cantidad de plata: AgI (s) Ag+ (ac) + I- (ac) s s Ks (AgI) = 8,3·10-17 = [Ag+ ] · [I- ] = s · 0,1 De donde: [Ag+ ] = 8,3·10-16 moles / L AgCl (s) Ag+ (ac) + Cl- (ac) s s Ks (AgCl) = 1,8·10-10 = [Ag+ ] · [Cl- ] = s · 0,1 Y por tanto: [Ag+ ] = 1,8·10-9 moles / L Es decir, precipita antes el yoduro porque necesita para ello menos concentración de plata. b) Cuando empieza a precipitar el ión cloruro, la concentración de ión plata es 1,8·10-9 M; luego si se sustituye este valor en la Ks del AgI, ya precipitado, se tiene: Ks = [Ag+ ] · [I- ] = 8,3·10-17 = 1,8·10-9 · [I- ] [I- ] =4,61·10-8 M
  • 202.
    CATALUÑA / JUNIO01. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / SERIE 3 / OPCIÓN B / CUESTIÓN 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 4.- Para fabricar salicilato de metilo, han de reaccionar ácido salicílico (monocarboxílico) y metanol, según la ecuación siguiente, que tiene lugar mol a mol: ácido salicílico + metanol DD salicilato de metilo + agua y al final se obtiene una disolución líquida homogénea. Si Kc = 5, a 250ºC. a) Justifique si una mezcla de 0,5 moles del ácido, 16 gramos de metanol, 0,6 moles de salicilato y 10,8 gramos de agua, estarán en equilibrio en un recipiente de un litro. b) Si el sistema no está en equilibrio, indique cómo evolucionará la mezcla, y calcule los moles de cada componente en el equilibrio. Datos: Masa atómicas: C = 12; O = 16; H = 1. Solución: a) Los datos de que se dispone son: T = 250ºC = 523 K V total = 1 L Kc teórica = 5 Se escribe el equilibrio descrito, llamando al ácido dado R – COOH: R – COOH + CH3OH R – COOCH3 + H2O (esterificación) Se determinan los moles de todas las especies en el equilibrio (con las masas y las masas moleculares), y con ellos y el volumen total, se calcula el valor del coeficiente de concentración Q: Moles CH3OH = 16 / 32 = 0,5 moles Moles H2O = 10,8 / 18 = 0,6 moles Moles R – COOH = 0,5 moles Moles R – COOCH3 = 0,6 moles Q = (0,6 / 1)2 / (0,5 / 1)2 = 1,44 Dado que Q γ Kc , el sistema no está en equilibrio. b) Como Q < Kc , el equilibrio tenderá a desplazarse en el sentido en que aumenten las concentraciones de productos, es decir hacia la derecha.
  • 203.
    CATALUÑA / JUNIO01. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / SERIE 3 / OPCIÓN B / CUESTIÓN 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM R – COOH + CH3OH R – COOCH3 + H2O (esterificación) [inic.] 0,5 0,5 0,6 0,6 [recc.] x x [equil.] 0,5-x 0,5-x 0,6+x 0,6+x (0,6 + x )2 / (0,5 - x)2 = 5 x = 0,16 mol/L Estado de equilibrio: [R – COOH] = [CH3OH] = 0,5 - 0,16 = 0,34 mol/L [R – COOCH3 ] = [H2O] = 0,6 + 0,16 = 0,76 mol/L
  • 204.
    CATALUÑA / JUNIO02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / SERIE 2 / OPCIÓN B / CUESTIÓN Nº 5 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 5.- La constante de equilibrio Kc para la reacción: SO2 (g) + NO2 (g) SO3 (g) + NO (g) es igual a 3 a una temperatura determinada. a) Justificar por qué no está en equilibrio, a la misma temperatura, una mezcla formada por 0,4 moles de SO2, 0,4 moles de NO2, 0,8 moles de SO3 y 0,8 moles de NO (en un recipiente de un litro) b) Determinar la cantidad que habrá de cada especie en el momento de alcanzar el equilibrio. c) Justificar hacia donde se desplazará el equilibrio si se incrementa el volumen del recipiente a 2 L. Solución: La expresión de la Kc para este equilibrio es la siguiente: Kc = ([SO3]· [NO]) / ([SO2]· [NO2]) Y su valor a la temperatura dada es Kc = 3. a) Se sustituyen las concentraciones de las 4 especies en una expresión del tipo anterior para hallar el coeficiente de concentración (Q). Al ser el volumen total la unidad, coinciden moles y concentraciones: 0,8 · 0,8 Q = = 4 0,4 · 0,4 Como el valor obtenido es distinto de 3, no se tiene la mezcla en equilibrio, y para que éste sea alcanzado, habrán de aumentar las concentraciones de los reactivos, desplazándose hacia la izquierda. b) Se escribe el equilibrio, llamando “x” a la cantidad de productos consumida, y de reactivos formada: SO2 (g) + NO2 (g) SO3 (g) + NO (g) [ ]inicial 0,4 0,4 0,8 0,8 [ ]equilibrio 0,4 + x 0,4 + x 0,8 – x 0,8 – x Y se sustituye en la expresión de Kc, que se iguala a 3: Kc = (0,8 – x)2 / (0,4 + x)2 = 3
  • 205.
    CATALUÑA / JUNIO02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / SERIE 2 / OPCIÓN B / CUESTIÓN Nº 5 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM De donde: x = 0,04 Y se puede concluir: [SO3] = [NO] = 0,44 moles / L [SO2] = [NO2] = 0,76 moles / L c) La variación de volumen o de presión en un equilibrio se relaciona con el número de moles de especies gaseosas en un miembro y en otro de la ecuación, como en este caso, en ambos miembros se tienen dos moles de gas, un aumento de volumen del recipiente no desplazaría el equilibrio.
  • 206.
    CATALUÑA / JUNIO02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / SERIE 3 / OPCIÓN A / CUESTIÓN 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM OPCIÓN A 4.- A 1 L de disolución de nitrato de plata de concentración 1,0 · 10-4 mol· dm-3 se le añade gota a gota, una disolución 0,001 M de cloruro de sodio. Cuando se han adicionado 1,8 cm3 de esta disolución, aparece un precipitado. a) Escribir la reacción que tiene lugar y especificar el compuesto que precipita. b) Calcular la constante del producto de solubilidad del precipitado que se ha formado c) Explicar qué se observará si se añade amoníaco a la disolución que contiene el precipitado. Solución: a) La reacción de precipitación será: AgNO3 + NaCl τ AgCl $ + NaNO3 Precipitará el cloruro de plata. b) El volumen total tras la mezcla será: V total = 1 + 0,0018 = 1,0018 L La expresión del producto de solubilidad del cloruro de plata es: Ks = [Ag+ ]· [Cl- ] A partir de la concentración de cada sal soluble, se determinan las concentraciones reales de ambos iones que forman la sal insoluble: [ ] = ( M · V inicial ) / V final [Ag+ ] = 1 · 10-4 / 1,0018 [Cl- ] = (1,8 · 10-3 · 0,001) / 1,0018 Aplicando estos valores, correspondientes a la disolución saturada, a la expresión de Ks se tiene: Ks = 1,8 · 10-10 c) Si se adiciona amoníaco, se formará un ión complejo estable entre el catión central plata y los ligandos NH3 , por lo que el precipitado se redisolverá:
  • 207.
    CATALUÑA / JUNIO02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / SERIE 3 / OPCIÓN A / CUESTIÓN 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM AgCl + 2 NH3 τ Ag (NH3)2 + + Cl- Ión diaminplata (I)
  • 208.
    CATALUÑA / JUNIO02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / SERIE 3 / CUESTIÓN 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 1.- Se valora una muestra de 3,0 g de sosa cáustica (formada por hidróxido de sodio e impurezas inertes) con un agente valorante que es una disolución de ácido sulfúrico 2,0 M. El punto final de la valoración se alcanza cuando se han consumido 13,2 cm3 del ácido. a) Escribir la reacción de neutralización que tiene lugar en la valoración. b) Calcular el porcentaje de hidróxido de sodio presente en la sosa cáustica. c) Describir el procedimiento de laboratorio correspondiente a esta valoración e indicar y nombrar el material necesario. Datos: masas atómicas: H = 1; O = 16; Na = 23; S = 32 Solución: a) La reacción que tiene lugar es la siguiente: 2 NaOH + H2SO4 š Na2SO4 + 2 H2O b) Se determinan, en primer lugar, los moles de ácido consumidos en la valoración: n H2SO4 =M· V (l) n H2SO4 =2,0· 13,2· 10-3 = 2,64 · 10-2 moles Por la relación estequiométrica entre el ácido y la base, que se tiene la ecuación ajustada, se determinan los moles de NaOH puro que habrán reaccionado: 2 moles NaOH 1 mol H2SO4 x 2,64· 10-2 moles De donde: x = 5,28 · 10 –2 moles de base pura se consumen. Se determinan los gramos que representan dichos moles: Masa NaOH = 5,28 · 10 –2 · 40 = 2,11 g Con este dato se calcula la pureza de la muestra: 3 g de muestra 2,11 g son NaOH puro 100 g x De donde: x = 70,4 %
  • 209.
    CATALUÑA / JUNIO02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / SERIE 3 / CUESTIÓN 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM c) Con la ayuda de una balanza, se toman 3 g de la muestra de sosa cáustica, y se depositan en un matraz erlenmeyer, al que se adiciona la cantidad suficiente de agua para disolverla, y una gotas de un indicador ácido- base, como la fenolftaleína. La disolución ácida se coloca en una bureta, y va siendo adicionada al erlenmeyer gota a gota, hasta que el indicador cambie de color, anotando entonces el volumen de ácido consumido (volumetría).
  • 210.
    CATALUÑA / JUNIO02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / SERIE 3 / CUESTIÓN 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 3.- a) Indicar cuál es el pH de una disolución 0,01 M de ácido nítrico. b) Se añaden 0,82 g de acetato de sodio a 1 L de la disolución anterior. Razonar si el pH será más pequeño, igual o mayor que en el caso anterior. c) Para al caso b), calcular la concentración de ión acetato en la disolución. Datos: masas atómicas: H = 1; C = 12; O = 16; Na = 23 Ka (ácido acético) = 1,8 · 10-5 Solución: a) El ácido nítrico es un ácido fuerte, totalmente disociado, luego la concentración de protones final será la misma que la inicial de ácido: HNO3 + H2O š NO3 - + H3O+ Luego: [HNO3] inicial = [H3O+ ] final = 0,01 M Según la definición de pH se calcula su valor: pH = - log [H3O+ ] = 2 Como era de esperar, la disolución es ácida (pH<7). b) Se adiciona acetato de sodio, sal que procede del ácido acético (ácido débil) y de hidróxido de sodio (base fuerte). La parte que procede del ácido débil, es decir, el ión acetato, se hidrolizará, desprendiéndose iones OH- , que reducirán el carácter ácido de la disolución, luego su pH final será más alto (más cercano a 7) que en el momento inicial. CH3COONa š CH3COO- + Na+ CH3COO- + H2O CH3COOH + OH- Hidrólisis básica c) Se hallan los moles de acetato: n CH3COONa = 0,82 / = 0,82 / 82 = 0,01 moles Como el volumen no varía por la adición de la sal: [CH3COONa] = 0,01 M La cantidad adicionada de acetato, es estequiométricamente equivalente a la de ácido nítrico inicial. Luego se supone que finalmente se trabaja con una disolución de ácido acético también 0,01 M.
  • 211.
    CATALUÑA / JUNIO02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / SERIE 3 / CUESTIÓN 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Se escribe el equilibrio de disociación del ácido acético (HAc = débil), y con la concentración inicial y la constante de acidez, se determina la concentración de iones acetato (Ac- ), que coincidirá con la de protones: HAc + H2O Ac- + H3O+ [ ]inicial 0,01 -- -- [ ]equilibrio 0,01 – x x x De donde, gracias a la expresión de la Ka, se tiene: Ka = ([Ac- ]· [H3O+ ]) / [HAc] 1,8· 10-5 = x2 / (0,01 – x) Despejando: x = 4,2 · 10-4 mol/L
  • 212.
    CATALUÑA / JUNIO03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / SERIE 2 / OPCIÓN A / CUESTIÓN 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 2.- El ácido acetilsalicílico (aspirina) de fórmula C9H8O4, es un ácido débil y monocrótico. Su solubilidad en agua es 0,5 g en 150 mL y una disolución saturada tiene un pH 2,65. a) Calcular su constante de acidez. b) Justificar si el pH de una disoluciónde la sal sódica del ácido acetilsalicílico es menor, igual o mayor que 7. c) La digestión de aspirinas puede ser perjudicial en los casos en los que haya tendencia a una excesiva acidez gástrica. Justificar si los siguientes productos serían o no adecuados para compensar esta acidez: Cloruro de sodio, vinagre, glucosa, hidrógenocarbonato de sodio. Masas atómicas: H = 1; C = 12; O = 16. a) Es un ácido débil, luego estará parcialmente disociado, se denomina Co a la concentración inicial: HA + H2O A- + H3O+ [inicial] Co -- -- [equilibrio] Co · (1 - a) Co · a Co · a Y por definición: pH = - log · [H3O+ ] = 2,65 Luego: [H3O+ ] = 10-2,65 = 2,24 · 10-3 M = Co · a Con los datos de solubilidad y la masa molecular se halla la concentración inicial, y así se despeja el grado de disociación, a: Co = (0.5 / 180) / 0,15 = 0,0185 M 2,24 · 10-3 M = 0,0185 · a a = 0,121 = 12,1 % La expresión de la constante de equilibrio, será: Ka = ([A- ] · [H3O+ ]) / [HA] Y sustituyendo los datos calculados, se tiene ya su valor: Ka = (Co · a2 ) / (1 - a)
  • 213.
    CATALUÑA / JUNIO03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / SERIE 2 / OPCIÓN A / CUESTIÓN 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Ka = 3,1 · 10-4 b) Al ser una sal que procede de un ácido débil, en presencia de agua, el ión salicilato tenderá a tomar protones, dejando en disolución grupos OH- , luego serán disoluciones básicas. NaA τ Na+ + A- A- + H3O HA + OH- c) El cloruro de sodio y la glucosa no tendrían ningún efecto, mientras que el vinagre, ácido, acentuaría el problema, al contrario que el hidrógeno carbonato de sodio, que al ser básico, compensaría la acidez gástrica.
  • 214.
    CATALUÑA / JUNIO03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / SERIE 2 / OPCIÓN A / CUESTIÓN 5 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 5.- A temperatura ambiente una disolución saturada de cloruro de plomo (II) contiene 1,004 g de la sal en 250 mL de disolución. a) Calcule el producto de solubilidad del cloruro de plomo (II). b) Determine si se producirá precipitación al mezclar 10 cm3 de disolución de cloruro de sodio 0,1 M con 30 cm3 de disolución de nitrato de plomo (II) 0,01 M. Masas atómicas: Cl = 35,5; Pb = 207,2 Solución: a) La expresión del producto de solubilidad es: Kps = [Pb2+ ] · [Cl- ]2 Se determinan las concentraciones de los dos iones en disolución: [Pb2+ ] = (1,004 / 278) / 0,250 = 0,0144 M Dada la estequiometría de la sal: PbCl2, habrá el dobles de iones cloruro: [Cl- ] = 0,0288 M Luego: Kps = 0,0144 · 0,0288 = 1,2 · 10-5 b) Se halla el producto entre las concentraciones de los dos iones dadas, y se compara con el valor de Kps: [Pb2+ ] · [Cl- ]2 = 0,0075 · 0,0252 = 4,69 · 10-6 Como es un valor menor que Kps, no habrá precipitado.
  • 215.
    CATALUÑA / JUNIO03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / SERIE 5 / OPCIÓN A / CUESTIÓN 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM OPCIÓN A CUESTIÓN 3 3.- El ácido benzoico es monoprótico con una constante de disociación Ka = 6,3 · 10-5 a) Determinar el pH de una disolución 0,05 M de ácido benzoico y la concentración de las especies presentes. b) Determinar el volumen de una disolución NaOH 0,1 M necesaria para valorar 25 cm3 de la disolución anterior. c) Justificar si en el punto de equivalencia de valoración la disolución será ácida, básica o neutra. Solución: a) El ácido benzoico es un ácido monoprótico y débil, luego se disocia parcialmente, dando lugar a un equilibrio: HB + H2O ‡ B- + H3O+ [inicial] 0,05 -- -- [equilibrio] 0,05 - x x x La expresión de la constante de equilibrio, será: Kc = ([B- ] · [H3O+ ]) / [HB] Y sustituyendo su valor, dado en el enunciado, se despeja la cantidad disociada, "x": 6,3 · 10-5 = x2 / (0,05 - x) Ya se tiene: x = 1,77 · 10-3 M Y por definición: pH = - log · [H3O+ ] = - log 1,77 · 10-3 = 2,75 Como era de esperar, es un disolución ácida, de pH menor que 7. [B- ] = [H3O+ ] = 1,77 · 10-3 M [HB] = 0,05 - 1,77 · 10-3 = 0,0482 M b) En una valoración se cumple.
  • 216.
    CATALUÑA / JUNIO03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / SERIE 5 / OPCIÓN A / CUESTIÓN 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Nº equivalentes ácido = nº equivalentes base O lo que es lo mismo: (N · V) a = (N · V) b En el caso dado, al ser un ácido monoprótico, coinciden molaridad y normalidad, luego basta con sustituir y averiguar la normalidad de la base NaOH: 0,05 · 25 = 0,1 · Vb Vb = 12,5 mL c) El anión benzoato, procede de un ácido débil, luego en medio acuoso tenderá a tomar protones del agua, dejando libres grupos OH- ; es, pues, una disolución de carácter básico. H2O + B- ‡ HB + OH-
  • 217.
    CATALUÑA / JUNIO03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / SERIE 5 / OPCIÓN A / CUESTIÓN 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM OPCIÓN A CUESTIÓN 4 4.- En un recipiente se mezclan 5 moles de metano y 3 de monóxido de carbono, que ejercen sobre las paredes una presión total de 3 atm. a) Calcular la presión parcial de cada gas. b) Calcular la temperatura si el volumen del recipiente es de 80 L. c) Si en el recipiente se introduce 11 g de dióxido de carbono, sin variar la temperatura, calcular la presión final de la mezcla y justificar como variará la presión parcial del metano. Masas atómicas: C = 12 ; O = 16 , H = 1. R = 0,082 atm · L / (mol · K) = 8,31 J / (K · mol) Solución: a) En el momento del equilibrio, se tienen en total: 3 + 5 = 8 moles de gases, luego las fracciones molares de las dos especies presentes serán: x CH4 = 5 / 8 x CO = 3 /8 Las presiones parciales se hallan con el producto de las fracciones molares por la presión total: P CH4 = (5 / 8) · 3 = 1,875 atm P CO = (3 / 8) · 3 = 1,125 atm b) se utiliza la Ecuación de los Gases Ideales. P · V = n · R · T T = (3 · 80) / (0,082 · 8) = 365,85 K c) Se añaden 11 g de CO, es decir, 0,25 moles de este gas, luego ahora: n totales = 8,25 moles La nueva presión parcial de CO será: P CO = (0,25 · 0,082 · 365,85) / 80 = 0,09375 atm Luego la presión total de la mezcla se verá incrementada justo en esta cantidad: P total = 3 + 0,09375 = 3,09375 atm.
  • 218.
    CATALUÑA / JUNIO03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / SERIE 5 / OPCIÓN A / CUESTIÓN 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM La presión parcial del metano no variará, al no hacerlo volumen ni temperatura.
  • 219.
    CATALUÑA /JUNIO 98.COU/QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /OPCIÓN B/Nº 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 2.- Calcula el pH de la disolución que se obtiene al añadir 15mL de NaOH 0,1 M a: a) 15mL de ácido clorhídrico 0,1 M. ( 0,5 ptos) b) 10,0mL de ácido clorhídrico 0,1 M. ( 0,7 ptos) c) 15mL de ácido benzoico 0,1 M. ( 0,8 ptos) Datos: Ka (ác.benzoico) = 6,5⋅10-5 ; Kw = 10-14 Solución: a) Se produce una neutralización completa debido a que los volúmenes y las concentraciones de NaOH y HCl son iguales quedando una disolución de NaCl (sal formada por un ácido y una base fuerte) que da un pH = 7 (neutro). NaOH + HCl D NaCl + H2O b) En este caso queda en exceso 15 – 10 = 5mL de NaOH 0,1M que se encuentran contenidos en un volumen de 15 + 10 = 25mL. Como el NaOH está totalmente disociado, será: [OH- ] = 0,1⋅ 5 / 25 = 0,02 M pOH = 1,7 ; pH = 14 – 1,7 = 12,3 c) La neutralización es completa debido a que el ácido benzoico es un ácido monoprótico y las concentraciones y los volúmenes de ácido y de base son iguales. C6H5COOH + NaOH " C6H5COONa + H2O Se forma una disolución de benzoato sódico , cuyo anión C6H5COO- sufre la reacción de hidrólisis. Como el C6H5COONa está totalmente disociado: [C6H5COO- ] = 0,1 · 15 / 30 = 0,05 M Ecuación de la hidrólisis: C6H5COO- + H2O D C6H5COOH + OH- Concentraciones iniciales 0,05 0 0
  • 220.
    CATALUÑA /JUNIO 98.COU/QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO /OPCIÓN B/Nº 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Concentraciones en el equilibrio 0,05-x x x Se deduce que la constante de hidrólisis es igual a la de basicidad del anión C6H5COO- y por lo tanto: De donde x = [OH- ] = 2,7⋅10-6 M pOH = 5,6 pH = 14 - 5,6 = 8,4 05,005,0 105,1 105,1 10·5,6 10·0,1 ][ ]][[ 22 10 10 5 14 56 56 x x x Ka Kw COOHC OHOOHHC KbKh ≈ − =⋅ ⋅====≡ − − − − − −
  • 221.
    CATALUÑA / JUNIO98.COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN B / Nº 5 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 5.- Si la constante del producto de solubilidad del cloruro de plomo es 1,7⋅10-5 a) Indicar que se entiende por solución saturada. ( 0,5 ptoS) b) Calcula la solubilidad del cloruro de plomo en mol/L . (0,75 ptos) c) Calcula el volumen de solución saturada que se puede preparar con 1,0 g de cloruro de plomo (II). (0,75 ptos) Datos: Masas atómicas: Pb = 207; Cl = 35,5 Solución: a) Disolución saturada es la disolución de una sustancia cuya concentración es la de equilibrio, con parte de sustancia no disuelta. Es decir aquella cuya concentración coincide con el limite de la solubilidad. b) Equilibrio de solubilidad: PbCl2(s) D Pb2+ (aq) + 2Cl- (aq) Las concentraciones de cada ión seran: [Pb2+ ] = S; [Cl- ] = 2S Por lo que sustituyendo en la expresión de Ks: ( teniendo en cuenta el Pm de PbCl2 = 278 g/mol), la solubilidad será: S = 1,6⋅10–2 mol/L · 278 g/mol = 4,5 g / L c) Como en 1L se disuelven 4,5 g de esta sal, el volumen de disolución saturada que se puede preparar con 1 g de PbCl2 será: 1 g / (4,5 g/L) = 0,22 L Lmol Ks SSSSKs /106,1 4 107,1 4 ;4)2( 23 5 332 − − ?= ? ====
  • 222.
    CATALUÑA / JUNIO98.COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / SERIE 1 / CUESTION 2. www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 2.- En 100 ml de agua a 25ºC se disuelven 93 mg de hidróxido de calcio. a) ¿Qué pH tendrá esta disolución? b) Calcular el producto de solubilidad del hidróxido de calcio a 25ºC. Datos: masas atómicas: Ca = 40; H = 1; O = 16. Solución: a) Disolución de Ca(OH)2 Ca(OH)2 → Ca2+ + 2 OH- Es un hidróxido que se supone disociado completamente, por lo que la concentración de iones OH- será dos veces la concentración inicial de Ca(OH)2 Concentración de Ca(OH)2 = nº moles / V (L) Nº de moles de Ca(OH)2 = m(g) / Pm = 0,093 / 74 = 1,2·10-3 moles [Ca(OH)2] = 1,2·10-3 / 0,1 = 1,2·10-2 M Por lo tanto [OH- ] = 2· (1,2·10-2 ) = 2,4·10-2 M A partir del producto iónico del agua Kw = [H3O+ ] · [OH- ] 10-14 = [H3O+ ] · [OH- ] [H3O+ ] = 10-14 / [2,4·10-2 ] [H3O+ ] = 4,16·10-13 pH = - log [H3O+ ] = - log (4,16·10-13 ) = 12,4 b) Equilibrio de solubilidad Ca(OH)2 • Ca2+ + 2 OH- s 2s Ks = [Ca2+ ] · [OH- ]2 = s (2s)2 = 4 s3 Ks = 4 · (1,2·10-2 )3 = 8,00· 10-6
  • 223.
    CATALUÑA / JUNIO98.COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / SERIE 1 / CUESTION 3. www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 3.- La constante de equilibrio Kp a 250ºC para la reacción: PCl5 (g) • PCl3 (g) + Cl2 (g) Es igual a 1,18 atm. Un recipiente de 1 dm3 contiene inicialmente 0,2 moles de PCl5 y 0,1 moles de Cl2 a la temperatura de 250ºC. a) ¿Cuál es el valor de Kc de esta reacción a 250ºC? b) Indique cuál será la concentración de cada una de las tres especies químicas al alcanzar el equilibrio. Datos: R = 8,314 J / K mol = 0,082 atm·L / K·mol Solución: a) Para calcular el valor de Kc, recurrimos a la relación que existe entre esta y Kp. Kp = Kc (RT)∆n Kc = Kp (RT)-∆n Kc = 1,18 · (0,082 · 523)-1 = 2,75·10-2 b) PCl5 • PCl3 + Cl2 C inicial (mol/L) 0,2 0,1 C reacciona x - - C equilibrio 0,2 – x x 0,1+ x Aplicando la ley de acción de masas Kc = [PCl3][Cl2] / [PCl5] Kc = x · (0,1 + x) / (0,2 – x) ; x2 + 100.0275 x – 5.5 = 0 Resolviendo la ecuación de segundo grado obtenida, x = 0,034 mol/L [PCl5] = 0,2 – 0,034 = 0,166 mol/L [PCl3] = 0,034 mol/L [Cl2] = 0,1 + x = 0,1 + 0,034 = 0,134 mol/L
  • 224.
    CATALUÑA / JUNIO99. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / Nº 5 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 5.– Justifíquese si se producirá precipitado cuando mezclamos 80 cm3 de una disolución 0,01 M de sulfato de sodio con 120 cm3 de otra disolución 0,02 M de nitrato de bario. Dato: Ks (sulfato de bario) = 1,1·10-10 . Solución: La reacción viene descrita por la ecuación: Na2SO4 + Ba(NO3)2 → BaSO4 + 2 NaNO3 Para que se forme el precipitado de sulfato de bario, teniendo en cuenta que Na2SO4 y Ba(NO3)2 son dos sales totalmente disociadas: BaSO4 (s) D Ba2+ (aq.) + SO4 2- (aq.) El producto iónico tiene que ser mayor que el producto de solubilidad: Q = [Ba2+ ] · [SO4 2- ] > Ks. Para comprobarlo, calculamos primero el número de moles de iones SO4 2- (que suministra la disolución de Na2SO4 ), y el número de moles de iones Ba2+ (que proceden del Ba(NO3)2 ). Así, tenemos que: nº moles SO4 2- = (0,01 mol / 1.000 mL) · 80 mL = 8 ·10-4 mol nº moles Ba2+ = (0,02 mol / 1.000 mL) · 120 mL = 2,4 · 10-3 mol y como al mezclarse ambas disoluciones el volumen final es del 200 mL, las concentraciones molares de los iones dados, serán: [SO4 2- ] = 8 · 10-4 mol / 0,200 L = 0,004 M [Ba2+ ] = 2,4 · 10-3 mol / 0,200 L = 0,012 M Q = [SO4 2- ] · [Ba2+ ] = 0,004 · 0,012 = 4,8 · 10-5 Este valor de Q es mayor que el valor de Ks =1,1 · 10-10 Por tanto, se formará precipitado de BaSO4.
  • 225.
    CATALUÑA / JUNIO99. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / Nº 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 3.– El ácido salicílico es un sólido blanco e insoluble en agua fría, pero soluble en agua caliente. El carbón es insoluble en agua. La sal común es soluble en agua. a) Explica, mediante un esquema, los pasos que habría de seguir en el laboratorio para separar una mezcla de ácido salicílico, carbón y sal común. Indica todo el material de laboratorio que utilizarías. b) ¿Cómo podrías comprobar que los cristales obtenidos de ácido salicílico son puros?. c) En el recipiente que contiene el ácido salicílico se observan los pictogramas siguientes: Indica su significado. Solución: a) Puesto que el carbón es insoluble en agua, al añadir agua caliente a la mezcla podría separarse por filtración el sólido (el carbón), de la disolución líquida (ácido salicílico + NaCl + agua). Al enfriar la disolución caliente, obtendríamos cristales del ácido, ya que es insoluble a bajas temperaturas. Una segunda filtración separaría los cristales de dicho ácido de la sal que va disuelta en el agua. Por último, para separar la sal del agua, calentaríamos el recipiente consiguiendo la total evaporación del agua. El material utilizado es: varilla con soporte, pinzas, aro, embudo, varios vasos de precipitados, arandela soporte y rejilla para calentar, mechero Bunsen y papel de filtro. b) El método más simple sería ver qué punto de fusión tiene el sólido obtenido. Si coincide el p.f. medido experimentalmente con el que está tabulado, podemos afirmar que los cristales de ácido son puros. Cuanto más se aparte del valor tabulado, mayor contenido de impurezas tendrá dicha sustancia, para ello nos basamos en la Ley de Raoult. Las únicas impurezas del ácido salicílico, C6H4 (OH)(COOH), serían de sal común, ya que ambas sustancias son solubles en agua a alta temperatura, y en el proceso de precipitación en frío los cristales de ácido podrían contaminarse son NaCl. c) Los pictogramas hacen mención a la peligrosidad de dicho compuesto. El de la izquierda, nos dice que es un compuesto tóxico, y, el de la derecha que es nocivo o irritante.
  • 226.
    CATALUÑA / SEPTIEMBRE00. LOGSE / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / SERIE 2 / OPCION A / EJERCICIO 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 2.- La constante de equilibrio Kp para la reacción: N2 (g) + 3 H2 (g) → 2 NH3 (g) A 400ºC es igual a 1,67·10-4 , expresando la presión en atmósferas. Un recipiente de 2,0 litros contiene, a 25ºC, 0,01 mol de N2, 0,02 moles de H2, 0,03 moles de NH3. Se calienta la mezcla gaseosa hasta 400ºC, en presencia de un catalizador. a) Explique razonadamente si la mezcla está en equilibrio a 400ºC. Si no está en equilibrio, ¿en qué sentido transcurrirá la reacción? b) Una vez alcanzado el equilibrio, justifique qué pasará si: 1- Introducimos nitrógeno en el sistema 2- Disminuimos la presión del sistema. Datos: R = 0,082 atm·L/K·mol = 8,31 J/K·mol Solución: a) Para saber si la mezcla está en equilibrio, calculamos el valor del coeficiente de concentración Q Kc y comparamos con el valor dado de la constante. N2 (g) + 3 H2 (g) → 2 NH3 (g) Nº de moles eq. 0,01 0,02 0,03 Q Kc = [NH3]2 / [N2] · [H2]3 Q Kc = (0,03)2 / (0,01) · (0,02)3 = 11250 Sabiendo que Kp = Kc · (R·T) ∆n Q Kp = 11250 · ( 0,082 · 673 )-2 = 3,69 Al no coincidir este valor obtenido con el tabulado, podemos decir que la mezcla no se encuentra en equilibrio. Dado que Q Kp > Kp, podemos afirmar que predominan el producto amoniaco (numerador) y, por tanto, que la reacción esta desplazada hacia la derecha. b) 1) Si se introduce nitrógeno en el sistema en equilibrio, según el principio de Le Chatelier, este se desplazará para contrarrestar el cambio producido, en este caso se desplazará hacia la derecha para consumir el nitrógeno suministrado. 2) Si disminuimos la presión del sistema en equilibrio (Dn < 0 ), este se desplazará hacia el lado donde más moles gaseosos tengamos, en este caso se desplaza hacia la izquierda.
  • 227.
    CATALUÑA / SEPTIEMBRE.00. LOGSE / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / SERIE 6 / OPCION A / EJERCICIO 5 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 5.- Se dispone de una disolución 0,1 M de cloruro de calcio y 0,01 M de cloruro de magnesio a la cual se añade lentamente una disolución de hidróxido sódico. a) Indique si precipitará primero el hidróxido de calcio o el de magnesio. b) ¿Se formará precipitado de hidróxido de calcio cuando el pH de la disolución sea 10?. Datos; Ks (hidroxido de calcio) = 5,5·10-6 ; Ks (hidroxido de magnesio) = 1,1·10-11 Solución: a) Concentración de CaCl2 0,1 M y concentración de MgCl2 0,01 M. Son dos sales solubles que en disolución acuosa se disocian completamente: CaCl2 → Ca2+ + 2 Cl- MgCl2 → Mg2+ + 2 Cl- Se anade NaOH (base fuerte): NaOH → Na+ + OH- Tanto los iones Ca2+ como los Mg2+ reaccionarán con los iones OH- pudiendo dar los correspondientes precipitados de Ca(OH)2 y Mg(OH)2, el que aparezca uno u otro primero dependerá de la concentración que tengamos de cada ión y del valor de las constantes de solubilidad de cada uno de los precipitados. CaCl2 → Ca2+ + 2 Cl- Inicial 0,1 M --- --- Final --- 0,1 0,2 Ks (Ca(OH)2) = 5,5·10-6 = [Ca2+ ] · [OH- ]2 de donde [OH- ]2 = 5,5·10-6 / 0,1 = 5,5·10-5 Entonces la concentración de iones OH- , y por lo tanto de NaOH, necesaria para que precipite el Ca(OH)2 será: [OH- ] = (5,5·10-5 )1/2 = 7,4·10-3 M MgCl2 → Mg2+ + 2 Cl- Inicial 0,01 M --- --- Final --- 0,01 0,02 Ks (Mg(OH)2) = 1,1·10-11 = [Mg2+ ] · [OH- ]2 de donde [OH- ]2 = 1,1·10-11 / 0,01= 1,1·10-9
  • 228.
    CATALUÑA / SEPTIEMBRE.00. LOGSE / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / SERIE 6 / OPCION A / EJERCICIO 5 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Por lo que la concentración de iones OH- , y por consiguiente la de NaOH, necesaria para la precipitación de Mg(OH)2 será: [OH- ] = (1,1·10-9 )1/2 = 3,3·10-5 M Comparando ambos valores de concentración de OH- necesarios para cada precipitación, como para que precipite el Mg(OH)2 es necesario menor concentración de iones OH- , será este hidróxidoel que primero lo haga. b) Si el pH de la disolución es 10, significa que: pH + pOH = 14 pOH = 14 –10 = 4 pOH = -log[OH- ] [OH- ] = 10-4 M. Para la precipitación de Ca(OH)2 era necesaria una concentración [OH- ] = 7,4·10-3 M, que es mayor que la que tenemos a pH = 10. Asi que podemos afirmar que no precipitará el hidróxido de calcio.
  • 229.
    CATALUÑA / SEPTIEMBRE00. SELECTIVIDAD / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / SERIE 2 / OPCION A / EJERCICIO 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 1.- En una reacción de dióxido de azufre con dióxido de nitrógeno se obtiene trióxido de azufre y monóxido de nitrógeno. A 25ªC un recipiente de 1 litro contiene en el equilibrio 0,8 moles de dióxido de azufre, 0,1 moles de dióxido de nitrógeno, 0,6 moles de trióxido de azufre y 0,4 moles de monóxido de nitrógeno. Calcule: a) Las constantes Kc y Kp. b) El número de moles de monóxido de nitrógeno que habría que añadir al recipiente para que la concentración de dióxido de nitrógeno aumente a 0,3 mol/L si se mantiene constante la temperatura. Datos: R = 0,082 atm·L/K·mol Solución: a) Reacción: SO2 (g) + NO2 (g) D SO3 (g) + NO (g) moles en equilibrio 0,8 0,1 0,6 0,4 Expresión de la constante de equilibrio: Kc = [ ][ ] [ ][ ]22 3 · · NOSO NOSO Como el volumen del recipiente es de 1 L, la concentración de cada sustancia coincide numéricamente con el nº de moles de cada una de ellas. Kc = (0,6) · (0,4) / (0,8) · (0,1) = 3 La expresión que relaciona Kc y Kp es la siguiente: Kp = Kc · (RT)∆n ∆n = incremento del número de moles gaseosos ∆n = 2 – 2 = 0 Kp = 3 · (0,082 · 298)0 = 3 b) Al añadir x moles en exceso de NO (producto) el equilibrio se desplaza hacia la izquierda: Reacción: SO2 + NO2 D SO3 + NO Moles 0,8 0,1 0,6 0,4+x equilibrio inicial --- --- y y reaccionan y y --- --- se forman 0,8+y 0,1+y 0,6-y 0,4+x-y equilibrio final
  • 230.
    CATALUÑA / SEPTIEMBRE00. SELECTIVIDAD / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / SERIE 2 / OPCION A / EJERCICIO 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Sabemos que el nº de moles de NO2 en el equilibrio final es 0,3, por lo tanto: 0,3 = 0,1 + y De donde y = 0,2 El estado final de equilibrio tendrá esta composición: SO2 + NO2 D SO3 + NO Moles 1 0,3 0,4 0,2+x equilibrio final Como el volumen del recipiente es de 1 L, la concentración de cada sustancia coincide numéricamente con el nº de moles de cada una de ellas. Al no variar la T el valor de Kc es el mismo: 3 = (0,4) · (0,2+x) / (1) · (0,3) x = 2,05 moles Se deduce así que se añaden 2,05 moles de NO.
  • 231.
    CATALUÑA / SEPTIEMBRE00. SELECTIVIDAD / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / SERIE 2 / OPCION A / EJERCICIO 5 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 5.- Un yogurt tiene un pH = 3. Si se considera que el único ácido presente en el yogurt es el ácido láctico, calcular la concentración de este ácido expresada en gramos de ácido por litro. Datos: El ácido láctico es monoprótido de Ka = 1,25·10-4 y de masa molar 90 g/mol. Solución: El yogurt tiene pH = 3. El ácido láctico tiene un solo protón HL y como constante de ionización: Ka = 1,25·10-4 Moles HL + H2O D L- + H3O+ Inicialmente C0 -- -- Se disocian x -- -- Equilibrio C0 – x x x Sabiendo que: pH = -log [H3O+ ] [H3O+ ] = 10-3 M Aplicando la ley del equilibrio Ka = x2 / (C0-x) 1,25·10-4 = (10-3 )2 / (C0 – 10-3 ) 1,25·10-4 = 10-6 / (C0 – 10-3 ) C0 = 9·10-3 M Para pasar la concentración a gramos/litro, sabemos que: C (g/L) = M (mol/L) · Mm [HL] = 9·10-3 · 90 [HL] = 0,81 g / L
  • 232.
    CATALUÑA / SEPTIEMBRE00. COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / SERIE 6 / OPCION A / EJERCICIO 5 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 5.- La constante de equilibrio, Kc a 448ºC, para la reacción: I2 (g) + H2 (g) • 2 HI (g) Es igual a 50. Un recipiente contiene inicialmente una mezcla formada por 0,5 moles de I2, 0,2 moles de H2 y 1 mol de HI a una temperatura de 448ºC. a) Justifique mediante los cálculos necesarios que la mezcla no está en equilibrio e indique en que sentido se desplazará la reacción. b) La mezcla reacciona hasta llegar al equilibrio a 448ºC. Indique el número de moles de cada especie en equilibrio. Solución: a) Reacción: I2 (g) + H2 (g) • 2 HI (g) moles iniciales : 0,5 0,2 1 Aplicando la ley de acción de masas y tomando un volumen de V L para el sistema, comprobamos si el valor que se obtiene del coeficiente de concentración (Q), coincide con el valor dado por el problema para la constante de equilibrio (Kc). Kc = [HI]2 / [I2]·[H2 ] Q = (1/V)2 / ((0,5/V)·(0,2/V)) = 1 / 0,1 = 10 El valor obtenido de Q no coincide con el valor de Kc, por consiguiente se puede afirmar que los valores de concentraciones dados no corresponden a una situación de equilibrio. Para que se alcance el estado de equilibrio, la reacción tendrá que desplazarse hacia la derecha para que así aumente la concentración de HI, y disminuya la de I2 y la de H2. b) Según lo explicado en el apartado anterior la situación inicial evoluciona hacia el producto: Reacción: I2 (g) + H2 (g) • 2 HI (g) inicialmente 0,5 0,2 1 reaccionan x x --- equilibrio 0,5 – x 0,2 – x 1 + 2 x Aplicando la ley del equilibrio: Kc = [HI]2 / [I2]·[H2 ]
  • 233.
    CATALUÑA / SEPTIEMBRE00. COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / SERIE 6 / OPCION A / EJERCICIO 5 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Recordando que el volumen V se simplifica, tenemos que: (1 + 2x)2 50 = (0,5 - x) · (0,2, - x) Se obtiene dos soluciones: x1 = 0,72 que es imposible, ya que las concentraciones finales de reactivos serían negativas. x2 = 0,118 mol/L Tomando V =1 litro de disolución, los moles en el equilibrio de cada sustancia serían: n I2 = 0,5 – 0,118 = 0,382 moles n H2 = 0,2 – 0,118 = 0,082 moles n HI = 1 + (2·0,118) = 1,236 moles
  • 234.
    CATALUÑA / SEPTIEMBRE02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRO / SERIE 1 / OPCIÓN A / CUESTIÓN 5 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 5.- Un matraz de 2 L a 373 K contiene una mezcla en equilibrio formada por 0,20 moles de N2O4 y 0,29 moles de NO2. a) Calcular las constantes de equilibrio Kc y Kp de la reacción: N2O4 2 NO2 a esta temperatura. b) Si se añaden 0,11 moles deNO2 al recipiente, calcular las concentraciones de las dos especies al alcanzarse de nuevo el equilibrio. Datos: R = 0,082 atm · L· K-1 · mol-1 = 8,31 J · K-1 · mol-1 Solución: a) El equilibrio que tiene lugar es el siguiente: N2O4 2 NO2 Su expresión de Kc será: Kc = [NO2]2 / [N2O4] Y las concentraciones de los dos gases en el equilibrio: [NO2] = 0,29 / 2 = 0,145 M [N2O4] = 0,20 / 2 = 0,10 M De donde: Kc = 0,210 mol/L Por la relación entre Kc y Kp, se tiene: Kp = Kc · (R· T)Dn Kp = 0,210 · (0,082· 373)2 -1 = 6,43 atm b) Se modifican los moles de N2O4, luego variará su concentración inicial y, para reestablecer el equilibrio, se tenderá a formar NO2, reaccionando "x" moles del N2O4: N2O4 2 NO2 Moles iniciales 0,20 0,29 + 0,11
  • 235.
    CATALUÑA / SEPTIEMBRE02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRO / SERIE 1 / OPCIÓN A / CUESTIÓN 5 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Moles equilibrio 0,20 + x 0,40 - 2 · x Dividiendo por 2 para pasar a concentraciones, y sustituyendo en Kc (que no varía, al mantenerse constante la temperatura), se llega a: Kc = (0,2 - 2· x)2 / (0,10 + x) = 0,210 De donde: x = 0,0205 M Por lo que se tiene finalmente el nuevo estado de equilibrio: [NO2] = 0,159 mol/L [N2O4] = 0,1205 mol/L
  • 236.
    CATALUÑA / SEPTIEMBRE02. LOGSE / QUÍMICA / ESREQUIOMETRÍA / SERIE 1 / CUESTIÓN 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 1.- La etiqueta de un frasco de ácido acético concentrado indica que es del 84,2% en masa que su densidad es de 1,069 g/cm3 . a) Calcular la concentración molar de ácido acético del frasco. b) Determinar el volumen de ácido concentrado necesario para preparar 100 cm3 de disolución de ácido acético 3 M. c) Explicar como haría esta preparación en el laboratorio, especificando el material usado para ello. Datos: masas atómicas: H = 1; C = 12; O = 16 Solución: a) Se determinan los gramos de HAc puros en la disolución, y con ellos y la masa molecular, y tomando como volumen total 1 litro, la molaridad de la disolución: masa HAc = 1069 · (84,2 / 100) = 900 g M = 900 / 60 = 15 mol/L b) Se va a hacer una dilución , entonces se cumplirá que: nº equivalentes ac.diluido = nº equivalentes ac.concentrado (N· V) d = (N · V) c 100· 3 = 15 · Vc De donde: Vc = 20 cm3 de la disolución de HAc concentrado serán necesarios. c) Se tomarían los 20 cm3 de la disolución de HAc 15 M con una pipeta aforada, yse llevarían a un erlenmeyer de 100 cm3 enrasando con agua destilada hasta la marca, agitando a continuación.
  • 237.
    CATALUÑA / SEPTIEMBRE02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / SERIE 1 / CUESTIÓN 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 2.- Una posible manera de neutralizar ácido sulfúrico es mediante una reacción con hidrógenocarbonato de sodio, a partir de la cual es forma sulfato de sodio, dióxido de carbono y agua. a) Escribir la reacción que tiene lugar. b) Si es usado 1 L ácido sulfúrico 18 M, determinar la masa de hidrógencarbonato de sodio necesaria, como mínimo. c) Calcular el volumen de dióxido de carbono que se obtendrá, medido a 1 atm de presión y 20ºC de temperatura. d) Indicar el significado del pictograma siguiente, que aparece a las botellas de ácido sulfúrico. Datos: masas atómicas: H = 1; C = 12; O = 16; Na = 23; S = 32 R = 0,082 atm · L· K-1 · mol-1 = 8,31 J · K-1 · mol-1 Solución: a) La reacción es: H2SO4 + 2 NaHCO3 τ Na2SO4 + 2 CO2 + 2 H2O b) Moles de H2SO4 = 1 · 18 = 18 moles Por la estequiometría de la reacción se tiene: 1 mol H2SO4 2 moles NaHCO3 18 x Luego: x = 36 moles de NaHCO3 como mínimo se necesitarán. m = n · Mm=36· 84 m = 3024 g de NaHCO3 c) Por la estequiometría de la reacción se tiene: 1 mol H2SO4 2 moles CO2 18 x
  • 238.
    CATALUÑA / SEPTIEMBRE02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / SERIE 1 / CUESTIÓN 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Luego: x = 36 moles de CO2 se forman. Como el CO2 es un gas, se calcula el volumen que representan estos moles en condiciones normales gracias a la ecuación de los gases ideales: P· V = n · R· T 1· V = 36 · 0,082· 293 V CO2 = 864,93 L d) Es corrosivo, y capaz de destruir tejidos y otros materiales, luego se debe evitar su contacto con la piel, ojos, así como la inhalación de sus vapores.
  • 239.
    CATALUÑA / SEPTIEMBRE02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / SERIE 1 / CUESTIÓN 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 3.- El análisis químico de una determinada muestra de agua da que cada litro contiene, entre otras especies: 384 mg de calcio y 76,8 mg de sulfato. a) Hallar la concentración molar de calcio y de sulfato en el agua analizada. b) Justificar por que no se observa precipitado de sulfato de calcio. c) Si a 1 L del agua anterior se le añaden 200 cm3 de disolución 0,02 M de sulfato de sodio, se observa precipitado Justificarlo. Datos: masas atómicas: H = 1; C = 12; O = 16; Na = 23; Ca = 40 Kps (sulfato de calcio) = 3 · 10-5 Solución: a) Con las masas de los 2 iones y sus masas atómicas, se determinan sus concentraciones molares: [Ca2+ ] = 0,0096 M [SO4 2- ] = 0,0008 M b) El producto de estas concentraciones se compara con el dato de Kps: [Ca2+ ]· [SO4 2- ] = 0,0096 · 0,0008 = 7,68 · 10-6 < Kps En este caso, la sal se disuelve por completo, y no aparece precipitado en el fondo. c) Se modifica ahora el volumen final, y la masa de iones sulfato, luego las nuevas concentraciones serán: V final = 1,2 L Nuevos moles de SO4 2- = 0,02 · 0,2 = 0,004 moles [Ca2+ ] = 0,0096 / 1,2 = 0,008 M [SO4 2- ] = (0,0008 + 0,2 · 0,02) / 1,2 = 0,004 M De nuevo se multiplican las concentraciones: [Ca2+ ]· [SO4 2- ] = 0,008 · 0,004 = 3,2 · 10-5 > Kps Ahora sí hay precipitado del sulfato de calcio.
  • 240.
    CATALUÑA / SEPTIEMBRE03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / SERIE 3 / OPCIÓN B / CUESTIÓN 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM OPCIÓN B CUESTIÓN 1 1.- El yoduro de plomo (II) es una sal de color rojo, muy soluble en el agua fría, que es posible obtener mezclando disoluciones de nitrato de plomo (II) y yoduro de potasio. a) Escribir la reacción de precipitación que tiene lugar. b) Si mezclamos un litro de disolución 0,1 M de nitrato de plomo 2 con un litro de disolución 0,1 M de yoduro de potasio, calcular los gramos de yoduro de plomo 2 que se obtendrán (suponer que es totalmente disoluble. c) Explicar que procedimiento seguiría en el laboratorio para preparar las disoluciones anteriores a partir de los productos sólidos y para separar el precipitado formado. Masas atómicas: N = 14 ; O = 16 ; K = 39 ; I = 127 ; Pb = 207 Solución: a) 2 KI + Pb(NO3)2 τ PbI2 + 2 KNO3 El precipitado es el yoduro de plomo. b) Se determinan los moles de cada reactivo empleados, y así cuál es la especie limitante, con la que se trabajará: M = moles / V (L) Moles de KI = 0,1 · 1 = 0,1 moles Moles de Pb(NO3)2 = 0,1 · 1 = 0,1 moles 2 moles de KI 1 mol de Pb(NO3)2 0,1 x Luego los moles que consumirán todo el KI, serán: x = 0,05 moles, el doble de lo que se dispone, siendo el KI el reactivo limitante. 2 moles KI precipitan 1 mol de PbI2 0,1 moles x Los moles de PbI2 precipitados en la reacción serán: x = 0,05 moles = 23,05 g
  • 241.
    CATALUÑA / SEPTIEMBRE03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / SERIE 3 / OPCIÓN B / CUESTIÓN 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM c) En cada caso, se disolvería la masa correspondiente de la sal en agua destilada, enrasando luego en un matraz aforado hasta 1 litro. Para separar la sal precipitada, bastaría con filtrar la disolución resultante de la reacción, lavar el sólido precipitado con agua destilada y secarlo.
  • 242.
    CATALUÑA / SEPTIEMBRE03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / SERIE 3 / OPCIÓN B / CUESTIÓN 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM OPCIÓN B CUESTIÓN 4 4.- El cloruro de hidrógeno es un gas muy soluble en agua cuya disolución acuosa se denomina ácido clorhídrico. Se puede obtener por reacción entre el cloruro de sodio y ácido sulfúrico concentrado. a) Escribir la reacción correspondiente de obtención de cloruro de hidrógeno a partir de los compuestos anteriores. b) Calcular el pH de la disolución obtenida formada a partir de 1 g de cloruro de sodio disuelto en 0,5 L de agua. c) Calcular la concentración y el pH que tendrá una disolución de NaOH tal que 1 l de ella neutralice la disolución del apartado anterior. Masas atómicas: H = 1; O = 16 ; Na = 23 ; Cl = 35,5 Kw = 1,0·10-14 Solución: a) La reacción que tiene lugar es: 2 NaCl + H2SO4 " 2 HCl + Na2SO4 b) Se determinan los moles contenidos en el gramo de NaCl empleado, y así se calculan los moles de HCl formados, y con el volumen dado, su molaridad: moles NaCl = 1 / (23 + 35,5) = 0,017 moles Se forman los mismos moles de HCl, pues la relación estequiométrica es 1:1, y como el volumen final es de 0,5 L, se tiene: M HCl = 0,017 / 0,5 = 0,034 M El HCl es un ácido fuerte, totalmente disociado, luego habrá la misma concentración de protones que inicial de ácido: HCl + H2O " H3O+ + Cl- [inicial] 0,034 -- -- [final] -- 0,034 0,034 Por definición: pH = - log [H3O+ ]
  • 243.
    CATALUÑA / SEPTIEMBRE03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / SERIE 3 / OPCIÓN B / CUESTIÓN 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Luego, en este caso: pH = 1,46, un pH ácido como era de esperar. b) En una valoración se cumple. Nº equivalentes ácido = nº equivalentes base O lo que es lo mismo: (N · V) a = (N · V) b En el caso dado, al ser un ácido monoprótico, coinciden molaridad y normalidad, luego basta con sustituir y averiguar la normalidad de la base NaOH: 0,034 · 0,5 = Nb · 1 Nb = 0,017 N Estamos ante una base fuerte, disociada por completo: NaOH " Na+ + OH- [inicial] 0,017 -- -- [final] -- 0,017 0,017 El pOh se halla: pOH = - log [OH- ] = 1,77 Y como: pH + pOH = 14 Se tiene: pH = 12,23 Es, pues, una disolución de carácter básico.
  • 244.
    CATALUÑA / SEPTIEMBRE03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / SERIE 3 / OPCIÓN B / CUESTIÓN 5 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM OPCIÓN B CUESTIÓN 5 5.- El trióxido de azufre se obtiene por oxidación del dióxido, según la reacción reversible y exotérmica siguiente: 2 SO2 (g) + O2 (g) 2 SO3 (g) a) Explicar como se modifica este equilibrio al aumentar la temperatura. b) Explicar como varían las velocidades de las reacciones directa e inversa al aumentar la temperatura. c) Definir catalizador, explicar su misión y como actúa, y nombrar algún ejemplo. Solución: Si sobre un sistema en equilibrio se introduce alguna alteración, éste se desplazará en el sentido en que se oponga a tal cambio. a) Si se aumenta la T, se desplazará en el sentido en que absorba calor, es decir, en que sea endotérmica, que es hacia la izquierda. b) Si se aumenta la T, también lo hará la energía cinética de las distintas especies, aumentando la velocidad de las reacciones, tanto directa como inversa. c) Los catalizadores son sustancias que se añaden en pequeña cantidad, y sin participar en la reacción química, modifican su velocidad. En las reacciones de hidrogenación de alquenos y alquinos, por ejemplo, se emplea como catalizador el platino.
  • 245.
    CATALUÑA / SEPTIEMBRE98.LOGSE / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / SERIE 2 / PREGUNTA Nº 3 / CUESTION B www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 3.B.- Justificar si se producirá precipitado de cloruro de plata al mezclar 1 litro de una disolución 10-4 M de cloruro sódico con 1 litro de una disolución de nitrato de plata 6·10-7 M. Datos: Kps (ClAg) = 1,1·10-10 Solución: Tanto el cloruro sódico como el nitrato de plata son sales solubles, es decir que se disocian completamente. Calculando las concentraciones de NaCl y AgNO3, conocemos las concentraciones de los iones Cl- y Ag+ que tenemos en disolución, para formar el precipitado. NaCl → Na+ + Cl- AgNO3 → Ag+ + NO3 - Teniendo en cuenta que los volúmenes son aditivos V = 1 + 1 = 2L [NaCl] = [Cl- ] = 10-4 / 2 = 5·10-5 M [AgNO3] = [Ag+ ] = 6·10-7 / 2 = 3·10-7 M Para ver si precipita o no cloruro de plata hay que comparar el producto iónico con el producto de solubilidad. Kps = 1,1·10-10 AgCl (s) D Cl- + Ag+ Si Q > Kps si se formará precipitado Si Q < Kps no se formará precipitado Si Q = Kps equilibrio de saturación Q = [Cl- ] · [Ag+ ] = 5·10-5 · 3·10-7 = 1,5·10-11 Como Q < Kps no se forma precipitado de cloruro de plata
  • 246.
    CATALUÑA / SEPTIEMBRE98. LOGSE / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / SERIE 5 / OPCION A / PROBLEMA Nº 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 3.c).- Calcular el número de iones cloruro y el número de iones plata existentes en 100cm3 de una disolución saturada de cloruro de plata. Datos: Kps (cloruro de plata) = 1,76·10-10 ; NA = 6,02·1023 Solución: Disolución saturada de cloruro de plata 100 cm3 = 0,1 L Equilibrio de solubilidad. ClAg (s) D Cl- + Ag+ S S Kps = S · S = S2 ; 1,76·10-10 = S2 S = 1,32·10-5 mol/L Si la disolución está saturada: [Cl- ] = [Ag+ ] = S = 1,32·10-5 mol/L Nº moles de iones Cl- = Nº moles de iones Ag+ = 1,32·10-5 mol/L · 0,1 L = 1,32·10-6 moles Sabiendo que en 1 mol de iones hay NA iones: Nº de iones de Cl- = Nº de iones Ag+ = 1,32·10-6 · 6,02·1023 = 7,98·1017 Nª iones Cl- = 7,98·1017 (iones en 0,1L de disolución saturada de ClAg) Nº iones Ag+ = 7,98·1017 (iones en 0,1L de disolución saturada de ClAg)
  • 247.
    CATALUÑA / SEPTIEMBRE98.COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / SERIE 4 / OPCION A/ PROBLEMA Nº 5. www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 5.A.- a) ¿Cuál es el valor de la constante de acidez del ácido benzoico si el pH de una disolución 0,02 M de este ácido es 2,94?. b) Calcular el pH de una disolución 0,01 M de benzoato sódico. Solución: a) Equilibrio de disociación del ácido benzoico: C6H5-COOH + H2O D C6H5-COO- + H3O+ Concentración inicial 0,02 _ _ Se disocia: x _ _ Equilibrio: 0,02 – x x x Como sabemos que K = [C6H5-COO- ]·[H3O+ ] / [C6H5-COOH] 2,94 = x·x / (0,02 – x) 2,94 = x2 / (0,02 – x) x2 + 2,94 x – 0,058 = 0 Resolviendo esta ecuación de segundo grado se obtienen los valores siguientes: x1 = 0,019 M y x2 = - 2,9 M. Este último resultado no tiene sentido químico, ya que no podemos tener una concentración negativa. Por lo tanto x = [H3O+ ] = 0,019 M De donde pH = -log [H3O+ ] pH = -log (0,019) pH = 1,7 b) Tenemos una disolución de benzoato sódico. Es una sal y se disocia totalmente: C6H5-COONa → C6H5COO- + Na+ Conociendo la concentración inicial de la sal, sabemos por la estequiometría de la reacción que las concentraciones de Na+ y de C6H5-COO- son 0,01 M.
  • 248.
    CATALUÑA / SEPTIEMBRE98.COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / SERIE 4 / OPCION A/ PROBLEMA Nº 5. www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM El ión benzoato en una base débil que proviene de un ácido supuestamente fuerte (ácido benzoico), y no sufrirá hidrólisis. El ion Na+ es un ácido débil que proviene de una base fuerte NaOH, por lo que tampoco sufrirá hidrólisis, de modo que el pH vendrá determinado por el producto iónico del agua. Kw =10-14 = [H3O+ ]·[OH- ] [H3O+ ] =10-7 M pH = -log 10-7 pH = 7 (neutro) Nota .- Si, con todo rigor, suponemos que el ácido benzoíco no es realmente fuerte necesitaríamos conocer el dato de la constante de ácidez para con ella deducir la constante de hidrólisis (Kh) y así realizar los correspondientes cálculos del equilibrio de hidrólisis. Sin embargo, este dato no aparece en el enunciado.
  • 249.
    CATALUÑA / SEPTIEMBRE98.COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / SERIE 4 / PROBLEMA Nº 1 . www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 1.- En un recipiente de 2 L tenemos inicialmente una mezcla de 0,40 moles de N2, 1,10 moles de H2 y 0,50 moles de NH3. Cuando se alcanza el equilibrio la cantidad de amoniaco es de 0,30 moles. N2 (g) + 3 H2(g) D 2 NH3 (g) ∆H = -92,4 kJ a) Calcular el valor de Kc a la temperatura que corresponda el equilibrio anterior. b) Indique de forma razonada que modificará la cantidad de amoniaco en el equilibrio anterior: 1. Una disminución de volumen del recipiente por compresión de la mezcla 2. Un aumento de la temperatura Solución: a) Equilibrio: N2 (g) + 3 H2 (g) D 2 NH3 n iniciales: 0,40 1,10 0,50 n reaccionan: x 3x - n equilibrio: 0,40-x 1,10-3x 0,50+2x Como en el equilibrio los moles de amoniaco son 0,30, se cumple que: 0,50 + 2x = 0,30 x = (0,30 - 0,50) / 2 = - 0,10 moles Esta cantidad negativa indica que el equilibrio evoluciona de derecha a izquierda, es decir disminuyendo la concentración de producto. Aplicando la ley de acción de masas: K = [NH3]2 / [N2][H2]3 K = (0,30/2)2 / [(0,50/2) · (1,40/2)3 ] = 1,049 (mol/l)-2 b) N2(g) + 3 H2 (g) D 2 NH3 (g) ∆H = -92,41 kJ Reacción exotérmica. 1- Una disminución de volumen por aumento de la presión, hace que el equilibrio se desplaze a la derecha, es decir a la formación de amoniaco, ya que es donde hay menor número de moles gaseosos 2- Un aumento de la temperatura al ser una reacción exotérmica hace que el equilibrio se desplaze a la izquierda para consumir la energía calorífica suministrada.
  • 250.
    CATALUÑA / SEPTIEMBRE98. COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / SERIE 6 / PROBLEMA Nº 1. www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 1.- Dada una disolución de amoniaco 0,5 M: a) Calcular el pH y la molaridad de una disolución de hidróxido de sodio que tenga el mismo pH. b) Si se valoran con ácido clorhídrico volúmenes iguales de ambas disoluciones por separado, explique razonadamente: 1) En qué caso se consumirá más ácido clorhídrico. 2) En cada caso, justifique si el pH en el punto de equivalencia será igual, más pequeño o más grande que 7. Datos: Kb (amoniaco) = 1,8·10-5 Solución: a) Para saber la concentración y el pH de la disolución de NaOH, de forma que coincida con el pH de una disolución de NH3 0,5M, primeramente calculamos el pH de la citada disolución de amoniaco: NH3 + H2O D NH4 + + OH- Concentración inicial 0,5 - - Se disocia: x - - Se forma: - x x Equilibrio: 0,5 – x x x Aplicando la constante de basicidad a este equilibrio: Kb = [NH4 + ]·[OH- ] / [NH3] Kb = 1,8·10-5 = x·x / (0,5-x) = x2 / (0,5-x) 1,8·10-5 · (0,5-x) = x2 x2 + 1,8·10-5 x – 9·10-6 = 0 Resolviendo esta ecuación de segundo grado, se obtiene: x = 6,58·10-6 M. Entonces [OH- ] = 6,58·10-6 M A partir del producto iónico del agua: Kw = [H3O+ ][OH- ] = 10-14 10-14 = [H3O+ ]· 6,58·10-6 [H3O+ ] = 1,52·10-9 M pH = -log [H3O+ ] = - log (1,52·10-9 ) = 8,8. Si queremos una disolución de pH = 8,8 de NaOH, como esta base es fuerte, sabemos que en disolución acuosa se disocia completamente, dando lugar a: NaOH → Na+ + OH- Por lo tanto el pH de esta disolución será pH = 8,8 cuando la concentración de iones OH- coincida con la calculada para la disolución de amoniaco [OH- ] = 6,58·10-6 M, de modo que
  • 251.
    CATALUÑA / SEPTIEMBRE98. COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / SERIE 6 / PROBLEMA Nº 1. www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM al ser una base totalmente disociada, la concentración de la disolución de NaOH coincidirá con esta última. [NaOH] = 6,58·10-6 M b) Valoraciones con HCl 1- Reacción de valoración del amoniaco con HCl NH3 + HCl D NH4 + + Cl- Reacción de valoración del hidróxido sódico con HCl NaOH + HCl → NaCl + H2O El ácido clorhídrico valorante en los dos casos es un ácido fuerte. Igualando el nº de equivalentes de ácido y base en las valoraciónes resulta: Sabemos que tanto para el NH3, como para NaOH y como para HCl M = N N·V = N’ (HCl) · V’(HCl) Suponemos V(amoniaco) = V(sosa) 0,5 · V(amoniaco) = N’ · V’ 0,5 / 6,58·10-6 = V’ / V’’ 775987,8 = V’ / V’’ por lo tanto V’ >> V’’ 6,58·10-6 · V(sosa) = N’· V’’ Es decir el volumen de ácido empleado en la valoración del amoniaco es mucho mayor que el empleado en la valoración del hidróxido sódico. 2 – Reacción de valoración del amoniaco: NH3 + HCl D NH4 + + Cl- Es una valoración de una base débil con un ácido fuerte, por lo tanto, el pH final < 7 Reacción de valoración de la sosa:
  • 252.
    CATALUÑA / SEPTIEMBRE98. COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / SERIE 6 / PROBLEMA Nº 1. www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM NaOH + HCl → NaCl + H2O pH = 7 Es una valoración de base fuerte con ácido fuerte, se forma la sal correspondiente y agua, por lo tanto el pH final = 7.
  • 253.
    CATALUÑA / SEPTIEMBRE98. COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO SERIE 6 / PROBLEMA Nª 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 3.- La solubilidad del bromuro de plomo (II) en agua a 25ºC es de 4,29 g/dm3 . a) Calcular el producto de solubilidad de la sal mencionada. b) Indicar si se formará precipitado de bromuro de plomo cuando se añaden 5 cm3 de disolución de nitrato de plomo (II) 0,01 M a 5 cm3 de disolución 0,001 M de bromuro de potasio. Datos: masas atómicas: Br = 80; Pb = 207. Solución: a) Equilibrio de solubilidad: PbBr2 (s) D Pb2+ + 2 Br – S 2S Aplicando la constante de solubilidad Ks = [Pb2+ ] · [Br - ]2 = S · (2S)2 = 4·S3 Conocemos S = 4,29 g/dm3 , y la pasamos las unidades a mol/L: (1dm3 = 1 L) S = 4,29 / 376 = 0,0122 mol/L Sustituyendo el valor obtenido en la ecuación de la constante o producto de solubilidad, llegamos a: Ks = 4 · (0,0122)3 = 7,32·10-6 b) Tenemos: 5 cm3 de Pb(NO3)2 cuya concentración es 0,01M 5 cm3 de KBr cuya concentración es 0,001M. Son dos sales solubles, y que, por tanto, en disolución acuosa se disocian completamente: Pb(NO3)2 → Pb2+ + 2 NO3 - KBr → K+ + Br – nº de moles = M · V nº de moles iniciales de Pb(NO3)2 = nº moles finales de Pb2+ = 0,01 · 0,05 = 5·10-4 moles nº de moles iniciales de KBr = nº de moles finales de Br - = 0,001 · 0,05 = 5·10-5 moles
  • 254.
    CATALUÑA / SEPTIEMBRE98. COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO SERIE 6 / PROBLEMA Nª 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Así, tendremos estas concentraciones finales de cada ión del posible precipitado: [Pb2+ ] = 5·10-4 / (0,05 + 0,05) = 5·10-4 / 0,1 = 5·10-3 M [Br - ] = 5·10-5 / (0,05 + 0,05) = 5·10-5 / 0,1 = 5·10-4 M Para que se forme precipitado el producto iónico Q = [Pb2+ ]·[Br - ]2 tiene que ser mayor que el valor de Ks = 7,32·10-6 Q = 5·10-3 · (5·10-4 )2 = 1,25·10-9 Como en este caso Q < Ks no se formará precipitado de la sal PbBr2
  • 255.
    CATALUÑA / SEPTIEMBRE99.LOGSE / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / SERIE 2 / OPCION A / Nº 5 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 5.- A 280K la solubilidad del hidróxido de zinc es de 1,64 mg/dm3 . ¿Cuál será el valor de KPS de este hidróxido a la temperatura indicada?. Datos: masas atómicas: Zn = 63,5; O = 16; H = 1. Solución: Solubilidad del hidróxido de zinc S = 1,64 mg/ dm3 Para resolver el problema necesitamos la solubilidad en moles/ L, por lo tanto: S = 1,64 mg / dm3 · 1g / 1000 mg · 1mol / 97 g · 1 L / dm3 = 1,69 · 10-5 mol / L Equilibrio de solubilidad del hidróxido de zinc: Zn(OH)2 D Zn+2 + 2 OH- S 2S Producto de solubilidad : Kps = [Zn+2 ] · [OH- ]2 = S · ( 2S )2 = 4 · S3 Kps = 4 · (1,69 · 10-5 )3 = 1,93 · 10-14
  • 256.
    CATALUÑA / SEPTIEMBRE99.LOGSE / QUIMICA / ESTEQUIOMETRIA / SERIE 2 / Nº 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 3.- Se desea neutralizar 500 cm3 de KOH de pH =12 con una disolución de ácido clorhídrico 0,05 M. a) Indicar el volumen de ácido que será necesario. b) Dibujar los elementos que serían necesarios, y explicar el procedimiento que se seguiría para la neutralización en el laboratorio. Solución: a) Reacción de neutralización: KOH + HCl KCl + H2O En una neutralización, el número de equivalentes de ácido tiene que ser igual al número de equivalentes de base: Nácido · Vácido = Nbase · Vbase El hidróxido potásico es una base fuerte, se disocia completamente: KOH K+ + OH- De modo que la concentración de iones OH- es la misma que la concentración se KOH, por lo tanto como sabemos que el pH = 12, por el producto de ionización del agua calculamos la concentración de OH- : Kw = 10-14 = [H3O+ ] · [OH- ] 10-14 = 10-12 · [OH- ]; [OH- ] = 10-14 / 10-12 = 10-2 Por lo tanto [KOH] = 0,01M NHCl = MHCl · valencia = 0,05 · 1 = 0,05 eq/L NKOH = MKOH · valencia = 0,01 · 1 = 0,01 eq/L Volviendo a la ecuación de neutralización: NHCl · VHCl = NKOH · VKOH 0,05 eq/L · VHCl = 0,01 eq/L · 0,5 L VHCl = 0,01 · 0,5 / 0,05 = 0,1 L = 100 mL b) Para realizar una neutralización en el laboratorio, los elementos necesarios son: Erlenmeyer : matraz de cuello estrecho que contiene generalmente la sustancia a valorar más un indicador apropiado. Bureta: Es como una pipeta graduada, más grande, y que tiene un sistema de salida del contenido, que se controla con una llave. Generalmente contiene el valorante o disolución patrón, de concentración perfectamente conocida. Pie con soporte: para sujetar la bureta.
  • 257.
    CATALUÑA / SEPTIEMBRE99.LOGSE / QUIMICA / ESTEQUIOMETRIA / SERIE 2 / Nº 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Procedimiento: En el erlenmeyer se coloca un volumen medido previamente de la sustancia a valorar, y se añade un indicador adecuado, si la valoración es colorimétrica. En la bureta se pone el valorante, de concentración perfectamente conocida, y se anota el volumen que se ha puesto. Se va añadiendo valorante, gota a gota, controlandolo con la llave de la bureta, sobre la sustancia a valorar que está en el erlenmeyer, moviendose cuidadosamente éste para que se mezcle bien. La valoración termina cuando se alcanza el punto de equivalencia, viraje del indicador, en este punto el nº de equivalentes de base es igual al nº de equivalentes de ácido, por ese motivo la última gota de valorante añadida cambia de color la disolución, ya que ha reaccionado con el indicador. En este momento se mide el volumen de valorante gastado, y con la fórmula utilizada en el apartado anterior, se calcula la concentración de la sustancia a valorar.
  • 258.
    CATALUÑA / SEPTIEMBRE99. LOGSE / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / SERIE 5 /OPCION A / Nª 6 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 6.- Calcular el número total de iones que hay en 1 cm3 de una disolución saturada de hidróxido de cadmio a 25ºC. Datos: Ks (hidróxido de cadmio) a 25ºC = 1,2·10-14 ; NA = 6,023·1023 Solución: Equilibrio de solubilidad del Cd(OH)2: Cd(OH)2 D Cd2+ + 2 OH- S 2S Ks = [Cd2+ ] · [OH- ]2 = S · (2S)2 = 4 S3 De donde S = (Ks / 4)1/3 , sustituyendo en esta ecuación el valor de Ks S = (1,2·10-14 / 4 )1/3 = 1,44·10-5 mol/L En 1 cm3 = 0,001 L , el número de iones será: Nº de moles de iones Cd2+ = 1,44·10-5 mol/L · 0,001 L = 1,44·10-8 moles de iones Cd2+ Nº de moles de iones OH- = 2·1,44·10-5 mol/L · 0,001L = 2,88·10-8 moles de iones OH- Como en un mol de iones hay NA iones: Nº de iones Cd2+ = 1,44·10-8 · 6,023·1023 = 8,67·1015 iones Cd2+ Nº de iones OH- = 2,88·10-8 · 6,023·1023 = 1,73·1016 iones OH-
  • 259.
    CATALUÑA / SEPTIEMBRE99. LOGSE / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / SERIE 5 / Nº 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 3.- a) Calcular el pH de la disolución obtenida al mezclar 250 mL de una disolución de hidróxido sódico 0,5M con 300 mL de una disolución de ácido sulfúrico 0,2M. (supónganse volúmenes aditivos). b) Indicar razonadamente que haría para neutralizar la disolución. c) En los envases de hidróxido sódico se observan las etiquetas de seguridad siguientes: Indicar su significado. Solución: a) Si mezclamos 250 mL de NaOH 0,5 M y 300 mL de H2SO4 0,2 M, al variar el volumen, las concentraciones también van a variar, lo que no varía es el número de moles de cada sustancia. Calculamos el número de moles de cada uno. moles de NaOH = M · V = 0,5 · 0,25 = 0,125 moles moles de H2SO4 = M · V = 0,2 · 0,3 = 0,06 moles V total = 0,3 + 0,25 = 0,55 L Tanto el hidróxido sódico como el ácido sulfúrico se disocian totalmente ya que son base y ácido fuertes respectivamente. Equilibrios de disociación: NaOH → Na+ + OH- Moles iniciales 0,125 _ _ Equilibrio _ 0,125 0,125 Por lo tanto la concentración de [OH- ] = 0,125 / 0,55 = 0,227 M H2SO4 → 2 H+ + SO4 - Moles iniciales: 0,06 _ _ Equilibrio _ 0,12 0,06 Por lo tanto la concentración de [H3O+ ] = 0,12 / 0,55 = 0,218 M
  • 260.
    CATALUÑA / SEPTIEMBRE99. LOGSE / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / SERIE 5 / Nº 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Reaccionarán los iones OH- que provienen del hidróxido sódico y los iones H3O+ que provienen del ácido sulfúrico. OH- + H3O+ D H2O Concentración inicial: 0,227 0,218 Como la constante de esta reacción es la inversa de la constante del producto de ionización del agua que tiene un valor de Kw = 10-14 , tendremos: K = 1014 Esta constante es muy grande, lo que significa que el equilibrio está totalmente desplazado a la derecha, de forma que la reacción se produce hasta que se agota alguno de los reactivos. La estequiometría de la reacción es 1:1, por lo tanto el reactivo limitante es H3O+ , quedando: OH- + H3O+ D H2O Concentración inicial: 0,227 0,218 Equilibrio: 9·10-3 _ El pH viene determinado por la concentración de iones hidroxilo. Sabiendo que Kw = 10-14 = [OH- ] · [H3O+ ] 10-14 = 9·10-3 · [H3O+ ] [H3O+ ] = 10-14 / 9·10-3 = 1,11·10-11 M pH = -log [H3O+ ] = -log ( 1,11·10-11 ) = 10,95. b) Para neutralizar la solución, se podría añadir ácido, ya que es una disolución básica. Tendria que ser un ácido fuerte concentrado con un indicador apropiado. c) Etiqueta A: Producto corrosivo para la piel. Etiqueta B: Producto nócivo para la salud..
  • 261.
    CATALUÑA / SEPTIEMBRE99.COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / SERIE 4 / OPCION A / Nº 5 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 5.- El kps del fluoruro de magnesio es 6,24 · 10-9 . a) Determine cuántos gramos de fluoruro de magnesio se han disuelto en 1L de una disolución saturada de esta sal. b) ¿Precipitará fluoruro de magnesio si se mezclan 200 cm3 de una disolución 4 · 10-4 M de fluoruro potásico con 300 cm3 de una disolución 2 · 10-3 M de cloruro de magnesio?. Datos: masas atómicas Mg = 24,3; F = 19. Solución: a) Equilibrio de solubilidad de la sal: MgF2 D Mg2+ + 2 F- S 2S El producto de solubilidad es kps = S (2S)2 = 4S3 6,24·10-9 = 4S3 Despejando: S = ( 6,24·10-9 / 4 )1/3 = 1,16·10-3 mol/L En 1L se han disuelto 1,16·10-3 moles de MgF2, luego sabiendo que la masa molecular del fluoruro de magnesio es 62,3 g/mol m (g) = moles · Pm = 1,16·10-3 · 62,3 = 0,072 g (se han disuelto en 1L) b) Para que precipite fluoruro de magnesio es necesario que el producto iónico Q = [Mg2+ ][F- ]2 sea mayor que el valor de kps = 6,24·10-9 Se realiza el cálculo de las concentraciones iónicas. El volumen es aditivo de modo que: V = 200 cm3 + 300cm3 = 0,2 L + 0,3 L = 0,5 L [KF] = 4·10-4 M ; V = 200cm3 = 0,2 L moles de KF = M · V = 4·10-4 · 0,2 = 8·10-5 moles Como KF es una sal y se disocia totalmente (KF " K+ + F- ), tendremos : Moles de F- = 8·10-5 moles
  • 262.
    CATALUÑA / SEPTIEMBRE99.COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / SERIE 4 / OPCION A / Nº 5 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM [F- ] = moles / V = 8·10-5 / 0,5 = 1,6·10-4 M En cuanto a la otra sal tenemos: [MgCl2] = 2·10-3 M; V = 300cm3 = 0,3 L moles de MgCl2 = M · V = 2·10-3 · 0,3 = 6·10-4 moles Como MgCl2 es una sal y se disuelve totalmente (MgCl2 " Mg2+ + 2 Cl- ) tendremos: Moles de Mg2+ = 6·10-4 moles [Mg2+ ] = moles / V = 6·10-4 / 0,5 =1,2·10-3 M Por lo tanto Q = [Mg2+ ][F- ]2 = 1,2·10-3 · (1,6·10-4 )2 = 3,07·10-11 Como Q < kps no se formará precipitado.
  • 263.
    CATALUÑA / SEPTIEMBRE99.COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / SERIE 6 / Nº 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 3.- Un sistema en equilibrio está formado por una disolución que contiene iones Mg+2 , F- y OH- en contacto con hidróxido de magnesio sólido y fluoruro de magnesio sólido. Las concentraciones son: [Mg+2 ] = 2,70·10-3 mol/dm3 ; [F- ] = 1,54·10-3 mol/dm3 ; [OH- ] = 7,45·10-5 mol/dm3 a) Determine el producto de solubilidad del hidróxido de magnesio y del fluoruro de magnesio. b) Si se añade un ácido fuerte a la disolución, justifique cualitativamente que precipitado se redisolverá. Solución: a) Equilibrio de solubilidad del hidróxido de magnesio. Mg (OH)2 (s) D Mg2+ + 2 OH- S 2S Ks = [Mg2+ ] · [OH- ]2 = S· (2S)2 = 4S3 [OH- ] = 2S S = (7,45 · 10-5 ) / 2 = 3,725·10-5 mol / L Ks = 4 · S3 Ks = 4 · (3,725·10-5 )3 = 2,06·10-13 Equilibrio de solubilidad del fluoruro de magnesio: MgF2 (s) D Mg2+ + 2F- S 2S Ks = [Mg2+ ] · [F- ]2 = S · (2S)2 = 4S3 [F- ] = 2S S = (1,54·10-3 ) / 2 = 7,7·10-4 mol / L Ks = 4 · S3 Ks = 4 · (7,7·10-4 )3 = 1,82·10-9 b) Cuando tenemos los equilibrios del hidróxido de magnesio y del fluoruro de magnesio, en disolución se encuentran, además de los iones Mg2+ , iones OH- y F- . De modo que al añadir un ácido (H+ ), los aniones anteriores reaccionarán con los protones del ácido desplazando el equilibrio de solubilidad hacia la derecha, por disminución de la concentración del anion. Ahora bien, OH- y F- , son dos aniones distintos, por lo tanto no reaccionan a la vez con los protones: El OH- es una base fuerte (proviene del H2O, anfótera) El F- es una base débil (proviene del HF, ácido fuerte) El anión que reaccionará primero con los protones del ácido será el OH- (formando agua), por ser base más fuerte.
  • 264.
    CATALUÑA / SEPTIEMBRE99.COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / SERIE 6 / Nº 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Así que se redisolverá, en primer lugar, el hidróxido de magnesio.
  • 265.
    CATALUÑA / JUNIO98.LOGSE/ QUIMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCION A / Nº 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 1.-La constante de equilibrio Kp a 250ºC para la reacción de descomposición del pentacloruro de fósforo en tricloruro de fósforo y cloro es igual a 1,78 atm. Si inicialmente tenemos 0,20 moles de pentacloruro de fósforo y calentamos el sistema a 250ºC: a) Calcule los moles de pentacloruro de fósforo que habrá cuando se alcance el equilibrio si la presión total es de 2 atm. b) Explique qué efecto tendría en el equilibrio la introducción de 2 moles de un gas inerte a volumen costante. c) Si introducimos 0,1 moles de cloro, ¿cómo afectará esto al equilibrio? Datos: R= 8,314 J·K-1 ·mol-1 = 0,082 atm·L·K-1 ·mol-1 Solución: a) Tenemos el siguiente equilibrio: PCl5 çè PCl3 + Cl2 n0 0,2 nr x neq. 0,2-x x x n = 0,2 - x + x + x = 0,2 + x moles totales Sustituyendo en la expresión de Kp: Kp = P(PCl3 )⋅P(Cl2 ) P(PCl5 ) 1,78 = P⋅ n(PCl3 ) n ⋅ P ⋅ n(Cl2 ) n P ⋅ n(PCl5 ) n = 2x2 (0,2 − x) ⋅(0,2 + x) x = 0,137 moles
  • 266.
    CATALUÑA / JUNIO98.LOGSE/ QUIMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCION A / Nº 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Por tanto la respuesta respecto a los moles de pentacloruro de fósforo en equilibrio es: n(PCl5) = 0,2 - x = 0,2 – 0,137 = 0,063 moles b) Al introducir un gas inerte, manteniendo constante el volumen, no se influye sobre el equilibrio. Esta introducción aumenta la presión total, pero las fracciones molares de los gases del equilibrio se reducen en la misma proporción, de modo que las presiones parciales con las que se calcula Kp no se ven afectadas Tampoco varía, por razones similares, el valor de Kc. c) Si introducimos exceso de cloro, el equilibrio se desplazaría (según el principio de Le Chatelier) en sentido de contrarrestar este aumento de moles, es decir, hacia la izquierda. Por esta razón aumentará la concentración del PCl5.
  • 267.
    CATALUÑA / JUNIO98.LOGSE/ QUIMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCION A / Nº 5 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 5.-Una solución 10-4 M de hidróxido de sodio tiene el mismo pH que una solución de hipoclorito de sodio. a) Indique el valor del pH resultante. b) Calcule la concentración de la solución de hipoclorito de sodio. Datos: Ka(HClO) = 3,5·10-8 Solución: a) El hidróxido sódico es una base muy fuerte que se disocia totalmente en disolución acuosa: NaOH à Na+ + OH- [OH- ] = 10-4 M pOH = -log [OH- ] = -log (10-4 ) = 4 pH = 14 - pOH = 14 - 4 = 10 b) Esta sal es soluble y por ello totalmente disociada en agua: NaClO à Na+ + ClO- El ión ClO- , procedente de un ácido débil, experimentará hidrólisis. Equilibrio de hidrólisis: ClO- + H2O çè HClO + OH- co x ceq x-10-4 10-4 10-4 La concentración de ión OH- suministrada por la hidrólisis será igual que la que proporciona la disolución de sosa NaOH 10-4 M. Es decir el pH será el mismo. Kh [HClO ]⋅[OH− ] [ClO − ] = Kw Ka = 10−14 3,5 ⋅10 −8 = 2,86 ⋅10 −7 2,86 ⋅10 −7 = 10−4 ⋅10−4 x −10 −4 ≈ 10−8 x (Se hace esta aproximación: x-10-4 ≈x ) x = 0,035 M
  • 268.
    CATALUÑA / JUNIO98.LOGSE/ QUIMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCION A / Nº 5 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Como consecuencia: [ClO- ] = [NaClO] = 0,035 M Se han despreciado los iones oxhidrilo procedentes de la autoionización del agua.
  • 269.
    MADRID /JUNIO 04.LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO/PROBLEMA B 1 Problema B 1.- El yoduro de hidrógeno se descompone a 400 °C de acuerdo con la ecuación: 2 HI(g) ↔ H2(g) + I2(g), siendo el valor de Kc = 0,0156. Una muestra de 0,6 moles de HI se introduce en un matraz de 1 L y parte del HI se descompone hasta que el sistema alcanza el equilibrio. a) ¿Cuál es la concentración de cada especie en el equilibrio? b) Calcule Kp. b) Calcule la presión total en el equilibrio. Datos.- R = 0,082 atm.L.mol-1 .K-1 . Solución Se trata de un equilibrio químico homogéneo en fase gaseosa en el que no hay variación en el número de moles ∆n = 0. Tenemos que aplicar la ley de equilibrio químico o ley de acción de masas que en su forma general para el equilibrio, aA + bB → cC + dD es: y en función de las presiones parciales: Suponiendo un comportamiento ideal para los gases y teniendo en cuenta la ley de los gases ideales: se puede deducir que: Kp = Kc(RT)∆n , siendo ∆n = (c+d)-(a+b), la variación en el número total de moles. De acuerdo con esta última ecuación y dado que en nuestro equilibrio el ∆n = 0, podemos responder a la pregunta b) KP = Kc= 0,0156, observa que tanto Kp como Kc son adimensionales. a) Cuando se introducen 0,6 moles de IH (g) en un recipiente de 1 litro a la temperatura de 400 ªC empieza a disociarse en H2 (g) y I2 (g), hasta que se establece el equilibrio a esa temperatura. Según la estequiometria de la reacción en ese momento se habrán disociado 0,6-x moles de IH y aparecerán en el www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
  • 270.
    MADRID /JUNIO 04.LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO/PROBLEMA B 1 equilibrio x/2 moles de H2 (g) y x/2 moles de I2 (g). Todo esto lo podemos resumir en una tabla: IH H2 I2 Nº de moles iniciales 0,6 - - Nº de moles en el equilibrio 0,6-X moles X/2 moles X/2 moles Concentración en el equilibrio (0,6-X)/1 moles/litro X/2 moles/litro X/2 moles/litro Para calcular X utilizamos la expresión de Kc. [ ][ ] [ ] ( ) 2 2 2 2 · 2 2 0,0156 0,6 c X X H I K XIH ⎛ ⎞ ⎛ ⎞ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠= = = − Resolviendo nos queda una ecuación de segundo grado en X, cuya solución es X = 0,12 moles. Por tanto las concentraciones de las especies en el equilibrio son: [ ] [ ] [ ] 2 2 (0,6 ) (0,6 0,12) 0,48 / 1 0,122 0,06 / 1 2 2 0,122 0,06 / 1 2 2 X IH moles litro Litro X X H moles litro litro X X I moles litro litro − = = − = = = = = = = = = c) Para calcular la presión total en el equilibrio, utilizaremos la ecuación de los gases perfectos y el número de moles de todas las sustancias en el equilibrio. TP (1L)=(0,48+0,12+0,12)(0,082atm·L/ºK·mol)(400+273,15) PV nRT= Despejando PT = 33,12 atm. www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
  • 271.
    COMUNIDAD DE MADRID/SEPTIEMBRE 2004. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / CUESTIÓN 1 1.- La reacción de obtención de polietileno a partir de eteno, n CH2=CH2 (g) ⇄ [-CH2CH2-]n (s), es exotérmica. a) Escriba la expresión de la constante de equilibrio, Kp. b) ¿Qué tipo de reacción de polimerización se produce? c) ¿Cómo afecta un aumento de la temperatura a la obtención de polietileno? d) ¿Cómo afecta un aumento de la presión total del sistema a la obtención de polietileno? SOLUCIÓN CUESTIÓN 1: a) ( ) ( ) 2 2 2 2 (-CH CH ) p CH =CH P K = P n n − ; como el polímero es un sólido y su presión es constante, esta se engloba en la constante de equilibrio de forma que la expresión de K’ p es: 2 2 ' p CH =CH 1 K (P )n = b) Es una reacción de polimerización por adición a un doble enlace. c) Una variación de la temperatura modifica la constante de equilibrio por que está definida para una temperatura determinada. Por otro lado, por el principio de Le Chatelier, un aumento de la temperatura desplazará el equilibrio hacia donde la reacción sea endotérmica; por lo tanto, se desplazará hacia la izquierda. d) Por el principio de Le Chatelier, un aumento de presión desplazará el equilibrio hacia donde hay un menor número de moles; por lo tanto, se desplazará hacia la derecha. www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
  • 272.
    COMUNIDAD DE MADRID/SEPTIEMBRE 2004. LOGSE / QUÍMICA /CINÉTICA Y EQUILIBRIO / CUESTIÓN 3 3.- La reacción en fase gaseosa A + B → C + D es endotérmica y su ecuación cinética es: v = k [A]2 . Justifique si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas: a) El reactivo A se consume más deprisa que el B. b) Un aumento de presión total produce un aumento de la velocidad de la reacción. c) Una vez iniciada la reacción, la velocidad de reacción es constante si la temperatura no varía. d) Por ser endotérmica, un aumento de temperatura disminuye la velocidad de reacción. SOLUCIÓN CUESTIÓN 3 a) Falsa. La velocidad de desaparición de A y B es: [ ] [ ]A B1 1 v d d a dt b dt = − = − , La estequiometría ente A y B es de 1mol A : 1mol B, por lo que a = b y la velocidad de desaparición es la misma. b) Verdadera. Un aumento de la presión incrementa el número de choques efectivos entre las moléculas. c) Falsa. Eso sólo ocurre en las reacciones de orden cero y la expresión de la velocidad de reacción indica que esta es una reacción de orden 2 con respecto al reactivo A. Debido a ello, a medida que desaparece A, la velocidad de reacción disminuye y es, la tangente a cada instante, de la curva de la variación de la concentración de A con respecto al tiempo. d) Falsa. Un aumento de temperatura produce un fuerte incremento de la proporción de moléculas con energías elevada. Como la velocidad ( [ ] 2 v AK= ) depende de la constante de reacción y K depende de la temperatura ( ), se observa que un incremento de la temperatura aumenta notablemente la velocidad de reacción. De forma aproximada se puede decir que al aumentar 10 grados la temperatura, la velocidad de reacción se duplica. /aE RT K Ae− = www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
  • 273.
    COMUNIDAD DE MADRID/SEP 2004. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / PROBLEMA 2/OPCIÓN A OPCIÓN A Problema 2.- En un reactor de 1 L, a temperatura constante, se establece el equilibrio: NO2 + SO2 ⇄ NO + SO3, siendo las concentraciones molares en el equilibrio: [NO2]=0,2, [SO2]=0,6, [NO]=4,0, [SO3]=1,2. a) Calcular el valor de la Kc. a esa temperatura b) Si se añaden 0,4 moles de NO2 ¿Cuál será la nueva concentración de reactivos y productos cuando se reestablezca de nuevo el equilibrio? SOLUCIÓN PROBLEMA 2 (OPCIÓN A) (a) Para el equilibrio NO2 + SO ⇄ NO + SO3 la constante Kc vale: [ ][ ] [ ][ ] 3 2 2 (1,2)·(4) 40 (0,2)·(0,6) c SO NO K NO SO = = = (Sin dimensiones) (b) Una vez que se establece el equilibrio se añaden 0,4 moles de NO2, el sistema evoluciona y las nuevas concentraciones en el equilibrio serán: NO2 SO NO SO3 Moles iniciales O,2 + 0,4 0,6 4 1,2 Moles equilibrio 0,6 – X 0,6 -X 4 + X 1,2 + X Utilizando la constante de equilibrio: [ ][ ] [ ][ ] 3 2 2 (1,2 )·(4 ) 40 (0,6 )·(0,6 ) c SO NO X X K NO SO X X + + = = − − = Resolviendo se obtiene una ecuación de segundo grado en X que tiene dos soluciones X1 = 1,15 y X2 = 0,21, como no pueden reaccionar más moles de los que hay inicialmente, la solución es X = 0,21. Por tanto, las concentraciones en el nuevo equilibrio que se obtiene al añadir 0,4 moles de NO2 son: NO2 SO NO SO3 Moles equilibrio 0,39 0,39 4,21 1,41 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
  • 274.
    MADRID / JUNIO2005. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO/ OPCIÓN B / PROBLEMA 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM OPCIÓN B Problema 2 Se introducen 2 moles de COBr2 en un recipiente de 2 L y se calienta hasta 73ºC. El valor de la constante Kc a esa temperatura, para el equilibrio )g(Br)g(CO)g(COBr 22 es 0,09. Calcule en dichas condiciones: a) El número de moles de las 3 sustancias en el equilibrio. b) La presión total del sistema. c) El valor de la constante Kp. Dato: R = 0,082 atm·L·mol-1 ·K-1 Puntuación máxima por apartado: a) 1,0 punto; b) y c) 0,5 puntos. SOLUCIÓN Problema 2 a) Establecemos la tabla que relaciona las cantidades de sustancias iniciales y las presentes cuando se alcanza el estado de equilibrio. COBr2 (g) CO (g) + Br2 (g) Moles iniciales 2 0 0 Moles en el equilibrio 2-x x x Planteamos la ecuación de la constante de equlibrio, Kc: eq2 eq2eq c )g(COBr )g(Br)g(CO K ; 2 x2 4 x 2 x2 2 x · 2 x 09,0 2 ; 4 x 2 x2 ·09,0 2 ; 4 x 2 x09,018,0 2 2 x2x36,072,0 ; 072,0x36,0x2 2 ; 5167,0x moles Moles Br2(g) en el equilibrio = x = 0,5167 Moles CO(g) en el equilibrio = x = 0,5167 Moles COBr2(g) en el equilibrio = 2-x = 2 – 0,5167 = 1,4833
  • 275.
    MADRID / JUNIO2005. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO/ OPCIÓN B / PROBLEMA 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM b) Para calcular la presión total del sistema, calcularemos las presiones parciales en el equilibrio que ejerce cada uno de los 3 gases, y las sumaremos. T·R·nV·p eq2Breq2Br ; atm33,7 2 346·082,0·5167,0 p eq2Br atm33,7pp eq2BreqCO (ya que el número de moles de CO en el equilibrio es el mismo que el de Br2). T·R·nV·p eq2COBreq2COBr ; atm04,21 2 346·082,0·4833,1 p eq2COBr (PTotal)eq = 7,33 + 7,33 +21,04 = 35,7 atm c) 5535,2)346·082,0·(09,0)RT·(KK 1gn cp
  • 276.
    MADRID / SEPTIEMBRE05 LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQULIBRIO/ /CUESTION 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM CUESTIÓN 2 Para la reacción en fase gaseosa CO + NO2  CO2 + NO la ecuación de velocidad es  2 2NOkv  . Justifique si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones: a) La velocidad de desaparición del CO es igual que la velocidad de desaparición del NO2. b) La constante de velocidad no depende de la temperatura porque la reacción se produce en fase gaseosa. c) El orden total de la reacción es dos. d) Las unidades de la constante de velocidad serán mol·L-1 ·s-1 . Puntuación máxima por apartado: 0’5 puntos. SOLUCIÓN a) Verdadero. En una reacción química como aA + bB  cC + dD, se cumple que:         dt Dd d 1 dt Cd c 1 dt Bd b 1 dt Ad a 1  siendo:   dt Ad  la velocidad de desaparición de A, que podemos denominar vA   dt Bd  la velocidad de desaparición de B, que podemos denominar vB   dt Cd la velocidad de aparición de C, que podemos denominar vC   dt Dd la velocidad de aparición de D, que podemos denominar vD con lo cual, para la reacción que nos ocupa, teniendo en cuenta que a = b = c = d = 1, podemos escribir: NO2CO2NOCO vvvv  b) FALSO. La constante de la velocidad depende de la temperatura para cualquier estado de agregación de las sustancias reaccionantes (sólido, líquido o gaseoso), según la ecuación: RT ºE Aek   (ecuación de Arrhenius)
  • 277.
    MADRID / SEPTIEMBRE05 LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQULIBRIO/ /CUESTION 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM siendo R la constante de los gases, T la temperatura absoluta y A una constante llamada factor de frecuencia, constante que está relacionada directamente con el número de choques entre las partículas que reaccionan. c) VERDADERO. El orden total de una reacción se define como la suma de los exponentes a los que están elevadas las concentraciones de los reactivos en la ecuación de velocidad. En este caso, dicha suma vale 2. d) FALSO. Si despejamos la constante de velocidad, k, de la expresión de la ecuación de velocidad  2 2NOkv  , tenemos que:  2 2NO v k  Las unidades de v son siempre mol·L-1 ·s-1 , con lo cual las unidades de k de esta reacción serán: 11111 22 -1-1 21 -1-1 sLmolsLmol Lmol ·smol·L )Lmol( ·smol·L      
  • 278.
    MADRID / SEPTIEMBRE05 LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQULIBRIO/ OPCIÓN B/ PROBLEMA 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM OPCIÓN B Problema 1. Una disolución acuosa 0,2 M de un ácido débil HA tiene un grado de disociación de un 2%. Calcule: a) La constante de disociación del ácido. b) El pH de la disolución. c) La concentración de OH- de la disolución. Puntuación máxima por apartado: a) 1 punto; b) y c) 0,5 puntos. SOLUCIÓN PROBLEMA 1 a) Establecemos la ecuación del equilibrio de acidez de HA y la tabla que nos permite relacionar las concentraciones iniciales y las concentraciones una vez alcanzado el estado de equilibrio: HA (aq) + OH2 (aq) A (aq) + OH3 (aq) Conc. Iniciales (mol/L) 0’2 _______ 0 0 Conc. en el equilibrio (mol/L) 0’2-x _______ x x (llamamos x a la concentración de HA que se consume hasta que se alcanza el estado de equilibrio). Aplicamos ahora la ecuación de la constante de acidez de HA, que es la constante que corresponde al equilibrio planteado: x2´0 x x2´0 xxOH )HA(K 2 eq eqeq3 a HA A El enunciado nos indica que el grado de disociación de HA es de un 2%. El grado de disociación (en tanto por uno) se define como:
  • 279.
    MADRID / SEPTIEMBRE05 LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQULIBRIO/ OPCIÓN B/ PROBLEMA 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM cialpresiónini sumidapresióncon ióninicialconcentrac daiónconsumiconcentrac icialessinmole midasmolesconsu En nuestro caso, ya que estamos trabajando con concentraciones, utilizaremos: ióninicialconcentrac daiónconsumiconcentrac 2'0 x 02'0 004'02'002'0x mol/L Conocido ya el valor de x, podemos calcular el valor de la constante de equilibrio Kc: 5 22 a 10163'8 004'02'0 )004'0( x2´0 x )HA(K mol/L b) El valor del pH de la disolución será: logpH eq3OH En nuestro caso tenemos que: 004'0xOH eq3 mol/L Con lo cual: logpH logOH eq3 398´2004'0 , que es un pH ácido (<7) como era de esperar. c) En una disolución acuosa se cumple que: 14 3 10OHOH , con lo cual OH 10 OH 3 14 . Como nos piden eqOH , tendremos que: 12 14 eq3 14 eq 105'2 004'0 10 OH 10 OH mol/L
  • 280.
    MADRID/ JUNIO 06LOGSE/ QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO/ OPCIÓN B / PROBLEMA 1 SEGUNDA PARTE OPCIÓN B Problema 1.- En un recipiente de 0,4 L se introduce 1 mol de N2 y 3 mol de H2 a la temperatura de 780 K. Cuando se establece el equilibrio para la reacción N2 + 3 H2 ← 2 NH3, se tiene una mezcla con un 28% en mol de NH3. Determine: a) El número de moles de cada componente en el equilibrio. b) La presión final del sistema. c) El valor de la constante de equilibrio, Kp. Datos.- R = 0,082 atm·L·K-1 ·mol-1 Puntuación máxima por apartado: a) y c) 0,75 puntos y b) 0,5 puntos. SOLUCIÓN: Problema 1 Apartado a) Calculamos en primer lugar las concentraciones iniciales de los reactivos: [ ] ( ) 5'2 4'0 1 V Nn N 2i i2 === mol/L [ ] ( ) 5'7 4'0 3 V Hn H 2i i2 === mol/L Establecemos la ecuación del equilibrio propuesto, y la tabla que nos permite relacionar las moles iniciales y las moles una vez alcanzado el estado de equilibrio: N2 + 3H2 ↔ 2NH3 Moles Iniciales 1 3 0 Moles en el equilibrio 1-x 3-3x 2x (llamamos x a las moles de nitrógeno, N2, que se consumen hasta que se alcanza el estado de equilibrio). Nos dicen que cuando se alcanza el estado de equilibrio las moles de amoniaco representan un 28% de las moles totales. Los moles totales en nuestro equilibrio son: (1-x)+(3-3x)+2x = 4-2x , por tanto podemos establecer la relación: 33 xmolesNH2 esmolestotal)x24( molesNH28 esmolestotal100 − = www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
  • 281.
    MADRID/ JUNIO 06LOGSE/ QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO/ OPCIÓN B / PROBLEMA 1 de donde: ;)x24(28x2100 −⋅=⋅ x56112x200 −= ; 112x256 = ; 4375'0 256 112 x == moles Con el valor de x obtenido calculamos los moles de cada componente en el equilibrio: • Moles de N2 en el equilibrio: 5625'04375'01x1 =−=− • Moles de H2 en el equilibrio: 6875'14375'033x33 =⋅−=− • Moles de NH3 en el equilibrio: 875'04375'02x2 =⋅= Apartado b) Para calcular la presión total del sistema una vez alcanzado el estado de equilibrio, necesitamos conocer los moles totales de gases presentes en dicho estado. Las tres sustancias participantes en la reacción son gaseosas, por tanto: Moles totales de gases en el equilibrio: 0’5625+1’6875+0’875=3’125 Presión total en el equilibrio: TRnVP TOTTOT ⋅⋅=⋅ 780082'0125'34'0PTOT ⋅⋅=⋅ atm69'499PTOT = Apartado c) La constante de equilibrio KP tiene en este caso la siguiente expresión: ( ) 3 eq2Heq2N 2 eq3NH p )p()p( p K ⋅ = Calculamos las presiones de las tres sustancias en el equilibrio: TRnVP 3NH3NH ⋅⋅=⋅ 780082'0875'04'0P 3NH ⋅⋅=⋅ atm91'139P 3NH = TRnVP 2N2N ⋅⋅=⋅ 780082'05625'04'0P 2N ⋅⋅=⋅ atm94'89P 2N = TRnVP 2H2H ⋅⋅=⋅ 780082'06875'14'0P 2H ⋅⋅=⋅ atm83'269P 2H = Con estos valores calculamos el de Kp: 8 3 2 p 10918'7 )83'269()94'89( )91'139( K − ⋅= ⋅ = www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
  • 282.
    MADRID/ JUNIO 06LOGSE / QUÍMICA/ CINÉTICA Y EQUILIBRIO/ OPCIÓN B/ PROBLEMA 2 SEGUNDA PARTE OPCIÓN B Problema 2.- En la oxidación de agua oxigenada con 0,2 moles de permanganato, realizada en medio ácido a 25°C y 1 atm de presión, se producen 2 L de O2 y cierta cantidad de Mn2+ y agua. a) Escriba la reacción iónica ajustada que tiene lugar. b) Justifique, empleando los potenciales de reducción, si es una reacción espontánea en condiciones estándar y 25°C. c) Determine los gramos de agua oxigenada necesarios para que tenga lugar la reacción. d) Calcule cuántos moles de permanganato se han añadido en exceso. Datos:R=0,082 atm·L·mol-1 ·K-1 ; Eº(MnO4 - /Mn2+ )=1,51 v; Eº(O2/H2O2)= 0,68 v ; Masas atómicas: O=16 y H=1 Puntuación máxima por apartado: 0,5 puntos SOLUCIÓN: Problema 2 Apartado a) La reacción que se nos plantea es: OHOMnOHMnO 22 2 224 ++→+ +− Para ajustarla utilizamos el método de oxidación reducción en medio ácido: Asignamos los valores de los estados de oxidación de cada elemento en cada una de las especies que participan en la reacción: ELEMENTOS Mn O H MnO4 - +7 -2 H2O2 -1 +1 Mn2+ +2 O2 0 SUSTANCIAS REACCIONANTES H2O -2 +1 Vemos que el Mn ha disminuido su número de oxidación, y que para el O, el número de oxidación ha aumentado. Por tanto el Mn se ha reducido, y el O se ha oxidado. Escribimos las semirreacciones de reducción y de oxidación: www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
  • 283.
    MADRID/ JUNIO 06LOGSE / QUÍMICA/ CINÉTICA Y EQUILIBRIO/ OPCIÓN B/ PROBLEMA 2 SEMIRREACCIÓN DE REDUCCIÓN: +− → 2 4 MnMnO SEMIRREACCIÓN DE OXIDACIÓN: 222 OOH → Ajustamos los átomos que se reducen o se oxidan diferentes de H y O en cada semirreacción (en este caso, únicamente el Mn): SEMIRREACCIÓN DE REDUCCIÓN: +− → 2 4 MnMnO SEMIRREACCIÓN DE OXIDACIÓN: 222 OOH → Ajustamos los oxígenos utilizando agua: SEMIRREACCIÓN DE REDUCCIÓN: OH4MnMnO 2 2 4 +→ +− SEMIRREACCIÓN DE OXIDACIÓN: 222 OOH → Ajustamos los hidrógenos utilizando H+ : SEMIRREACCIÓN DE REDUCCIÓN: OH4MnH8MnO 2 2 4 +→+ ++− SEMIRREACCIÓN DE OXIDACIÓN: + +→ H2OOH 222 Ajustamos las cargas en cada semirreacción utilizando electrones: SEMIRREACCIÓN DE REDUCCIÓN: OH4Mne5H8MnO 2 2 4 +→++ +−+− SEMIRREACCIÓN DE OXIDACIÓN: −+ ++→ e2H2OOH 222 Ajustamos el número de electrones de ambas semirreacciones y las sumamos: 2 x SEMIRREACCIÓN DE REDUCCIÓN: OH8Mn2e10H16MnO2 2 2 4 +→++ +−+− 5 x SEMIRREACCIÓN DE OXIDACIÓN: −+ ++→ e10H10O5OH5 222 ___________________________________________________________________________ 22 2 224 O5OH8Mn2OH5H6MnO2 ++→++ ++− Reacción iónica ajustada. Apartado b) V83'068'051'1)OH/O(ºE)Mn/MnO(ºE)oxidación(ºE)reducción(ºE)reacción(ºE 222 2 4 =−=−=−= +− Al ser Eº(reacción)>0, podemos afirmar que la reacción es espontánea. www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
  • 284.
    MADRID/ JUNIO 06LOGSE / QUÍMICA/ CINÉTICA Y EQUILIBRIO/ OPCIÓN B/ PROBLEMA 2 Apartado c) Calculamos el número de moles de oxígeno formados: TRnVP ⋅⋅=⋅ ; 298082'0n21 ⋅⋅=⋅ ; 08185'0 298082'0 21 n = ⋅ ⋅ = moles de O2 Para que se formen estas moles de oxígeno son necesarias también 0’08185 moles de H2O2, según la estequiometría de la reacción (5:5). (No tomamos de referencia para calcular el agua oxigenada necesaria las moles de permanganato ya que el apartado d ya nos dice que se encuentra en exceso). masa de H2O2 necesaria = 0’08185·(1·2+16·2) = 2’7829 g Apartado d) moles de permanganato necesarias: x molesO08185'0 molesMnO2 molesO5 2 4 2 =− ; moles MnO4 - necesarias = 03274'0 5 208185'0 = ⋅ moles MnO4 - en exceso = 0’2 – 0,03274 = 0’1673 moles www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
  • 285.
    MADRID / SEPTIEMBRE06 LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO/ CUESTION 3 PRIMERA PARTE Cuestión 3 Cuestión 3. El amoniaco reacciona a 298 K con oxígeno molecular y se oxida a monóxido de nitrógeno y agua, siendo su entalpía de reacción negativa. a) Formule la ecuación química correspondiente con coeficientes estequiométricos enteros. b) Escriba la expresión de la constante de equilibrio, Kp. c) Razona cómo se modificará el equilibrio al aumentar la presión total a 298 K si son todos los compuestos gaseosos a excepción del H2O que se encuentra en estado líquido. d) Explique razonadamente cómo se podría aumentar el valor de la constante de equilibrio. Puntuación máxima por apartado: 0’5 puntos. SOLUCIÓN: Apartado a) La reacción, ajustada con coefiecientes enteros es: 3 2 24NH (g) 5O (g) 4NO(g) 6H O(l)+ + Apartado b) [ ] [ ] [ ] 4 eq c 4 5 3 2eq eq NO K NH O = ⋅ Apartado c) Al aumentar la presión total, el equilibrio, según el principio de Le Chatelier tenderá a contrarrestar este efecto, es decir, tenderá a desplazarse hacia el sentido que haga disminuir la presión total, concretamente, hacia donde existan menos moles gaseosas. En este caso hay menos moles gaseosas en los productos (4 moles de gases) que en los reactivos (9 moles de gases). Por lo tanto el equilibrio se desplazará hacia los productos. Apartado d) El valor de la constante de equilibrio únicamente se puede modificar si cambia la temperatura. Concretamente para que el valor de la constante aumente, la temperatura debe aumentar. www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
  • 286.
    MADRID / SEPTIEMBRE06 LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO/ OPCIÓN B/ PROBLEMA 2 SEGUNDA PARTE OPCIÓN B Problema 2. Una disolución contiene 0’376 gramos de fenol (C6H5OH) por cada 100 mL. Sabiendo que el fenol se puede comportar como ácido débil monoprótico y que su valor de Ka es 1’0·10-10 calcule: a) Las concentraciones finales de fenol y fenolato presentes en la disolución, así como el pH y el porcentaje de ionización del fenol. b) El volumen de disolución de hidróxido de sodio 0’2 M que se necesitaría para valorar (neutralizar) 25 mL de disolución de fenol. Datos: Masas atómicas: H = 1, C = 12, O =16 Puntuación máxima por apartado: 1’0 puntos. SOLUCIÓN: Apartado a) Calculamos la concentración inicial, en moles/litro, de fenol: mol/g9411651126)OHHC(M 56r =++⋅+⋅= ; 004'0 94 376'0 Mr m )OHHC(n 56i === moles [ ] 04'0 100'0 004'0 V n OHHC i i56 === mol/L Establecemos la ecuación del equilibrio de acidez del , y la tabla que nos permite relacionar las concentraciones iniciales y las concentraciones una vez alcanzado el estado de equilibrio: OHHC 56 OHHC 56 (aq) + OH2 (aq) ↔ − OHC 56 (aq) + + OH3 (aq) Conc. Iniciales (mol/L) 0’04 _______ 0 0 Conc. en el equilibrio (mol/L) 0’04-x _______ x x (llamamos x a la concentración de fenol que se consume hasta que se alcanza el estado de equilibrio). www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
  • 287.
    MADRID / SEPTIEMBRE06 LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO/ OPCIÓN B/ PROBLEMA 2 Aplicamos ahora la ecuación de la constante de acidez del fenol, que es la constante que corresponde al equilibrio planteado: [ ] [ ] [ ]eq eq56eq3 56a OHCOH )OHHC(K OH 5 H 6 C −+ ⋅ = (1) Sustituyendo en (1) el valor de Ka (enunciado) y el de las concentraciones en el equilibrio (tabla de equilibrio), obtenemos una ecuación que nos permite calcular el valor de x: x04´0 x x04´0 xx 101 2 10 − = − ⋅ =⋅ − ( ) 210 xx04´0101 =−⋅⋅ − ; ;21012 xx101104 =⋅−⋅ −− 0104x101x 12102 =⋅−⋅+ −− L/mol102x 6− ⋅= (La otra solución de la ecuación es negativa, y por tanto, no es válida en este caso) Conocido ya el valor de x, podemos calcular el valor de la concentración de fenol y fenolato presentes en el estado de equilibrio: [ ] 03999'0x04´0OHH eq5 =−=6C mol/L ; [ ] ==− x eq COO 5 H 6 C 6 102 − ⋅ mol/L El valor del pH de la disolución será: logpH −= [ ]eq3OH + [ ] ==+ xeqOH3 6 102 − ⋅ mol/L logpH −= [ ] logOH eq3 −=+ 7,5102 6 =⋅ − Es un pH ácido (<7) como era de esperar. www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
  • 288.
    MADRID / SEPTIEMBRE06 LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO/ OPCIÓN B/ PROBLEMA 2 Apartado b) La reacción de neutralización será: OHONaHCNaOHOHHC 25656 +→+ En 25 mL de disolución de fenol 0’04 M hay: moles10102504'0VMn 33 −− =⋅⋅=⋅= de fenol A partir la estequiometría de la reacción de neutralización podemos establecer la siguiente relación: x OHHmolesC10 molNaOH1 OHHmolC1 56 3 56 − = molesNaOH10x 3− = se necesitan. La disolución de NaOH que se va a utilizar es de una concentración 0’2 M, con lo cual: mL5L105 2'0 10 M n V V n M 3 3 =⋅===⇒= − − será el volumen que se necesitará. www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
  • 289.
    MADRID / JUNIO00. LOGSE / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / PROBLEMA 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 1.- El N2O4 gas se descompone parcialmente a 45ºC para dar NO2 gas. En un recipiente vacío, de un litro de capacidad, a 45ºC se introducen 0,1 moles de N2O4 alcanzándose el en equilibrio una presión de 3,18 atmósferas. Calcule: a) Las constantes de equilibrio en función de las presiones y de las concentraciones. b) El grado de disociación del N2O4. Datos: R = 0,082 atm·L / K·mol Puntuación máxima por apartado: 1,25 a) y 0,75 b). Solución: Reacción de descomposición: N2O4 D 2 NO2 Inicialmente 0,1 --- Se disocia 0,1α --- Equilibrio 0,1 (1-α) 0,2α Contestaremos los apartados en orden inverso, pues parece más lógico. b) Podemos conocer el número total de moles en el equilibrio a partir de la presión total: P · V = n · R · T, de donde n = (P · V) / (R · T) = (3,18 · 1) / ( 0,082 · 318) = 0,12 En el equilibrio hemos visto, ya que el volumen de la disolución es 1 L, que: nT = 0,1·(1-α) + 0,2α = 0,1·(1+ α) Igualando con el cálculo anterior: 0,1·(1+α) = 0,12, de donde despejamos el grado de disociación: α = 0,02 / 0,1 = 0,219 Es decir se ha disociado el 21,9 %. a) Una vez conocido el grado de disociación podemos conocer las concentraciones de cada especie en el equilibrio, y con ellas la constante de equilibrio en función de las concentraciones Kc = [NO2]2 / [N2O4] = (0,2 α)2 / (0,1-0,1α) Kc = (0,2 · 0,219)2 / 0,08 = 0,0016 / 0,08 = 2,4·10-2 mol/L
  • 290.
    MADRID / JUNIO00. LOGSE / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / PROBLEMA 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM El cálculo de Kp lo hacemos a partir de la expresión que relaciona ésta con Kc: Kp = Kc·(RT)∆n Kp = 2,4·10-2 · (0,082 · 318)1 Kp = 0,64 atm
  • 291.
    MADRID / JUNIO2000. COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / OPCION A / PREGUNTA OBLIGATORIA / EJERCICIO 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 1.- El producto de solubilidad de una base M(OH)2 es 4·10-12 . Determine el volumen de un ácido HA (Ka = 1·10-6 ), de concentración 1 M, que se necesita para valorar 100 mL de la disolución saturada de la base. Solución: En una valoración ácido-base, el punto de equivalencia se alcanza al igualarse el número de equivalentes de ácido y base. La base es un hidróxido cuyo equilibrio de solubilidad es: M(OH)2 • M2+ + 2 OH- S 2S Como Ks = [M2+ ] · [OH- ]2 = S· (2S)2 = 4 · S3 1 · 10-6 = 4 · S3 S = ( 1 · 10-6 / 4 )1/3 S = 10-4 M Por lo tanto [OH- ] = 2·10-4 M El nº de equivalentes de la base es 2·10-4 equivalentes, por lo que son necesarios estos mismos equivalentes de base ácido para la neutralización: Equilibrio de disociación del ácido: HA • H+ + A- Inicialmente (mol/L) 1 - - En el equilibrio: 1-x x x Ka = [H+ ] · [A- ] / [HA] 1·10-6 = x2 / 1-x x2 + 1·10-6 x – 1·10-6 = 0 Resolviendo la ecuación de segundo grado se obtiene que x = 9,99 · 10-4 M Teniendo en cuenta que la valencia del ácido es 1, el nº de equivalentes coincide con el nº de moles. Entonces si en una disolución del ácido 1 M se tienen 9,99·10-4 moles en 1 L, se puede decir que en 1 L hay 9,99·10-4 equivalentes de ácido, de manera que como para la valoración se necesitan 2·10-4 equivalentes, el volumen de ácido requerido será: 2·10-4 / 9,99·10-2 = 0,2 L V (HA) = 200 mL de ácido 1 M son necesarios para la neutralización.
  • 292.
    MADRID / JUNIO2000. COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / PREGUNTA OPTATIVA / OPCION A / EJERCICIO 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 1.- Se dispone de los siguientes volúmenes de dos disoluciones diferentes: Disolución 1: 50 mL de ácido clorhídrico 0,1 M. Disolución 2: 50 mL de ácido nítrico 0,4 M Calcule: a) El pH que resultará si a 10 mL de la disolución 1 se añaden 50,4 mg de hidróxido de potasio. b) El pH que resultará si a 10 mL de la disolución 2 se añaden 0,28 g de hidróxido de potasio. c) El pH qu resultará al mezclar 25 mL de la disolución 1 con 25 mL de la disolución 2. d) Cuántos gramos de hidróxido de potasio se necesitarán para neutralizar 25 mL de la disolución del apartado c. DATOS: Masas atómicas: K =39; O =16; H =1. Solución: a) 10 mL de disolución de HCl 0,1 M + 50,4 mg de KOH Cálculo del número de moles de cada sutancia: Moles de HCl = Molaridad · Volumen = 0,1mol/L · 10·10-3 L = 1·10-3 moles Moles de KOH = m(g) / Pm = 50,4·10-3 / 56 = 0,9·10-3 moles El HCl es un ácido fuerte que en disolución acuosa se disocia completamente, y el KOH es una base fuerte, también se disocia completamente. HCl → H+ + Cl- Inicialmente (moles) 1·10-3 - - Final - 1·10-3 1·10-3 KOH → K+ + OH- Inicialmente (moles) 0,9·10-3 - - Final - 0,9·10-3 0,9·10-3 Los iones H+ desprendidos por el HCl y los iones OH- desprendidos por el KOH reaccionan dando agua. H+ + OH- • H2O Keq = 1014 El valor de la constante de la formación del agua es muy elevado, lo que significa que el equilibrio estará totalmente desplazado a la derecha. H+ + OH- • H2O Inicialmente (moles) 1·10-3 0,9·10-3 Equilibrio 1·10-4 -
  • 293.
    MADRID / JUNIO2000. COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / PREGUNTA OPTATIVA / OPCION A / EJERCICIO 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Por lo que el pH vendrá determinado por la concentración de iones H+ que quedan sin reaccionar. [H+ ] = nº de moles / V (L) disolución = 1·10-4 / 0,01 = 0,01 mol/L pH = -log [H+ ] = -log (0,01) = 2 pH (de la disolución indicada) = 2 b) 10 mL de disolución de HNO3 0,4 M + 0,28 g de KOH El ácido nítrico es también un ácido fuerte por lo que se disociará totalmente. Cálculo del número de moles de cada sustancia: Moles de HNO3 = Molaridad · Volumen = 0,4 · 0,01 = 4·10-3 moles Moles de KOH = m(g) / Pm = 0,28 / 56 = 5·10-3 Como en el apartado anterior, al ser ácido y base fuerte y disociarse totalmente, el número de moles de iones coincide con el número de moles iniciales de cada sustancia. HNO3 → H+ + NO3 - KOH → K+ + OH- 4·10-3 5·10-3 Reacción entre H+ y OH- : H+ + OH- • H2O Inic. 4·10-3 5·10-3 Final - 1·10-3 En este caso el pH lo determina la concentración de iones OH- [OH- ] = moles / V(L) disolución = 1·10-3 / 0,01 = 0,1 mol/L pOH = -log [OH- ] = -log (0,1) = 1 como Kw = [H+ ] · [OH- ] = 10-14 , aplicando logaritmos, y cambiando el signo de toda la ecuación: 14 = pH + pOH, de donde pH = 14 – pOH El pH de la disolución indicada es pH = 14 – 1 = 13
  • 294.
    MADRID / JUNIO2000. COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / PREGUNTA OPTATIVA / OPCION A / EJERCICIO 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM c) 25 mL de disolución de HCl 0,1 M + 25 mL de disolución de HNO3 0,4 M Cálculo de moles: Moles de HCl = Molaridad · V(L) = 0,1 ·25·10-3 = 2,5·10-3 moles Moles de HNO3 = Molaridad · V(L) = 0,4 · 25·10-3 = 1·10-2 moles Como los dos son ácidos que se disociancompletamente en disoluciónacuosa, el pH vendrá determinado por la concentraciónde protones que proviene de ambos. [H+ ] = moles / V(L) disolución = (2,5·10-3 + 1·10-2 ) / 50·10-3 = 0,25 mol/L pH = -log [H+ ] = -log (0,25) = 0,6 d) Para la neutralización es necesario que el nº de equivalentes de ácido sea igual al nº de equivalentes de base. En este caso el número de equivalentes tanto de ácido como de base coincide con el número de moles respectivos ya que las valencias de ambos son uno. 25 mL de disolución de pH = 0,6 [H+ ] = 10–pH = 10–0,6 = 0,25 M nº de moles de H+ = Molaridad · V(L) = 0,25 · 25·10-3 = 6,25·10-3 moles Por lo tanto son necesarios 6,25·10-3 moles de base: nº moles = m(g) / Pm m (g) = nº moles · Pm = 6,25·10-3 · 56 = 0,35 g de KOH Estos son los gramos necesarios para la neutralizaciónde 25 mL de la disolucióndel apartado anterior.
  • 295.
    MADRID / JUNIO.2000.COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / PREGUNTA OPTATIVA / OPCIÓN A / EJERCICIO 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 2.- Se tiene una disolución saturada de fosfato de plata. Calcule: a) La solubilidad de dicha sal expresando el resultado en g/L b) El volumen de la disolución que sería preciso evaporar para obtener un residuo de 11,8 miligramos de dicha sal. DATOS: Ks (fosfato de plata) = 1 · 10-18 Masas atómicas : P =31; O =16; Ag=108. Solución: a) Equilibrio de solubilidad del fosfato de plata: Ag3(PO4) D 3 Ag+ + PO4 3- S 3S S El producto de solubilidad Ks = [Ag+ ]3 ·[PO4 3- ] Ks = (3S)3 · S = 27 · S4 1·10-18 = 27 · S4 S = ( 1·10-18 / 27 )1/4 =1,39·10-5 mol/L Para expresar la solubilidad en g/L, hay que pasar los moles a gramos: Pm Ag3(PO4) = 419 S = 1,39·10-5 · 419 = 5,8·10-3 g/L b) Residuo 11,8 mg de fosfato de plata. Moles de fosfato (residuo) = g / Pm = 11,8·10-3 / 419 = 2,82·10-5 moles Sabiendo que la molaridad de la sal es igual a la solubilidad M = 1,39·10-5 mol/L, y conociendo los moles de sal que quedan como residuo al evaporar la disolución, aplicando la definición de molaridad, se calcula el volumen de disolución: M = nº de moles / V(L) disolución 1,39·10-5 = 2,82·10-5 / V V = 2,82·10-5 / 1,39·10-5 = 2,03 L de disolución
  • 296.
    MADRID / JUNIO.2000.COU / QUIMICA / ESTRUCTURA DE LA MATERIA / PREGUNTA OPTATIVA / OPCIÓN A / EJERCICIO 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 3.- Para la reacción en estado gaseoso, 2 NO + 2 CO • 2 CO2 + N2 la constante de equilibrio Kp vale 1·1060 , a 25ºC. Determine: a) Si la reacción es o no espontanea. b) Los compuestos NO y CO están considerados agentes contaminantes, permaneciendo incluso mezclados sin reaccionar. ¿Es compatible esto con el resultado del apartado anterior?. Razone la respuesta. Solución: a) Reacción reversible: 2 NO (g) + 2 CO (g) • 2 CO2 (g) + N2 (g) Siendo la constante de equilibrio Kp = 1·1060 medida a una temperatura de 25º C = 300 K Mediante la fórmula de Van´t Hoff ∆G0 = - RTlnKp , se calcula el valor de la energía libre de Gibbs. ∆G0 = - (8,31· 10-3 ) · 300 · L (1·1060 ) = - 344,4 kJ/mol Dado que este valor es muy negativo, la reacción es muy espontánea. b) Los compuestos NO y CO están considerados agentes contaminantes, permaneciendo incluso mezclados sin reaccionar. Según los datos del apartado anterior, sabemos que la reacción a una temperatura de 25ºC, es espontánea, y además como el valor de Kp es muy alto significa que el equilibrio está muy desplazado a la derecha, de modo que cuando NO y CO se mezclan la reacción entre ellos se dará sin necesidad de ninguna intervención externa. Pero también hay que tener en cuenta la cinética de la reacción. Puede ser que dicha cinética sea muy lenta y aunque la reacciónsea espontánea tarde mucho tiempo en tener lugar. Así tanto el NO como el CO resultan en realidad agentes contaminantes.
  • 297.
    MADRID / JUNIO01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / CUESTIÓN 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 3.- Para los siguientes equilibrios: 1º) 2 N2O5 (g) 4 NO2 (g) + O2 (g) 2º) N2 (g) + 3 H2 (g) 2 NH3 (g) 3º) H2CO3 (ac) H+ (ac) + HCO3 - (ac) 4º) CaCO3 (s) CaO (s) + CO2 (g) a) Escriba las expresiones de Kc y Kp. b) Razone qué sucederá en los equilibrios 1º y 2º si se aumenta la presión a temperatura constante. Solución: a) La Kc es la constante de equilibrio expresada en función de las concentraciones, luego sólo pueden aparecer en ella los reactivos y productos gaseosos o en disolución. En la expresión de Kp, referida a las presiones parciales de los componentes de una mezcla, únicamente se incluyen las especies en estado gaseoso. Por lo tanto: 1º) Las tres especies implicadas en el equilibrio son gases, luego aparecen en las 2 constantes. [NO2]4 · [O2] Kc = [N2O5 ]2 (P(NO2))4 · (P(O2)) Kp = (P(N2O5 ))2 2º) Las tres especies implicadas en el equilibrio son gases, también aparecen en las 2 constantes. [NH3]2 Kc = [N2] · [H2]3 (P(NH3))2 Kp = (P(N2)) · (P(H2))3
  • 298.
    MADRID / JUNIO01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / CUESTIÓN 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM [H+ ] · [HCO3 - ] 3º) Kc = [H2CO3] No existe Kp, porque todas las especies implicadas en el equilibrio son disoluciones. 4º) La única especie no sólida, y que al ser un gas, aparece en ambas constantes es el CO2. Kc = [CO2] Kp = P(CO2) b) Según el principio de Le Chatelier, si sobre un equilibrio se introduce alguna modificación, éste evoluciona en el sentido que se oponga a dicho cambio. Como a temperatura constante, se ha de cumplir: P · V = cte, si se aumenta la presión, el equilibrio se desplazará hacia el miembro de menor volumen, es decir, donde haya menor número de moles. En los casos propuestos sería: 1º equilibrio: hacia los reactivos (izquierda). 2º equilibrio: hacia los productos (derecha).
  • 299.
    MADRID / JUNIO01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / PROBLEMA 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 1.- Se dispone de una disolución acuosa 0,001 M de ácido 2- cloroetanoico, cuya constante Ka es 1,3 · 10-3 . Calcule: a) El grado de disociación del ácido. b) El pH de la disolución. c) Los gramos de ácido que se necesitarán para preparar dos litros de esta disolución. Datos: Masas atómicas: C = 12,0; O = 16,0; Cl = 35,5; H = 1,0. Solución: a) El ácido dado, es orgánico, luego será débil, disociándose parcialmente: CH2Cl - COOH + H2O CH2Cl - COO- + H3O+ [ ]inicial 0,001 -- -- [ ]equilibrio 0,001· (1 - a) 0,001·a 0,001·a Llamando a al grado de disociación. Como se conoce el valor de la constante de acidez, se puede despejar el grado de disociación: Ka = ([CH2Cl - COO- ] · [H3O+ ]) / ([CH2Cl - COOH]) Ka = (0,001· a)2 / 0,001· (1 - a) = 1,3 ·10-3 De donde se tiene: a = 0,65 = 65% b) Se define: pH = -log [H3O+ ]= -log (0,001 · 0,65) = 3,18 Se comprueba que es una disolución ácida, pues el pH es menor que 7. c) Se conocen concentración molar (0,001 M), y volumen (2 L) de la disolución, luego para determinar los gramos de ácido que se necesitan, se recurre ala expresión de molaridad: M = nº moles soluto / V disolución (L) Y como: nº moles = masa / M molecular Se puede escribir: M = (masa / M molecular) / V disolución (L) Y despejando la masa, y sustituyendo los datos numéricos: m = 0,001 moles/L · 2 L · 94,5 g/mol = 0,19 g
  • 300.
    MADRID / JUNIO01. COU / QUÍMICA / OBLIGATORIA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE A / CUESTIÓN 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 1.- El pH de una disolución de un ácido fuerte H2A es 2,0. Si a 50 mL de dicha disolución se le añaden 5 mL de una disolución de una base fuerte BOH 0,05 M: a) Determine la concentración de ácido que queda sin neutralizar. b) Si la masa molecular de BOH es 24, ¿cuántos gramos de base se necesitan para neutralizar la disolución del apartado anterior? Solución: a) Se escribe la reacción de disociación total del ácido fuerte del problema, y como pH = -log [H3O+ ], se puede determinar la concentración de protones que hay: H2A + 2 H2O " A2- + 2 H3O+ pH = 2, 0 De donde [H3O+ ] = 10-2 M Como el ácido se disocia totalmente, con la concentración de protones se puede calcular la concentración inicial del ácido: H2A + 2 H2O " A2- + 2 H3O+ [ ]inicial Ci -- -- [ ]final -- Ci 2 Ci Por lo tanto: 2· Ci = 10-2 M Ci = 5·10-3 M Una vez conocida la concentración inicial del ácido, se calculan los moles presentes en el volumen que se indica de V =50 mL = 0, 05 L: Moles de H2A = M · V = 5·10-3 · 0,05 = 2,5·10-4 moles Del mismo modo, se calculan los moles contenidos en los 5 mL de la base: Moles de BOH = 0,05 · 0,005 = 2,5·10-4 moles Tras la mezcla los moles de cada sustancia no varían, pero como el volumen final sí lo hace, se modificarán las concentraciones molares: V final = 0,05 + 0,005 = 0,055 L
  • 301.
    MADRID / JUNIO01. COU / QUÍMICA / OBLIGATORIA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE A / CUESTIÓN 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Las nuevas concentraciones serán: M´ H2A = 4,54 · 10-3 M M´ BOH = 4,54 · 10-3 M La reacción de neutralización será: 2 BOH + H2A τ B2A + 2 H2O [ ]inicial 4,54 · 10-3 4,54 · 10-3 -- -- [ ] final -- 2,27 · 10-3 2,27 · 10-3 2 · 2,27 · 10-3 Es decir, el ácido está en exceso, sobrando 2,27 · 10-3 moles / L. b) La disolución que se quiere neutralizar ahora son los 2,27 · 10-3 moles / L de H2A. Como el volumen final de la disolución es 0,055 L los moles a neutralizar son: 2,27 · 10-3 · 0,055 = 1,24·10-4 moles H2A Como según la estequiometría de la reacción, por cada mol de ácido, se consumen dos moles de base, para neutralizar el ácido presente, se requerirán: 2 · 1,24·10-4 = 2,48 · 10-4 moles de BOH, que expresados en gramos equivalen a: 2,48 · 10-4 · 24 gr/mol = 0,006 g = 6 mg de BOH
  • 302.
    MADRID / JUNIO01. COU / QUÍMICA /OBLIGATORIA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE A / CUESTIÓN 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 2.- Una mezcla de yoduros de litio y de potasio tiene una masa de 2,5 g. Tras precipitarlos con nitrato de plata, se obtuvieron 3,8 g de yoduro de plata. a) Determine la composición porcentual de la mezcla inicial. b) Calcule los gramos de yoduro de plata presentes en 10 mL de su disoluciónsaturada. Datos: Ks (yoduro de plata) = 8,5 · 10-17 Masas atómicas: Li = 7; K = 39; I = 126,9; Ag = 107,9 Solución: a) De los 2,5 g de la mezcla de sales, se tienen: x g de LiI, y, por tanto, (x – 2,5) g de KI Al adicionar el nitrato de plata, todo el yodo procedente de estos dos yoduros solubles, se precipita en forma de una nueva sal insoluble, el AgI. Se calcula, en primer lugar, los gramos de yodo presentes en los x g de LiI: 1 mol de LiI =133,9 g contiene 126,9 g de I x g y g de I y = (126,9 · x) / 133,9 = 0,94 · x g de I Del mismo modo, se calculan los gramos de I en los (2,5 – x) g de KI: 1 mol de KI = 166 g contiene 126,9 g de I (2,5 – x) z g de I z = [126,9 · (2,5 – x)] / 166 = 0,76 · (2,5 – x) Y, finalmente, se determinan los gramos de yodo presentes en los 3,8 g de precipitado de AgI: 1 mol de AgI = 234,8 g contiene 126,9 g de I 3,8 g w g de I w = 2,05 g de I Como se ha dicho ya, el I precipitado como AgI, procedía de las sales LiI y KI, luego:
  • 303.
    MADRID / JUNIO01. COU / QUÍMICA /OBLIGATORIA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE A / CUESTIÓN 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 0,94 · x + 0,76 · (2,5 – x) = 2,05 De donde se deduce: x = 0,83 g = masa de LiI 2,5 – x = 1,67 g = masa de KI Y con las cantidades de cada sal calculadas, se puede hallar la composición de la mezcla en tanto por ciento: % LiI = (100 · 0,83) / 2,5 = 33,2% % KI = (100 · 1,67) / 2,5 = 66,8% b) Se escribe el equilibrio de solubilidad de la sal AgI, y con el valor de la Ks, se determina la solubilidad en moles/L. A continuación, con la masa molecular, se pasa la solubilidad a g/L. Y finalmente, se determinan los gramos de AgI en 10 mL (0,01 L) AgI (s) λ Ag+ (ac) + I- (ac) s s Ks = [Ag+ ]·[ I- ] = s2 = 8,5 · 10-17 s = 9,22 · 10-9 moles / L M molecular AgI = 234,8 g / mol s = 9,22 · 10-9 · 234,8 = 2,16 · 10-6 g / L Si en 1 L 2,16 · 10-6 g de AgI en 0,01 L x x = 2,16 · 10-8 g AgI en 10 mL de disolución.
  • 304.
    MADRID / JUNIO01. COU / QUÍMICA / OBLIGATORIA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE A / CUESTIÓN 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 3.- a) Defina el equilibrio químico de un sistema reaccionante. b) ¿Cómo afecta la adición de catalizadores al equilibrio químico? c) ¿Se puede afirmar que una reacción exotérmica es siempre espontánea? d) Para una reacción en fase gaseosa, para la cual DDn !! 0, ¿cómo influirá la elevación de la presión sobre el equilibrio, y sobre la constante de equilibrio Kp? Solución: a) Un equilibrio químico es una reacción reversible, en la que las concentraciones de reactivos y productos permanecen constantes, y en la que la variación de energía libre de los reactivos es igual a la de los productos. b) Los catalizadores son sustancias capaces de modificar la velocidad de una rección química, pero no alteran el estado de equilibrio. c) No. Según el primer Principio de la Termodinámica, una reacción espontánea es aquella que transcurre con desprendimiento de energía, es decir, las exotérmicas; pero este criterio y el marcado por el segundo Principio, pueden llevar a contradicciones, lo cual nos lleva a definir una nueva función termodinámica de estado: la Energía Libre de Gibbs (G). DG = DH – T·DS Si DG es negativo, el proceso es espóntáneo, si es positivo, será no espontáneo, y si es cero, el sistema se halla en equilibrio. Luego para que la reacción exotérmica sea espontanea con seguridad se ha de cumplir que: ξDHξ > ξTDSξ en los casos donde DS < 0. d) Dn ! 0, significa que el número de moles de productos y de reactivos no es el mismo. Si aumenta la presión, para mantener P·V = constante, ha de disminuir el volumen, es decir, el equilibrio se desplazará en el sentido en que el número de moles sea menor y viceversa. La constante Kp, es una constante de equilibrio expresada en función de las presiones parciales de los reactivos y productos gaseosos del equilibrio, y al igual que Kc sólo varía con la temperatura.
  • 305.
    MADRID / JUNIO01. COU / QUÍMICA / OPTATIVA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 1.- A 800 K, el monóxido de carbono reacciona con agua para dar dióxido de carbono e hidrógeno, alcanzando un equilibrio cuya constante vale Kc = 5,1. Si a dicha temperatura y en un recipiente de 50 L se hace reaccionar 1 mol de monóxido de carbono con 1 mol de agua, calcule: a) ¿Cuántos moles de monóxido de carbono quedan sin reaccionar?, ¿cuál es la presión parcial de cada componente en el equilibrio?, ¿cuál es la presión total? b) Si una vez alcanzado el equilibrio, se introducen 2 moles más de agua, ¿cuántos moles de monóxido de carbono quedarán ahora sin reaccionar? Datos: R = 0,082 atm·L·mol-1 ·K-1 Solución: a) Se escribe el equilibrio, llamando x a la concentración de reactivos que se consumen, y por tanto, de productos que se forman: CO + H2O CO2 + H2 [ ] iniciales 1/50 1/50 -- -- [ ] equilibrio 1/50 – x 1/50- x x x La expresión de Kc es: Kc = ([CO2]·[H2]) / ([CO]· [H2O]) Luego se sustituyen las concentraciones en el equilibrio correspondientes: Kc = (x )2 / (1/50 – x)2 = 5,1 De donde: x = 0,0139 M Por tanto: [CO] eq. = 1/50 – 0,0139 = 0,0061 M n CO eq. = 0,0061·50 = 0,305 moles La expresión de las presiones parciales de los componentes de una mezcla de gases es: Pi = Ptotal · Xi Siendo Xi la fracción molar del componente estudiado.
  • 306.
    MADRID / JUNIO01. COU / QUÍMICA / OPTATIVA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Para averiguar la presión total en el recipiente se recurre a la ecuación de los gases perfectos: P·V = n·R·T Siendo: n = nº total de moles en el equilibrio = (0,305 · 2) + (0,695 · 2) = 2 moles P total = (2 · 0,082 · 800) / 50 = 2,624 atm. Estando ya en disposición de determinar las fracciones molares y las presiones parciales de todos los componentes de la mezcla: X CO = X H2O = 0,305 / 2 = 0,1525 P CO = P H2O = 2,624 · 0,1525 = 0,4 atm. X CO2 = X H2 = 0,695 / 2 = 0,3475 P CO2 = P H2 = 2,624 · 0,3475 = 0,91 atm b) Como se aumentan los moles de un reactivo, el equilibrio tiende a desplazarse hacia los productos, oponiéndose a la modificación introducida. Se vuelve a escribir el equilibrio, siendo ahora concentraciones iniciales las del equilibrio alcanzado anteriormente, y llamando z a la concentración de reactivos consumida: CO + H2O CO2 + H2 [ ] iniciales 6,1·10-3 6,1·10-3 + (2/50) 0,0139 0,0139 [ ]equilibrio 6,1·10-3 – z 0,0461 – z 0,0139 + z 0,0139 + z La expresión de Kc es: Kc = ([CO2]·[H2]) / ([CO]· [H2O]) Luego se sustituyen las concentraciones en el equilibrio correspondientes: Kc = (0,0139 + z)2 / ((6,1·10-3 – z) · (0,0461 – z)) De donde: z = 0,0045 M = 4,5·10-3 M Por lo que la concentración de CO en el equilibrio será: [CO] eq. = 6,1·10-3 – 4,5·10-3 = 1,6·10-3 M n CO eq. = 1,6·10-3 · 50 = 0,08 moles
  • 307.
    MADRID / JUNIO01. COU / QUÍMICA / OPTATIVA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 2.- El bromuro de plata tiene una solubilidad de 1,0·10-6 M. Calcule la cantidad de sal precipitada o disuelta: a) Si se añaden 0,188 mg de dicha sal a 1 L de agua. b) Si se añaden 0,376 mg de dicha sal a 1 L de agua. Datos: masas atómicas: Ag = 108; Br = 80. Solución: Se escribe el equilibrio de solubilidad de la sal dada: AgBr (s) D Ag+ (ac) + Br- (ac) s s Llamando s a la solubilidad de dicha sal, cuyo dato se conoce: s = 1,0·10-6 moles / L La expresión del producto de solubilidad será: Ks = [Ag+ ] · [Br- ] = s2 = 1,0·10-12 a) Con la masa molecular del compuesto, se determinan los moles de sal añadidos al agua: m AgBr = 0,188 mg AgBr = 1,88·10-4 g n AgBr = 1,88·10-4 / 188 = 1,0·10-6 moles (en 1 L) Como lo máximo que se puede disolver es: 1,0·10-6 moles/L = 1,88·10-4 g/L = 0,188 mg/L Se disolverá toda la sal añadida al agua. b) Con la masa molecular del compuesto, se determinan los moles de sal añadidos al agua: m AgBr = 0,376 mg = 3,76·10-4 g n AgBr = 3,76·10-4 / 188 = 2·10-6 moles (en 1 L) Como lo máximo que se puede disolver es: 1,0·10-6 moles/L = 1,88·10-4 g/L = 0,188 mg/L Quedará como precipitado sin disolver: 2·10-6 - 1,0·10-6 = 1,0·10-6 moles Que expresados en masa serán: 188 g / mol · 1,0·10-6 moles = 1,88·10-4 g = 0,188 mg
  • 308.
    MADRID / JUNIO01. COU / QUÍMICA / OPTATIVA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 4.- Se valoran 25 mL de cada una de las siguientes disoluciones acuosas: ácido clorhídrico 0,5 M, ácido perclórico 0,5 M, ácido cianhídrico 0,5 M (Ka = 5·10-10 ) y ácido sulfúrico 0,5 M, con hidróxido de sodio 0,25 M. Determine: a) La ecuación química ajustada correspondiente a cada valoración. b) ¿Qué valor de pH (ácido, básico o neutro) tiene la disolución resultante en cada caso, en el punto de equivalencia? Solución: a) En todos los casos la reacción es: ácido + base " sal + agua: HCl + NaOH ¦ NaCl + H2O HClO4 + NaOH ¦ NaClO4 + H2O HCN + NaOH ¦ NaCN + H2O H2SO4 + 2 NaOH ¦ Na2SO4 + H2O b) El pH de la disolución resultante en el punto de equivalencia (cuando han reaccionado todo el ácido y toda la base), depende de la sal formada: NaCl ¦ Na+ + Cl- Ambos iones proceden de base y ácido fuertes, luego no se hidrolizan y pH = 7 (neutro) NaClO4 ¦ Na+ + ClO4 - Ambos iones proceden de base y ácido fuertes, luego no se hidrolizan y pH = 7 (neutro) NaCN ¦ Na+ + CN- El ión cianuro procede del ácido HCN, que es débil, luego sufre hidrólisis: CN- + H2O HCN + OH- Luego la disolución será básica, con pH > 7. Na2SO4 ¦ 2 Na+ + SO4 2- Ambos iones proceden de base y ácido fuertes, luego no se hidrolizan y pH = 7 (neutro)
  • 309.
    MADRID / JUNIO02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / PROBLEMA 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Problema 2 Se preparan 500 mL de una disolución que contiene 0,2 moles de un ácido orgánico monoprótico cuyo pH es 5,7. Calcule: a) La constante de disociación del ácido. b) El grado de disociación del ácido en la disolución c) La constante Kb de la base conjugada. Solución: En primer lugar se determina la concentración de la disolución, gracias a los datos de número de moles y volumen (en litros): M = 0,2 / 0,5 = 0,4 mol/L A partir del equilibrio de disociación del ácido orgánico débil, HA, llamando “x” a los moles/L que reaccionan y sabiendo que corresponden a la concentración de protones que marca el pH de la disolución, se tiene: HA + H2O A- + H3O+ [ ]inicial 0,4 -- -- [ ]equil. 0,4 – x x x pH = - log [H3O+ ] = 5,7 [H3O+ ] = 10-5,7 = 2 · 10-6 M x = 2 · 10-6 M a) La expresión de la constante de acidez será: Ka = ([A- ]· [H3O+ ]) / [HA] Ka = x · x / (0,4 - x) Y sustituyendo por el valor hallado de x en dichas concentraciones en el equilibrio, y operando, se tiene: Ka = 1,00 · 10-11
  • 310.
    MADRID / JUNIO02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / PROBLEMA 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM b) Para determinar el grado de disociación, se escribe la fila de concentraciones en el equilibrio en función de este parámetro, llamado a: HA + H2O A- + H3O+ [ ]inicial 0,4 -- -- [ ]equil. 0,4 · (1– a) 0,4 · a 0,4 · a Igualando las concentraciones de protones, por ejemplo, de ambas tablas, se tiene: 0,4· a = x 0,4· a = 2 · 10-6 De donde: a = 5 · 10-6 = 5 · 10-4 % c) Las constantes de un ácido débil y su base conjugada se relacionan por medio del producto iónico del agua, Kw, de la siguiente manera: Kw = Ka · Kb Luego: Kb = Kw / Ka = 10-14 / 10-11 = 10-3
  • 311.
    MADRID / JUNIO02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / CUESTIÓN 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Cuestión 2 Para la reacción Sb2O5 (g) Sb2O3 (g) + O2 (g), se cumple que DDH > 0. Explique qué le pasará al equilibrio si: a) Disminuye la presión a temperatura constante. b) Se añade Sb2O3 a volumen y temperatura constantes. Explique qué le sucede a la constante de equilibrio si: c) Se añade un catalizador a presión y temperatura constantes. d) Aumenta la temperatura. Solución: Según el Principio de Le´Chatelier, si sobre un sistema en equilibrio se introduce alguna modificación, éste evolucionará en el sentido que se oponga a dicho cambio, para así mantener su constante de equilibrio invariable. a) Como la relación P · V se debe mantener constante en un sistema gaseoso, si se disminuye la presión, el equilibrio se desplazará en el sentido en que aumente el volumen, es decir, hacia el miembro donde aumenten los moles de gas, en este caso hacia la derecha. b) Si se incrementa la concentración de uno de los productos, el equilibrio tiende a gastarlo, desplazándose hacia la izquierda, generando más reactivo. c) La presencia de un catalizador sólo modifica la velocidad de la reacción, luego la constante de equilibrio no se verá afectada. d) Un incremento de temperatura, hace que el equilibrio evolucione en el sentido en que se absorbe calor, esto es, en el que es endotérmica, hacia la derecha. En este caso la constante Kp si variará ya que es función de T. Según la ecuación isócora de Van´t Hoff se tiene que: L Kp2 / Kp1 = -DH0 /R· (1 / T2 - 1 / T1) Si T2 > T1 se cumple que Kp2 > Kp1 Luego Kp aumenta con la temperatura.
  • 312.
    MADRID / JUNIO03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN B / PROBLEMA 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM OPCIÓN B 2.- El equilibrio PCl5 (g) ‡ PCl3 (g) + Cl2 (g) se alcanza calentando 3 g de pentacloruro de fósforo hasta 300ºC en un recipiente de medio litro, siendo la presión final de 2 atm. Calcule: a) El grado de disociación del pentacloruro de fósforo. b) El valor de Kp a dicha temperatura.- Datos: R = 0,082 (atm· L) / (mol · K); Masas atómicas: Cl = 35,5; P = 31,0 Solución: a) Se determinan los moles del pentacloruro iniciales: moles = 3 / (5 · 35,5 + 31) = 0,0143 moles Se escribe el equilibrio, llamando a al grado de disociación en tanto por uno: PCl5 (g) ‡ PCl3 (g) + Cl2 (g) moles iniciales 0,0143 -- -- moles equilibrio 0,0143 · (1 - a ) 0,0143 · a 0,0143 · a Para poder calcular el valor de a, se hallan los moles totales en el equilibrio con la ecuación de los Gases Ideales: P · V = n · R · T n totales = (2 · 0,5) / (0,082 · 673) = 0,018 Luego estos 0,018 moles serán la suma de los moles en elequilibrio de las tres especies gaseosas: n totales = 0,018 = 0,0143 · (1 - a ) + 0,0143 · a + 0,0143 · a De donde: a = 0,258 = 25,8% b) Para determinar la Kp, se determina Kc (en función de las concentraciones), y luego se recurre a la relación entre ambas constantes de equilibrio: Kc = ([PCl3] · [Cl2]) / [PCl5] [PCl3] = [Cl2] = (0,0143 · 0,258) / 0,5 = 7,38 · 10-3 M
  • 313.
    MADRID / JUNIO03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN B / PROBLEMA 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM [PCl5] = 0,0143 · (1 - 0,258) / 0,5 = 0,021 M Kc = (7,38 · 10-3 )2 / 0,021 = 2,6 · 10-3 Kp = Kc · (R · T)Dn Kp = 2,6 · 10-3 · (0,082 · 673)2 - 1 = 0,143
  • 314.
    MADRID / JUNIO03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / CUESTIÓN 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM CUESTIÓN 2 A partir de los valores de Ka suministrados, deduzca si el pH de disoluciones acuosas de las siguientes sales es neutro, ácido o básico: a) NaF b) NH4CN c) NH4F d) NH4Cl Datos: Ka(HCN) = 6,2 ·10-10 ; Ka (HF) = 6,7 · 10-4 ; Ka (NH4 + ) = 5,5 ·10-10 Solución: Todos los compuestos dados son sales, totalmente disociadas en sus iones, si alguno de estos iones procede de ácido o base débiles, reaccionará con el agua, formando dicho compuesto de origen, y dejando iones libres, que determinarán el carácter ácido () o básico () de la disolución: a) NaF t Na+ + F- Na procede de la base fuerte NaOH, pero del ácido débil HF, luego se hidrolizará: F- + H2O ‡ HF + OH- Será, pues, una disolución básica. b) NH4CN t NH4 + + CN- Ambos iones proceden de especies débiles, luego los dos son hidrolizables, se tendrá una disolución neutra, débilmente ácida o básica, según el grado de hidrólisis de los iones. NH4 + + H2O ‡ NH4OH + H+ CN- + H2O ‡ HCN + OH- c) Se tienen un caso similar al b) ya explicado: NH4F t NH4 + + F- Ambos iones proceden de especies débiles, luego los dos son hidrolizables, se tendrá una disolución neutra, débilmente ácida o básica, según el grado de hidrólisis de los iones. NH4 + + H2O ‡ NH4OH + H+ F- + H2O ‡ HF + OH- d) NH4Cl t NH4 + + Cl-
  • 315.
    MADRID / JUNIO03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / CUESTIÓN 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM El ión cloruro procede del HCl, ácido fuerte, mientras que el ión amonio procede de una base débil, luego se hidrolizará: NH4 + + H2O ‡ NH4OH + H+ La disolución será ácida.
  • 316.
    MADRID / JUNIO99. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / P 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 5.- Se tiene una disolución de una ácido cuya constante es de 2,0⋅10-3 y su grado de disociación 0,15. Calcule: a) La concentración de la disolución del ácido. b) El pH de otra disolución del mismo ácido de concentración 1,0⋅10-3 M. Solución: a) Un ácido en general tiene la siguiente ecuación de disociación: HA + H2O D A- + H3O+ C0 (1- α) C0 α C0 α Si Ka = 2⋅ 10-3 y el grado de disociación α = 0,15, entonces: [ ][ ] [ ] ( )α αα − == −+ 1 . 0 003 C CC HA AOH Ka 2⋅ 10-3 = 0,0225 ⋅ C0 / 0,85; despejando C0 = 0,075 M b) Se plantea otro estado de equilibrio diferente: HA + H2O D A- + H3O+ C0 (1- α´) C0 α´ C0 α´ Ka = 2⋅10-3 es el mismo valor. El grado de disociación variará: 2⋅ 10-3 = 10-3 ⋅ α´2 / (1-α´) α´ = 0,73 [H30+ ] = C0⋅ α´ = 10-3 ⋅ 0,73 = 7,3⋅10-4 M pH = - log [H3O+ ] = 3,13
  • 317.
    MADRID / JUNIO99. COU / QUÍMICA OBLIGATORIA / CINÉTICA y EQUILIBRIO /OPCIÓN A /Nº 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 1.-A 100 ºC y 1 atmósfera de presión, el C12SO2 se disocia en un 85% en SO2 y Cl2 a) Calcule el valor de Kp a dicha temperatura. b) Determine el porcentaje de C12SO2 que se disocia a 100ºC y 5 atmósferas de presión. Solución: a) La reacción reversible es: Cl2SO2 (g) D Cl2 (g) + SO2 (g) n0 (1 - a) n0a n0 a El número total de moles será nT = n0 (1 - a) + n0a + n0a = n0 (1+ a) PCl2 = PSO2 = n0 a / n0 (1+a) ⋅ PT = a / 1+a ⋅ PT = (0,85) / (1+0,85) ⋅ 1 = 0,46 atm PCl2SO2 será igual a la siguiente expresión: atmPP n n TT 081,01 85,01 85,01 1 1 )1( )1( 0 0 =⋅ + − =⋅ + − =⋅ + − α α α α atm P PP K SOCl SOCl p 6,2 081,0 )46,0(. 2 22 22 === b) En este caso puesto que la temperatura no varía la constante de equilibrio es la misma: Kp = 2,6 atm PCl2 = PSO2 = (a / 1+a) ⋅ PT = (a / 1+a) · 5 PCl2SO2 = (1-a / 1+a) ⋅ PT = (1-a / 1+a) ⋅ 5 Sustituyendo lo anteriores valores en la siguiente ecuación y resolviendo obtenemos: 6,2 1 5. 2 2 22 22 = − == α α SOCl SOCl p P PP K Resolviendo la anterior ecuación: 5·a2 = 2,6 –2,6·a2 a2 = 0,58 Por tanto el C12SO2 está disociado en un 58%. Como podemos observar, al aumentar la presión externa el equilibrio se desplaza hacia la izquierda, disminuyendo el grado de disociación.
  • 318.
    MADRID / JUNIO99. COU / QUÍMICA OBLIGATORIA / CINÉTICA y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / Nº 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 2.- El pH de una disolución saturada de hidróxido de plomo(II) es 9,1, a 25 ºC. Calcule: a) La solubilidad del hidróxido de plomo(II) en mg/L a esa temperatura. b) El valor de la constante del producto de solubilidad de dicho compuesto. DATOS: Masas atómicas, 0 = 16; H = 1; Pb = 207,2 Solución: a) Pb (OH)2 (s) D Pb2+ (aq) + 2 OH- (aq) s 2s [OH- ] = 2s pH = 9,1 pOH = 14 – pH = 4.9 [OH- ] = 1,26⋅ 10-5 mol/L 2s = 1,26⋅ 10-5 mol/L ; s = 6,295⋅10-6 mol/L El peso molecular del hidróxido de plomo es 241; como la solubilidad hay que expresarla en mg/L, pasaremos el resultado de mol/ L a mg/L. Número de moles = g / Peso molecular Si lo pasamos a milimoles (mMol): s = 6,295⋅10-6 mol/L = 6,295⋅ 10-3 mMol/L s = 6,295⋅ 10-3 mMol/L ⋅ 241 = 1,51 mg/L b) Para hallar el producto de solubilidad Ks = [Pb2+ ]⋅ [OH- ]2 Si [Pb2+ ] = s y [OH- ] = 2s Ks = s · (2s)2 = 4 s3 = 4 (6,295⋅ 10-6 )3 = 9,98⋅10-16
  • 319.
    MADRID / JUNIO99.COU / QUÍMICA OPTATIVA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / Nº 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 2.- En un recipiente de 10 litros se introducen 2 moles de un compuesto A y un mol de un compuesto B. Se calienta a 300ºC y al cabo del tiempo se establece el siguiente equilibrio: A(g) + 3B(g) D 2C(g) El número de moles de B es igual que el de C. Calcule: a) Los moles de cada componente en equilibrio. b) El valor de las constantes Kc y Kp. Solución: a) A(g) + 3B(g) D 2C(g) n0 2 1 nr x 3x neq 2- x 1- 3x 2x En el equilibrio nB = nC, entonces 1-3x = 2x; x = 0,2 Por tanto: nA = 2 - x = 1,8 moles nB=1 - 3x = 0,4 moles nC = 2x = 0,4 moles b) [ ] [ ][ ] 2 3 2 3 2 )/(89,138 10 4,0 10 8,1 10 4,0 . − =      ⋅       == lmol BA C Kc Kp = Kc⋅ (RT)∆n Kp = 138,89 ⋅ (0,082⋅573)-2 = 0,063 atm-2
  • 320.
    MADRID / JUNIO99.COU / QUÍMICA OPTATIVA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / Nº 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 2.- En un recipiente de 10 litros se introducen 2 moles de un compuesto A y un mol de un compuesto B. Se calienta a 300ºC y al cabo del tiempo se establece el siguiente equilibrio: A(g) + 3B(g) D 2C(g) El número de moles de B es igual que el de C. Calcule: a) Los moles de cada componente en equilibrio. b) El valor de las constantes Kc y Kp. Solución: a) A(g) + 3B(g) D 2C(g) n0 2 1 nr x 3x neq 2- x 1- 3x 2x En el equilibrio nB = nC, entonces 1-3x = 2x; x = 0,2 Por tanto: nA = 2 - x = 1,8 moles nB=1 - 3x = 0,4 moles nC = 2x = 0,4 moles b) [ ] [ ][ ] 2 3 2 3 2 )/(89,138 10 4,0 10 8,1 10 4,0 . − =      ⋅       == lmol BA C Kc Kp = Kc⋅ (RT)∆n Kp = 138,89 ⋅ (0,082⋅573)-2 = 0,063 atm-2
  • 321.
    MADRID / JUNIO99.COU / QUÍMICA OPTATIVA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / Nº 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 4.-a) Concepto de solubilidad. b) Exprese el producto de solubilidad, en función de la solubilidad, para el hidróxido de aluminio. c) ¿Cómo afectará a la solubilidad da dicho hidróxido la adición de un ácido?. d) ¿Cómo afectará a la solubilidad de dicho hidróxido la adición de nitrato de aluminio?. Solución: a) La solubilidad de un soluto en un disolvente medida a una temperatura determinada, es la máxima concentración de soluto que acepta la disolución, es decir, la concentración de una disolución saturada la que se encuentra en equilibrio con un exceso de soluto. b) El Al(OH)3 presenta una disociación que puede representarse por la ecuación: Al(OH)3 (aq) ⇔ Al3+ (aq) + 3 OH- (aq) s 3s El producto de solubilidad será: Ks = s · (3s)3 = s⋅ 27s3 = 27s4 c) La adición de un ácido lleva al siguiente equilibrio, que está desplazado hacia la derecha: OH- + H3O+ ⇔ 2H2O Este equilibrio al estar desplazado hacia la derecha produce una disminución de OH- , por lo que el equilibrio: Al(OH)3 ⇔ Al3+ + 3OH- Se desplazará en el sentido en que se produzca iones OH- , por tanto, la adición de agua aumenta la solubilidad del compuesto. d) Al añadir sobre la disolución Al(OH)3, que es un compuesto poco soluble, otro compuesto (Al(NO3)3 ) que tiene en común uno de los iones del primer compuesto (Al3+ ) se produce una disminución de la solubilidad de este por el efecto del ión común.
  • 322.
    MADRID / JUNIO2000. COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / OPCION A / PREGUNTA OBLIGATORIA / EJERCICIO 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 2.- A la temperatura de 100ºC y 1 atm de presión, el compuesto ZY está disociado en un 10%, según la reacción: ZY (g) • Z (g) + Y (g) Calcule el grado de disociación de ZY si se mantiene la temperatura pero la presión se aumenta a 5 atm. Solución: La constante del equilibrio no varía al aumentar la presión, por lo que calculando dicha constante con las condiciones iniciales y aplicándola posteriormente se puede obtener el grado de disociación para las condiciones indicadas. Para calcular la constate de equilibrio es necesario conocer la concentración inicial, que se obtiene de los datos del problema: Como inicialmente tenemos un compuesto gaseoso ZY(g), podemos aplicar la ecuación de los gases ideales: P·V = n·R·T n / V = P/ RT; n / V = 1 / 0,082 · 373 = 0,0326 M ZY (g) • Z (g) + Y (g) Inicialmente (mol/L) 0,0326 _ _ Se disocia 0,0326α Se forma 0,0326α 0,0326α En el equilibrio 0,0326(1-α) 0,0326α 0,0326α Kc = [Z]·[Y] / [ZY] = 0,0326α· 0,0326α / 0,0326(1-α) Kc = (0,0326α)2 / 0,0326 (1-α) (sabiendo que α = 0,1) Kc = 0,03262 · 0,12 / 0,0326 ( 1 - 0,1) Kc = 0,0326 · 0,01 / 0,9 = 3,6 · 10-4 Si la presión aumenta a P = 5 atm, varia la concentración: n / V = P / R·T
  • 323.
    MADRID / JUNIO2000. COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / OPCION A / PREGUNTA OBLIGATORIA / EJERCICIO 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM n / V = 5 / 0,082 · 373 = 0,1635 M Aplicando de nuevo la constante de equilibrio calculada anteriormente Kc = 3,6 · 10-4 = 0,1635 α2 / (1-α) de donde: 0,1635 α2 + 3,6·10-4 – 3,6·10-4 = 0 Despejando el valor de α = 0,0458 = 4,58%
  • 324.
    MADRID / SEPTIEMBRE.00. LOGSE / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 2.- Dado el equilibrio: A2 (g) • 2 A (g); ∆H = 86 kJ/mol Conteste razonadamente a las cuestiones siguientes: a) ¿Es estable la molécula A2? b) ¿Cómo hay que variar la temperatura para favorecer un desplazamiento del equilibrio hacia la derecha? c) ¿Cómo influiría un aumento de presión en el valor de Kp? d) ¿Cómo afectaría un aumento de presión en la disociación de A2? Solución: a) La reacción de disociación de la molécula A2, es endotérmica, es decir se ha de producir una absorción de calor desde el exterior para que se rompa el enlace A-A de esta sustancia. Por lo tanto, la molécula A2 es estable. b) Según el principio de Le Chatelier “si en un sistema en equilibrio se modifican los factores externos, el sistema evoluciona en el sentido que tienda a oponerse a la modificación introducida” Como la reacción directa es endotérmica, si se desea que el equilibrio se desplace hacia la derecha (disociación) habremos de aumentar la temperatura, de esta forma el equilibrio evoluciona hacia el miembro donde se absorba calor. c) La constante de equilibrio únicamente varía con la temperatura, el aumento de presión no afecta al valor de Kp. d) Aplicando también aquí el principio de Le Chatelier: al aumentar la presión, el equilibrio se desplazará hacia el miembro de menor número de moles gaseosos, en este caso se desplazará hacia la izquierda, disminuyendo el grado de disociación.
  • 325.
    MADRID / SEPTIEMBRE.00. LOGSE / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 4.- Razone si son ciertas o no las siguientes proposiciones: a) El hidróxido de sodio se disocia totalmente en una disolución acuosa 0,01 M. b) El amoniaco en disolución acuosa 0,01 M (hidróxido de amonio) no se disocia totalmente. c) En una disolución que contiene 0,01 mol/L de hidróxido de sodio y 0,01 mol/L de hidróxido amónico, el grado de disociación de los dos hidróxidos es menor que cuando estaban en disoluciones separadas. d) La adición de 0,01 moles de ácido fuerte a un litro de la disolución del apartado c), da lugar a una disolución con un pH igual al del apartado b). Solución: a) Cierta. El hidróxido sódico es una base fuerte y como tal se disocia completamente en disolución acuosa. b) Cierta. El amoniaco es una base débil, su disociación no será completa, el grado de disociación depende de la concentración inicial y del valor de la constante de de basicidad (Kb). c) Falsa. El grado de disociación del hidróxido sódico es del 100%, ya que es una base muy fuerte. El ión oxhidrilo (OH- ) ejerce un efecto ión-común sobre la disociación del hidróxido de amonio, produciendo en éste una disminución del grado de disociación. NaOH → Na+ + OH- 0,01 M 0,01 M NH4OH • NH4 + + OH- 0,01 (1-α) 0,01α 0,01α Al aumentar en la disolución la concentración de iones OH- el equilibrio de disociación del hidróxido de amonio se desplaza hacia la izquierda quedando entonces: NH4OH • NH4 + + OH- 0,01 (1-α´) 0,01α´ 0,01α´+ 0,01 El pH vendrá determinado a partir de la concentración de iones OH- , que es prácticamente la que proviene del hidróxido sódico.
  • 326.
    MADRID / SEPTIEMBRE.00. LOGSE / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM d) Cierta. La adición de un ácido fuerte de la misma concentración que el hidróxido sódico (base fuerte), neutralizaría a éste, ya que los iones H3O+ que provienen del ácido reaccionan con los iones OH- de dicha base. Entonces el pH lo determinará la concentración de hidróxido de amonio 0,01 M presente.
  • 327.
    MADRID / SEPTIEMBRE00. SELECTIVIDAD / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO /OPCION A / OBLIGATORIA / EJERCICIO 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 1.- El monóxido de carbono y el hidrógeno reaccionan, en estado gaseoso, dando metano y agua. Cuándo se mezclan un mol de monóxido de carbono y tres moles de hidrógeno en un recipiente de 10 L a 927ºC, se forman en el equilibrio 0,387 moles de agua. Calcule: a) El número de moles de cada especie en el equilibrio. b) Las constantes de equilibrio Kc y Kp a 927ºC DATOS: R = 0,082 atm·L / K·mol Solución a) El equilibrio homogéneo propuesto es el siguiente: CO (g) + 3 H2 (g) D CH4 (g) + H2O (g) inicialmente 1 mol 3 moles --- --- reaccionan x 3x --- --- equilibrio 1 – x 3 – 3x x x Sabemos que en el equilibrio hay 0,387 moles de agua, por lo que x = 0,387 La composición del equilibrio es: n CO eq = 1 – x = 1 – 0,387 = 0,613 moles n H2 eq = 3 – 3x = 3 – 3·0,387 = 1,839 moles n CH4 eq = x = 0,387 moles n H2O eq = x = 0,387 moles b) La constante de equilibrio Kc tiene la expresión: Kc = [ ][ ] [ ][ ]3 2 24 HCO OHCH La concentración la expresamos en molaridad: M = nº de moles / V (L) Entonces, debemos dividir el nº de moles de cada una de las especies en el equilibrio entre el volumen de la disoluciónque es 10 L. Kc = ( )( ) ( )( )3 1839,0·0613,0 0387,0·0387,0 = 3,92
  • 328.
    MADRID / SEPTIEMBRE00. SELECTIVIDAD / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO /OPCION A / OBLIGATORIA / EJERCICIO 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Para calcular Kp, utilizamos la ecuación que relaciona Kp con Kc: Kp = Kc · (RT)∆n Siendo ∆n = 2 - 4 = -2 Kp = 3,92 · (0,082·1200)-2 = 4,05·10-4
  • 329.
    MADRID / SEPTIEMBRE00. SELECTIVIDAD / QUIMICA /CINETICA Y EQUILIBRIO /OPCION A / OBLIGATORIA / EJERCICIO 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 2.- Se disuelven 0,345 g de un ácido monoprótico HA en 100 mL de agua. El pH de la disolución tiene un valor de 5,6. Calcule: a) La constante de disociación de dicho ácido. b) El grado de disociación. c) Si se toman 25 mL de la disolución anterior y se neutralizan con una disolución de hidróxido de sodio, que contiene 0,8 g/L, ¿qué volumen de ésta disolución se requerirá?. d) Si se toman 10 mL de la disolución original y se diluyen hasta 100 mL, ¿cuál sería el nuevo pH?. DATOS: Mm de HA = 345 Masas atómicas: Na = 23; O = 16 y H = 1. Solución: a) En primer lugar se calcula la concentración inicial de ácido (Co): Co = (m / Mm) / V = (0,345/345) / 0,1 = 0,01 M El equilibrio de disociación del ácido debil es el siguiente: HA + H2O • A- + H3O+ inicialmente (mol/L) 0,01 --- --- se disocián: x --- --- equilibrio: 0,01 – x x x Sabiendo que el pH de la disolución es 5,6: pH = - log [ H3O+ ] 5,6 = - log [ H3O+ ] [ H3O+ ] eq = 10-5,6 M x = 10-5,6 = 2,51·10-6 M La constante de disociación del ácido es : Ka = [ H3O+ ] · [A- ] / [HA] Sustituyendo en esta expresión las concentraciones en el equilibrio se tiene: Ka = (2,51·10-6 · 2,51·10-6 ) / (0,01 – 2,51·10-6 ) = 6,31·10-10
  • 330.
    MADRID / SEPTIEMBRE00. SELECTIVIDAD / QUIMICA /CINETICA Y EQUILIBRIO /OPCION A / OBLIGATORIA / EJERCICIO 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM b) El grado de disociacióndel ácido es el porcentaje de ácido disociado en el equilibrio. A partir del punto anterior podemos deducir el valor de α mediante la expresión: x = C0 · α α = x / C0 = 2,51·10-6 / 0,01 =2,5·10-4 Expresado en porcentaje es: α = 0,025 % c) En toda reacciónde neutralizaciónse cumple que: el nº de equivalentes de ácido es igual al nº de equivalentes de base: Na · Va = Nb · Vb La normalidad de la base se calcula así: N Base = M · valencia N NaOH = (0,8 / 40) · 1 = 0,02 eq/L Como el ácido es monoprótico su normalidad y molaridad coinciden: Na = 0,01 eq/L Va = 25 mL = 0,025 L Nb = 0,02 eq/L Vb = (Na· Va) / Nb Vb = (0,01 · 0,025) / 0,02 = 0,0125 L = 12,5 mL NaOH d) Si tenemos 10 mL de la disolución original de HA y se diluyen hasta 100 mL se tendría: Moles de HA = M · V(L) = 0,01 · 0,01 = 1·10-4 moles La molaridad de la nueva disolución sería: M = nº moles / V(L) = 1·10-4 / 0,1 = 0,001 mol/L Con ésta nueva concentración inicial y utilizando la constante de disociación del ácido se rehacen los cálculos para este otro estado de equilibrio: Ka = 6,31·10-10 = x2 / (0,001 – x)
  • 331.
    MADRID / SEPTIEMBRE00. SELECTIVIDAD / QUIMICA /CINETICA Y EQUILIBRIO /OPCION A / OBLIGATORIA / EJERCICIO 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 6,31·10-13 – 6,31·10-10 x = x2 x2 – 6,31·10-10 x – 6,31·10-13 = 0 Se obtienen dos valores para x, uno negativo (que no tiene sentido químico) y el otro positivo: x = 7,94·10-7 mol/L Como x = [H3O+ ] = 7,94·10-7 mol/L pH = - log (7,94·10-7 ) = 6,1 Cómo es lógico, al diluir el ácido inicialdisminuye su concentracióny aumenta el pH de la disoluciónresultante.
  • 332.
    MADRID / SEPTIEMBRE01. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 1.- La constante de la reacción H2 (g) + CO2 (g) H2O (g) + CO (g), cuya DDHº > 0, vale 4,2 a 1650ºC. Si se introducen 0,8 moles de H2 (g) y 0,8 moles de CO2 (g) en un recipiente de 5 L, determine: a) Cuáles serán las presiones parciales de cada sustancia cuando se alcance el equilibrio. b) Si una vez alcanzado el equilibrio, se añaden 0,2 moles de CO, ¿cual será el efecto sobre el equilibrio?. c) Si se eleva la temperatura a 2000ºC, ¿hacia donde se desplazará el equilibrio? d) ¿Cómo influirá en el equilibrio un aumento de presión a temperatura constante? Datos: R = 0,082 atm · L · mol-1 · K-1 Solución: a) Los datos de que se dispone son: Kc = 4,2 T = 1650ºC = 1923 K V total = 5 L Como la Kc es la constante de equilibrio en función de las concentraciones, se calculan, en primer lugar, las concentraciones de los reactivos introducidos en el matraz: [ ] = moles / V total (L) [H2] inicial = 0,8 / 5 = 0,16 M [CO2 ] inicial = 0,8 / 5 = 0,16 M Se llama x a la concentración de reactivos que se consume, quedando la expresión del equilibrio: H2 (g) + CO2 (g) H2O (g) + CO (g) [ ]inicial 0,16 0,16 -- -- [ ]equilibrio 0,16 - x 0,16 - x x x Kc = ([H2O] · [CO]) / ([H2] · [CO2 ]) Kc = x2 / (0,16 – x)2 = 4,2 De donde se tiene: x = 0,11 M
  • 333.
    MADRID / SEPTIEMBRE01. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Así se pueden conocer las concentraciones de todas las especies en el equilibrio, y con ellas y el volumen total, los moles son: [H2O]equilibrio = [CO] equilibrio = 0,11 M moles H2O equilibrio = moles CO equilibrio = 0,11 · 5 = 0,55 moles [H2] equilibrio =[CO2 ] equilibrio = 0,16 - 0,11 = 0,05 M moles H2 equilibrio = moles CO2 equilibrio = 0,05 · 5 = 0,25 moles Luego los moles totales en el equilibrio serán: nT = 2 · 0,55 + 2 · 0,25 = 1,6 moles Se recuerda ahora la expresión de la presión parcial de un componente de una mezcla: Pi = Ptotal · Xi Y como Xi, es el cociente entre los moles de cada componente y los totales, se tiene: x CO = x H2O = 0,55 / 1,6 = 0,34 x H2 = x CO2 = 0,25 / 1,6 = 0,16 El dato de presión total no se tiene, pero sí los datos de volumen, moles y temperatura; luego al tratar de gases puede escribirse que: P · V = nT · R ·T P = (1,6 · 0,082 · 1923) / 5 = 50,45 atm Y ahora ya se tiene: P CO = P H2O = 50,45 · 0,34 = 17,15 atm P H2 = P CO2 = 50,45 · 0,16 = 8,07 atm b) Según el principio de Le Chatelier, si sobre un equilibrio se introduce alguna modificación, éste evoluciona en el sentido que se oponga a dicho cambio. Luego si aumenta la concentración de CO, se desplazará en el sentido en que se consuma CO, es decir, hacia la izquierda.
  • 334.
    MADRID / SEPTIEMBRE01. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM c) Por la misma razón, si se aumenta la temperatura, para oponerse al cambio, el equilibrio se desplazará en el sentido en que se absorba calor, que en este caso es hacia la derecha; puesto que sabemos que el signo de la entalpía (DHº) es positivo (endotérmico). d) Si aumenta la presión, para mantener P · V = cte, el equilibrio se debe desplazar hacia donde haya menos moles. En este caso los moles de reactivos y productos coinciden (Dn = 0) luego no se altera el equilibrio con la presión.
  • 335.
    MADRID / SEPTIEMBRE01. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 2.- ¿Qué volumen de disolución saturada de cloruro de plomo (II) se puede preparar con 1 g de dicha sal? Datos: Ks [cloruro de plomo (II)] = 1,7 · 10-5 Masas atómicas: Cl = 35,5; Pb = 208. Solución: Una disolución saturada es aquella en la que que se encuentra en equilibrio la sal sólida con sus iones en disolución: PbCl2 (s) Pb2+ (ac) + 2 Cl- (ac) s s Llamando s a la concentración de iones presente. Ks = [Pb2+ ] · [Cl- ]2 = s · (2s)2 = 4s3 = 1,7 · 10-5 De donde : s = 0,016 moles / L Conociendo la concentración máxima de sal (disolución saturada), su masa molecular (279 g / mol), y la masa dada (1 g), se determina el volumen de disolución: M = (m / M molecular) / V disolución (L) 0,016 = (1 / 279) / V V = 0,22 L
  • 336.
    MADRID / SEPTIEMBRE01. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 3.- Justifique la veracidad o falsedad de las siguientes afirmaciones, referidas a una disolución acuosa diluida de un ácido fuerte monoprótido (HA) a) La concentración de iones H3O+ es mayor que la de iones A-. b) Las concentraciones de iones H3O+ , de iones A- y de moléculas HA son aproximadamente iguales. c) Solamente hay iones H3O+ e iones A- en la misma proporción molar. d) Una disolución acuosa de la sal de sodio de dicho ácido tiene un pH neutro. Solución: Se escribe, en primer lugar, la reacción de disociación total del ácido fuerte dado, llamando Ci a su concentración inicial, que coincide con la final de los iones formados: HA + H2O δ H3O+ + A- [ ]inicial Ci -- -- [ ]final -- Ci Ci A continuación se contesta a las cuestiones propuestas: a) Falso. Al ser un ácido con un solo protón, la concentración de éstos iones hidronio coincide con la de los aniones. b) Falso. Por ser un ácido fuerte se encuentra totalmente disociado y apenas habrá nada de la especie HA en disolución. c) Cierto. Por lo citado en los apartados a) y b) podemos considerar despreciable la concentración molar de HA. d) Cierto. La sal del ácido HA es NaA. Su disociación en iones es: NaA δ A- + Na+ Como ambos iones proceden de un ácido (HA) y una base (NaOH) fuertes, respectivamente, ninguno de los dos se hidroliza, resultando la disolución neutra, con pH = 7.
  • 337.
    MADRID / SEPTIEMBRE01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO OPCIÓN A / PROBLEMA 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 1.- Una disolución acuosa 0,01 M de un ácido débil HA, tiene un grado de disociación de 0,25. Calcule: a) Ka del ácido. b) pH de la disolución. c) Kb de la base conjugada A- . Dato: Producto iónico del agua: Kw = 1 · 10-14 Solución: Se escribe el equilibrio de disociación del ácido dado: HAc + H2O H3O+ + Ac- [ ]inicial 0,01 -- -- [ ]equil. 0,01·(1 - a) 0,01 · a 0,01 · a Sabiendo que el valor de a es 0,25. Se sustituyen las concentraciones en el equilibrio en la expresión de la constante de disociación del ácido, Ka: Ka = ([H3O+ ]·[ Ac- ]) / [HAc] Ka = (0,01 · 0,25)2 / 0,01· (1 – 0,25) De donde se tiene: Ka = 0,33 · 10-4 b) El pH se determina con la concentración de protones presente en el equilibrio: [H3O+ ] =2,5 · 10-3 M pH = - log [H3O+ ] = 1,6 Como era de esperar, es una disolución ácida, con un pH menor que 7. c) Se sabe que para cada par de ácido – base conjugados, se cumple: Kw = Ka · Kb Por tanto, en este caso: Kb (A* ) = 3,03 · 10-10
  • 338.
    MADRID / SEPTIEMBRE01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / CUESTIÓN 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 2.- Considere el equilibrio: 2 NOBr (g) 2 NO (g) + Br2 (g) Razone cómo variará el número de moles de Br2 en el recipiente si: a) se añade NOBr. b) se aumenta el volumen del recipiente. c) se añade NO. d) se pone un catalizador. Solución: El Principio de Le´Chatelier, dice que si sobre un sistema en equilibrio se introduce una modificación externa, el equilibrio evoluciona en el sentido en que se oponga a tal modificación: a) Si se añade NOBr, en este caso el reactivo, el equilibrio tiende a consumir este NOBr, luego evolucionará en el sentido de los productos, esto es, hacia la derecha. b) Un aumento en el volumen del recipiente, implica una disminución en la presión total del sistema. En un sistema gaseoso, debe mantenerse: P · V = cte, luego una disminución de presión, conlleva un aumento de volumen, es decir, el equilibrio se desplaza en el sentido en que haya más moles, que sería hacia la derecha. c) Si se añade NO, el sistema tenderá a consumirlo, para lo cual evolucionará hacia el reactivo, es decir, hacia la izquierda. d) La adición de un catalizador no altera los equilibrios, solamente modifica las velocidades de reacción.
  • 339.
    MADRID / SEPTIEMBRE02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN B / PROBLEMA 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 1.- Se dispone de 250 mL de una disolución que contiene 5 g de ácido bromoacético (bromoetanoico) cuya Ka = 1 ,25· 10-3 . Escriba los equilibrios correspondientes y calcule: a) El grado de disociación. b) Los gramos de hidróxido de potasio necesarios para reaccionar completamente con el ácido. Nota; Considere que con la adición de 105 gramos de KOH no se produce aumento de volumen. Datos.- Masas atómicas: C = 12,0; O = 16,0; H = 1,0; Br = 79,9; K= 39,1. Solución: Se determinan, en primer lugar, los moles contenidos en los 5 g de ácido, y con ellos y el volumen final de disolución, su molaridad: Moles ácido = 5 / 138,9 = 0,036 moles M = 0,036 / 0,25 = 0,144 M Podríamos escribir el equilibrio de disociación del ácido bromoacético , al que se denomina HA para simplificar: HA + H2O H3O+ + A- [ ]inicial 0,144 -- -- [ ]equil. 0,144· (1- a) 0,144 · a 0,144 · a Como se desconoce el valor de a, luego se escriben las concentraciones en el equilibrio en función de “x”, o cantidad de disolución que reacciona: HA + H2O H3O+ + A- [ ]equilibrio 0,144 – x x x Se sustituyen las concentraciones en el equilibrio en la expresión de la constante de disociación del ácido, Ka, cuyo valor se conoce: Ka = ([H3O+ ]· [ A- ]) / [HA] Ka = x2 / (0,144 – x) = 1,25 · 10-3 De donde se tiene: x = 0,0136 M
  • 340.
    MADRID / SEPTIEMBRE02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN B / PROBLEMA 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Y comparando las dos expresiones de concentraciones en el equilibrio, se despeja lo que vale el grado a: x = Ci · a 0,0136 = 0,144 · a a = 0,094 = 9,4 % b) Ahora tiene lugar una neutralización: HA + KOH τ H2O + KA La reacción entre el ácido y la base tiene lugar equivalente a equivalente, y como ambos son de valencia 1, reaccionarán los mismos moles de KOH que de ácido inicial, esto es, 0,036 moles. La masa de KOH contenida en esos 0,036 moles es: Masa KOH = 56,1 · 0,036 = 2,02 g
  • 341.
    MADRID / SEPTIEMBRE03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / PROBLEMA Nº 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM OPCIÓN A 2.- Una disolución acuosa de ácido acético 0,01 M está ionizada en un 4,2%. Calcule: a) Su constante de ionización. b) ¿Qué concentración de ácido clorhídrico hay que preparar para tener un pH igual al de la disolución problema? Solución: a) El equilibrio de disociación del ácido acético es: HAc + H2O ‡ Ac- + H3O+ [inicial] 0,01 -- -- [equilibrio] 0,01 · (1 - 0,042) 0,01 · 0,042 0,01 · 0,042 Pues se da como dato un grado de disociación del 4,2%, lo que es lo mismo, del 0,042. La expresión de la constante de acidez es: Ka = ([Ac- ] · [H3O+ ]) / [HAc] Sustituyendo por los valores de las concentraciones en le equilibrio, se tiene: Ka = (0,01 · 0,042)2 / (0,01 · 0,958) = 1,84 · 10-5 b) El pH de la disolución de acético dada será: pH = - log [H3O+ ] = - log (0,01 · 0,042) = 3,37 Es, pues, una disolución ácida, como era de esperar. El HCl es fuerte, luego la concentración inicial ha de coincidir con la de protones disueltos, luego para que el pH fuese también de 3,37, la concentración de la disolución habría de ser de 0,01 · 0,042 = 4,2 · 10-4 M.
  • 342.
    MADRID / SEPTIEMBRE03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / CUESTIÓN 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM CUESTIÓN 4 Considerando los valores Ka de los ácidos HCN, C6H5COOH, HClO2 y HF, conteste razonadamente a las siguientes preguntas: a) ¿Cuál es el orden de mayor a menor acidez en agua? b) A igual concentración, ¿cuál de ellos presenta una disolución acuosa con menor pH? c) Utilizando el equilibrio de ionización en disolución acuosa ¿cuáles son sus bases conjugadas? d) Ordene las bases conjugadas de mayor a menor basicidad. Datos: Ka (aproximado): HCN = 10-10 , C6H5COOH = 10-5 , HClO2 = 10-2 , HF =10-4 Solución: a) Cuanto mayor sea la Ka de un ácido, mayor será la concentración de sus iones en disolución, luego estará más disociado, y al existir más protones en el equilibrio, la disolución será más ácida. Luego, para el ejemplo dado, de mayor a menor acidez sería: HClO2 > HF > C6H5COOH > HCN b) Si hubiese disoluciones de igual concentración, la disolución más ácida sería la de pH más bajo, luego sería la del ácido de mayor Ka, el HClO2. c) Las bases conjugadas resultan de la pérdida de un protón por parte del ácido en disolución acuosa: HCN + H2O ‡ CN- + H3O+ La base conjugada del HCN será el ión CN- . C6H5COOH + H2O ‡ H3O+ + C6H5COO- La base conjugada del C6H5COOH será el ión C6H5COO- HClO2 + H2O ‡ H3O+ + ClO2 - La base conjugada del ácido HClO2 es el ión ClO2 - HF + H2O ‡ H3O+ + F- La base conjugada del HF es el ión F- . d) Las bases conjugadas más fuertes corresponderán a los ácidos más débiles (los que tienen menor tendencia a la disociación).
  • 343.
    MADRID / SEPTIEMBRE03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / CUESTIÓN 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM De mayor a menor basicidad se tendrá: CN- > C6H5COO- > F- > ClO2 -
  • 344.
    MADRID / SEPTIEMBRE98. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / PROBLEMA 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Problema 2.- a) El pH de una disolución de NaOH es 13.Calcule su concentración. b) El pH de una disolución de igual concentración de amoniaco es 11,13. Calcule la Kb del amoniaco y su grado de disociación. Solución: a) El NaOH es una base fuerte cuya reacción de disociación es: NaOH à Na+ + OH- Como pH = 13 pH + pOH = 14 pOH = 14 – 13 = 1 [OH- ] = 0,1 M Luego la [NaOH] = 0,1M b) El NH3 en disolución acuosa es una base débil: NH3 + H2O D NH4 + + OH- Como conocemos el pH del amoniaco, que es 11,13 ( pH básico), podemos hallar el pOH. pH + pOH = 14 pOH = 14 –11,13 = 2,87 [OH- ] = 10 –2,87 = 1,34 · 10-3 M Esta concentración es la del OH- y la del NH4 + [OH- ] = [NH4 + ] = 1,34 · 10-3 M La constante de basicidad seria: Kb = [NH4 + ]·[OH- ] / [NH3 ]
  • 345.
    MADRID / SEPTIEMBRE98. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / PROBLEMA 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM NH3 + H2O D NH4 + + OH- [ ] o Co 0 0 [ ] r x [ ]eq Co-x x x Como se trata de una disolución de igual concentración que la de a) : Co = 0,1 M Kb = x2 / Co -x Kb = (1,34 · 10-3 )2 / (0,1 - 1,34 · 10-3 ) Kb = 1,81 · 10-5 Para hallar el grado de disociación: x = Co · a 1,34 · 10-3 = 0,1 · a a = 1,34 · 10-2 (1,34 %)
  • 346.
    MADRID / SEPTIEMBRE98. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / CUESTIÓN 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 2. - Razone utilizando los equilibrios correspondientes, si los pH de las disoluciones que se relacionan son ácidos, basicos o neutros. a) Acetato Potasico 0,01M b) Nitrato sódico 0,01M c) Sulfato amónico 0,01 M d) Hidróxido de bario 0,01M Solución: pH = -log [H3O+ ] - Disolución Neutra: pH = 7 - Disolución Acida pH < 7 - Disolución Basica: pH > 7 a) El acetato potasico proviene del ácido acético, que es un ácido débil, y de la potasa, que es una base fuerte, por lo que la reacción de disociación es: CH3 – COOK à CH3 – COO- + K+ El CH3 –COO- es una base fuerte, y el K+ un ácido débil, por lo que es la base fuerte la que da hidrólisis CH3 – COO- + H2O D CH3 – COOH + OH- Por lo que el pH de esta disolución es básico. b) El nitrato sódico proviene del ácido nítrico, que es un ácido fuerte, y del hidróxido de sodio, que es una base fuerte, dando la siguiente reacción de disociación: NaNO3 à Na+ + NO3 - Como el Na+ es un ácido débil y el NO3 - es una base débil, no hay ninguna hidrólisis, por lo que el pH es neutro. c) El sulfato amónico proviene del ácido sulfúrico, ácido fuerte, y del hidróxido de sodio, que es una base débil, por lo que la reacción de disociación seria: (NH4 )2 SO4 à 2 NH4 + + SO4 2- Como el SO4 2- es una base débil, y el NH4 + es un ácido fuerte, es éste quien sufre hidrólisis: NH4 + + H2O D NH3 + H3O+ pH de la disolucion es ácido. d) El hidroxido de bario es una base semifuerte que se disocia por la siguiente reaccion. Ba(OH)2 à Ba2+ + 2 OH- Como se trata de de una base, su pH siempre es basico.
  • 347.
    MADRID / SEPTIEMBRE98. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE A / CUESTIÓN 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 2.- Se dispone de 100 mL de una disolución 0,01M de ácido clorhídrico, a la que se añaden 17 mg de nitrato de plata. a) Escriba la reacción que tiene lugar. b) Determine si se producirá la precipitación de cloruro de plata (Ks = 1,8·10-10 ) DATOS: Masas atómicas: N = 14; O = 16; Ag = 108 Solución: a) La reacción entre clorhídrico y la sal soluble de plata (AgNO3), puede dar lugar a la aparición de un precipitado blanco de una sal insoluble de plata (AgCl): HCl + AgNO3 t AgCl $ + HNO3 b) Para determinar si el cloruro de plata formado precipita, o no, se debe conocer la concentración de iones Ag+ y Cl- existente en disolución; para lo cual se han de calcular los moles iniciales de los reactivos: HCl y AgNO3. n HCl = 0,01 · 0,1 = 0,001 moles n AgNO3 = 0,017 / 170 = 1· 10-4 moles Las concentraciones reales de los iones cloruro y plata, suponiendo que el volumen de la disolución permanece constante, serían: [ Cl- ] = 0,001/ 0,1 = 10-2 mol/L [Ag+ ] = 1·10-4 / 0,1 = 10-3 mol/L El equilibrio de disociación de la sal insoluble será: AgCl (s) D Ag+ (ac) + Cl- (ac) El producto iónico real correspondiente es este: Q = [Ag+ ]real · [ Cl- ]real = (10-3 ) ·(10-2 ) = 10-5 Como Ks = 1,8·10 -10 Se cumple que Q > Ks, y la sal sí precipita.
  • 348.
    MADRID / SEPTIEMBRE98. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE A / CUESTIÓN 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 4.- Indique cómo influye cada uno de los siguientes cambios sobre la concentración de hidrógeno, en el equilibrio: H2 (g) + CO2 (g) ‡ H2O (g) + CO (g) DH < 0 a) La adición de CO2 . b) La adición de H2O. c) La presencia de un catalizador. d) El aumento de temperatura. e) La disminución de volumen. Solución: El Principio de Le Chatelier, afirma que si sobre un equilibrio se introduce alguna modificación externa, el equilibrio se desplaza en el sentido en que se oponga a tal modificación. a) Un aumento en la concentración de CO2 , desplazaría el equilibrio en el sentido en que se consuma esta especie, esto es, hacia la derecha, disminuyendo también la concentración de hidrógeno. b) Sise adiciona agua, el equilibrio se desplazará en el sentido en que se consuma agua, es decir, hacia la izquierda, aumentando la concentraciónde hidrógeno. c) Un catalizador no afecta al sentido de un equilibrio, sólo a la velocidad de reacción; luego la concentración de hidrógeno no sería alterada. d) Como el equilibrio es exotérmico, está favorecida la reaacióndirecta por temperaturas bajas. Luego un aumento de T desplaza el equilibrio hacia la izquierda, disminuyendo el rendimiento en hidrógeno. e) El producto de P·V ha de mantenerse constante en cualquier mezcla de gases, luego la variación de uno, implica la del otro. Pero ambas variables, sólo afectan al sentido de un equilibrio si el número de moles de reactivos y productos es diferente, de forma que el Dn g 0. En el equilibrio del problema, hay 2 moles de gases reactivos, y otros dos de productos, por lo que Dn = 0, y una disminución de volumen no altera el equlibrio.
  • 349.
    MADRID / SEPTIEMBRE99. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / PROBLEMA nº 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 2.- El ácido benzoico (C6H5-COOH) es un buen conservante de alimentos ya que inhibe el desarrollo microbiano, siempre y cuando el medio creado posea un pH inferior a 5. Deduzca, mediante cálculos numéricos apropiados, si una disolución acuosa de ácido benzoico de concentración 6,1 g⋅1-1 , es adecuada como líquido conservante. Datos: Ka (C6H5-COOH) = 6,5⋅10-5 . Masas atómicas; C = 12,0; H = 1,0; O=16,0. Solución: Para saber si la disolución acuosa es adecuada como líquido conservante hemos de calcular su pH. El ácido benzoico se disocia según la reacción: C6H5-COOH + H2O ⇔ C6H5-COO- + H3O+ C0 (1-α) c0α c0α [ ][ ] [ ] ( )α αα − = − − = +− 1 .. 0 00 56 356 c cc COOHHC OHCOOHC Ka c0α2 = 6,5⋅10-5 c0 = 0,05 M α = 0,036 [H3O+ ] = c0⋅α = 0,0018 (0,18%) pH = - log [H3O+ ] = 2,74 Puesto que pH < 5, la disolución de ácido benzoico será adecuada como líquido conservante.
  • 350.
    MADRID / SEPTIEMBRE99. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / CUESTIÓN nº2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 2.- La producción industrial de agua de cloro se basa en la reacción del cloro con agua, formándose los iones hipoclorito y cloruro, de manera que la disolución resultante se puede emplear como agente blanqueante y desinfectante debido al carácter oxidante del ion hipoclorito formado. a) Escriba y ajuste la reacción. Explique razonadamente de qué tipo de reacción se trata. b) ¿Como se modificaría el rendimiento de la reacción si se adiciona una base?. Solución: a) La reacción propuesta será: Cl2 + H2O ⇔ HClO + HCl ⇔ ClO- + Cl- + 2H+ Se trata de una reacción de dismutación que se puede ajustar del siguiente modo: Cl2 + 2e- ⇔ 2Cl- Cl2 + 2H2O ⇔ 2ClO- + 4H+ + 2e- 2 Cl2 + 2H2O → 2Cl- + 2ClO- + 4H+ 2 Cl2+ 2H2O → 2HCl + 2HClO b) Si se adiciona una base XOH, esta va a liberar iones OH- XOH → X+ + OH- Estos iones OH- van a proporcionar un pH básico que favorece la reacción anterior y aumenta el rendimiento.
  • 351.
    MADRID / SEPTIEMBRE99. COU / QUÍMICA / OBLIGATORIA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 1.- Al valorar un vinagre se comprueba que se necesitan 25 mL de una base de concentración 0,1 N para neutralizar 5 mL del mismo. Calcule: a) La concentración del ácido acético contenido en el vinagre. b) El tanto por ciento en peso del ácido acético, sabiendo que la densidad del vinagre es de 1,0 g/mL. Datos: masas atómicas: C = 12; H = 1; O = 16. Solución: a) En el momento de la neutralización se cumple que: Nº equiv. ácido = Nº equiv. base O lo que es lo mismo: (N · V)ácido = (N · V )base De donde: N ácido = (0,1 · 0,025) / 0,005 = 0,5 N Y como el ácido acético es monoprótico, coinciden normalidad y molaridad, siendo entonces: M ácido = 0,5 M b) Con la molaridad del ácido hallada, y con su masa molecular, se determinan los gramos de ácido acético contenidos en 1 L de vinagre: 0,5 moles/l · 60 g/mol = 30 g/L de ácido acético hay en el vinagre Con la densidad (1,0 g/mL = 1000 g/L), se determina el contenido del vinagre en ácido acético, en tanto por ciento en peso: % peso de ác. acético = (100 · 30) / 1000 = 3 %
  • 352.
    MADRID / SEPTIEMBRE99. COU / QUÍMICA / OBLIGATORIA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 4.- a) Exprese la relación entre la solubilidad y el producto de solubilidad de una sal del tipo AB2. b) Razone cómo se verá afectada la solubilidad del yoduro de plomo (II) al añadir yoduro potásico. Solución: a) El equilibrio de solubilidad de la sal insoluble se expresa así: AB2 (s) λ A2+ (aq) + 2 B- (aq) s 2 s Siendo s la solubilidad y Ks el producto de solubilidad. Ks = [A2+ ] · [B- ]2 = s · (2 s)2 = 4 s3 De donde.: s = (Ks / 4)1/3 b) El equilibrio de solubilidad del yoduro de plomo (II) será: PbI2 (s) λ Pb2+ (aq) + 2 I- (aq) Si se le añade KI , se está aumentando la concentración de iones I- , luego el equilibrio responderá en el sentido en que se oponga a esta alteración, es decir, disminuyendo la solubilidad del yoduro de plomo (II).
  • 353.
    MADRID / SEPTIEMBRE99. COU / QUÍMICA / OBLIGATORIA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 5 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 5.- a) Explique la obtención de amoníaco a partir de sus elementos, y las condiciones de presión y temperatura que la favorecen, sabiendo que es un proceso exotérmico. b) ¿Cuál sería la influencia de un catalizador en ese proceso? Solución: a) Se obtiene por reacción directa entre el nitrógeno y el hidrógeno: N2 (g) + 3H2 (g) λ 2NH3 (g) DH < 0 Lo que nos interesa es aumentar la producción de amoníaco, es decir, desplazar el equilibrio hacia la derecha, lo cual se consigue así: - Se aumenta la presión, para mantener P·V = cte, el equilibrio se desplazará hacia donde haya menor número de moles, en este caso, hacia el producto. - Se disminuye la temperatura, de modo que, para oponerse a esta modificación, el sistema tiende a ceder calor, desplazándose el equilibrio en el sentido en que es exotérmico. b) Los catalizadores positivos aumentan la velocidad de una reacción pero no afectan al estado de equilibrio. En el caso concreto de la síntesis de amoníaco, es conveniente utilizarlos, pues las temperaturas relativamente bajas a las que se trabaja, hacen que la cinética de la reacciónsea muy lenta.
  • 354.
    MADRID / SEPTIEMBRE99. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A/ nº 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 4.- Razone la validez o no de las siguientes afirmaciones: a) Un ácido y su base conjugada reaccionan entre sí para formar sal más agua. b) El agua como ácido es su propia base conjugada. c) La base conjugada de un ácido débil es una base fuerte. d) Una base y su ácido conjugado reaccionan para dar disoluciones neutras. Solución: a) Falso. Un ácido no puede reaccionar con su base conjugada, puesto que formarían un par ácido-base de Brönsted. Por ejemplo el ácido HCl no reaccionaría con los iones Cl- (base conjugada). b) Falso. La base conjugada del agua, como ácido, es el ión OH- . Así el equilibrio de autoionización del agua es: H2O + H2O D H3O+ + OH- Base1 Acido2 Acido1 Base2 c) Verdadero. Por ejemplo el ácido débil CH3-COOH tiene como base conjugada fuerte el ión acetato CH3-COO- , que puede sufrir hidrólisis. Juntos forman un par conjugado ácido- base. d) Falso. Una base como por ejemplo el NH3 no reacciona con su ácido conjugado NH4 + .
  • 355.
    MADRID / JUNIO98.LOGSE/QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / Nº 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 4.- Una mezcla gaseosa constituida inicialmente por 3,5 moles de hidrógeno y 2,5 moles de yodo, se calienta a 400ºC con lo que al alcanzar el equilibrio se obtienen 4,5 moles de HI, siendo el volumen del recipiente de reacción de 10 litros. Calcule: a) El valor de las constantes de equilibrio Kc y Kp. b) La concentración de los compuestos si el volumen se reduce a la mitad manteniendo constante la temperatura de 400ºC. Solución 4: El equilibrio de formación del yoduro de hidrógeno es: H2 + I2 <--> 2HI Las concentraciones iniciales de yodo e hidrógeno son: [H2]0= 3,5/10 = 0,35 M [I2]0 = 2,5/10 = 0,25 M H2 + I2 <--> 2HI concentración inicial: 0,35 0,25 concentración en el equilibrio: 0,35-x 0,25-x 2x como [HI]eq= 0,45 mol/l 2x = 0,45 x = 0,225 M Kc = HI[ ]2 H2[ ] I2[ ] = 0,452 0,125( )⋅ 0,025( ) = 64,8 n )RT(KcKp ∆ = como sólo se tienen en cuenta los moles gaseosos: ∆ = 2 − 2 = 0 Kp=Kc=64,8 b) Si la temperatura permanece constante, el valor de las constantes de equilibrio no varía. Al reducirse el volumen a la mitad, las concentraciones iniciales son: [H2]= 3,5/5 = 0,7 M [I2] = 2,5/5 = 0,5 M el equilibrio se estudia de manera análoga al apartado anterior: H2 + I2 <--> 2HI concentración inicial: 0,7 0,5
  • 356.
    MADRID / JUNIO98.LOGSE/QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / Nº 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM concentración en el equilibrio: 0,7-x´ 0,5 –x´ 2x´ 64,8 = 2x´ / (0,7-x´) · (0,5-x´) x´ = 0,45 Las concentraciones en el equilibrio son: [H2] = 0,7 –0,45 = 0,25 M [I2] = 0,5 –0,45 = 0,05 M [HI] = 0,9 M
  • 357.
    MADRID / JUNIO98.LOGSE/QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / Nº 5 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 5.- En un laboratorio se tienen dos matraces, uno conteniendo 15ml de HCl cuya concentración es 0,05 M y el otro 15 ml de ácido etanoico (acético) de concentración también 0,05 M. a)Calcule el pH de cada una de ellas. b) ¿Qué cantidad de agua se debe añadir a la más ácida para que el pH de las dos disoluciones sea el mismo?. Solución 5: El HCl es un ácido fuerte, por lo que se le considera completamente disociado. HCl + H2O <--> Cl- + H3O+ El ácido etanoico es débil, como se ve en su Ka = 1,8·10-5 , y estará parcialmente disociado: CH3—COOH + H2O <--> CH3—COO- + H3O+ El pH se define como –log[H3O+ ]. Calculo el pH del HCl. Como es un ácido fuerte, y según su reacción de disociación: [H3O+ ]= 0,05 M pH=-log[H3O+ ] = 1,3 Para el CH3—COOH el tratamiento es el de un equilibrio y sustituyendo los valores en la expresión de Ka : ]O[HC ]O[H COOH]-[CH ]O][HCOO-[CH Ka 30 2 3 3 3 - 3 + ++ − == Se hace la siguiente aproximación: C0 ≈ C0 − H3 0 + [ ] De donde [H3O+ ] = 10-3 M pH =3,0 b) Para que la disolución de HCl tenga el mismo pH, es decir pH = 3,0 [H3O+ ]=10-3 M [HCl] = 10-3 M Luego hay que pasar de un ácido 0,05 M a otro más diluido 0,001 M, es decir diluir el HCl concentrado 50 veces. Por tanto el volumen final será 50 veces el volumen inicial (15 mL) V final = 50 · 15 = 750 mL Suponiendo que los volúmenes son aditivos: 750 – 15 = 735 mL
  • 358.
    MADRID / JUNIO98.LOGSE/QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / Nº 5 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Hay que añadir 0,735L de agua a la disolución de HCl concentrado para que el valor de su pH aumente hasta 3,0.
  • 359.
    MADRID / JUNIO98.COU / QUIMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO/ OPCION A / Nº 2 2.- Se sabe que 100 ml de una de una disolución de ácido oxoclorato de hidrógeno (ác.hipocloroso) que contiene 1,05 gramos, tiene un pH de 4,1. Calcule: a) La constante de disociación del ácido. b) El grado de disociación. Datos: Masas atomicas Cl = 35,5 ; O = 16 ; H = 1 Solución : a) El peso molecular del ácido oxoclorato de hidrogeno es de 52,5 g/mol, por lo que si la disolución contiene 1,05 g el nº de moles será: 1,05 g nHClO = = 0,0200 mol. 52,5 g/mol Como esta cantidad de moles esta disuelta en 100 mL, que son 0,1 litros, la concentración será: 0,02 mol [HClO] = = 0,200 M 0,1 L Conocido el pH de la disolución, podemos hallar la concentración de iones H3O+ : pH = 4,1 4,1 = - log [H3O+ ] [H3O+ ] = 7,9·10-5 M Conocidas las concentraciones escribimos el equilibrio de disociación: HClO + H2O D ClO- + H3O+ Co 0,2 0 0 Ceq (0,2-7,9·10-5 ) 7,9·10-5 7,9·10-5 Sustituyendo en la expresión de la constante de acidez: [ClO- ]· [H3O+ ] (7,9·10-5 )2 Ka = = [HClO] 0,2 - 7,9·10-5
  • 360.
    Ka = 3,1·10-8 b)Mediante una relación entre los moles de HClO y la Ka se conoce el grado de disociación del equilibrio: 0,2 mol HClO 7,9·10-5 mol 1 mol HClO 7,9·10-5 mol = = 3,9·10-4 ( 3,9·10-2 %) 0,2 mol
  • 361.
    COMUNIDAD VALENCIANA /JUNIO 05 LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE A / PROBLEMA 1A www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM BLOQUE A PROBLEMA 1A El ácido acetilsalicílico, C9H8O4, es el componente activo de la aspirina. Al disolver 0,523 gramos de ácido acetilsalicílico en 0,05 litros de agua, el pH final de la disolución resulta ser 3,36. Calcule: a) La constante de acidez del ácido acetilsalicílico. (1,2 puntos) b) Si a la disolución resultante del apartado anterior se le añaden 10-5 moles de HCl, ¿cuál será el pH de la disolución final? (0,8 puntos) Datos: Masas atómicas: H = 1; C = 12; O = 16. SOLUCIÓN a) Calculamos la concentración inicial, en moles/litro, del ácido acetilsalicílico: mol/g18012918164)OHC(M 489r ; 002905'0 180 523'0 Mr m )OHC(n 489i moles 0581'0 05'0 002905'0 V n OHC i i489 mol/L Establecemos la ecuación del equilibrio de acidez del 489 OHC , y la tabla que nos permite relacionar las concentraciones iniciales y las concentraciones una vez alcanzado el estado de equilibrio: 489 OHC (aq) + OH2 4 O 7 H 9 C (aq) + OH3 (aq) Conc. Iniciales (mol/L) 0’0581 _______ 0 0 Conc. en el equilibrio (mol/L) 0’0581-x _______ x x (llamamos x a la concentración de ácido acetilsalicílico que se consume hasta que se alcanza el estado de equilibrio). Aplicamos ahora la ecuación de la constante de acidez del ácido fórmico, que es la constante que corresponde al equilibrio planteado: eq489 eqeq3 489a OHC OH )OHC(K 4 O 7 H 9 C (1) Sustituyendo en (1) el valor de las concentraciones en el equilibrio (tabla de equilibrio), obtenemos una ecuación que nos permite relacionar Ka con x:
  • 362.
    COMUNIDAD VALENCIANA /JUNIO 05 LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE A / PROBLEMA 1A www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM x0581'0 x x0581´0 xx K 2 a (2) El valor de x lo podemos obtener del dato del pH de la disolución una vez alcanzado el equilibrio (pH=3’36): L/mol10·365'41010OHx 436'3pH eq3 Por tanto, sustituyendo el valor de x en la ecuación (2): 6 4 24 a 10306'3 10·365'40581'0 )10365'4( K (sus unidades serían: mol/L) b) La concentración añadida de HCl es : L/mol102 05'0 10 M 4 5 HCl El HCl en primer lugar se disocia totalmente, ya que es un ácido fuerte: HCl + OH2 Cl (aq) + OH3 (aq) Conc. Iniciales (mol/L) 4 102 _______ 0 0 Conc. finales (mol/L) 0 _______ 4 102 4 102 Esta concentración de OH3 prorporcionada por el HCl al disociarse, estará presente como ión común inicialmente en el equilibrio de acidez del ácido acetilsalicílico: 489 OHC (aq) + OH2 4 O 7 H 9 C (aq) + OH3 (aq) Conc. Iniciales (mol/L) 0’0581 _______ 0 4 102 Conc. en el equilibrio (mol/L) 0’0581-y _______ y 4 102 + y Sustituyendo en Ka (ecuación (2)): y0581´0 yy)+(2·10 K -4 a ; y0581´0 yy)+(2·10 10306'3 -4 6 ; resolviendo esta ecuación se obtiene el valor de L/mol10·3678'3y 4 , con lo cual:
  • 363.
    COMUNIDAD VALENCIANA /JUNIO 05 LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE A / PROBLEMA 1A www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM L/mol103678'5103678'3102y102OH 4444 eq3 El valor de pH de esta disolución será: 27'310·3678'5logOHlogpH 4 eq3 (lógicamente, más ácido que el del apartado a), ya que se ha añadido HCl a la disolución).
  • 364.
    CASTELLÓN / SEPTIEMBRE00. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / CUESTIÓN 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Cuestión 4.- Indicar si las frases siguientes son verdaderas o falsas, justificando la respuesta: a) Si la constante de equilibrio de una reacción es elevada, significa que los productos se obtienen rápidamente. b) La constante de equilibrio de una reacción es constante, es decir, no depende de nada, excepto de la naturaleza de la reacción en cuestión. c) Cuando una reacción reversible alcanza el equilibrio, aunque la cantidad total de productos y de reactivos no varía, siguen produciéndose las reacciones directa ( de reactivos a productos) e inversa (de productos a reactivos). Solución: a) Falsa. La velocidad de reacción no está relacionada con la constante de un equilibrio ni con otras magnitudes termodinámicas. b) Falsa. La constante de cualquier equilibrio varía con la temperatura, aunque no depende de la presión, el volumen o las concentraciones de reactivos y productos. c) Verdadera. El equilibrio químico es dinámico, lo que significa que se pasa continuamente de productos a reactivos, y viceversa, aunque las concentraciones de todos ellos permanezcan invariables.
  • 365.
    CASTELLÓN / SEPTIEMBRE00. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / PROBLEMA 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Problema 1.- El ácido cis- cinámico (que es un ácido monoprótico que se puede simbolizar como HCin, por ejemplo) tiene Ka = 1,3·10-4 . Se disuelven 2,96 g de este ácido en agua, hasta obtener 200 ml de disolución, cuyo pH es 2,45. Calcular el peso molecular del ácido cis- cinámico. Solución: Como el pH = 2,45, se calcula la concentración de protones en el equilibrio, ya que: pH = -log [H3O+ ] Obteniendose: [H3O+ ]= 3,55·10-3 M El equlibrio de disociación del ácido dado sería: HCin + H2O H3O+ + Cin- [ ]inic. Ci -- -- [ ]equil. Ci - 3,55·10-3 3,55·10-3 3,55·10-3 Y sustituyendo en la expresión de la constante de acidez, cuyo valor es conocido: Ka = 1,3·10-4 = ([H3O+ ] · [Cin- ]) / [HCin ] = ((3,55·10-3 )2 / (Ci -3,55·10-3 )) De donde: Ci = 0,10 M Al conocer la concentración inicial de ácido, la masa de ácido disuelta, y el volumen de agua empleado, se calcula la masa molecular de dicho ácido: M = (m / Mm) / V 0,10 = (2,96 / Mmolec.) / 0,2 Mm HCin = 148 g /mol
  • 366.
    CASTELLÓN / SEPTIEMBRE00. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / PROBLEMA 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Problema 2.- Se disuelven 0,117 g de cloruro de sodio en 200 ml de agua. A esta disolución se le añaden 10 ml de otra disolución acuosa de AgNO3 0,02 M, con lo que precipita cloruro de plata. Calcular la masa que se obtiene de AgCl. Datos: Kps (AgCl) = 1,78310-10 . Masas atómicas relativas: Ag = 107,9, Cl = 35,5; Na = 23. Solución: Con la masa de sal que se da como dato, y la masa molecular que se calcula a partir de las masas atómicas del sodio y el cloro, se determinan los moles de NaCl; y posteriormente, con el volumen total (200 + 10 = 210 mL) pasado a litros, su concentración molar: n NaCl = 0,117 / 58,5 = 0,002 = 2·10-3 moles M NaCl = 2·10-3 / 0,210 = 9,5·10-3 moles / L Esta concentración de NaCl, coincide con la de sus iones, pues es una sal soluble totalmente disociada. [Cl- ] = [Na+ ] = 9,5·10-3 moles / L Ahora para el AgNO3 la nueva molaridad al realizar la mezcla de las dos disoluciones es: n AgNO3 = V · M = 0,01 · 0,02 = 2·10-4 moles [AgNO3] = (0,02 · 0,01) / 0,210 = 9,5·10-4 M Esta es una sal soluble y esta también totalmente disociada por lo que: [Ag+ ] = 9,5·10-4 M La sal formada es AgCl, poco soluble, luego disociada parcialmente: AgCl (s) Ag+ (ac) + Cl- (ac) Y su producto iónico es: [Ag+ ]·[ Cl- ] = (9,5·10-3 ) · (9,5·10-4 ) = 9,0·10-6 Como este valor resulta mayor que el producto de solubilidad (Kps = 1,78·10-10 ), la sal precipitará, depositándose en el fondo del recipiente todos los iones plata de la disolución original de AgNO3
  • 367.
    CASTELLÓN / SEPTIEMBRE00. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / PROBLEMA 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM NaCl + AgNO3 AgCl$ + NaNO3 Habrá precipitado prácticamente todo el AgCl obteniéndose, según la estequiometría: n AgCl = 2·10-4 moles de AgCl Y expresando esta cantidad en gramos: M AgCl = 2·10-4 · 143,4 = 0,0286 g = 28,6 mg de AgCl
  • 368.
    ALICANTE / JUNIO00. COU / QUÍMICA /CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCION A / EJERCICIO 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 1.- a) Defina claramente el concepto de ácido, de base y de reacción ácido-base según el modelo de Lewis. b) Indique dos especies que actúen como ácido Lewis y dos especies que actúen como base Lewis. Escriba las reacciones ácido-base correspondientes. Solución: a) Según Lewis: -Ácido es toda sustancia capaz de aceptar un par de electrones. -Base es toda sustancia capaz de ceder un par de electrones. Las reacciones ácido-base de Lewis no son reacciones de neutralización sino que son reacciones de coordinación, que pueden conducir, desde la obtención de estructuras sencillas, hasta la formación de iones complejos. Una reacción ácido-base implicaría la ruptura del enlace covalente que une el protón con el ácido y la formación de un nuevo enlace covalente coordinado del protón con un par de electrones libres de la base. b) Bases: NH3, PCl3 Acidos: HCl, Cu2+ Las reacciones ácido-base serían las siguientes: H3N: + HCl à NH4 + + Cl- H3N: + Cu2+ à Cu(NH3)4 2+ Cl3P: + BF3 à Cl3P:BF3
  • 369.
    ALICANTE / JUNIO00. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCION B / EJERCICIO 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 2.- A 480ºC y 1 atm de presión, el amoníaco (NH3) está disociado en un 66% dando H2 y N2. Calcular : a) El valor de la constante de equilibrio (Kp) a 480ºC. b) Las presiones parciales de cada componente cuando, a 480ºC, se aumenta la presión hasta 20 atm. Justifique cualquier aproximación que realice y razone el resultado obtenido. Solución: a) La reacción que tiene lugar es la siguiente: 2 NH3 (g) ⇔ N2 (g) + 3 H2 (g) n inic. 2n0 n reacc. 2n0α n eq. 2n0(1-α) n0α 3n0α Si llamamos n0 al nº de moles iniciales de NH3 y α al grado de disociación del NH3, el nº de moles en el equilibrio de cada sustancia, es el indicado en la reacción, y el nº total de moles será la suma: nT = 2n0(1-α) + n0α + 3n0α = 2n0 (1+α) Teniendo en cuenta que PT = 1 atm, las presiones parciales en equilibrio serán: PNH3 = [(1-α)/ (1+α)]⋅ PT = 0,205 atm PN2 = [α / 2(1+α)]⋅ PT = 0,199 atm Ph2 = [3α / 2(1+α)]⋅ PT = 0,596 atm Aplicando la L.A.M al caso de Kp tendríamos: Kp = (PN2 ⋅ P3 H2) / P2 NH3 = [ 0,199 · (0,596)3 ] / (0,205)2 = 1,0025 atm2 b) Al aumentar la presión el equilibrio se desplaza hacia el miembro de menor volumen, es decir, hacia la izquierda, por lo que la disociación de NH3 será menor, α debe disminuir. Si la expresión de Kp es: Kp = (PN2 ⋅ P3 H2) / P2 NH3 ≈ 1 (ya que T no varía) Sustituyendo en dicha expresión los valores de las presiones parciales y simplificando queda: [3α2 PT 2 ] / [4 (1+α)2 (1-α)2 ] = 1
  • 370.
    ALICANTE / JUNIO00. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCION B / EJERCICIO 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Como PT = 20 atm resulta la expresión: 300α2 = 1+ α4 + 2α2 α4 - 298α2 + 1 = 0 Si x = α2 x2 - 298x +1 = 0 x = 0,0033 α = 0,058 (5,8 %) Las presiones parciales de cada sustancia serán ahora: (PT = 20 atm) PNH3 = [(1-α)/ (1+α)]⋅ PT = 17,8 atm PN2 = [α / 2(1+α)]⋅ PT = 0,55 atm Ph2 = [3α / 2(1+α)]⋅ PT = 1,65 atm
  • 371.
    COMUNIDAD VALENCIANA /JUNIO 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE C / CUESTIÓN Nº 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 3.- La reacción para la obtención industrial de amoníaco está basada en la reacción: N2 (g) + 3 H2 (g) 2 NH3 (g) DDHº = -92 KJ Razonar qué efecto producirá sobre el equilibrio: a) Una disminución del volumen del reactor a temperatura constante. b) Un aumento de temperatura a presión constante. c) La adición de un catalizador. Solución: Por el principio de Le Chatelier, si sobre un sistema en equilibrio se introduce alguna modificación, dicho sistema tenderá a evolucionar ene le sentido que se oponga a tal cambio: a) Una disminución de volumen está provocada por un aumento de presión, lo cual provoca que el equilibrio se desplace en el sentido en que se reduzca el número de moles de gases, en este caso, hacia la derecha, aumentando la producción de amoníaco. b) Si se eleva la temperatura, el equilibrio evoluciona en el sentido en que se absorba calor, esto es, en que sea endotérmica. En este caso, hacia la izquierda, pues tal y como está escrito el equilibrio, la entalpía es negativa. c) La presencia de un catalizador solamente modifica la velocidad de una reacción, no desplaza el equilibrio.
  • 372.
    COMUNIDAD VALENCIANA /JUNIO 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE C / CUESTIÓN Nº 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 4.- a) ¿Cuál es la diferencia entre el concepto de ácido y base de Arrhenius y de Brönsted y Lowry? b) Dados los siguientes ácidos: HClO4 (ácido fuerte) HF (Ka = 7 · 10-4 ) HClO (Ka = 3,2 · 10-8 ) Escribir sus bases conjugadas respectivas. c) Ordenar, razonadamente, las bases conjugadas del apartado b) en orden creciente de fuerza como bases. Solución: a) Según Arrhenius, un ácido es aquella especie que en disolución acuosa se disocia desprendiendo protones. Y base, la especie que al disociarse cede iones OH-. Para Brönsted, un ácido es una molécula o ión, que en disolución tiende a ceder protones, mientras que las bases son aquellas que captarían protones, existiendo así pares ácido- base conjugados. b) Se escriben las reacciones de disociación de los tres ácidos, siendo equilibrios en los dos últimos casos, por tratarse de ácidos débiles, disociados parcialmente: HClO4 + H2O τ H3O+ + ClO4 - HF + H2O H3O+ + F- HClO + H2O H3O+ + ClO- Las bases conjugadas serán, por tanto: ClO4 - conjugado del ácido perclórico, HClO4 F- conjugado del ácido fluorhídrico, HF ClO- conjugado del ácido hiplocloroso, HClO c) Existe una relación constante entre la constante de disociación un ácido y la de su base conjugada: Kw = Ka · Kb
  • 373.
    COMUNIDAD VALENCIANA /JUNIO 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE C / CUESTIÓN Nº 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Donde Kw es el producto iónico del agua, que a 25º C vale 10-14 Por ello, a un ácido fuerte (con Ka alta), le corresponderá una base débil (con Kb pequeña), y viceversa. En orden creciente, la fuerza de las bases conjugadas anteriores será: ClO4 - F- ClO-
  • 374.
    COMUNIDAD VALENCIANA /JUNIO 02. LOGSE / QUÍMICA / TERMOQUÍMICA / BLOQUE A / PROBLEMA Nº 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 1.- Se dispone de 80 ml de una disolución 0,15 M de ácido clorhídrico, disolución A, y de 100 ml de una disolución 0,1 M de hidróxido de sodio, disolución B. Se quiere saber: a) El pH de la disolución A. b) El pH de la disolución B. c) Si se mezclan las dos disoluciones, ¿cuánto valdrá el pH de la resultante? Solución: a) Se escribe la disociación total del ácido fuerte, teniendo en cuenta que por ello la concentración inicial de ácido será la misma que la final de los iones: HCl + H2O τ H3O+ + Cl- [ ]inicial 0,15 -- -- [ ]final -- 0,15 0,15 Por la definición de pH se tiene: pH = - log [H3O+ ] = 0,82 b) Con el hidróxido de sodio, como base fuerte: NaOH τ Na+ + OH- [ ]inicial 0,1 -- -- [ ]final -- 0,1 0,1 Ahora se determina el pOH, y a continuaciónel pH: pOH = - log [OH- ] = 1 pH = 14 - 1 = 13 c) Al mezclar el ácido con la base, se forma una sal neutra, pues procede de ácido y base fuertes, pero al determinar el número de moles que reaccionará de las dos especies, se tiene que el HCl está en exceso, luego sobrarán protones, y la mezcla tendrá carácter ácido: moles HCl = 0,08 · 0,15 = 0,012 moles moles NaOH = 0,1 · 0,1 = 0,01 moles HCl + NaOH τ NaCl + H2O
  • 375.
    COMUNIDAD VALENCIANA /JUNIO 02. LOGSE / QUÍMICA / TERMOQUÍMICA / BLOQUE A / PROBLEMA Nº 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Moles iniciales 0,012 0,01 -- -- Moles finales 0,002 -- 0,01 Con los moles de ácido sobrantes, se escribe de nuevo la reacción de disociación: HCl + H2O τ H3O+ + Cl- n inicial 0,002 -- -- n final -- 0,002 0,002 Luego la concentración de protones presente en el volumen total será: [H3O+ ] = 0,002 / 180 = 0,011 M De nuevo, por la definición de pH se tiene: pH = - log [H3O+ ] = 1,95 Como era de esperar, el pH corresponde a una disolución ácida.
  • 376.
    CASTELLÓN / JUNIO98. COU / QUÍMICA /CINÉTICA Y EQUILIBRIO /OPCIÓN A/ Nº 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 1.- Un equilibrio químico de primordial importancia en el horno alto es: C (s) + CO2 (g) ⇔ 2CO (g) Kp (900 K) = 0,17 atm. En un recipiente hermético de 100 L se ha introducido dióxido de carbono a una presión de 0,8 atm, manteniendo la temperatura a 900 K. Si existe carbono en exceso, calcular: a) los moles de CO en el equilibrio, b) la presión total en el equilibrio. Datos:R = 0,082 atm ⋅ L ⋅ K-1 ⋅ mol-1 Solución: Tenemos en este problema un equilibrio heterogéneo, donde utilizaremos las presiones parciales de los componentes gaseosos. La ecuación del equilibrio es: C (s) + CO2 (g) ⇔ 2CO (g) P0 - 0.8 0 Pr - x 0 Peq - 0,8-x 2x Sustituyendo en la expresión de la constante de equilibrio: Kp = (Pco)2 / Pco2 0,17 = (2x)2 / (0,8-x) De donde se obtiene la ecuación de segundo grado: 4x2 + 0,17 x - 0, 136 = 0, cuya solución es: x = 0, 16 atm. Entonces, Pco = 2· 0,16 = 0,32 atm. a) Los moles de CO en el equilibrio se obtienen aplicando la ecuación de los gases ideales: pV = nRT n = 0,33 mol de CO b) La presión total será: Pt = Pco2 + Pco = (0,8 - 0,16) + 0,32 = 0,96 atm. 1173·082,0 100·32,0 · · == TR Vp n
  • 377.
    CASTELLÓN / JUNIO98. COU / QUÍMICA /CINÉTICA Y EQUILIBRIO /OPCIÓN A/ Nº 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 2.- A una disolución que contiene 50 mL de HCl 0,1 M se le van añadiendo cantidades sucesivas de volúmenes de NaOH 0,1 M. Calcular: a) El pH inicial, antes de la adición de la base. b) El pH después de la adición de 10 mL, 49,99 mL, 50 mL, 50,01 mL y 75 mL de base. Solución: a) En primer lugar calculamos el pH inicial de la disolución de HCl 0,1M. Puesto que se trata de un ácido muy fuerte, se encuentra totalmente disociado: HCl + H2O → H3O+ (aq ) + Cl- (aq) Por lo tanto: [H3O+ ] = 0,1 M pH = -log (0,1) = 1 b) Como las disoluciones de ácido y de base tienen la misma molaridad, al añadir a los 50 mL de HCl 0,1 M, 10 mL de NaOH 0,1 M, puede decirse que van a quedar 50 - 10 = 40 mL de HCl 0,1 M sin neutralizar. n = M⋅V =0,1⋅40⋅10-3 = 4⋅10-3 mol HCl Estos moles estarían contenidos en un volumen de disolución de 50 + 10 = 60 mL, con lo cual la molaridad de esta nueva disolución y su pH serán: M= V n = 3 3 10·60 10·4 − − =0,067M [HCl] = [H+ ] = 0,067 M pH = -log (0,067) = 1,2 Cuando añadimos 49,9mL de NaOH, quedan sin neutralizar: n = 10-6 mol HCl [H+ ]= 3 6 10·99,99 10 − − ≈ 10-5 M pH = - log 10-5 = 5
  • 378.
    CASTELLÓN / JUNIO98. COU / QUÍMICA /CINÉTICA Y EQUILIBRIO /OPCIÓN A/ Nº 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Al añadir 50 mL de NaOH no queda nada sin neutralizar, por tanto pH = 7 Cuando añadimos 50,01 mL de NaOH, quedan sin neutralizar: n =10-6 mol NaOH [OH- ]= 3 6 10·01,100 10 − − =9.99·10-6 M pOH = 5 pH =14 – pOH = 9 Al añadir 75 mL de NaOH quedan sin neutralizar: n = 2,5⋅10-3 mol NaOH [OH- ]= 3 3 10·125 10·5,2 − − =0.02M pOH = -log (0,02) =1,7 pH = 14 – 1,7 =12,3
  • 379.
    CASTELLÓN / JUNIO98. COU / QUÍMICA /CINÉTICA Y EQUILIBRIO OPCIÓN A/ Nº 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 3.- La solubilidad del iodato de plomo (II) en agua destilada es 1,11·10-2 g/L a 25ºC. Calcular: a) El producto de solubilidad del iodato de plomo (II) a 25 ºC. b) La concentración de los iones iodato y plomo en una disolución saturada a 25 ºC. Datos: Masas atómicas relativas: Pb = 207,19 ; I = 126,9 ; 0 = 16. Solución: El iodato de plomo (II) tiene el siguiente equilibrio de solubilidad: Pb(IO3)2 (s) ⇔ Pb2+ (aq) + 2 IO3 - (aq) Su producto de solubilidad es: Ks = [Pb2+ ] ⋅ [IO3 - ]2 Poniendo Ks en función de la solubilidad, como se cumple que: [Pb2+ ] = s ; [IO3 - ] = 2s Ks = s ⋅ (2s)2 = 4s3 La solubilidad nos la dan en g/L y se debe expresar en mol/L Luego s = 1,99·10-5 mol/L Sustituyendo en la expresión de Ks resulta: Ks = 4s3 = 4 · (1,99⋅10-5 )3 = 3,15·10-14 b) [Pb2+ ] = s = 1,99⋅10-5 M [IO3 - ] = 2s = 3,98⋅10-5 M 5 2 10·99,1 557 10·11,1 . / / − − === molecularM Lg Lmol
  • 380.
    COMUNIDAD VALENCIANA /JUNIO 99. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / PROBLEMA nº 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 2.- El compuesto NH2CO2NH4 (s) se descompone el calentarlo según la reacción: NH2CO2NH4 (s) D CO2 (g) + 2 NH3 (g) En un recipiente, en el que previamente se ha hecho el vacío, se calienta una cierta cantidad del compuesto sólido y se observa que la presión total del gas en el equilibrio es 0,843 atm a 400 K. a) Calcular Kp y Kc para el equilibrio presentado. b) Calcular la cantidad (en moles) del compuesto sólido que quedará sin descomponer si se introduce 1 mol en un recipiente vacío de 1 litro y se calienta hasta 400 K. Datos: R= 0,082 atm·L/(K·mol) Solución: a) Al ser doble el número de moles de amoniaco que de dióxido de carbono, su presión parcial también lo será: x + 2x = 0,843 atm x = 0,281 atm P(CO2) = 0,281 atm P(NH3) = 0,562 atm. Kp = P(CO2)· P(NH3)2 Kp = 0,281 · (0,562)2 = 8,9·10-2 Kp = Kc · (RT) ∆n ∆n = 3, por lo tanto: Kc = 8,9 ·10-2 / (0,082 · 400)3 = 2,5 ·10-6 b) Si llamamos x al número de moles descompuestos, tenemos: NH2CO2NH4 (s) D CO2 (g) + 2NH3 (g) Moleso 1 Molesr x Moleseq 1−x x 2x Kc = [CO2] · [NH3]2 2,5·10-6 = (x / 1) · (2x / 1)2 = 4x3 x = 8,5·10-3 mol Por lo tanto, la cantidad de sólido que queda sin descomponer será: 1−x = 1 − 8,5·10-3 = 0,9915 moles
  • 381.
    COMUNIDAD VALENCIANA /JUNIO 99. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / PROBLEMA nº 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
  • 382.
    COMUNIDAD VALENCIANA /JUNIO 99. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN nº 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 1.- Escribir las reacciones de disociación, según los modelos de Arrhenius y de Brönsted- Lowry, de las siguientes especies químicas: a) Ácido acético. b) Amoníaco. c) Hidróxido sódico. Solución: Según la teoría de Arrhenius, ácido es toda sustancia capaz de disociarse en iones hidronio (H3O+ ), y base es toda sustancia capaz de disociarse en iones hidroxilo (OH- ). Las reacciones de neutralización deben darse en medio acuoso. Por el contrario, para Brönsted-Lowry, ácido es toda sustancia capaz de ceder protones H+ y base es toda sustancia capaz de aceptar iones H+ . a) El ácido acético (CH3−COOH) es un ácido para las dos teorías. Arrhenius: CH3−COOH → CH3−COO- (aq) + H+ (aq) Brönsted-Lowry: CH3−COOH + H2O → CH3−COO - + H3O+ b) El amoníaco, NH3, no sería una base de Arrhenius, ya que no posee átomos de O. Brönsted-Lowry: NH3 + H2O → NH4 + + OH- c) El hidróxido sódico, NaOH, es una base para ambas teorías. Arrhenius: NaOH → Na+ (aq) + OH- (aq) Brönsted-Lowry: H2O + NaOH → Na+ + OH- + H2O El grupo hidroxilo del hidróxido de sodio actúa como base aceptando un protón de la molécula de agua.
  • 383.
    COMUNIDAD VALENCIANA /JUNIO 99.COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE B / Nº 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 2.- Se preparan disoluciones acuosas de las siguientes sales: nitrato sódico, cianuro de sodio, bromuro potásico, cloruro de amónico y acetato sódico. Escribe en cada caso las reacciones ácido-base correspondientes e indica, en base a las mismas, si el pH será ácido, neutro o básico. Datos: Ka del ácido cianhídrico = 4·10-10 ; Ka del ácido acético = 1,8·10-5 ; Kb del amoniaco = 1,8·10-5 . Solución: Nitrato de sodio: NaNO3 en disolución acuosa. Es una sal que se disocia completamente: NaNO3 → Na+ + NO3 - Na+ es un ácido débil que proviene de una basa fuerte NaOH, por lo tanto no sufre hidrólisis NO3 - es una base débil que proviene de un ácido fuerte HNO3, por lo que no sufre hidrólisis. Al no sufrir hidrólisis ninguno de los iones, el pH vendrá determinado por el producto iónico del agua (pH = 7 neutro). Cianuro de sodio: NaCN, es una sal que en disolución acuosa se disocia completamente. NaCN→ Na+ + CN- Na+ ácido débil, no sufre hidrólisis CN- base fuerte que proviene del HCN que es un ácido débil, por lo tanto sufre hidrólisis. CN- + H2O D HCN + OH- Como en la reacción de hidrólisis se desprenden iones OH- , el pH de las disolución será básico (pH 7). Bromuro potásico: KBr, es una sal que en disolución acuosa se disocia completamente. KBr → K+ + Br- K+ es un ácido débil que proviene de una base fuerte KOH, no sufre hidrólisis. Br- es una base débil que proviene de HBr ácido fuerte, no sufre hidrólisis. Como en el caso del NaNO3, el pH de la disolución es pH = 7, neutro. Cloruro amónico: ClNH4, en disolución acuosa se disocia totalmente. ClNH4 → Cl- + NH4 +
  • 384.
    COMUNIDAD VALENCIANA /JUNIO 99.COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE B / Nº 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Cl- es una base débil que proviene del HCl, ácido fuerte, no sufre hidrólisis NH4 + es un ácido fuerte, que proviene del NH3, base débil, sufrirá hidrólisis. NH4 + + H2O D NH3 + H3O+ En la reacción de hidrólisis se desprenden iones H3O+ , por lo que el pH de la disolución es ácido (pH 7). Acetato de sodio: CH3COONa, se disocia completamente en disolución acuosa. CH3COONa → CH3COO- + Na+ CH3COO- es una base fuerte que proviene de un ácido débil CH3COOH, sufre hidrólisis Na+ es un ácido débil que proviene de una base fuerte NaOH, no sufre hidrólisis CH3COO- + H2O D CH3COOH + OH- Se desprenden iones OH- , por lo que el pH de la disolución es básico (pH 7).
  • 385.
    ALICANTE / JUNIO99. COU/ QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN B / CUESTIÓN 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 1.- 0,301 gramos de un ácido orgánico se disolvieron en 100 mL de agua. Esta disolución se valoró con NaOH 0,2 M y se necesitaron 20,9 mL para su neutralización. A partir de estos datos podríamos deducir que el ácido orgánico es: a) CH3-CH2-COOH b) CH2=CH-COOH c) CH3-COOH Datos: Pesos atómicos: H=1,0; C=12,0; O=16,0 y Na=23,0 Solución: La reacción de neutralización que ha tenido lugar se produce mol a mol. Sabiendo que los moles de NaOH empleados son x, tenemos: 1000 mL disoluc. / 0,2 mol NaOH = 20,9 mL / x x = 4,18 · 10-3 mol NaOH Así, sabiendo que los moles reaccionantes del ácido son exactamente los mismos que los de NaOH, es decir, 4,18 · 10-3 , podemos determinar la masa molar, y por tanto el peso molecular, del ácido en cuestión: 4,18 · 10-3 mol / 0,301 g = 1 mol / x x = 72 g/mol Y su peso molecular será 72. Se trata, pues, del CH2=CH-COOH
  • 386.
    CASTELLON / JUNIO99.COU / QUIMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / CUESTION Nº 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 1.- Se desea averiguar la concentración de una disolución acuosa de cloruro de sodio. Para ello se toman 200 mL de dicha disolución y se mezclan a 25ºC con 400 mL de disolución de nitrato de plata 10-3 M. Se forma un precipitado que se filtra y se seca. El peso del precipitado, una vez seco, es 28,63 mg. ¿Qué concentración tenía la disolución de cloruro de sodio? Datos:a 25 ºC, Kps (AgCl) = 1,8·10-10 M2 . Supóngase que los volúmenes son aditivos y que tanto el NaCl como el AgNO3 se encuentra totalmente disociados. Masas atómicas relativas: Ag = 107,87; Cl = 35,5. Solución: Reacción ajustada: NaCl + AgNO3 → AgCl + NaNO3 Los moles de nitrato de plata utilizados: M = nº moles / V. 10-3 = nº moles / 0,4 nº moles de AgNO3 = 0,4·10-3 Los moles de AgCl obtenidos son: Nº moles = m(g) / Pm. nº moles de AgCl = 28,63 · 10-3 / 143,37 = 0,2·10-3 mol. Por la estequiometría de la reacción 1:1, si se han formado 0,2·10-3 moles de AgCl, los 0,4·10-3 moles de AgNO3 añadidos estarán en exceso y no los tendremos en cuenta en los cálculos estequiométricos. Los 0,2·10-3 moles de AgCl habrán sido originados a partir de 0,2·10-3 moles de NaCl, estos moles estarán contenidos en los 200 mL, por lo que la molaridad de la disolución será: M = moles / V M = 0,2·10-3 / 0,2 = 1·10-3 M Como la Kps del AgCl es muy pequeña, la cantidad de este que queda en disolución es tan pequeña que puede despreciarse.
  • 387.
    CASTELLÓN / JUNIO99.COU / QUIMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / PROBLEMA Nº2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 2.- a) El intervalo de viraje del indicador ácido-base naranja de metilo es, a pH entre 3,1 y 4,4, rojo-amarillo, y, el de la fenolftaleina, a pH entre 8,2 y 10, incoloro-rosa.¿Por qué ambos se pueden utilizar en la valoraciones de ácido fuerte (como HCl) con base fuerte (como el NaOH), cuyo pH de equivalencia es pH = 7, si a ese pH el primero es ya amarillo y el segundo aún es incoloro? b) El azul de bromotimol vira en un intervalo de pH entre 6 y 7,6 (amarillo-azul).Por tanto, parece en principio más adecuado como indicador para las valoraciones HCl / NaOH que los anteriores. Si estamos valorando 50 mL de HCl 0,2 M con NaOH 0,2 M, calcula el pH de la disolución de HCl 0,2M y el volumen de NAOH que se ha de añadir cuando: b.1) Se alcanza el punto de equivalencia, esto es, se ha neutralizado todo el ácido y el pH es 7. b.2) Se alcanza el punto final de la valoración empleando como indicador el naranja de metilo, es decir, cuando la disolución es de color amarillo y el pH es 4,4. b.3) Se alcanza el punto final de la valoración empleando como indicador la fenolftaleina, es decir, cuando la disolución empieza a adquirir tonalidad rosa pálido y el pH es 8,2. b.4) Se alcanza el punto final de la valoración empleando como indicador el azul de bromotimol, es decir, cuando la disolución es de color azul y el pH es 7,6. Solución: a) En las valoraciones de ácido fuerte con base fuerte, en las proximidades del punto de equivalencia hay un gran salto de pH aproximadamente de pH = 3 a pH = 10, y en este intervalo el naranja de metilo vira, a rojo y la fenolftaleina, vira a rosa. b.1) En las valoraciones de HCl / NaOH la normalidad del ácido y la base es igual, por lo que para alcanzar el punto de equivalencia el pH tiene que ser 7, por lo que habrá que añadir el mismo volumen de NaOH que volumen de HCl que tengamos, en este caso V = 50 mL b.2) Si el pH = 4,4 significa que [H3O+ ] = 4,0 · 10-5 M, como la concentración de iones hidrónio es muy pequeña, nos indica que estamos muy cerca del punto de equivalencia, por lo tanto está neutralizado casi todo el HCl, es decir hemos añadido casi 50 mL de la disolución de NaOH, por lo que el volumen total de la disolución es aproximadamente 100 mL, quedarán por lo tanto sin neutralizar x mL de HCl 0,2 M [H3O+ ] = 4,0·10-5 M = 0,2 M · x mL / 100 mL x mL = 4,0·10-5 · 100 / 0,2 = 0,02 mL Se han añadido exactamente 50-0,02 = 49,98 mL de la disolución de NaOH.
  • 388.
    CASTELLÓN / JUNIO99.COU / QUIMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / PROBLEMA Nº2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM b.3) Si el pH = 8,2, será: pOH = 14 – pH = 14 – 8,2 = 5,8 [OH- ] = 1,6·10-6 M. Esta concentración nos indica que nos hemos pasado un poco del punto de equivalencia, por lo que hay iones hidroxilo en exceso, queda un volumen x de NaOH 0,2 M en exceso: [OH- ] = 1,6·10-6 M = 0,2 M · x mL / 100 mL x mL = 1,6·10-6 · 100 / 0,2 = 8 · 10-4 mL, por lo que el volumen exacto añadido es de: 50 + 8·10-4 mL = 50,0008 mL b.4) Del mismo modo que en el apartado b.3), el volumen exacto de NaOH añadido resulta [OH- ] = 10-6,4 M = 0,2 M · x mL / 100 mL; x mL = 10-6,4 · 100 / 0,2 = 2·10-4 mL Volumen añadido = 50 + 0,0002 = 50,0002 mL.
  • 389.
    COMUNIDAD VALENCIANA /SEPTIEMBRE 00. LOGSE / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO/ OPCION A / CUESTION 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 1.- Determine la Kp a 1120 K del equilibrio químico representado por C (s) + CO2 (g) + 2 Cl2 (g) • 2 COCl2 (g) A partir de las constantes de equilibrio siguientes, a 1120 K: C (s) + CO (g) • 2 CO (g) Kp1 = 1,3·1014 COCl2 (g) • CO (g) + Cl2 (g) Kp2 = 1,667·102 Solución: La reacción en cuestión se obtendría a partir de las otras dos reacciones: C (s) + CO (g) • 2 CO (g) (-2) [ COCl2 (g) • CO (g) + Cl2 (g) ] C (s) + CO2 (g) + 2 Cl2 (g) • 2 COCl2 (g) La ley de Acción de Masas en la versión de Kp es la siguiente: Kp = 22 2 2 2 · ClCO COCl PP P Kp1 = 2 2 CO CO P P y Kp2 = 2 2 · COCl ClCO P PP A partir de estas expresiones se obtiene que: Kp = Kp1 / (Kp2)2 Kp = 1,3·1014 / (1,667·102 )2 = 4,678·109
  • 390.
    COMUNIDAD VALENCIANA /SEPTIEMBRE 00. LOGSE / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO /OPCION A / PROBLEMA 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 2.- Disponemos de un vaso que contiene 100 mL de disolución 0,15 M de KOH (base fuerte) y otro vaso que contiene 100 mL de disolución 0,15 M de NH3 (Kb = 1,8·10-5 ) a) Calcule el pH y la concentración de todas las especies presentes en el equilibrio en ambas disoluciones. b) Escriba las reacciones de neutralización de ambas bases con ácido clorhídrico (HCl).Calcule el volumen de disolución 0,45 M de HCl necesario para neutralizar cada una de las disoluciones KOH y NH3. Solución: a) Disolución de KOH 0,15 M V = 100 mL El hidróxido potásico es una base fuerte que en disolución acuosa se disocia completamente: KOH → K+ + OH- En la disolución aumenta la concentración de iones hidroxilo, este aumento de concentración influirá en el valor de pH. [OH- ] = 0,15 M pOH = - log [OH- ] = - log (0,15) = 0,83 A partir del producto de ionización del agua sabemos que: pH + pOH = 14 pH = 14 – pOH = 14 – 0,82 = 13,17 (muy básico) Disolución de NH3 0,15M V = 100 mL Kb = 1,8·10-5 El amoniaco es una base débil, lo comprobamos con el valor de la constante de basicidad, el equilibrio de hidrólisis es: NH3 + H2O • NH4 + + OH- Inicialmente 0,15 --- --- Reacciona x --- --- Equilibrio 0,15 – x x x Aplicando la ley del equilibrio se tiene: Kb = [ ][ ] [ ]3 4 NH OHNH −+ 1,8·10-5 = x2 / (0,15 – x)
  • 391.
    COMUNIDAD VALENCIANA /SEPTIEMBRE 00. LOGSE / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO /OPCION A / PROBLEMA 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Se obtienen dos valores de x, uno negativo que no tiene sentido químico, y el otro valor positivo: x = 1,63·10-3 [OH- ] = 1,63·10-3 mol/L pOH = -log [OH- ] = -log (1,63·10-3 ) = 2,78 Como en el caso anterior a partir del producto iónico del agua se obtiene pH = 14 – 2,78 = 11,22 (básico) b) En una reacciónde neutralizaciónel número de equivalentes de ácido es igual al número de equivalentes de base. La neutralización se representa así: H3O+ + OH- • 2 H2O Cada mol de iones hidronio se neutraliza con un mol de iones hidroxilo. En el caso de la base fuerte KOH (valencia = 1): N · V = N’ · V’ 0,15 · 0,1 = 0,45 · V’ V’ (HCl) = 3,3·10-4 L = 0,33 mL En el caso de la base débil NH3 , el resultado será: [OH- ] = 1,63·10-3 mol/L n OH- = M · V= 1,63·10-3 · 0,1 = 1,63·10-4 moles Se necesitan, por tanto: n H3O+ = 1,63·10-4 moles Lo cual supone una cantidad de moles igual del ácido fuerte: [HCl] = 1,63·10-4 moles Como tenemos un ácido HCl que es 0,45 M: n = V · M 1,63·10-4 = V · 0,45 V = 3,62 · 10-4 L = 0,362 mL HCl
  • 392.
    ALICANTE / SEPT00. COU / QUÍMICA /CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCION A / EJERCICIO 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 2.- En un recipiente vacío de 1 litro de capacidad, se introducen 0,1 moles de H2(g) y 0,1 moles de H2S(g) y se añade un exceso de S(s), dejando que el sistema alcance el equilibrio a 100ºC. La constante de equilibrio (Kp) para la reacción vale 14,3 y la reacción es exotérmica. a) Calcule las presiones de H2 y de H2S en el equilibrio. b) Si añadimos más S(s) a 100ºC ¿ Qué le ocurrirá a la cantidad de H2S(g) que existe en el equilibrio? c) La misma pregunta que en el apartado b) pero al disminuir el volumen del recipiente, a temperatura constante. d) La misma pregunta que en el apartado b) pero al disminuir la temperatura. Considere que los gases se comportan como ideales y considere el equilibrio: H2(g) + S(s) ⇔ H2S(g). Razone todas las respuestas. Solución: a) La reacción que tiene lugar es: H2(g) + S(s) ⇔ H2S(g) Como el S es sólido (equilibrio heterogéneo) no lo tendremos en cuenta para calcular Kp. Para saber hacia donde evolucionará la reacción calculamos el coeficiente de reacción: Q = 0,1/ 0,1= 1 Kp = 14,3 Puesto que Q Kp para que se alcance el equilibrio, Q debe aumentar hasta igualar Kp; es decir, la reacción deberá evolucionar de izquierda a derecha (aumento de la concentración del producto H2S). H2(g) + S(s) ⇔ H2S(g) n inic. 0,1 0,1 n reacc. x n eq. 0,1-x 0,1+x nT = 0,1-x + 0,1+x = 0,2 Kp = PH2S / PH2 14,3 = (0,1+x) / (0,1-x) x = 0,087
  • 393.
    ALICANTE / SEPT00. COU / QUÍMICA /CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCION A / EJERCICIO 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Aplicando la ley de los gase ideales y sabiendo que V = 1 L, se tiene: PT = nT·R·T / V PT = 0,2 · 0,082 · 373 / 1 = 6,12 atm Luego las presiones parciales en el equilibrio son: PH2S = (0,187 / 0,2) · 6,12 = 5,72 atm PH2 = (0,013 / 0,2) · 6,12 = 0,398 atm b) Al añadir S(s) el equilibrio no se desplazará, porque el S al ser sólido (su concentración es constante) no participa en el valor de la constante del equilibrio heterogéneo. La cantidad de H2S será la misma. c) Si disminuye el volumen del recipiente el equilibrio se desplazará en el sentido que disminuya el nº de moles. Como el nº de moles gaseosos en ambos términos es el mismo no se modifica el estado de equilibrio. La cantidad de H2S será la misma. d) Al disminuir la temperatura el equilibrio se desplazará en el sentido en que se desprenda energía. Como la reacción es exotérmica, el equilibrio se desplazará hacia la derecha, por lo que la cantidad de H2S aumenta.
  • 394.
    ALICANTE / SEPT00. COU / QUÍMICA /CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCION B / EJERCICIO 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 1.- a) Defina claramente el concepto de ácido, de base y de reacción ácido-base de acuerdo con el modelo de Brönsted-Lowry. b) Indique cuatro especies o moléculas que actúen como ácido, cuatro especies o moléculas que actúen como base y escriba las reacciones ácido-base correspondientes, de acuerdo con Brönsted-Lowry. Solución: a) Según Brönsted-Lowry: - Ácido es toda especie química ( molécula o ion ) capaz de ceder protones. - Base es toda especie química ( molécula o ion ) capaz de aceptar protones. De estas definiciones se desprende que si hay una sustancia que cede protones debe haber frente a ella otra que capte dichos protones, es decir, no cabe hablar, según esta teoría, de ácidos y de bases como entes aislados, sino más bien de pares ácido-base. Así, en una reacción, cada ácido tiene su base conjugada y cada base, su ácido conjugado. Las reacciones entre ácidos y bases son reacciones de transferencia de protones, es decir, reacciones proteolíticas. El esquema de una reacción ácido-base sería el siguiente: HA + B ⇔ A- + BH+ Ácido 1 Base 2 Base 1 Ácido 2 Dado un ácido HA y una base B, las reacciones que tendrán lugar serán: -El ácido HA se disocia en un protón y el anión A- . -La sustancia B capta el protón cedido por HA transformándose en el catión BH+ . b) Ácidos: NH4 + ; H3O+ ; HS- ; HSO4 - Bases: NH3; OH- ; Cl- ; SO4 2- Las reacciones correspondientes serán: NH3 + H2O ⇔ NH4 + + OH- B Ac Ac B HCl + H2O ⇔ Cl- + H3O+ Ac B B Ac SO4 2- + H2O ⇔ HSO4 - + OH- B Ac Ac B HS- + H2O ⇔ S2- + H3O+ Ac B B Ac
  • 395.
    COMUNIDAD VALENCIANA /SEPTIEMBRE 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE C / CUESTIÓN Nº 5 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 5.- Se dispone de un sistema en equilibrio a 25ºC, que contiene C (s), CO (g) y CO2 (g): C (s) + CO2 (g) 2 CO (g) DDH = + 172,4 KJ / mol Justificar si la cantidad de CO (g) se mantienen constante, aumenta o disminuye cuando: a) Aumenta la temperatura. b) Disminuye la presión. c) Se introduce C (s) en el recipiente. Solución: Por el principio de Le Chatelier, si sobre un sistema en equilibrio se introduce alguna modificación, dicho sistema tenderá a evolucionar ene le sentido que se oponga a tal cambio: a) Si se eleva la temperatura, el equilibrio evoluciona en el sentido en que se absorba calor, esto es, en el que sea endotérmica, en este caso, hacia la derecha. Luego para el equilibrio dado, se aumentaría la producción de CO. b) Una disminución de presión, lo cual provoca que el equilibrio se desplace en el sentido en que aumente el número de moles gaseosos, en este caso, hacia la derecha, aumentando la producción de CO. c) El aumento de la concentración del carbono sólido (reactivo), hará que el equilibrio se desplace en el sentido en que se consuma este carbono, es decir, hacia la derecha, generándose más CO.
  • 396.
    COMUNIDAD VALENCIANA /SEPTIEMBRE 03. LOGSE/ QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO/ BLOQUE A / PROBLEMA Nº 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM PROBLEMA 4.- La constante de ionización del ácido fórmico (HCOOH) es de 1,77·10-4 . Calcular: a) El pH de la disolución formada al disolver 0,025 g de ácido fórmico en 500 mL de agua. b) El pH de la disolución resultante al añadir 50 mL de ácido clorhídrico 0,02 M a 0,1 L de la disolución anterior. DATOS: Masas atómicas: H: 1; C: 12; O: 16 Solución: Se escribe el equilibrio de disociación del ácido débil dado, llamando x a la cantidad disociada en el equilibrio. Se determina la concentración inicial de ácido hallando los moles contenidos en los 0,025 g, y dividiéndolos entre el volumen de agua tomado: Moles HCOOH = 0,025 / 46 = 5,4 · 10-4 M = 5,4 · 10-4 / 0,5 = 1,08 · 10-3 HCOOH + H2O ‡ HCOO- + H3O+ [ ]inicial 1,08 · 10-3 -- -- [ ]equil. 1,08 · 10-3 - x x x La expresión de la Kc para el caso dado es: Kc = ([HCOO- ] · [H3O+ ]) / [HCOOH] Kc = x2 / (1,08 · 10-3 - x) = 1,77 · 10-4 De donde se tiene: x = 3,58 · 10-4 M = [H3O+ ] Y recordando la expresión de pH: pH = - log [H3O+ ] = 3,44 Es menor que 7, como era de esperar la disolución es ácida. b) El ácido que ahora se añade es fuerte, luego está totalmente disociado en sus iones, aportando a la mezcla: moles de HCl = 0,02 · 0,05 = 0,001 moles = 0,001 moles de H3O+
  • 397.
    COMUNIDAD VALENCIANA /SEPTIEMBRE 03. LOGSE/ QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO/ BLOQUE A / PROBLEMA Nº 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM La nueva concentración de protones será: [H3O+ ]nueva = moles totales de H3O+ / V total [H3O+ ]nueva = (1,08 · 10-4 moles de protones aportan los 0,1 L de HCOOH + 0,001 moles de protones aporta el HCl) / (0,05 + 0,1) [H3O+ ]nueva = 7,38 · 10-3 M Luego como ya se sabe: pH = - log [H3O+ ]nueva = 2,47 Es una disolución más ácida que la inicial, pues se le ha adicionado un ácido fuerte.
  • 398.
    COMUNIDAD VALENCIANA /SEPTIEMBRE 99. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN Nº 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 2.- Razonar si son ciertas o falsas las siguientes afirmaciones referidas a una disolución acuosa de amoníaco a la que se le añade cloruro de amonio: A) El grado de disociación del amoníaco disminuye. B) El pH de la disolución aumenta. Solución: A) Verdadera. Al añadir cloruro de amonio, introducimos un exceso de ión amonio y por efecto del ión común, el equilibrio de disociación del amoniaco se desplaza hacia la izquierda. NH3 + H2O D NH4 + + OH- Con lo cual el grado de disociación del amoniaco disminuye. B) Falsa. Al desplazarse este equilibrio hacia la izquierda disminuye la concentración de iones OH- en el medio, por lo que aumenta proporcionalmente la de iones H3O+ , disminuyendo así el pH de la disolución amoniacal ( pH = -log [H3O+ ] ).
  • 399.
    COMUNIDAD VALENCIANA /SEPTIEMBRE 99. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN N º 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 4.-Para el equilibrio NH4Cl (s) D NH3 (g) + HCl (g), el valor de Kp es 1,04 · 10-2 atm2 . A) Si 1 mol de NH4Cl (s) se coloca en un recipiente de paredes rígidas, inicialmente vacío, y se cierra.¿Cuál será la presión parcial del HCl (g), en atm, en el equilibrio?. B) Si después de alcanzado el equilibrio se añade una pequeña cantidad de NH4Cl (s), manteniendo el volumen y la temperatura constantes, qué le sucederá a las concentraciones de NH3 y de HCl. Solución: A) Se trata de un equilibrio heterogéneo donde: Kp = P NH3 · P HCl Como ambas presiones parciales, según la estequiometría, han de ser iguales, la presión parcial del HCl se calcula facilmente: PHCl = (1,04 ·10-2 ) ½ = 0,102 atm B) Según el principio de Le Chatelier, al añadir un exceso de reactivo la reacción tiende a contrarrestar dicha variación y así las concentraciones de NH3 y HCl aumentarán, ya que el sistema tenderá a desplazarse hacia la derecha.
  • 400.
    COMUNIDAD VALENCIANA /SEPTIEMBRE 99. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN B / PROBLEMA N º 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 1.- El pH de 1 litro de disolución de sosa cáustica (NaOH) es 13. a) Calcular los gramos de álcali utilizados en prepararla. b) ¿Qué volumen de agua hay que añadir al litro de disolución anterior para que su pH sea de 12? Suponer los volúmenes aditivos. Datos: Ar(Na) = 23 ; Ar(O) = 16 ; Ar(H) = 1 Solución: a) Patimos del valor del pH de la disolución: pH =14 – pOH = 13 pOH = 1 pOH = - log [ OH- ] [ OH- ] = 10 – pOH = 10-1 = 0,1 M La sosa es una base fuerte, es decir totalmente disociada, eso supone conocer la concentración inicial de sosa: NaOH (aq) à Na+ + OH- [NaOH] = 0,1 M M(NaOH) = 40 n NaOH = V · M = 1· 0,1 = 0,1 moles m NaOH = 0,1 · 40 = 4 g NaOH b) [OH- ] inicial = 0,1 M pH = 12 pOH = 14 –12 = 2 [OH- ] final = 10 –2 = 0,01 M M = n / V 0,01 = (0,1·1) / (1 + x) x = 9 l (Hay que añadir 9 litros de H2O a la disolución anterior).
  • 401.
    COMUNIDAD VALENCIANA /SEPTIEMBRE 99. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN B / PROBLEMA N º 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 2.- CO2 (g) + C (g) D 2 CO (g) A 817º C la constante Kp para la reacción entre el CO2 puro y el grafito caliente es 10. Calcular: a) La presión parcial del CO si en el equilibrio a 817ºC la presión total es de 4 atmósferas. b) La fracción molar de CO2 en el equilibrio anterior. c) La Kc a 817ºC. Solución: a) Se realiza la tabla del equilibrio heterogéneo suponiendo n moles del reactivo gaseoso: CO2 (g) + C (s) D 2 CO (g) no n cte nr nx cte neq n(1-x) cte 2nx nt gases = n(1–x) + 2nx = n(1+x) P CO2 = [n(1-x) / n(1+ x)] · PT P CO = [2nx / n(1+ x)] · PT Kp = (PCO)2 / (PCO2) 10 = (4x2 ) / (1-x2 ) · 4 x = 0,62 (luego se disocia un 62%) PCO = [(2 · 0,62) / 1,62] · 4 = 3,06 atm b) X CO2 = (1 - 0,62) / (1 + 0,62) = 0,234 c) Kp = Kc · (R · T) ∆n ∆n = 2 – 1 = 1 Kc = 10 / (0,082·1090) = 0,11 mol/l
  • 402.
    ALICANTE / SEPTIEMBRE99. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN B / CUESTIÓN 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM B1.- A 25ºC una disolución acuosa de amoniaco 0,01M esta ioniza en un 4,1%. Calcular: a) La concentración de los iones OH- y NH4 + y del amoniaco molecular. b) El pH de la disolución. c) La constante de ionización para el amoniaco acuoso. d) La concentración de OH- después de añadir 0,009 moles de NH4Cl a un litro de la disolución inicial. Justificar todas las aproximaciones realizadas y los resultados obtenidos. Solución: Se escribe el equilibrio de disociación del amoníaco acuoso (hidróxido de amonio), especificando las concentraciones iniciales, y en el equilibrio de todas las especies, sabiendo que el grado de disociación es del 4,1%, o lo que es lo mismo, del 0,041: NH3 + H2O NH4 + + OH- [ ]inic. 0,01 -- -- [ ]equil. 0,01·(1 – 0,041) 0,01·0,041 0,01·0,041 a) Ya se pueden conocer las concentraciones en el equilibrio pedidas: [NH4 + ] = [OH- ] = 4,1·10-4 M [NH3] = 9,6·10-3 M b) Con la [OH- ] se determina el pOH de la disolución, y con él, el pH: pOH = -log [OH- ] = -log [4,1·10-4 ] = 3,38 pH = 14 – pOH = 10,62 Como era de esperar, la disolución tiene un pH superior a 7, confirmando su basicidad. c) La constante de ionización, que en este caso, al ser de una base, denominamos Kb, se define como el cociente entre el producto de las concentraciones de los productos, elevadas a sus coeficientes estequiométricos, entre el de las concentraciones de reactivos, elevadas a los suyos: Kb = ([NH4 + ]· [OH- ]) / [NH3] Kb = (4,1·10-4 )2 / 9,6·10-3 = 1,75·10-5
  • 403.
    ALICANTE / SEPTIEMBRE99. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN B / CUESTIÓN 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM d) Se añade una sal, totalmente disociada en sus iones, y que posée un ión en común con la base anterior, lo cual va a hacer que el equilibrio se desplace hacia la izquierda, para tratar de oponerse a la modificación introducida: Como se conocen los moles de sal añadidos, y el volumen de la disolución final es 1 L, se escriben las concentraciones inicial y final de la sal: NH4Cl δ NH4 + + Cl- [ ]inic. 0,009 -- -- [ ]final -- 0,009 0,009 Aplicando el efecto del ión común al equilibrio se tiene: NH3 + H2O NH4 + + OH- [ ]inic. 9,6·10-3 4,1·10-4 + 0,009 4,1·10-4 [ ]equil. 9,6·10-3 - x (4,1·10-4 + 0,009) + x 4,1·10-4 + x Se ha llamado x a la cantidad de base disociada como consecuencia del nuevo estado del equilibrio. Como la temperatura no se ha modificado, Kb permanece constante, lo que nos permite hallar x, y así la nueva concentración de iones OH- : [(4,1·10-4 + 0,009) – x] · [4,1·10-4 - x] / [ 9,6·10-3 + x ] = 1,75·10-5 x = - 3,9·10-4 (el valor negativo indica el desplazamiento del equilibrio hacia la izquierda). [OH- ] = 4,1·10-4 - 3,9·10-4 = 1,2·10-4 pOH = - log (1,2·10-4 ) = 3,92 pH = 14 - 3,92 = 10,07
  • 404.
    COMUNIDAD VALENCIANA /JUNIO 98. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / PROBLEMA 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 1.-En un recipiente cerrado de 10 litros en el que se ha hecho el vacio se introducen 0,2 moles de H2 y 0,2 moles de I2. Se mantiene la temperatura de 440ºC, alcanzándose el equilibrio: H2(g)+ I2(g) ↔ 2HI (g) que a esa temperatura tiene para Kc el valor de 50. a) ¿Cuál será el valor de Kp? b) ¿Cuál es la presión total en la cámara? c) ¿Cuántos moles de yodo quedan sin reaccionar en el equilibrio? d) ¿Cuál es la presión parcial de cada componente en la mezcla de equilibrio? Datos: Constante de los gases ideales,R=0,082 atm ⋅L ⋅K-1 ⋅ Mol-1 . Solución: a) La ecuación de equilibrio es H2 (g) +I2 (g) ↔ 2 HI (g) Podemos ver que el ∆n = 0, por lo que Kp = Kc = 50 b) Como en la reacción no hay variación de moles, los moles en el equilibrio son los iniciales, es decir: n = 0,2 + 0,2 = 0,4 moles. Aplicando la ecuación de los gases perfectos (PV=nRT) podemos hallar la presión total en la cámara: P = 0,4 ⋅ 0.082 ⋅ 713 / 10 = 2,34 atm c) Llamando x a los moles de I2 que reaccionan con x moles de H2, para formar con 2x moles de HI, quedarán en el equilibrio (sin reaccionar), 0.2-x moles de I2 y de H2. H2(g) + I2(g) D 2HI (g) n0 0,2 0,2 nr x x neq 0,2-x 0,2-x 2x Sustituyendo en la expresión de Kc, prescindiendo , para simplificar del volumen, que no influye al no variar el número de moles, tendremos: Kc = [HI]2 / [H2][I2] 50 = (2x)2 / (0,2-x)2 x = 0,156 mol n I2 sin reaccionar = 0,2 – 0,156 = 0,044 mol. d) Para calcular las presiones parciales utilizamos la ley de Dalton: Pi = Xi · Pt Sustituyendo valores resulta: P H2 = P I2 = (0,044 / 0,4) ⋅ 2,34 = 0,257 atm. P HI = (2⋅ 0,156 / 0,4) ⋅ 2,34 = 1,825 atm .
  • 405.
    COMUNIDAD VALENCIANA /JUNIO 98. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / PROBLEMA 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 2.- Un determinado ácido orgánico monoprótico está disociado un 2,5 % en disolución acuosa 0,2 molar. Calcula : a) Su constante de disociación. b) El grado de disociación en una disolución 0,05 molar. c) ¿Cómo varía el grado de disociación de un ácido débil con la concentración? d) Cómo varía la constante de disociación de un ácido debil con la concentración? Solución: a) Al ser es ácido monoprótico, lo podemos representar como HA. Si está disociado un 2,5% su grado de disociación será: α = 0,025 . Equilibrio de disociación: HA + H2O D A− + H3O+ Co : 0,2 0 0 Ceq: 0,2(1−α) 0,2α 0,2α Sustituyendo en la expresión de Ka: Ka = [A] [H30+ ] / [HA] = (0,2 ⋅ 0,025)2 / 0,2 (1−0,025) = 1,3 ⋅ 10−4 b) En el caso de que la disolución sea de concentración inicial 0,05 M, tendremos: 1,3⋅ 10−4 = (0,05α)2 / 0,05 (1−α) = (0,05 α)2 α = 0,051 (5,1%) c) El grado de disociación de un ácido débil disminuye al aumentar la concentración inicial. Lo podemos comprobar si comparamos los valores obtenidos para las disoluciones 0,05M y 0,2M d) La constante de disociación (Ka) de un ácido débil solo depende de la temperatura y no varía con la concentración. Por eso el valor Ka obtenido en a) sirve para calcular α en b).
  • 406.
    VALENCIA / JUNIO98.LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / Nº1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 1. A la temperatura de 400 ºC el NH3 se encuentra disociado en un 40 % en N2 e H2 cuando la presión total del sistema es 710 mm Hg. Calcular: a) La presión parcial de cada uno de los gases en el equilibrio. b) Sabiendo que el volumen del recipiente es 486,5 litros, calcular el número de moles de cada especie en el equilibrio. c) El valor de Kp a 400 ºC para 2NH3 (g) N2 (g) + 3H2 (g) Datos:Pesos atómicos: N = 14; H = 1 R = 0,082 atm l/K mol Solución 1: Se trata de una reacción reversible cuyo grado de disociación α=0,4 a) 2NH3 (g) -- N2 (g) + 3H2 (g) no 2no 0 0 nr 2noα neq 2no(1-α) noα 3noα nt = 2no - 2noα + 4noα = 2no (1+α) nNH3 2no(1-α) 710 PNH3 =  ⋅ Pt =  ⋅  = 0,4 atm nt 2no (1+α) 760 nN2 noα 710 PN2 =  ⋅ Pt =  ⋅  = 0,13 atm nt 2no (1+α) 760 nH2 3noα 710 PH2 =  ⋅ Pt =  ⋅  = 0,4 atm nt 2no (1+α) 760 b) Aplicando la ecuación de los gases ideales, podemos calcular el número de moles en el equilibrio. P · V = n · R · T Sustituyendo 710  ⋅ 486,5 = (2,8 ·no)· 0,082· 673 ; no = 2,94 moles
  • 407.
    VALENCIA / JUNIO98.LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / Nº1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 760 nNH3 = 2 · 2,94 ·0,6 = 3,53 moles ; nN2 = 0,4 · 2,94 = 1,17 moles; nH2 = 3 · 2,94 · 0,4 = 3,53 moles c) Se escribe la expresión de Kp y se sustituyen los valores de las presiones parciales de cada gas: PN2 · (PH2)3 0,13 · (0,4)3 Kp=  =  = 0,0534 atm 2 (PNH3)2 (0,4)2
  • 408.
    VALENCIA/ SEPTIEMBRE 98.LOGSE/ QUÍMICA/ CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A/ Nº2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 2. El fosgeno. COCl2, se descompone a elevada temperatura dando monóxido de carbono, CO, y cloro, C12. En una experiencia se inyectan 0,631 gramos de fosgeno en un recipiente rígido de 472,0 cc a 1000 K. Cuando se alcanza el equilibrio se observa que la presión total es 2,175 atm. a) Calcular la Kc para la reacción COCl2 (9) CO (g) + Cl2 (g) a 1000 K b) Una vez alcanzado el equilibrio se disminuye el volumen a la mitad manteniendo la temperatura constante. Indicar cualitativamente qué sucederá con el número de moles y con la concentración de las especies existentes. Pesos atómicos: C =12; 0=16; Cl=35,5 Solución 2: a) COCl2 (g) -- CO (g) + Cl2 (g) n0 = gr M = 0,631 98 = 6,44 ⋅10 −3 n0 n0 nr n0α neq n0(1-α) n0α n0α nt =n0(1+α) Aplicando la ecuación de los gases ideales P·V=n·R·T y sustituyendo sus valores obtenemos lo siguiente: 2,175 ⋅0,472 = 6,44 ⋅10 −3 1+ ∝( )⋅0,082 ⋅1000 Despejando α = 0,944 y sustituyendo este valor en Kc obtenemos kc = Cl2[ ] CO[ ] COCL 2[ ] = n0 ∝ V ⋅ n0 ∝ V n0 1−∝( ) V = n0 ∝2 V 1− ∝( ) = 6,44 ⋅10−3 ⋅ 0,944( )2 0,472 ⋅0,056 = 0,217 mol l b) Si se reduce el volumen del recipiente a la mitad, se duplica la presión, el equilibrio se desplaza en el sentido en que se produzcan menor número de moles, es decir, en el sentido de la formación de COCl2. Kc permanece constante, al no variar la temperatura. El número de moles de CO y Cl2 diminuye, mientras que los de COCl2 aumentan.
  • 409.
    VALENCIA/ SEPTIEMBRE 98.LOGSE/ QUÍMICA/ CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A/ Nº2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Puesto que la concentración se expresa mediante la fórmula: [ ]= n V La concentración de la sustancia COCl2 al disminuir el volumen tenderá a aumentar.
  • 410.
    VALENCIA/ SEPTIEMBRE 98.LOGSE/ QUÍMICA/ CINÉTICA Y EQUILIBRIO/ OPCIÓN A/ Nº4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 4. Completar la siguiente tabla, indicando las especies y constantes que faltan, y ordenar, según la fuerza relativa, los ácidos y las bases conjugadas que en ella aparecen: Acido Base conjugada Ka Kb CH3 – COOH 1,8.10-5 NH3 1,8.10-5 HCN 4,9. 10-10 HCOO- 4,8. 10-11 Solución 4: Según la teoría de Brönsted y Lowry: - Ácido es toda especie química capaz de ceder protones. - Base es toda especie química capaz de aceptar protones. De estas definiciones se desprende que si hay una sustancia que cede protones debe haber frente a ella otra que capte dichos protones, es decir, no cabe hablar, según esta teoría, de ácidos y de bases como entes aislados, sino más bien de pares ácido-base. Dicho de otro modo, en una reacción, cada ácido tiene su base conjugada y cada base, su ácido conjugado. ácido base conjugada Ka Kb CH3-COO- 5,56.10-10 NH4 + 5,56.10-10 CN- 2,04.10-5 HCOOH 2,083.10-4 La relación entre Ka (constante de acidez) y Kb (constante de basicidad) sería: A partir de esta fórmula, conociendo el Ka o el Kb podemos calcular el otro valor. 14 10. − == wba kkk
  • 411.
    VALENCIA/ SEPTIEMBRE 98.LOGSE/ QUÍMICA/ CINÉTICA Y EQUILIBRIO/ OPCIÓN A/ Nº4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Acidez: HCOOH CH3COOH NH4 + HCN Basicidad: HCOO- CH3COO- NH3 CN-
  • 412.
    EXTREMADURA / JUNIO00. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE A / CUESTIÓN 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 4.- Se tienen 100 mL de agua destilada. Se añade 1 mL de ácido clorhídrico 5 M. Se añaden a continuación 5 mL de hidróxido sódico 5 M. Finalmente, se añaden 106 mL de agua destilada. Calcule el pH inicial del agua y los sucesivos pH tras las adiciones. Considere que los volúmenes son aditivos. Solución: El agua pura tiene carácter neutro, luego el pH inicial será 7, ya que [H3O+ ] = [OH- ] = 10-7 M 1) Si se añade 1 mL de HCl5 M. El HCl es un ácido fuerte, totalmente disociado, luego la cantidad de protones liberados será la misma que de ácido inicial: HCl + H2O Cl- + H3O+ En 1 L (1000 mL) de HCl 5 M, habrá 5 moles de ácido, luego en 1 mL habrá: (5 / 1000) · 1 = 5·10-3 moles Como el volumen final es 100 mL de agua + 1 mL de HCl = 101 mL, la concentración molar de protones será: [H3O+ ] = 5·10-3 / 0,101 = 4,95·10-2 M Y el pH es: pH = -log [H3O+ ] = -log (4,95·10-2 ) = 1,3 Es, por tanto, una disolución fuertemente ácida. 2) Siahora se adicionan5 mL de NaOH. La base reaccionará con el ácido, formando una sal y agua; el reactivo que esté en exceso, será el que determine el carácter ácido o básico de la disolución: HCl + NaOH NaCl + H2O Se calculan los moles de base añadidos en los 5 mL: En 1 L de NaOH 5 M, habrá 5 moles de base, luego en 5 mL habrá: (5 / 1000) · 5 = 2,5·10-2 moles
  • 413.
    EXTREMADURA / JUNIO00. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE A / CUESTIÓN 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Por tanto, el ácido es el reactivo limitante, cuando se consuma, la reacción termina, quedando en exceso la base: 2,5·10-2 - 5·10-3 = 0,02 moles de NaOH La reacción será: HCl + NaOH NaCl + H2O Moles iniciales 5·10-3 2,5·10-2 -- -- Moles finales -- 0,02 0,02 Los 0,02 moles de NaCl están en un volumen total de 101 + 5 = 106 mL, y como es una sal que procede de ácido y base fuertes, no sufrirá hidrólisis, luego el pH de la disolución lo determinarán los iones OH- procedentes del exceso de base: [NaOH] en exceso = 0,02 / 0,106 = 0,189 M El hidróxido de sodio es una base fuerte, totalmente disociada: NaOH Na+ + OH- [OH- ] = 0,189 M pOH = -log [OH- ] = 0,7 pH = 14 – pOH = 13,3 En este segundo paso, se consigue una disolución básica. 3) Adiciónde 106 mL de agua destilada a los 106 mL de disoluciónbásica anterior. El agua añadida es neutra, como ya se explicó, luego lo único que varía es el volumen final de disolución que se duplica: V final = 106 + 106 = 212 mL = 0,212 L Luego, la nueva concentración de iones OH- será la mitad: [OH- ] = 0,189 / 2 = 0,0945 M pOH = 1,02 pH = 12,98 La disolución es menos básica que en el paso 2.
  • 414.
    EXTREMADURA / JUNIO00. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE A / CUESTIÓN 5 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 5.- a) Se dispone de muestras puras de las siguientes sustancias: HCl, NH4Cl, NaCl, NH3 y NaCN. Razone, a través de las reacciones químicas correspondientes, si al disolver estas sustancias en agua se obtendrán disoluciones ácidas, básicas o neutras. Datos: Kb NH4OH = 1,8·10-5 ; Ka HCN = 4,9·10-10 . b) Se disuelven 0,5 g de NaOH en 500 mL de agua destilada. Se añaden a continuación 500 mL de HCl 0,05 M. Calcule el pH antes y después de la adición de HCl. Considere que los volúmenes son aditivos. Datos: Masas atómicas: C = 12,0; H = 1,0; O = 16,0; Na = 23,0. R = 0,082 atm·L ·mol-1 ·K-1 Solución: a) El ácido clorhídrico está totalmente disociado, pues es un ácido fuerte: HCl + H2O H3O+ + Cl- Como se liberan protones, la disolución será ácida, con un pH 7. El cloruro amónico es una sal soluble formada por los iones amonio y cloruro. NH4Cl NH4 + + Cl- El ión cloruro procede del ácido fuerte HCl, luego no experimentará hidrólisis; sin embargo, el ión amonio es la base conjugada del NH3, base débil , y sí se hidroliza, siendo la reacción de hidrólisis la siguiente: NH4 + + H2O ‡ NH3 + H3O+ Como se desprenden protones, la disolución tendrá carácter ácido, y pH 7. El amoníaco es una base débil, que en disolución acuosa origina la formación de iones OH- , siendo su disolución básica, con pH 7. NH3 + H2O ‡ NH4 + + OH- La sal soluble NaCN, está disociada totalmente en sus iones: NaCN Na+ + CN-
  • 415.
    EXTREMADURA / JUNIO00. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE A / CUESTIÓN 5 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM De estos dos iones, el Na+ procede del hidróxido de sodio, que es una base fuerte, luego no se hidrolizará; pero el CN- es la base conjugada del ácido débil HCN, por lo que sí se hidroliza: CN- + H2O ‡ HCN + OH- Como se desprenden iones OH- , la disolución tendrá carácter básico, con un pH 7. b) Se calculan los moles de NaOH contenidos en los 0,5 g, y con ellos y el volumen de disolvente expresado en litros, y se calcula la concentración molar de la sosa: n NaOH = 0,5 / 40 = 1,25 moles M NaOH = n / V = 1,25 / 0,5 = 2,5·10-2 M Como es una base fuerte, estará totalmente disociada en sus iones, por lo que la concentración final de éstos será la concentración inicial de la base: NaOH Na+ + OH- [ ]inicial 2,5·10-2 [ ]final -- 2,5·10-2 2,5·10-2 Luego , se conoce ya la concentración de iones OH- , que marcará el pH de la disolución: [OH- ] = 2,5·10-2 M pOH = -log [OH- ] = 1,6 pH = 14 - pOH = 12,4 Confirmándose que el carácter de la disoluciónes básico. Si se añaden 500 mL (0,5 L) de HCl 0,05 M, se habrán añadido: n HCl = V · M = 0,5 · 0,05 = 2,5·10-2 moles La reacción de neutralización que tiene lugar entre el ácido y la base es: NaOH + HCl NaCl + H2O Moles iniciales 1,25·10-2 2,5·10-2 -- -- Moles finales -- 1,25·10-2 1,25·10-2 La base es el reactivo limitante, luego sobrará ácido: n exceso =1,25·10-2 moles de HCl, que estarán disueltos en el volumen total:
  • 416.
    EXTREMADURA / JUNIO00. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE A / CUESTIÓN 5 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM VT = 0,5 + 0,5 = 1 L Por tanto, la concentración de HCl, que, al ser un ácido fuerte, coincidirá con la de protones liberados en su total disociación, será: M HCl = 1,25·10-2 / 1 = 1,25·10-2 M [H3O+ ] = 1,25·10-2 M pH = -log [H3O+ ] = 2,9 Siendo la disolución final ácida.
  • 417.
    EXTREMADURA / JUNIO01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE A / CUESTIÓN 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 4.- Se tienen 500 mL de una disolución de ácido clorhídrico del 5% en peso y densidad 1,05 g/cm3 . Se añaden 28 g de hidróxido sódico, y se agita hasta su disolución total. Suponiendo que no hay variación de volumen, calcule el pH una vez completada la reacción ácido- base entre el ácido clorhídrico y el hidróxido sódico añadido. Solución: La reacción que tiene lugar entre el ácido y la base, lleva a la formación de sal y agua: HCl + NaOH š NaCl + H2O Hay que determinar los moles de cada especie que se hacen reaccionar, y relacionándolos con la estequiometría de la reacción, identificar el reactivo limitante, y a su vez el que se halla en exceso: n NaOH = 28 / 40 = 0,7 moles Para hallar los moles de HCl, se debe calcular primero la concentración real de ácido presente en la disolución de densidad conocida: Conc. HCl = 1050 · (5 / 100) = 52,5 g / L Ahora se puede determinar la concentración molar de esta disolución, y con ella y el volumen tomado parar la reacción (500 mL = 0,5 L), los moles aportados: M = 52,5 / 36,5 = 1,43 mol / L n HCl = 1,43 · 0,5 = 0,715 moles Según la estequiometría de la reacción se tiene: 1 mol HCl 1 moles NaOH 0,715 x x = 0,715 moles de NaOH se necesitarían para consumir todo el ácido. Como los moles de base reales son sólo 0,7 , será ésta el reactivo limitante, estando en exceso el ácido, y sobrando de él: n HCl exceso = 0,715 – 0,7 = 0,015 moles Al ser el HCl un ácido fuerte, estará totalmente disociado en sus iones: HCl + H2O š Cl- + H3O+
  • 418.
    EXTREMADURA / JUNIO01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE A / CUESTIÓN 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Luego los moles de protones en disolución serán los mismos que del ácido, y su concentración se halla dividiéndolos entre el volumen total (0,5 L): [H3O+ ] = 0,015 / 0,5 = 0,03 M pH = -log [H3O+ ] = -log (0,03) = 1,52 El valor obtenido de pH, lo que confirma el carácter ácido de la disolución final.
  • 419.
    EXTREMADURA / JUNIO01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE A / CUESTIÓN 5 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 5.- En un recipiente de 2 litros se introducen 0,020 moles de N2O4. Una vez cerrado y calentado a 30ºC, el N2O4 gaseoso se disocia parcialmente en NO2 según la reacción: N2O4 (g) 2 NO2 (g) En el equilibrio existen 0,012 moles de NO2. a) ¿Qué porcentaje de N2O4se ha disociado (expresar cono % en moles)? b) Calcule la constante Kc a la temperatura indicada. Solución: a) Se llama a al porcentaje en moles (en tanto por uno) de N2O4 disociado, o de NO2 formado; y se escribe el equilibrio entre ambas especies, especificando los moles iniciales y los del momento del equilibrio: N2O4 (g) 2 NO2 (g) Moles iniciales 0,02 -- Moles disociados 0,02 · a Moles equilibrio 0,02 · (1 - a) 2· 0,02 ·a El enunciado dice que los moles de producto en el equilibrio son 0,012, luego igualando este valor a la expresión de los moles en función de a, se puede determinar lo que vale a: 0,012 = 2 · 0,02 · a a = 0,3 = 30% b) La expresión de Kc para este equilibrio es: Kc = [NO2]2 / [N2O4] Luego sustituyendo las concentraciones por sus valores (moles en el equilibrio/ volumen total), se tiene el dato pedido: n N2O4= 0,02 · (1 – 0.3) = 0,014 moles n NO2 = 2 · 0,02 · 0,3 = 0,012 moles Kc = (0,012 / 2)2 / (0,014 / 2) Kc = 5,14·10-3
  • 420.
    EXTREMADURA / JUNIO02. LOGSE / QUÍMICA / ESTEQUIOMETRÍA / OPCIÓN A / CUESTIÓN Nº 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM OPCIÓN A CUESTIÓN 2 2.- En un recipiente de 5 litros se introduce 1 mol de SO2 y 1 mol de O2. Se calienta a 727 ºC, con lo que tiene lugar la reacción: 2 SO2 + O2 2 SO3. Una vez alcanzado el equilibrio, se analiza la mezcla y se encuentran 0,150 moles de SO3. Calcule: a) La concentración de SO2 en el equilibrio. b) La constante de equilibrio Kc a 727 ºC. Solución a) El equilibrio que tienen lugar es el siguiente, donde se ha denominado “x” a los moles que reaccionan de los reactivos, y por tanto, de productos formados: 2 SO2 + O2 2 SO3 moles iniciales 1 1 -- moles equilibrio 1 – 2· x 1 – x 2· x Como se conoce el dato de los moles que quedan de SO2 en el equilibrio, se halla “x”: 1 - 2· x = 0,150 De donde: x = 0,425 moles reaccionan. Se determinan los moles de SO3 en el equilibrio, con el volumen total su concentración molar, que es el dato pedido: [SO3] = (2 · 0,425) / 5 = 0,17 moles / L b) La expresión de Kc para el equilibrio dado es: Kc = [SO3]2 / ([SO2]· [O2]) Con el valor de “x” del apartado anterior, se hallan todas las concentraciones, y se sustituye en Kc: Kc = (0,17)2 / [(0,03)2 · 0,115] = 279,2 La relación entre Kc y Kp, permite hallar esta última: Kp = Kc · (R· T)Dn
  • 421.
    EXTREMADURA / JUNIO02. LOGSE / QUÍMICA / ESTEQUIOMETRÍA / OPCIÓN A / CUESTIÓN Nº 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Donde Dn = moles de productos gaseosos - moles de reactivos gaseosos. Luego: Kp = 279,2 · (0,082· 1000)3 – 2 = 3,4
  • 422.
    EXTREMADURA / JUNIO02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN Nº 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM OPCIÓN A CUESTIÓN 4 4.- a) Defina los conceptos de ácido y base según la teoría de Brönsted y Lowry, y ponga un ejemplo de cada uno. b)¿Es posible que al disolver una sal en agua, la disolución resultante tenga pH básico? Indique un ejemplo en caso afirmativo y escriba la reacción correspondiente. Solución: a) Según Brönsted, un ácido es una especie que en disolución tiende a ceder protones, mientras que la especie que los capta sería la base; por ello, a cada ácido le corresponde una base conjugada: HF + H2O H3O+ + F- HF = ácido 1 F- = base 1 H2O = base 2 H3O+ = ácido 2 b) Sí es posible, siempre que le ión procedente del ácido pueda hidrolizarse, esto es, reaccionar con el agua; esto sucede si el ácido del que provenía era un ácido débil; por ejemplo: NaCN τ Na+ + CN- CN- + H2O HCN + OH- Luego en la hidrólisis de los iones cianuro, se desprenden OH- , dando a la disolución un carácter básico.
  • 423.
    EXTREMADURA / JUNIO99. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / Nº 5 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 5.– En un recipiente de 10 litros se introducen 0,60 moles de tetróxido de dinitrógeno a 348,2 K. La presión en el equilibrio es de 2 atm. Calcula para el equilibrio: N2O4(g) D 2NO2(g) a) El número de moles de cada sustancia en el equilibrio. b) El valor de Kp a esa temperatura. Datos generales: Masas atómicas en uma: N = 1; O = 16; Cl = 35,5; Ca = 40; K = 0,082 at ·L·mol-1 ·K-1 Solución: a) Denominando x al número de moles de N2O4 que se descomponen, se tiene: Equilibrio en descomposición: N2O4(g) D 2NO2(g) Moles iniciales: 0,60 0 Moles en equilibrio: 0,60 – x 2x nT = (0,60 – x) + 2x = 0,60 + x PT = 2 atm, Aplicando la ecuación de los gases perfectos, pv = nRT, se puede calcular el valor de n y, por tanto, el número de moles de cada sustancia en el equilibrio. 2 · 10 = nT · 0,082 · 348,2 nT = 0,70 mol Luego: 0,70 = 0,60 + x x = 0,10 mol La composición del equilibrio será: n(N2O4) = 0,60 – 0,10 = 0,50 moles n(NO2) = 2 · 0,10 = 0,20 moles b) La expresión general de la constante de equilibrio, Kp, para esta reacción es : Kp = p2 NO2 / p N2O4 Puesto que se sabe el número de moles de cada sustancia en el equilibrio, al aplicar la ley de los gases a cada componente de la mezcla, tendremos: p NO2 atm · 10L = 0,20 mol · 0,082 atm·L·mol-1 ·K-1 · 348,2 K p NO2 = 0,57 atm p N2O4 = 2 – 0,57 = 1,43 atm Sustituyendo estos valores en la expresión de la constante, se tiene: Kp = (0,57)2 / 1,43 = 0,227
  • 424.
    EXTREMADURA / JUNIO99. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / Nº 5 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
  • 425.
    EXTREMADURA / JUNIO99.COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / OPCION A / Nº4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 4.- Una disolución saturada de hidróxido de calcio contiene 0,165 g de soluto por cada 200mL de disolución. Calcular: a) El producto de solubilidad del hidróxido de calcio. b) El pH de la disolución. Solución: Equilibrio de solubilidad: Ca(OH)2 → Ca2+ + 2 OH- S 2S Kps = [Ca2+ ]·[OH- ]2 = S · (2S)2 = 4 S3 La concentración inicial del hidróxido de calcio es: M = nº moles / V(L) Nº de moles de Ca(OH)2 = m (g) / Pm moles = 0,165 g / 74,1 = 0,0022 moles M = 0,0022 / 0,2 = 1,11·10-2 mol/L S = 1,11·10-2 mol/L El produscto de solubilidad será: Kps = 4 · (1,11·10-2 )3 = 5,47·10-6 b) Como el hidróxido de calcio es soluble, se disocia completamente dando lugar a una concentración de iones : [Ca2+ ] = 1,11·10-2 mol/L [OH- ] = 2 · 1.11·10-2 = 2.22·10-2 mol/L Por lo tanto: pOH = - log [OH- ] = - log (2,22·10-2 ) = 1,65 pH = 14 – 1,65 = 12,35.
  • 426.
    EXTREMADURA / SEPTIEMBRE00. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE A / CUESTIÓN 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 4.- a) Calcule el volumen de una disolución de hidróxido sódico 0,2 M, que habrá que añadir a 20 ml de una disolución 0,15 M de ácido sulfúrico, para conseguir su neutralización. b) Describa el procedimiento experimental para determinar la concentración de una muestra de ácido sulfúrico mediante volumetría ácido- base con hidróxido sódico patrón. Solución: a) En una neutralización, cuando se alcanza el punto de equivalencia (fin de la reacción), el número de equivalentes de ácido y de base que han reaccionado es el mismo: nº equivalentes ácido = nº equivalentes base Y por la definición de Normalidad, se puede expresar los equivalentes en función de ésta y del volumen: (N · V) ácido = (N · V) base Los datos que se conocen son: M base = 0,2 M M ácido = 0,15 M V ácido = 20 mL = 0,02 L Se puede pasar de molaridad a normalidad multiplicando por la valencia: Valencia base (NaOH) = nº de grupos OH = 1 Valencia ácido (H2SO4) = nº de protones = 2 N base = 0,2 · 1 = 0,2 N N ácido = 0,15 · 2 = 0,3 N Luego, basta despejar la incógnita V base: V base = (0,3 · 0,02) / 0,2 = 0,03 L V base = 30 mL de NaOH b) La base, de concentración conocida, se introduce en una bureta, con cuya llave vamos dejándola caer poco a poco. El ácido se coloca en un matraz Erlenmeyer, sabiendo exactamente el volumen que tenemos, y se le añade un indicador ácido- base adecuado (que vire dentro del intervalo de pH de nuestra reacción).
  • 427.
    EXTREMADURA / SEPTIEMBRE00. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE A / CUESTIÓN 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Vamos adicionando la base gota a gota, y como la bureta que la contiene está graduada, sabemos el volumen que va siendo consumido con exactitud. Cuando el indicador cambie de color, cerramos la llave de la bureta, pues la valoración habrá terminado, y entonces: nºequivalentes ácido = nºequivalentes base (N · V) ácido = (N · V) base , calculando el único dato desconocido: Nácido. El material necesario para una valoración es: - un soporte de bureta. (a) - una pinza para sujetar la bureta a su soporte. (b) - una bureta graduada. (c) - un matraz Erlenmeyer. (d) - un indicador ácido-base adecuado para nuestra reacción. (a) (b) (c) (d)
  • 428.
    EXTREMADURA / SEPTIEMBRE00. COU / QUÍMICA / BLOQUE A / CUESTIÓN 5 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 5.- Se tiene una disolución saturada de hidróxido de magnesio, Mg(OH)2, cuya constante del producto de solubilidad es Kps = 10 –11,4 . Calcule: a) La solubilidad del hidróxido de magnesio en agua, expresada en gramos por litro. b) La concentración de iones OH- , y el pH de la disolución. Solución: Se escribe el equilibrio entre el sólido y los iones del hidróxido insoluble, llamando s (solubilidad)a los moles por litro de iones disociados, y teniendo en cuenta la estequiometría de la reacción: Mg(OH)2 (s) l Mg2+ (ac) + 2 OH- (ac) s 2s Por definición: Kps = [Mg2+ ] · [OH- ]2 Kps = s · (2 s)2 = 10-11,4 4 s3 = 10-11,4 s = 1,58·10-4 mol/L Para pasar de moles/L a g/L, basta con multiplicar por la masa molecular del compuesto: s = 1,58·10-4 mol/L · 58,3 g/mol s = 9,21·10-3 g/L b) La concentración de iones OH- , (en mol/L), es 2s = 3,16·10-4 mol/L Por lo que pOH = -log [OH- ] = - log (3,16·10-4 ) = 3,5 Y como: pH + pOH = 14 pH = 14 – 3,5 = 10,5 Como era de esperar, la disoluciónes básica.
  • 429.
    EXTREMADURA / SEPTIEMBRE01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 3.- En un recipiente cerrado, de volumen constante, se establece el equilibrio siguiente: 2 SO2 (g) + O2 (g) ‡ 2 SO3 (g) DH = -928 KJ a) Explique tres formas de incrementar la cantidad de SO3 presente en el sistema. b) ¿Qué influencia tienen los catalizadores sobre la velocidad de las reacciones químicas? Solución: a) Por el Principio de Le Chatelier se sabe que si sobre un sistema en equilibrio se introduce alguna modificación externa, éste evoluciona en el sentido en que se oponga a tal cambio. Por ello, si lo que se pretende es incrementar la concentración de SO3, se debe alterar el equilibrio de forma que su respuesta haga que se desplace hacia la derecha; tres posibles maneras serían: - Por ser una reacción exotérmica se verá favorecida por T baja. - Ir retirando el SO3 formado. - Aumentar las concentraciones de reactivos. - Aumentar la presión total del sistema, pues así, para mantener P · V = cte, el equilibrio se desplazará en el sentido en que haya menos moles, que resulta ser de izquierda a derecha. b) Los catalizadores son sustancias que sin intervenir en el grado de desplazamiento del equilibrio, aumentan o disminuyen la velocidad de reacción al modificar la energía de activación del proceso. Los catalizadores promotores aceleran la reacción, mientras que los inhibidores la retardan.
  • 430.
    EXTREMADURA / SEPTIEMBRE01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 5 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 5.- a) Determine el pH de una disolución 3,2·10-2 M de ácido metanoico; HCOOH, que está ionizado al 4,75%. b) ¿Cuál es el valor de la constante de ionización del ácido metanoico? Solución: a) El ácido metanoico es un ácido débil, luego estará parcialmente disociado en el equilibrio. Se conoce su concentración inicial, y el grado de disociación (a), que indica el porcentaje en que está disociado en sus iones; luego si se escribe el equilibrio y las concentraciones de todas las especies, tanto en el momento inicial como en el del equilibrio, se tendrá: HCOOH + H2O D HCOO- + H3O+ [ ]inicial 3,2·10-2 -- -- [ ]equilibrio 3,2·10-2 ·(1 -a) 3,2·10-2 · a 3,2·10-2 ·a Y como se tiene: a = 4,75 % = 0,0475 Se está ya en disposición de conocer la concentración de protones en el equilibrio, a partir de la cual se determina el pH: [H3O+ ] equilibrio = 3,2·10-2 · 0,0475 = 1,52·10-3 mol/L pH = -log [H3O+ ]= 2,81 Como era de esperar, el pH de la disolución es inferior a 7, lo que indica que es una disolución ácida. b) La expresión de la constante de acidez para el ácido metanoico es la siguiente: Ka = ([HCOO- ] · [H3O+ ]) / [HCOOH] Y sustituyendo las concentraciones por los valores numéricos del momento del equilibrio se llega a: Ka = 7,58·10-4
  • 431.
    EXTREMADURA / SEPTIEMBRE02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN Nº 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM OPCIÓN A Cuestión 3 3.- Sea el equilibrio CO + 3 H2 CH4 + H2O (Todos los componentes gaseosos) Cuando se mezclan un mol de monóxido de carbono y tres moles de hidrógeno en un recipiente de 10 L a 927ºC, se forman en el equilibrio 0,397 moles de agua. Calcule: a) La fracción molar de cada especie en el equilibrio. b) El valor de la constante Kp a 927 ºC. Solución: a) El equilibrio que tienen lugar es el siguiente, donde se ha denominado “x” a los moles que reaccionan de los reactivos, y por tanto, de productos formados: CO + 3 H2 CH4 + H2O moles iniciales 1 3 -- -- moles equilibrio 1 – x 1 – 3 · x x x Como se conoce el dato de los moles de H2O formados en el equilibrio, se halla “x”: x = 0,387 moles De donde s pueden hallar los moles totales en el equilibrio: Moles totales = 1 - x + 3 - 3 · x + 2 · x = 4 - 2 · x = 4 –2· 0,387 = 3,226 moles Se determinan las fracciones molares de cada una de las especies, dividiendo los moles de cada una de ellas entre los totales: x CO = 0,613 / 3,226 = 0,19 x H2 = 1,839 / 3,226 = 0,57 x CH4 = x H2O = 0,387 / 3,226 = 0,12 b) La presión total de la mezcla, al ser todos gases, se halla con la ecuación de los gases ideales: P total = (n totales · R· T) / V P total = (3,226 · 0,082· 1200) / 10 = 31,74 atm
  • 432.
    EXTREMADURA / SEPTIEMBRE02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN Nº 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Las presiones parciales dependen de la presión total y de las fracciones molares, que se relacionan mediante la expresión general: Pi = P total · ni; luego: P CO = 31,74 · 0,19 = 6,03 atm P H2 = 31,74 · 0,57 =18,09 atm P CH4 = P H2O = 31,73 · 0,12 = 3,8 atm La expresión de Kp para el equilibrio dado es: Kp = (P CH4 · P H2O) / (P CO · P H2) Kp = (3,8)2 / (6,03· 18,09) = 0,13
  • 433.
    EXTREMADURA / SEPTIEMBRE02. LOGSE / QUÍMICA / CINE´TICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN Nº 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM OPCIÓN A Cuestión 4 4.- a) Justifique, mediante los equilibrios apropiados y sin necesidad de cálculos numéricos, si las disoluciones acuosas de cianuro potásico, KCN, tendrán pH ácido, básico o neutro. ¿Y las disoluciones acuosas de nitrato amoniaco, NH4NO3? Datos: Ka del HCN = 5 · 10 ; Kb del NH4OH = 1,7 · 10-5 . b) Escriba la fórmula y el nombre de un ácido de interés industrial e indique dos de sus aplicaciones. Solución: a) Las sales están totalmente disociadas en sus iones en disolución, pero el / los iones procedentes del ácido y /o la base débiles, reaccionan con el agua (hidrólisis) de forma parcial (en equilibrio), desprendiendo protones o grupos hidroxilo, que dan a la disolución carácter ácido o básico, respectivamente: KCN τ K+ + CN- Los iones cianuro (CN- ), proceden del ácido débil HCN, luego: CN- + H2O HCN + OH- La disolución sería básica. NH4NO3 τ NH4 + + NO3 - Los iones amonio (NH4 + ) provienen de la base débil hidróxido de amonio (NH4OH), por lo tanto: NH4 + + H2O NH4OH + H3O+ La disolución tendrá carácter ácido. b) El ácido sulfúrico: H2SO4. Líquido incoloro e inodoro, de aspecto aceitoso, muy denso, con alto punto de ebullición en estado puro. Tiene gran cantidad de usos industriales, se emplea en el sector de fertilizantes (sulfato amónico, fosfatos y superfosfatos), y en los sectores de fibras artificiales, refino del petróleo, pinturas,...En menor escala, también se emplea como agente desecante.
  • 434.
    EXTREMADURA / SEPTIEMBRE98.COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / OPCION A / Nº 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 4.- 20 mL de disolución de cloruro de sodio 10-4 M se mezclan a 25ºC con 40 mL de disolución de nitrato de plata 10-4 M. Razonar: A) ¿Se produciría precipitado de cloruro de plata al efectuar esta operación? (1 punto). B) ¿Se produciría precipitado si la concentración de la disolución de nitrato de plata fuese 10-6 M?. (1 punto). Supóngase que los volúmenes son aditivos y que ambas sales están totalmente disociadas. Solución: A) Se formará precipitado siempre que el producto iónico sea mayor que el valor de la constante de solubilidad Como las dos sales están totalmente disociadas, los moles de los iones serán los mismos que los de las sales de las que provienen. ClNa → Cl- + Na+ moles de ClNa = moles de Cl- = 10-4 · 0,02 = 2 · 10-6 moles Ag(NO3) → Ag+ + NO- 3 moles de Ag(NO3) = moles de Ag+ = 10-4 · 0,04 = 4 · 10-6 moles Volumen total de la disolución = 60 mL = 0,06 L El producto iónico Q = [Cl- ][Ag+ ] = (2 · 10-6 / 0,06) · (4 · 10-6 / 0,06) = 2,22 · 10-5 Como Q Kps, podemos afirmar que se formará precipitado de ClAg. B) Siguiendo el mismo razonamiento anterior, calculando previamente la concentración de iones Ag+ . Q = (2 · 10-4 / 0,06) · (4 · 10-6 / 0,06) = 2,22 · 10-11 Como en este caso Kps Q, podemos afirmar que no se formará precipitado.
  • 435.
    EXTREMADURA / SEPTIEMBRE99. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 1.- Comentar, brevemente, cada uno de los factores que influyen en la velocidad de una reacción. (2 puntos) Solución: La velocidad de una reacción se define como la variación de las concentraciones de reactivos, o productos en la unidad de tiempo. aA + b B cC Se define matemáticamente como una derivada. Por ejemplo para la reacción anterior se pueden definir las velocidades de desparición de los reactivos A y B, o la velocidad de aparición del producto C: vr = -1/a d[A]/dt = -1/b d[B]/dt = 1/c d[C]/dt La ecuación de velocidad relaciona vr con las concentraciones de los reactivos: vr = K · [A] · [B] Los factores que pueden modificarla son: a) Naturaleza de los reactivos: la velocidad depende de la facilidad de ruptura y creaciónde enlaces en el proceso. Esto es funcióndel tipo de enlaces y de los átomos enlazados. Este factor influye, por tanto, en la energía de activación (Ea). b) La concentración de los reactivos: al aumentar ésta, es más probable el choque entre sus partículas, favoreciendo la reacción, y aumentando así la velocidad. Véase la ecuaciónde velocidad. c) El estado físico de los reactivos: en general se cumple que la velocidad de reacción es mayor si los reactivos se presentan en estado gas que si estan en fase líquida o sólida. vr (g) vr (l) vr (s)
  • 436.
    EXTREMADURA / SEPTIEMBRE99. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Si los reactivos se encuentranen el mismo estado físico, la velocidad a la que reaccionan aumenta. Cuando alguno de los reactivos se presenta en fase sólida, también aumenta la velocidad ya que se incrementa la superficie de contacto entre ellos. d) La temperatura: un incremento de temperatura, implica mayor energía cinética en las moléculas de reactivos aumentando el % moléculas activadas, así es más fácil que alcancen estas la energía mínima necesaria para romper los enlaces entre ellas, dando los productos a mayor velocidad. La influencia de T sobre la constante de velocidad de reacción (K) y por tanto sobre la vr se plasma en la ecuación de Arrehnius: K = A · e -Ea /RT e) La presencia de catalizadores modifica la energía de activacióndel proceso. La Ea es la energía necesaria para pasar de reactivos a complejo activado, el cuál evolucionará después a los productos. Los catalizadores pueden ser promotores (aceleran) o inhibidores (retardan).
  • 437.
    EXTREMADURA / SEPTIEMBRE99. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 4.- La aspirina o ácido acetilsalicílco, AH, es un ácido monoprótico débil, cuya fórmula es C9H8O4, que está disociada un 3,2% a 293 K. a) Hallar el pH de una disolución preparada disolviendo totalmente, a 293 K, un comprimido de aspirina de 0,500 gramos en un poco de agua, hasta tener 0,1 litros de disolución. (1 punto) b) c) La constante de ionización del ácido acetilsalicílico a esa temperatura. (1 punto) Solución: Primeramente se calcula la concentración de la disolución preparada, utilizando para ello la masa de aspirina disuelta, su masa molecular, y el volumen de disolución logrado: Mm C9H8O4 = 180 g n aspirina = m / Mm n aspirina = 0,500 / 180 = 2,7·10-3 moles V disolución = 0,1 L M = moles soluto / V disolución M = 2,7·10-3 / 0,1 = 0,027 M a) Se escribe el equilibrio de disociación del ácido acetilsalicílico HA, con su concentración inicial, y la del equilibrio (dada por el grado de ionización en tanto por uno) a = 3,2 % = 0,032 HA + H2O D H3O+ + A- [ ]inicial 0,027 -- -- [ ]disoc. 0,027· 0,032 [ ]equil. 0,027 · (1 – 0,032) 0,027 · 0,032 0,027 · 0,032 [H3O+ ] equil = 0,027 · 0,032 = 8,64·10-4 pH = -log [H3O+ ] pH = -log (8,64·10-4 ) = 3
  • 438.
    EXTREMADURA / SEPTIEMBRE99. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM b) La constante de ionización de un ácido débil monoprótico se define como: Ka = [H3O+ ] · [A- ] / [HA] Sustituyendo por los valores de las concentraciones en el equilibrio, se tiene: Ka = (8,64·10-4 ) ·(8,64·10-4 ) / [0,027 · (1 – 0,032)] Ka = 2,85·10-5
  • 439.
    EXTREMADURA / SEPTIEMBRE99. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 5 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 5.- En un reactor de 2 litros se introduce una mezcla de N2 (g) y H2 (g). Se calienta la mezcla hasta alcanzar el equilibrio a 725 K. Analizados los gases presentes en él, se encuentra que hay 1,20 moles de H2 , 1,00 mol de N2 y 0,40 moles de NH3. Calcular para el equilibrio: N2 (g) + 3 H2 (g) D 2 NH3 (g) a) Las presiones parciales. (1 punto) b) El valor de Kp a 725 K. (1 punto) Datos: Masas atómicas en u.m.a.: H = 1; C = 12; O = 16. R = 0,082 atm · L · mol-1 · K-1 Solución: El equilibrio y el número de moles de cada gas una vez se ha alcanzado éste es: N2 (g) + 3 H2 (g) D 2 NH3 (g) moles equil. 1 1,2 0,4 a) La presión parcial que ejerce un gas dentro de una mezcla es: Pi = Xi · PT Siendo Xi = moles gas / moles totales (llamada fracción molar) Moles totales en el equilibrio = 1,2 + 1 + 0,4 = 2,6 moles PT = (n totales · R · T) / V = (2,6 · 0,082 · 725) / 2 = 77,2 atm Las fracciones molares de cada componente son: x H2 = 1,2 / 2,6 = 0,46 x N2 = 1 / 2,6 = 0,38 x NH3 = 0,4 / 2,6 = 0,15 Con ellas y la presión total, se hallan ya las presiones parciales: P de H2 = 0,46 · 77,2 = 35,5 atm P de N2 = 0,38 · 77,2 = 29,36 atm P de NH3 = 0,15 · 374,5 = 11,58 atm
  • 440.
    EXTREMADURA / SEPTIEMBRE99. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 5 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM b) La Kp es la constante de equilibrio expresada en función de las presiones parciales de los componentes de la mezcla gaseosa (elevadas a los correspondientes coeficientes estequiométricos): (P NH3 )2 Kp = P N2 · (P H2 )3 Kp = (11,58)2 / ((29,36) · (35,5)3 ) Kp = 2,87·10-6
  • 441.
    EXTREMADURA / SEPTIEMBRE99. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 3.- Se prepara una disolución disolviendo 54,9 g de hidróxido de potasio en agua hasta obtener 500 ml de disolución. Calcule: a) Su molaridad. b) El volumende la disolución necesario para preparar500 mL de disolución0,1 M. Solución: a) La expresión de la molaridad de una disolución es: M = moles soluto / Volumen disolución (L) Se conocen: V disolución = 500 mL = 0,5 L Masa soluto = 54,9 g Mm KOH = 56,1 g/mol Luego los moles de soluto que se tienen son: n KOH = 54,9 / 56,1 = 0,98 moles M = 0,98 / 0,5 = 1,96 M b) Partiendo de disolución 1,96 M , se quieren obtener 500 mL de otra disolución 0,1 M, es decir, más diluída. Cuando diluimos, el número de equivalentes del soluto permanace constante: nº equiv. diluida = nº equiv. concentrada (N · V) dil.= (N · V) conc. Como la valencia del KOH es la unidad, coinciden molariad y normalidad; luego: V conc. = (0,1 · 0,5) / 1,96 = 0,0255 L V conc. = 25,5 mL
  • 442.
    EXTREMADURA / SEPTIEMBRE99. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 4.- Considere la reacción: A (g) + 3 B (g) D C(g) + 2 D (g), donde A,B,C,y D, representan especies químicas en equilibrio. Se introducen 6 moles de A y 9 moles de B en un recipiente de 2 litros. Cuando se alcanza el equilibrio a 400ºC, el recipiente contiene 4 moles de D. Calcular: a) Los moles de cada sustancia en el equilibrio. b) El valor de la Kc a 400ºC. Solución: a) Se escribe el equilibrio, señalando los moles iniciales de cada uno de los reactivos (A y B), y los moles en el equilibrio de reactivos y productos, llamando x a la cantidad de moles de reactivos que han reaccionado. Teniendo en cuenta la estequiometría de la reacción. A (g) + 3 B (g) D C(g) + 2 D (g) Moles iniciales 6 9 -- -- Moles reaccionan x 3x Moles equilibrio 6 – x 9 – 3x x 2x = 4 Como se conoce el número de moles de D en el equilibrio (4 moles), y se sabe que por la estequiometría de la reacción se habrán formado 2x moles, x = 2 moles. Así la composición del equilibrio será: n A = 6 – x = 6 – 2 = 4 moles n B = 9 – 3·x = 9 – 3·2 = 3 moles n C = x = 2 moles n D = 4 moles b) La constante Kc se expresa en función de las concentraciones de reactivos y productos en el equilibrio: [C] · [D]2 Kc = [A] · [B]3 Con los moles de cada especie en el equilibrio, y el volumen total del recipiente (2 litros), se hallan las concentraciones de A, B, C, y D, y con ellas Kc: [A] = 4 / 2 = 2 M [B] = 3 / 2 M [C] = 2 / 2 = 1 M [D] = 4 / 2 = 2 M Kc = (1 · 22 ) / (2 · (3/2)3 ) = 0,6 (mol/L)-1
  • 443.
    EXTREMADURA / SEPTIEMBRE99. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 5 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 5.- Se agregan 20 mL de una disolución 0,01 M de nitrato de plata, a 80 mL de otra disolución 0,05 M de cromato potásico, ¿se formará precipitado?. Razone la respuesta. Kps(Ag2CrO4) = 3,9·10-12 Solución: Se tienen dos sales, de las que se conocen volumen y concentración molar, luego se calcula el número de moles antes de mezclarlas: n = V · M n AgNO3 = 0,01 · 0,02 = 2·10-4 moles n K2CrO4 = 0,05 · 0,08 = 4·10-3 moles Al mezclarlas, el volumen cambia (Vfinal = 80 + 20 = 100 mL = 0,1 L), y por tanto, también las concentraciones, siendo los nuevos valores: M´ AgNO3 = 2·10-4 / 0,1 = 2·10-3 M M´ K2CrO4 = 4·10-3 / 0,1 = 0,04 M Ambas sales solubles estarán totalmente disociadas en disolución: AgNO3 Ag+ + NO3 - K2CrO4 2 K+ + CrO4 2- Luego la concentración de los iones implicados en la posible precipitación es: [Ag+ ] = 2·10-3 M [CrO4 2- ] = 0,04 M
  • 444.
    EXTREMADURA / SEPTIEMBRE99. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 5 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM La reacción que tiene lugar al mezclar ambas sales es: 2 AgNO3 + K2CrO4 Ag2CrO4 $ + 2 KNO3 El posible precipitado sería de la sal insoluble cromato de plata (Ag2CrO4). El equilibrio de solubilidad de esta sal y su Ks es: Ag2CrO4 $ D 2 Ag+ + CrO4 2- Ks = [Ag+ ]2 · [CrO4 2- ] = 3,9·10-12 Calculamos el producto iónico real: [Ag+ ]2 real · [CrO4 2- ] real = (2·10-3 )2 · 0,04 = 1,6·10-7 3,9·10-12 Luego sí precipita la sal Ag2CrO4.
  • 445.
    EXTREMADURA / JUNIO98.LOGSE/ QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / OPCION A / Nº 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 2.- a) Defina el concepto de ácido y base según Brönsted-Lowry. b) Indique los factores que modifican el estado de equilibrio en un proceso químico. ¿Cómo le afectan? Solución: a) Según la teoría de Brönsted-Lowry: Ácido es toda especie química ( molécula o ión) capaz de ceder protones. Base es toda especie química (molécula o ión) capaz de aceptar protones. De esta definición se desprende que si hay una sustancia que cede protones debe haber frente a ella otra que capte dichos protones, es decir, no cabe hablar de ácidos y bases como entes aislados, sino más bien de pares ácido-base. b) Factores que influyen en el equilibrio: son la temperatura, la presión y la concentración. Efecto de la temperatura: Por ejemplo, la reacción: N2(g) + O2 çè 2NO(g) ∆H = 43,0 Kcal/mol Se trata de una reacción endotérmica. De acuerdo con el principio de Le Chatelier, al aumentar la temperatura, el sistema se opone a esta modificación, por lo que evoluciona, en el sentido de absorber calor, en este caso hacia la derecha. Si disminuimos la temperatura, el sistema evolucionaría, en sentido contrario. Así las reacciones endotérmicas estan favorecidas por temperaturas altas, mientras que las exotérmicas lo estan por temperaturas bajas. Efecto de la concentración: Ej en la reacción: CO(g) + Cl2 çè COCl2(g) Si se aumenta la concentración de cualquiera de los reactivos, el equilibrio se desplazará en el sentido que pueda consumirlos, es decir hacia la derecha. Si se aumenta la concentración del producto, el equilibrio se desplazará hacia la izquierda. Por tanto, favorece el equilibrio el exceso en las concentraciones de los reactivos y el defecto en la de los productos.
  • 446.
    EXTREMADURA / JUNIO98.LOGSE/ QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / OPCION A / Nº 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Efecto de la presión: Éste efecto, sólo afecta a los equilibrios en que intervenga algún gas, y además cuando haya variación de volumen. Ej N2(g) + 3H2(g) çè 2NH3(g) Si se aumenta la presión aumenta, según el principio de Le Chatelier, el equilibrio se desplaza hacia la derecha, es decir, en el sentido en el que hay una disminución de volumen. Por el contrario, si la presión disminuye el equilibrio se desplaza hacia la derecha. Si en el equilibrio coexisten gases, sólidos o líquidos, al estudiar la influencia de los cambios de presión sólo hay que tener en cuenta los gases, ya que el efecto de la presión sobre los sólidos y líquidos es pequeña.
  • 447.
    EXTREMADURA / JUNIO98.COU/ QUIMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCION A / Nº 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 4.- La Kc del siguiente equilibrio: N2 (g) + O2 (g) 2NO (g) es 8,8 10-4 a 2.200 K. Calcular el número de moles de cada una de las especies en el equilibrio, cuando se introducen en un recipiente de 1 litro, 2 moles de N2 y 2 moles de O2, y se calienta hasta 2.200 K.(Hasta dos puntos) Solución: La tabla del equilibrio sería: N2 (g) + O2 (g) ß 2NO (g) no 2 2 nr x x neq 2-x 2-x 2x Kc = [NO]eq 2 [N2 ]eq ⋅[O2 ]eq 8,8 ⋅10 −4 = 4x2 1 (2 − x) 2 1 De donde se despeja x = 0,029 mol Y así la composición del equilibrio sería esta: n eq(N2) = n eq(O2) = 2 – 0,029 = 1,971 moles n eq(NO) = 2 · 0,029 = 0,058 moles
  • 448.
    GALICIA / JUNIO00. LOGSE / QUÍMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / OPCION A / CUESTIÓN 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 1.- La constante de equilibrio de la reacción que se indica , vale 0’022 a 200ºC y 34’2 a 500ºC . PCl5(g) D PCl3(g) + Cl2 a)Indicar si el PCl5, es mas estable , es decir , si se descompone más o menos , a temperatura baja. b)¿La reacción de descomposición del PCl5 es endotérmica o exotérmica ?. c)¿Corresponderá mayor o menor energía de activación a la descomposición o a la formación de PCl5? .Razonar las respuestas. Solución: Valores de K según la T: K = 0,022 (200ºC) K = 34,2 (500ºC) Expresíon de la constante de equilibrio: K = [PCl 3] · [Cl2] / [PCl5] a) Si se aumenta la temperatura, el valor de K es mayor, lo que significa desplazamiento del equilibrio hacia la derecha, y esto hace que el PCl5 se descomponga siendo, por tanto, más inestable a alta T. b) Según el Principio ce Le Chatelier ,que dice que cuando se produce una modificación en alguno de los factores que influyen en el equilibrio el sistema desplaza el equilibrio en el sentido en el cual se contrarreste dicha modificación. A T más alta la K es mayor lo que indica que el equilibrio se desplaza hacia la derecha, luego la reacción de descomposición es endotérmica. En estas reacciones (DH0) las T altas favorecenel rendimiento. c) En la descomposición la reacción es endotérmica , luego los productos poseen mayor energía , la energía de activación (Ea) será mayor que en la reacción de formación en la cual los reactivos tendrán mayor energía , pues esta reacción es exotermica. La Ea´ para pasar de los reactivos,PCl3 y Cl2 al complejo de activación será por tanto menor que para pasar del reactivo PCl5 al complejo activado (Ea). Conclusión: La energía de activaciónes mayor en el proceso de descomposiciónque en el de formación. Veamos el diagrama de energías aproximado de esta reacción reversible:
  • 449.
    GALICIA / JUNIO00. LOGSE / QUÍMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / OPCION A / CUESTIÓN 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM E C.A.* Ea´ Ea PCl3 + Cl2 DH 0 PCl5 coordenadas de reacción
  • 450.
    GALICIA / JUNIO00. LOGSE / QUÍMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / OPCION A / CUESTIÓN 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 3.- A 25ºC el grado de ionización ce una disolución acuosa de ácido etanoico ( ácido acético) 0,0101M vale 0,0099. Calcúlese el pH de la misma y la constante de ionización del ácido etanoico a dicha temperatura. Solución: El ácido acético es el ácido más pequeño que contiene el grupo carboxílico –COOH. En disolución acuosa se descompone en ion acetato CH3-COO- y en iones hidronio H3O+ . La tabla de equilibrio es la siguiente: CH3-COOH D CH3-COO- +H3O+ CO 0.101 CR 0,101a CEQ 0,101(1- a) 0,101a 0,101a Siendo a = 0,0099 Ka= [CH3-COO- ] · [H3O+ ] / [CH3-COOH] Ka = (0,101· (0,0099))2 / (0,101 (1 - 0,0099)) Ka = 1,0 ·10-5 Esta es la constante de ionización, su valor refleja que es un ácido no demasiado débil. El pH se halla mediante su definición: pH = -log [H3O+ ] [H3O+ ] = 0,101 · 0,0099 = 9,9·10-4 pH = -log (9,9·10-4 ) = 3
  • 451.
    GALICIA / JUNIO01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN 1 / CUESTIÓN 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 2.- En un matraz de 1 litro se encuentran, en estado gaseoso y a una temperatura dada, hidrógeno, bromo y bromuro de hidrógeno, y en equilibrio correspondiente a la reacción: H2 (g) + Br2 (g) 2HBr (g), DDH = -68 KJ Indique cómo afectarían los siguientes cambios a la situación de equilibrio y a la constante de equilibrio: (a) Un aumento de temperatura. (b) Un aumento de la presión parcial del HBr. (c) Un aumento del volumen del recipiente. Solución: El equilibrio que tiene lugar es el descrito: H2 (g) + Br2 (g) 2HBr (g) Como la variación de entalpía es negativa, se nos indica que en el sentido en que está escrita la reacción ésta es exotérmica. Según el Principio de Le´Chatelier, si sobre un equilibrio se introduce alguna modificación externa, éste evoluciona en el sentido en que se oponga a tal modificación. Por lo tanto, se tiene: a) Un aumento de temperatura, hace que el equilibrio se desplace en el sentido en que se absorba energía, es decir en el que la reacción sea endotérmica: hacia la izquierda. b) Un aumento en la presión parcial de un componente, implica un aumento en su número de moles (o en su concentración), puesto que la expresión de la presión parcial es: Pi = Ptot · (ni / ntot) Luego si aumenta la presión parcial de HBr, aumentará su concentración, y el equilibrio evolucionará en el sentido en que ésta se reduzca, es decir hacia la izquierda. c) Un aumento de volumen no modifica el estado de equilibrio, puesto que el número de moles de reactivos y productos es el mismo. Las variaciones de presión y volumen sólo afectan a equilibrios gaseosos con variación en el número de moles (Dn γ 0) El valor de la constante de equilibrio, solamente se modifica en el caso de cambios de temperatura, es decir, en el caso a).
  • 452.
    GALICIA / JUNIO01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN 1 / CUESTIÓN 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 4.- Describa el procedimiento para calcular en el laboratorio el calor de disolución de NaOH (s) en agua. Dibuje el material y el modo de realizar los cálculos. Solución: La mayor parte de los procesos de disolución son endotérmicos, es decir transcurren con absorción de energía del medio. Sin embargo la disolución de sosa en agua es un caso exotérmico (se desprende calor). Esta circunstancia es fácilmente comprobable en el laboratorio mediante un dispositivo denominado calorímetro. Para un montaje básico se necesitarán: - Un vaso de precipitados de 1 L. - 40 g de NaOH que se va a disolver. - 1 L deAgua. - Un termómetro. - Un agitador. Se llenaría el vaso con 1 L de agua, y con el termómetro se leería la temperatura que ésta tiene, anotándola (T1). A continuación, se va añadiendo sosa, poco a poco, y se ayuda a su disolución con el agitador. La cantidad de NaOH añadida será 1 mol (40 g). Enseguida, puede notarse que el vaso se calienta, a la vez que la mezcla homogénea se va produciendo. Se introduce de nuevo el termómetro, y se anota la nueva temperatura del líquido, que resultará superior a la primera medida (T2). El calor cedido por la sosa, es igual al calor absorbido por el agua, y de ésta se conocen: - Temperaturas inicial y final . - Calor específico (Ce = 1 cal / g º C) - Volumen = 1 L. - Densidad. = 1 g / mL (se supone aproximadamente) Sabiendo que el calor absorbido puede expresarse como: Q = m · Ce · (T2 – T1) m = V · d = 1000 · 1 = 1000 g Se obtiene el valor de Q en calorias: Q = 1000 · 1 · (T2 – T1 ) = 1000 (T2 - T1)
  • 453.
    GALICIA / JUNIO01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN 1 / CUESTIÓN 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Según el primer principio de la Termodinámica la entalpía de disolución del NaOH (DH) se ha convertido en el calor absorbido por el agua (Q): ξ DH ξ = ξ Q ξ El signo de la entalpía será negativo, en este caso, y se expresará en unidades calorías / mol, convertibles a Kcal /mol. Según este montaje elemental no hay aislamiento y pueden producirse pérdidas de calor. Si se desea encontrar un valor más exacto de la entalpía o calor de disolución se construirá un calorímetro como el de la siguiente figura.
  • 454.
    GALICIA / JUNIO01. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN 1 / CUESTIÓN 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 2.- a) Dados los siguientes pares de disoluciones: CH3 – COONa y CH3 – COOH; NaOH y HBr; NH4Cl y NH3. Conteste razonadamente ¿cuáles formarán una disolución reguladora? b) El hidróxido de magnesio (II) es un compuesto poco soluble en agua. Indique razonadamente dónde será más soluble: en agua pura o en una disolución de cloruro de magnesio (II)? c) Escribir un compuesto orgánico que presente isomería geométrica. Formular y nombrar ambos isómeros. Solución: a) Una disolución reguladora está formada por un ácido débil y su base conjugada (en forma de sal), o por una base débil y su ácido conjugado (en forma de sal). Por consiguiente: - CH3 – COONa y CH3 – COOH: sí será una disolución reguladora, formada por ácido acético (un ácido débil) y el ión acetato (conjugado).ç - NaOH y HBr: no es una disolución reguladora, pues el NaOH es una base fuerte, y el HBr es un ácido fuerte. - NH4Cl y NH3: sí es una disolución reguladora, al estar formada por el amoníaco (base débil) y el ión amonio (conjugado). b) Si el Mg(OH)2 es una sustancia poco soluble, es que en disolución acuosa está disociado parcialmente, pudiendo escribir el siguiente equilibrio: Mg(OH)2 (s) Mg 2+ (ac) + 2 OH- (ac) Si se encuentra el Mg(OH)2 en una disolución de MgCl2, se tiene un exceso de iones Mg 2+ en disolución, con lo cual existe un efecto de ión común , que provoca el desplazamiento del equilibrio en el sentido en que se reduzca la concentración de dicho ión, es decir, hacia la izquierda. De este modo precipita más sólido, o lo que es lo mismo, disminuye la solubilidad del hidróxido. c) La isomería geométrica se da en los alquenos, debido a la rigidez del doble enlace que tiene impedida la rotación, y así se distinguen dos compuestos diferentes (isómeros geométricos cis-trans). Por ejemplo, el 2- buteno sería: CH3 – CH = CH – CH3 Y según la disposición espacial de los grupos que van unidos a los 2 carbonos del doble enlace, existirían dos isómeros.
  • 455.
    GALICIA / JUNIO01. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN 1 / CUESTIÓN 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Cis – 2- buteno Trans – 2- buteno H H H CH3 C = C C = C CH3 CH3 CH3 H En el isómero cis, los dos grupos más voluminosos están del mismo lado del plano del doble enlace, mientras que en el trans, se encuentran en lados contrarios.
  • 456.
    GALICIA / JUNIO02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN 1 / CUESTIÓN 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 2.- En un matraz de un litro, se depositan en estado gaseoso y a una temperatura dada, hidrógeno, bromo y bromuro de hidrógeno. Siendo el equilibrio: H2 (g) + Br2 (g) 2 HBr (g) DDH = -68 KJ Indique cómo afectaría al equilibrio y a su constante: a) un aumento de temperatura. b) un aumento de presión parcial de HBr. c) un aumento del volumen del recipiente. Solución: Por el Principio de Le Chatelier, se sabe que si se introduce alguna modificación sobre un sistema en equilibrio, éste tiende a desplazarse en el sentido en que se oponga a tal cambio. a) La reacción, de izquierda a derecha tiene entalpía negativa, luego es exotérmica. Si se aumenta la temperatura, se desplazará en el sentido en que el sistema absorba calor, es decir, en el que sea endotérmica, justo hacia la izquierda, generándose más reactivos. La Kc, sólo depende de la temperatura, y en este caso, disminuiría. b) Un aumento en la presión parcial de un componente, implica un aumento en su número de moles (o en su concentración), puesto que la expresión de la presión parcial está relacionada con la fracción molar: Pi = PT · Xi Luego si aumenta la presión parcial de HBr, aumentará su concentración, y el equilibrio evolucionará en el sentido en que ésta se reduzca, es decir hacia la izquierda. La Kc no variará en este caso. c) Un aumento de volumen, provocado por una disminución de la presión total del sistema, desplazaría al equilibrio en el sentido en que se redujera el número de moles de gas. En este caso es el mismo en ambos miembros, luego no se altera el equilibrio. Tampoco varía la Kc.
  • 457.
    GALICIA / JUNIO99 COU / QUÍMICA / ELECTROQUÍMICA / OPCIÓN 1 / Nº 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 3.-Calcule: a) la concentración molar, b) el pH de una disolución de ácido etanoico (ácido acético) si éste se encuentra disociado en un 2,53 %. Datos: Ka=1,85·10-5 Solución: La reacción propuesta es: H2O + CH3-COOH D CH3-COO- + H3O+ α(grado de disociación)=2,53% a) De acuerdo con la Ley de Dilución de Ostwald: Ka = (Cα)2 /C(1-α) Como a es un número muy inferior a 1, el denominador de la ecuación se toma como 1, Ka = Cα2 , despejando se obtiene: C = Ka/α2 C = 1,85·10-5/(2,53·10-2)2 ; C = 0,029 M b) Ka = [CH3-COO-]·[H3O+]/ [CH3-COOH] De acuerdo con la Ley de Dilución de Ostwald: Ka = Cα·Cα/C(1-α) Por lo tanto, [H3O+] = Cα [H3O+] = 0,029·0,0253 M [H3O+] = 0,73·10-3 pH = -log [H3O+] Sustituyendo por el valor obtenido anteriormente: pH = 3,13
  • 458.
    GALICIA / SEPTIEMBRE00. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN I / EJERCICIO 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 1.- En cada una de las siguientes reacciones: 2 NO (g) + O2 (g) D 2 NO2 (g) DH 0 2 BaO2 (s) D 2 BaO (s) + O2 (g) DH 0 a) Escriba la expresión de las constantes de equilibrio. b) ¿En qué sentido se desplazará el equilibrio si se eleva la temperatura?. c) ¿Cómo evoluciona el equilibrio si se eleva la presión?. Razone las respuestas. Solución: a) Aplicando la Ley de Acción de Masas (LAM): La expresión de la constante de los equilibrios homogéneos se pueden realizar en función de las concentraciones (Kc) o de las presiones parciales (Kp) de los reactivos y productos. 2 NO (g) + O2 (g) D 2 NO2 (g) [NO2]2 Kc = [NO]2 · [O2] (P NO2)2 Kp = (P NO)2 · (P O2) La expresión de la constante de los equilibrios heterogéneos se pueden realizar en función de las concentraciones (Kc) o de las presiones parciales (Kp) exclusivamente de los componentes gaseosos, ya que los sólidos al ser su densidad constante, lo es también su concentración, y esta se encuentra englogada en el valor de la K. 2 BaO2 (s) D 2 BaO (s) + O2 (g) Kc = [O2] Kp = P O2 b) La primera reacción, de combinación del dióxido de nitrógeno y oxígeno, es exotérmica y, por tanto, según el Principio de Le Chatelier, al elevar la T se desplazará hacia la izquierda (reactivos) con objeto de contrarrestar dicha variación. La segunda reacción, de descomposición del peróxido de bario, es endotérmica y, por tanto, según el Principio de Le Chatelier, al elevar la T se desplazará hacia la derecha (productos) con objeto de contrarrestar dicha variación.
  • 459.
    GALICIA / SEPTIEMBRE00. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN I / EJERCICIO 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM c) Al elevar la presión se debe tener en cuenta que el equilibrio se desplazará hacia el miembro hacia el cual disminuya el volumen y, por consiguiente, hacia donde disminuya el número de moles gaseosos del sistema. Para lo cual debemos tener en cuenta el valor de Dn. 2 NO (g) + O2 (g) D 2 NO2 (g) Dn = 2 - 3 = -1 0 En esta reacción el equilibrio se desplazará hacia la derecha. 2 BaO2 (s) D 2 BaO (s) + O2 (g) Dn = 1 - 0 = 1 0 En este otro caso el desplazamiento será hacia la izquierda.
  • 460.
    GALICIA / SEPTIEMBRE00. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN I / EJERCICIO 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 3.- Se tiaene una disolución de ácido etanoico (ácido acético) 0,055M. Calcular: a) El pH de la misma. b) El grado de disociación, en tanto porciento. c) La molaridad que deberá tener una disolución de HCl para que su pH fuera igual al de la disolución de ácido etanoico anterior. Ka = 1,86 · 10-5 Solución: a) El equilibrio de disociación de este ácido débil es: CH3 – COOH + H2O D CH3 – COO- + H3O+ Conc. inicial 0,055 Conc. reacc. x Conc. final 0,055 – x x x [CH3 – COO- ] · [H3O+ ] Ka = [CH3 – COOH] 1,86·10-5 = (x · x ) / (0,055 – x) x = 1,42 ·10-3 pH = -log [H3O+ ] = -log (1,42·10-3 ) = 2,84 b) El grado de disociación es a y se calcula así: x = Co · a a = x / Co = (1,42 ·10-3 ) / 0,055 = 0,0258 Es decir se ha disociado un 2,58 %. c) El ácido clorhídrico es un ácido fuerte, es decir totalmente disociado: HCl + H2O Cl- + H3O+ Si el pH del ácido clorhídrico ha de ser igual, se cumplirá: pH = 2,84 [H3O+ ] = 10-pH [H3O+ ] = 10-2,84 = 1,42·10-3 M Luego la concentración de clorhídrico será la misma: [HCl] = 1,42·10-3 M
  • 461.
    GALICIA / SEPTIEMBRE01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN 1 / CUESTIÓN 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 1.- Completar los siguientes equilibrios ácido – base de Brönsted – Lowry, caracterizando los correspondientes pares ácido – base conjugado: a)...... + H2O CO3 2- + H3O+ b) NH4 + + OH- H2O +........ c) ...... + H2O H3O+ + SO4 2- Solución: Según esta teoría, un ácido es una especie (molécula o ion), que tiende a ceder protones, mientras que una base es aquélla que tiende a captarlos; por lo que a cada ácido le corresponderá una base conjugada y viceversa. a) El H2O gana un protón y se transforma en el ion hidronio (H3O+ ), luego será una base, y por tanto, habrá de existir un ácido que al ceder el protón se transforme en el ion carbonato (CO3 2- ): HCO3 - + H2O CO3 2- + H3O+ A1 B2 B1 A2 Los pares conjugados serían: HCO3 - / CO3 2- H2O / H3O+ b) El ion amonio pierde un protón (ácido) y se convierte en amoníaco (base), mientras que el ion OH- (base) lo capta, dando el agua: NH4 + + OH- H2O + NH3 A1 B2 A2 B1 Los pares conjugados serían: NH4 + / NH3 OH- / H2O
  • 462.
    GALICIA / SEPTIEMBRE01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN 1 / CUESTIÓN 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM c) El agua actúa como base, pues capta un protón y se transforma en ion hidronio, mientras que la especie ácida, que aporta dicho protón, es el ion monohidrógenosulfato, que pasa a sulfato: HSO4 - + H2O H3O+ + SO4 2- A1 B2 A2 B1 Los pares conjugados serían: HSO4 - / SO4 2- H2O / H3O+
  • 463.
    GALICIA / SEPTIEMBRE01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN 1 / CUESTIÓN 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 3.- La constante de equilibrio para la reacción: H2 (g) + CO2 (g) H2O (g) + CO (g) es Kc = 1,6 a 986ºC. Un recipiente de un litro contiene inicialmente una mezcla de 0,2 moles de H2; 0,3 moles de CO2; 0,4 moles de agua y 0,4 moles de CO a 986ºC. a) Justificar por qué esta mezcla no está en equilibrio. b) Si los gases reaccionan hasta alcanzar el estado de equilibrio a 986ºC, calcular las concentraciones finales. c) Calcular la presión inicial y la presión final de la mezcla gaseosa. Dato: R = 0,082 atm·L· mol-1 · K-1 Solución: a) Para determinar si la mezcla se encuentra en equilibrio, se calcula el valor de la constante para el experimento realizado, y se compara con la Kc teórica dada como dato. Como el volumen total es 1 litro, coinciden moles y concentraciones, pudiendo escribir: H2 (g) + CO2 (g) H2O (g) + CO (g) Kc = ([CO]· [H2O]) / ([CO2]·[H2]) Kc exper. = (0,4 · 0,4) / (0,2 · 0,3) = 2,66 Kc exper. Kc teórica; luego la mezcla no está en equilibrio, y para alcanzarlo evolucionará hacia la izquierda. b) Se escribe el equilibrio, llamando x a la concentración de reactivos que se consumen, y por tanto, de productos que se forman: H2 (g) + CO2 (g) H2O (g) + CO (g) [ ] iniciales 0,2 0,3 -- -- [ ] equilibrio 0,2 + x 0,3 + x 0,4 - x 0,4 - x Como para alcanzar el equilibrio la mezcla evoluciona de derecha a izquierda, se debe de trabajar con la inversa de Kc, cuya expresión sería: Kc´ = ([CO2]·[H2]) / ([CO]· [H2O]) Luego se sustituyen las concentraciones en el equilibrio correspondientes: Kc´ = [(0,2 + x )· (0,3 + x)] / (0,4 – x)2
  • 464.
    GALICIA / SEPTIEMBRE01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN 1 / CUESTIÓN 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Y como Kc´= 1 / Kc = 0,625 Se tiene: x = 0,0394 M Por tanto: [CO] en el equilibrio = [H2O] en el equilibrio = 0,4 – 0,0394 = 0,36 M [H2] en el equilibrio = 0,2 + 0,0394 = 0,24 M [CO2] en el equilibrio = 0,3 + 0,0394 = 0,34 M Para averiguar la presión total en el recipiente se recurre a la ecuación de los gases perfectos: P·V = n·R·T En el momento inicial, ,os moles totales son: 0,2 + 0,3 + 0,4 + 0,4 = 1,3 moles; luego: P = (1,3 · 0,082 · 1259) / 1 = 134,2 atm En el momento en que se alcanza el equilibrio, se tiene n = nº total de moles en el equilibrio = 0,24 + 0,34 + 0,36 + 0,36 = 1,3 moles P = (1,3· 0,082 · 1259) / 1 = 134,2 atm. Es decir, no se aprecia cambio en la presión total de la mezcla, puesto que apenas se modifican los moles de los gases en el equilibrio.
  • 465.
    GALICIA / SEPTIEMBRE02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN 1 / CUESTIÓN 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 1.- Completa los siguientes equilibrios ácido-base de Bronsted-Lowry, caracterizando los correspondientes pares ácido-base conjugado: a) ... + H2O λλ CO3 2- + H3O+ b) NH4 + + OH- λλ H2O + ... c) ... + H2O λλ H3O+ + SO4 2- Solución: Según esta teoría, un ácido es una especie (molécula o ión), que tiende a ceder protones, mientras que una base es aquélla que tiende a captarlos; por lo que a cada ácido le corresponderá una base conjugada y viceversa. a) El H2O gana un protón y se transforma en el ión hidronio (H3O+ ), luego será una base, y por tanto, habrá de existir un ácido que al ceder el protón se transforme en el ión carbonato (CO3 2- ): HCO3 - + H2O CO3 2- + H3O+ A1 B2 B1 A2 Los pares conjugados serían: HCO3 - / CO3 2- H2O / H3O+ b) El ión amonio pierde un protón (ácido) y se convierte en amoníaco (base), mientras que el ión OH- (base) lo capta, dando el agua: NH4 + + OH- H2O + NH3 A1 B2 A2 B1 Los pares conjugados serían: NH4 + / NH3 OH- / H2O
  • 466.
    GALICIA / SEPTIEMBRE02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN 1 / CUESTIÓN 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM c) El agua actúa como base, pues capta un protón y se transforma en ión hidronio, mientras que la especie ácida, que aporta dicho protón, es el ión monohidrógenosulfato, que pasa a sulfato: HSO4 - + H2O H3O+ + SO4 2- A1 B2 A2 B1 Los pares conjugados serían: HSO4 - / SO4 2- H2O / H3O+
  • 467.
    GALICIA / SEPTIEMBRE02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN 1 / CUESTIÓN 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 3.- La constante de equilibrio para la reacción: H2 (g) + CO2 (g) H2O (g) + CO (g) es Kc = 1,6 a 986ºC. Un recipiente de un litro contiene inicialmente una mezcla de 0,2 moles de H2; 0,3 moles de CO2; 0,4 moles de agua y 0,4 moles de CO a 986ºC. a) Justificar por qué esta mezcla no está en equilibrio. b) Si los gases reaccionan hasta alcanzar el estado de equilibrio a 986ºC, calcular las concentraciones finales. c) Calcular la presión inicial y la presión final de la mezcla gaseosa. Dato: R = 0,082 atm · L· mol-1 · K-1 Solución: a) Para determinar si la mezcla se encuentra en equilibrio, se calcula el valor del coeficiente de concentración (Q) para el experimento realizado, y se compara con la Kc teórica dada como dato. Como el volumen total es 1 litro, coinciden moles y concentraciones, pudiendo escribir: H2 (g) + CO2 (g) H2O (g) + CO (g) Kc = ([CO]· [H2O]) / ([CO2]· [H2]) Q exper. = (0,4 · 0,4) / (0,2 · 0,3) = 2,66 Q exper. Kc teórica; luego la mezcla no está en equilibrio, y para alcanzarlo evolucionará hacia la izquierda. b) Se escribe el equilibrio, llamando x a la concentración de reactivos que se consumen, y por tanto, de productos que se forman: H2 (g) + CO2 (g) H2O (g) + CO (g) [ ] iniciales 0,2 0,3 -- -- [ ] equilibrio 0,2 + x 0,3 + x 0,4 - x 0,4 - x Como para alcanzar el equilibrio la mezcla evoluciona de derecha a izquierda, se debe de trabajar con la inversa de Kc, cuya expresión sería: Kc´ = ([CO2]· [H2]) / ([CO]· [H2O]) Luego se sustituyen las concentraciones en el equilibrio correspondientes:
  • 468.
    GALICIA / SEPTIEMBRE02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN 1 / CUESTIÓN 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Kc´ = [(0,2 + x )· (0,3 + x)] / (0,4 – x)2 Y como Kc´= 1 / Kc = 0,625 Se tiene: x = 0,0394 M Por tanto el correspondiente estado de equilibrio es: [CO] eq = [H2O] eq = 0,4 – 0,0394 = 0,36 M [H2] eq = 0,2 + 0,0394 = 0,24 M [CO2] eq = 0,3 + 0,0394 = 0,34 M c) Para averiguar la presión total en el recipiente se recurre a la ecuación de los gases perfectos: P· V=n· R· T En el momento inicial, los moles totales son: 0,2 + 0,3 + 0,4 + 0,4 = 1,3 moles Luego la presión inicial es : P = (1,3 · 0,082· 1259) / 1 = 134,2 atm En el momento final en que se alcanza elequilibrio, se tiene que: n = nº total de moles en el equilibrio = 0,24 + 0,34 + 0,36 + 0,36 = 1,3 moles Luego la presión final es la misma: P = (1,3· 0,082· 1259) / 1 = 134,2 atm. Es decir, no se aprecia cambio en la presión total de la mezcla, puesto que apenas se modifican los moles de los gases en el equilibrio.
  • 469.
    GALICIA / SEPTIEMBRE03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN 1 / CUESTIÓN 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM OPCIÓN 1 CUESTIÓN 1 1.- Teniendo en cuenta que la oxidación de la glucosa es un proceso exotérmico, C6H12O6 (s) + 6 O2 (g) t 6 CO2 (g) + 6 H2O (g), DH 0 Indicar el desplazamiento del equilibrio si llevamos a cabo las siguientes modificaciones: a) Aumento de la concentración de CO2. b) Disminución a la mitad de la concentración de glucosa. c) Aumento de la presión. d) Aumento de la temperatura. Solución: El Principio de Le´Chatelier, dice que si sobre un sistema en equilibrio se introduce alguna modificación, el sistema tenderá a desplazarse en el sentido que se oponga a tal alteración: a) Si aumenta la concentración de este producto, el sistema tenderá a disminuirla, es decir, se desplazará hacia la izquierda. b) Si se reduce la concentración de un reactivo, el equilibrio tenderá a generar más de dicho reactivo, luego se desplazará hacia la izquierda. c) Un aumento de la presión hará que el equilibrio se desplace en el sentido en que sea menor el número de moles de gases, para que se mantenga: P · V = cte. En este caso, hay menos moles gaseosos a la izquierda, luego hacia allí se irá el equilibrio. d) Si se aumenta la temperatura, el sistema tenderá a absorber calor, esto es, a desplazarse en el sentido en que la reacción sea endotérmica; en este caso en sentido contrario a como está escrita, es decir, hacia la izquierda.
  • 470.
    GALICIA / JUNIO98. LOGSE / QUÍMICA / ELECTROQUÍMICA/ OPCIÓN A / Nº 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Pregunta nº 3: Una corriente de 5,00 A que circula durante 30 minutos deposita 3,048 gramos de zinc en el cátodo. (a) Calcule la masa equivalente del zinc. (b) ¿Cuántos gramos de cobre se depositarán al pasar 10,00 A durante una hora? Solución 3: a) Al pasar la corriente eléctrica por el cátodo se produce la reducción del ion Zn2+ , depositándose Zn metálico en dicho electrodo. Nos basaremos en la ecuación de Faraday para resolver este apartado: m = Eq − gr ⋅ I ⋅ t 96500 En la ecuación de la Ley de Faraday sustituimos la masa en gramos del Zn, la intensidad de la corriente en Amperios y el tiempo en segundos, obteniendo al despejar la solución: 3,084 = Eq − grZn ⋅ 5,00A⋅ 30⋅ 60( )s 96500 b) Mediante la misma expresión del apartado anterior, utilizaremos otros datos (la intensidad de 10,00 A, el tiempo de 3600 segundos 1 hora, y los equivalentes-gramo del cobre): Eq − grCu = Pm Val = 63,54 2 = 31,72g La valencia del cobre es 2, como se deduce de la ecuación: Cu2+ + 2e- → Cu(s) Con esto, sustituimos en la Ley de Faraday, obteniendo la siguiente masa de cobre: mCu = 31,72g ⋅10,00 A⋅3600s 96500 =11,83gCu gMgreq ZneZn 68,32==−
  • 471.
    GALICIA / JUNIO98. LOGSE / QUÍMICA / ELECTROQUÍMICA/ OPCIÓN A / Nº 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM NOTA: En este problema deberían darse como datos el valor de la constante de Faraday, 96500 C/eq, y la masa atómica del Cu, 63,54
  • 472.
    GALICIA / JUNIO98.COU/QUÍMICA /CINÉTICA Y EQUILIBRIO /OPCIÓN A / Nº 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 2.- Indique razonadamente qué tipo de pH (ácido, neutro o básico) existirá en el punto de equivalencia de las siguientes neutralizaciones: a) Ácido etanoico (ácido acético) con hidróxido de sodio. b) Ácido clorhídrico con amoníaco. c) Trioxonitrato (V) de hidrógeno (ácido nítrico) con hidróxido sódico. Solución: a) En el punto de equivalencia hay una disolución de acetato sódico, NaCH3COO, sal de ácido débil y base fuerte, que sufre hidrólisis (sólo el anión CH3COO- ), dando lugar a una disolución básica, con un pH 7. b) En este segundo caso, resulta una disolución de cloruro amónico, NH4Cl, sal de ácido fuerte y base débil que sufre hidrólisis (sólo el catión NH4 + ), dando lugar a una disolución ácida, con un pH 7. c) En el último supuesto, resulta una disolución de nitrato sódico, NaNO3, sal de ácido fuerte y base fuerte, por lo que no sufre hidrólisis, siendo la disolución neutra, con pH = 7.
  • 473.
    ISLAS BALEARES /JUNIO 00. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUÍLIBRIO / OPCION A / CUESTIÓN 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 4.- Industrialmente, el amoníaco se obtiene por reacción entre el hidrógeno y el nitrógeno. En la reacción de 10 moles de N2 con 32 moles de H2, cuando se alcanza el equilibrio, hay 38 moles de gases (es decir, la suma de todos los moles es 38). Calcular el número de moles de cada gas en el equilibrio. Solución: La reacción correspondiente a este equilibrio entre el N2 y el H2, sería la llamada síntesis de Haber: N2 (g) + 3 H2 (g) D 2 NH3 (g) Moles iniciales 10 32 Moles reaccionantes x 3x Moles equilibrio 10 – x 32 – 3x 2x Se ha expresado en esta tabla los moles de los reactivos en el momento inicial, los moles de reactivos y productos en el equilibrio (pues conocemos la relación estequiométrica). La suma total de moles en el equilibrio es por lo tanto: (10 – x) + (32 – 3x) + 2x = 38 De donde: x = 2 Luego el número de moles en el equilibrio de cada especie será: n N2 = 10 – x = 10 – 2 = 8 moles n H2 = 32 – 3x = 32 – 3 · 2 = 26 moles n NH3 = 2x = 2 · 2 = 4 moles
  • 474.
    ISLAS BALEARES /JUNIO 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 1.- Indicar para qué sirven un matraz Erlenmeyer, una bureta y una pipeta. Hacer un dibujo esquemático del material indicado anteriormente. ¿Qué y cómo lo utilizaría en una valoración? Solución: Matraz Erlenmeyer: se utiliza para contener líquidos que reaccionan entre sí o para preparar disoluciones. Se puede calentar y se cierra con unos tapones especiales a los que se acoplan buretas, termómetros, embudos, etc,. Bureta: sirve para adicionar pequeñas cantidades de líquidos, conociendo exactamente su volumen. Posee una llave que permite graduar la caída del líquido en forma de goteo. Pipeta: se emplea para medir pequeños volúmenes exactos de líquidos succionando mediante una pera de goma. Para hacer una valoración, se necesitan un Erlenmeyer y una bureta graduada. Se valorará,.por ejemplo un ácido con una base: La base, de concentración conocida, se introduce en una bureta, con cuya llave vamos dejándola caer poco a poco. El ácido se coloca en un matraz Erlenmeyer, sabiendo exactamente el volumen que tenemos, y se le añade un indicador ácido-base adecuado (que vire dentro del intervalo de pH de nuestra reacción) Vamos adicionando la base gota a gota, y como la bureta que la contiene está graduada, sabemos el volumen que va siendo consumido con exactitud. Cuando el indicador cambie de color, cerramos la llave de la bureta, pues la valoración habrá terminado. Entonces aplicamos la ecuación: nº equivalentes ácido = nº equivalentes base (N · V) ácido = (N · V) base , calculando el único dato desconocido: Nácido. El material necesario para una valoración es: - un soporte de bureta. (a) - una pinza para sujetar la bureta a su soporte. (b) - una bureta graduada. (c) - un matraz Erlenmeyer. (d) - un indicador ácido-base adecuado para nuestra reacción.
  • 475.
    ISLAS BALEARES /JUNIO 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM (a) (b) (c) Montaje de una valoración (d)
  • 476.
    ISLAS BALEARES /JUNIO 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 4.- Se tiene un recipiente de 10 L de capacidad, donde reaccionan 0,5 moles de H2 (g) y 0,5 moles de I2 (g). A 448ºC, Kc = 50. Calcule: a) El valor de Kp a esa temperatura. b) Los moles de I2 (g) que quedan sin reaccionar al alcanzarse el equilibrio. c) Si se parte inicialmente de 0,25 moles de H2 (g), 0,25 moles de I2 (g), y 4 moles de HI (g), ¿cuántos moles de habrá en el equilibrio?. La temperatura sigue siendo 448ºC Solución: Se escribe el equilibrio que tiene lugar entre las especies indicadas, y se comprueba los datos de que se dispone: H2 (g) + I2 (g) 2 HI (g) T = 448 ºC = 721 K Kc = 50 V total = 10 L a) La relación entre las dos constantes de equilibrio, Kc y Kp, es: Kp = Kc · (R · T)Dn Llamándose Dn a la diferencia entre el número de moles de productos y el de reactivos en la ecuación ajustada. Por lo tanto: Kp = 50 · (0,082 · 721)0 = 50 Como la diferencia de moles es nula, coinciden los valores de las dos constantes. b) Se escribe de nuevo el equilibrio, llamando x a los moles de reactivos que se transforman en productos: H2 (g) + I2 (g) 2 HI (g) Moles iniciales 0,5 0,5 -- Moles equilibrio 0,5 – x 0,5 – x 2 · x Como en la expresión de Kc, han de aparecer concentraciones de reactivos y productos, se dividen los moles entre el volumen total:
  • 477.
    ISLAS BALEARES /JUNIO 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Kc = (2·x / 10)2 / ((0,5 – x) / 10)2 Igualando esta expresión al valor de la constante, se despeja la x: (2·x / 10)2 / ((0,5 – x) / 10)2 = 50 x = 5,43 · 10-4 moles Se calculan ahora las concentraciones de las tres especies en el equilibrio, y con ellas, los moles: n H2 = n I2 = 0,5 - (5,43 · 10-4 ) = 0,499 moles n HI = 2 · 5,43 · 10-4 = 1,08 · 10-3 moles c) Con los moles de reactivos y productos dados, se determina el valor del coeficiente de cocentración (Q), y se compara con la Kc, para ver el sentido en que evoluciona la mezcla, y así calcular las concentraciones y moles en el equilibrio pedidos: H2 (g) + I2 (g) 2 HI (g) Moles iniciales 0,25 0,25 4 Q = (4 / 10)2 / (0,25 / 10)2 = 256 Como se cumple que Q Kc , la mezcla evolucionará hacia los reactivos para alcanzar así el nuevo estado de equilibrio, que a continuación se escribe, llamando también x a los moles que reaccionan: H2 (g) + I2 (g) 2 HI (g) Moles iniciales 0,25 0,25 4 Moles equilibrio 0,25 + x 0,25 + x 4 - 2·x La Kc mantiene su valor al permanecer constante la temperatura. Kc = 50 = ((4 - 2·x) / 10)2 / ((0,25 + x) / 10)2 x = 0,24 moles Se calculan ahora los moles de las tres especies en el equilibrio: n H2 = n I2 = 0,25 + 0,24 = 0,49 moles n HI = 4 - 2 · 0,24 = 3,52 moles
  • 478.
    ISLAS BALEARES /JUNIO 01. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQULIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM A1.- Qué base conjugada se hidrolizará más: el cianuro o el fluoruro. Datos: Ka (HCN) = 10-10 Kb (HF) = 6,7 · 10-4 Solución: La hidrólisis es la reacción de los iones provenientes de la disociación una sal con el agua. Se escriben las dos reacciones de hidrólisis de los dos iones dados: CN- + H2O HCN + OH- F- + H2O HF + OH- La expresión de la constante de hidrólisis, en función de la Ka de cada ácido, y del producto iónico del agua (Kw) es: Kh = Kw / Ka Por tanto, cuanto mayor sea la Ka del ácido, menor será la Kh de la base conjugada correspondiente, lo que implica menor grado de hidrólisis: Kh (CN- ) = 10-14 / 10-10 = 10-4 Kh (F- ) = 10-14 / 6,7 · 10-4 = 1,49 ·10-10 Luego se hidrolizará más el cianuro.
  • 479.
    ISLAS BALEARES /JUNIO 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 3.- Indica si las siguientes frases son verdaderas o falsas y justifica la respuesta: a) Si la constante de equilibrio de una reacción es elevada, significa que los productos se obtienen rápidamente. b) La constante de equilibrio de una reacción es constante, es a decir, no depende de nada, excepto de la naturaleza de la reacción en cuestión. c) Cuando una reacción reversible alcanza el equilibrio, la cantidad total de productos y reactivos no varía, se siguen produciendo las reacciones directa e inversa. Solución: a) Falso, la constante de equilibrio sólo indica en qué sentido está más desplazada la reacción, pero no da información acerca de su cinética. b) Falsa, la Kc de una reacción depende también de la temperatura a la que ésta tenga lugar. c) Verdadero, ésta es, precisamente la definición de equilibrio: un sistema en el que se pasa constantemente de reactivos a productos, y viceversa. En el equilibrio se igualan las velocidades de los procesos directo e inverso.
  • 480.
    ISLAS BALEARES /JUNIO 03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN Nº 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM OPCIÓN A 1.- Formula las siguientes sales e indica, razonadamente, el carácter ácido, básico o neutro que tienen sus disoluciones acuosas: cianuro potásico, cloruro amónico, nitrato de sodio y sulfuro cálcico. Solución: Todos los compuestos dados son sales, totalmente disociadas en sus iones, si alguno de estos iones procede de ácido o base débiles, reaccionará con el agua, formando dicho compuesto de origen, y dejando iones libres, que determinarán el carácter ácido (H+ ) o básico (OH- ) de la disolución: a) KCN t K+ + CN- Ambos iones proceden de especies débiles, luego los dos son hidrolizables, se tendrá una disolución neutra, débilmente ácida o básica, según el grado de hidrólisis de los iones. K+ + H2O ‡ KOH + H+ CN- + H2O ‡ HCN + OH- b) El ión cloruro procede de un ácido fuerte, luego no experimentará hidrólisis, mientras que el ión amonio, como se ha explicado en a) sí lo hará: NH4Cl t NH4 + + Cl- NH4 + + H2O ‡ NH4OH + H+ La disolución, tendrá carácter ácido. c) NaNO3 t Na+ + NO3 - Na+ procede de la base fuerte NaOH, y el ión nitrato del ácido nítrico, fuerte, luego ninguno de los dos se hidroliza, y la disolución será neutra. d) CaS t Ca2+ + S2- Ambos iones proceden de especies débiles, luego los dos son hidrolizables, se tendrá una disolución neutra, débilmente ácida o básica, según el grado de hidrólisis de los iones. Ca2+ + 2 H2O ‡ Ca(OH)2 + 2 H+ S2- + H2O ‡ H2S + OH-
  • 481.
    ISLAS BALEARES /JUNIO 98. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / Nº 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 3.- Se prepara una disolución mezclando 100mL de amoniaco 0,1M con 200mL de cloruro de amonio 0,05M, y algunos mililitros de agua. Calcula el pH de la disolución. (Ka del ion amonio 6·10-10 ) Solución: Se forma de este modo una disolución reguladora de pH, formada por una base débil (amoniaco) y su ácido conjugado (ion amonio). El amoniaco es una base poco disociada, y lo es menos por efecto del ion común NH4 + . Por tanto, las concentraciones en el equilibrio son prácticamente iguales a las iniciales de la mezcla. En este caso [NH3] = (0,1 · 0,1) / 0,3 = 0,033 M [NH4 + ] = (0,05 · 0,2) / 0,3 = 0,033 M De este modo [NH3] = [NH4 + ] Ya que se mezcla el doble de cloruro de amonio ( cuya concentración es la mitad) que de amoniaco. El equilibrio de disociación es: NH4 + + H2O ⇔ NH3 +H3O+ Ka = 6·10-10 La ley del equilibrio nos indica Ka = [NH3] · [H3O+ ] / [NH4 + ] [H30+ ] = 6·10-10 pH = 9,2
  • 482.
    ISLAS BALEARES /JUNIO 99. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / Nº 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 2.- El yoduro de hidrógeno se descompone según el equilibrio siguiente: 2 HI (g) D H2 (g) + I2 (g) Dentro de un recipiente cerrado, en equilibrio, hay: 0,38 moles de I2 (g), 0,08 moles de H2 (g), y 1,24 moles de HI (g). Se añaden 0,30 moles de H2 (g), se establece de nuevo el equilibrio. Calcula el número de moles de cada gas en el equilibrio (que se establece después de la adición del hidrógeno). Solución: El equilibrio de descomposición del yoduro de hirógeno es: 2 HI (g) D H2 (g) + I2 (g) Se halla primero la constante de equilibrio (Kc). Kc = [ H2 ] · [ I2 ] / [ HI ]2 Kc = (0,38/V) · (0,08/V) / (1,24/V)2 Kc = 0,02 Como la constante no varía se escribe la tabla del 2º equilibrio, en la que calculamos el valor de x (número de moles que se descomponen). Según el principio de Le Chatelier, al añadir una concentración de producto el equilibrio se desplazará hacia la izquierda por tanto: 2 HI D H2 + I2 [ ]o 1,24 0,38 0,38 V V V [ ]r 2x x x [ ] eq 1,24 + 2x 0,38 - x 0,38 - x V V V Kc = 0,02 = ((0,38 – x ) / V )2 / ((1,24 + 2x) /V)2 x = 0,16 mol En el nuevo equilibrio la composición es : n I2 = n H2 = 0,38 - 0,16 = 0,22 moles n HI = 1,24 + (2 · 0,16) = 1,56 moles
  • 483.
    ISLAS BALEARES /SEPTIEMBRE 00. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCION A / CUESTIÓN 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 2.- De los siguientes conceptos: entalpía de enlace, entalpía de reacción, energía de activación, constante de equilibrio, y pH, a) ¿cuáles no pueden ser negativos?. b) ¿cuáles pueden ser negativos y positivos?. Justificar la respuesta. Solución: a) La energía de activación es la energía mínima necesaria para que se rompan los enlaces de los reactivos, pasando por el estado de complejo activado, y finalmente puedan formarse los productos, es decir, tenga lugar una reacción química. Por tanto es siempre una energía que se absorbe, y será un valor positivo (Ea 0) La constante de equilibrio es un cociente entre concentraciones de productos y reactivos, que nunca pueden ser negativas, luego tampoco podrá serlo dicha constante (K 0). La entalpía de enlace, es la energía necesaria para romper un mol de un tipo determinado de enlace. En este caso siempre se absorbe energía, por lo que este valor es siempre es positivo (DH enlace 0). b) Los valores de entalpía de reacción pueden ser positivos o negativos, puesto que para que la reacción tenga lugar, o bien el sistema absorbe energía ( reacción endotérmica, con entalpía positiva), o bien se la cede al entorno (reacción exotérmica, con entalpía negativa). El concepto de pH se define así: pH = - log [ H3O+ ] Las concentraciones de protones más usuales varían entre 10-14 M en una disolución de una base fuerte, y 1 M en la de un ácido fuerte, casos en los que el pH varía entre 14 y 0. Sin embargo, siempre que la concentración de protones sea superior a 1M, el pH sería negativo.
  • 484.
    ISLAS BALEARES /SEPTIEMBRE 00. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCION A / CUESTIÓN 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 4.- En qué sentido es desplazado el equilibrio: SO2 (g) + 1/2 O2 (g) D SO3 (g) DH = -100 KJ / mol Si lo perturbamos: a) aumentando el volumen del recipiente (es decir, disminuyendo la presión). b) adicionando SO3. c) aumentando la temperatura. ¿ En cuál / cuáles de dichas perturbaciones ha variado la constante de equilibrio?. Solución: Según el Principio de Le Chatelier: si en un sistema en equilibrio se modifican factores externos, éste evolucionará en el sentido que se oponga al cambio introducido. SO2 (g) + 1/2 O2 (g) D SO3 (g) DH = -100 KJ / mol a) si reducimos la presión, el sistema se desplaza en el sentido en que aumente el volumen (es decir el número de moles de los gases), luego en este caso, será hacia la izquierda, (hacia los reactivos). Obsérvese que Dn =1 – 1,5 = 0,5 0 b) Si aumentamos la concentración de SO3 (exceso de producto), el equilibrio se desplaza en el sentido en que dicha concentración disminuya, esto es, hacia la izquierda, hacia los reactivos. c) La reacción, en el sentido directo, es exotérmica, pues DH 0. Si aumentamos la temperatura, el sistema se desplazará en el sentido en que absorba calor, es decir, en el que sea endotérmica, que será hacia la izquierda. En los dos primeros casos no se modifica la constante de equilibrio, pues para que este valor permanezca constante, el equilibrio responde a la modificación introducida, intentando contrarrestarla. Por el contrario, en el caso c) la K si varía, ya que depende de T.
  • 485.
    ISLAS BALEARES /SEPTIEMBRE 00. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCION A / CUESTIÓN 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM A2.- Calcular la concentración de todas las especies de una disolución de ácido fórmico de pH = 3,74. (Ka =1,82 x 10-4 ) Solución: HCOOH + H2O D HCOO- + H3O+ Inicialmente: C0 Se disocian: C0α Se forman: C0(1-α) C0α C0α Ka = [HCOO- ]·[H3O+ ]/[HCOOH] = 1,82·10-4 pH = -log [H3O+ ] = 3,74 Por lo tanto [H3O+ ] = 10-pH = 10-3,74 = 1,819·10-4 Las concentraciones de H3O+ y HCOO- que se forman son: [HCOO- ] = [H3O+ ] = 1,819· 10-4 mol/litro Sustituyendo en la Ka obtendremos el valor de la concentración de HCOOH [HCOOH] = 0,9998 mol/litro.
  • 486.
    ISLAS BALEARES /SEPTIEMBRE 00. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCION A / CUESTIÓN 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM A3.- En que sentido se desplaza el equilibrio SO2(g) + ½O2 DD SO3(g) ∆∆H =-100 kJ/mol Cuando se perturba por: a. Aumento de volumen del recipiente (es decir, diminución de la presión) b. Adición de SO3 c. Aumento de la temperatura En cual/cuales de las perturbaciones efectuadas ha cambiado la Kc Solución: Según el principio de Le Chatelier: “Si en un sistema se modifica alguno de los factores que influyen en el mismo, el equilibrio se desplaza en el sentido que contrarreste dicha variación”. SO2(g) + ½O2 D SO3(g) ∆H =-100 kJ/mol a. En el caso de que se produzca un aumento de volumen, es decir una disminución de la presión, en un sistema gas como éste en el que el incremento de número de moles gaseosos es negativo el equilibrio se desplaza hacia la IZQUIERDA. El incremento de moles gaseosos en esta reacción es: ∆n = n SO3 – (n SO2 + n O2) = 1-3/2 = - 1/2. b. Si aumentamos la concentración del producto (SO3) para que la Kc permanezca constante, el equilibrio tiene que desplazarse hacia la IZQUIERDA para así aumentar la concentración de los reactivos; Kc = [SO3]/[SO2]·[O2]1/2 c. Esta reacción al tener un incremento de entalpía menor que cero, es exotérmica, es decir desprende calor, algo que influye en el desplazamiento del equilibrio en caso de que haya cambio de temperatura. Si aumentamos la temperatura, el equilibrio se desplaza hacia la IZQUIERDA, ya que es en este sentido en el que absorbe calor; esto producirá una disminución de la Kc. La Kc depende sólo de la temperatura por lo tanto sólo variará en éste último caso.
  • 487.
    ISLAS BALEARES /SEPTIEMBRE 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 2.- Responder, razonadamente, las cuestiones siguientes: a) La constante de acidez del ácido acético es 1,8· 10-5 . ¿Su base conjugada, será fuerte o débil? b) Calcular el pH de una disolución 10-8 M de ácido clorhídrico. Solución: a) Se representa el ácido acético como HAc, y se escribe su equilibrio de disociación, ya que es un ácido débil: HAc + H2O Ac- + H3O+ Si es un ácido débil, el equilibrio esta poco desplazado. Es decir, la reacción de disociación (de izquierda a derecha) tiene muy poca tendencia a producirse, luego será la de sentido contrario (captación de protones por parte de la base conjugada A- ) la que se lleve a cabo: de lo que se concluye que el ión acetato (Ac- ) será una base algo fuerte. También puede deducirse a partir del valor de la Kb, que se determina con el de la Ka y el producto iónico del agua, Kw: Kw = Ka · Kb Kb = 5,55· 10-10 b) El ácido clorhídrico es un ácido fuerte, totalmente disociado, luego habrá la misma concentración de protones que de disolución inicialmente: HCl + H2O τ H3O+ + Cl- [HCl] inicial = [H3O+ ] disoc. ácido = 10-8 M El agua también aporta protones de su disociación: [H3O+ ] disoc. agua = 10-7 Luego la concentración total de protones es: [H3O+ ] total = 10-7 + 10-8 Y por la expresión de pH, se deduce su valor: pH = - log [H3O+ ] total = 6,96 Es una disolución muy ligeramente ácida, pues el valor de pH es muy próximo a 7.
  • 488.
    ISLAS BALEARES /SEPTIEMBRE 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM l.- A 425 °C la Kc para el equilibrio: I2 (g) + H2 (g) 2 HI (g) vale 54,8. a) ¿Cómo afecta al equilibrio una disminución de la presión del sistema y una disminución de volumen? b) Calcular las concentraciones en el equilibrio si al reactor de 20 litros de capacidad se la introducen 15 moles de iodo, 2 moles de hidrógeno y 25 moles de ioduro de hidrógeno. Solución: a) I2 + H2 2 HI Por el principio de Le Chatelier, si sobre un sistema en equilibrio se introduce alguna modificación, dicho sistema tenderá a evolucionar en el sentido que se oponga a tal cambio: Una disminución de presión, hará que el equilibrio se desplace en el sentido en que aumente el número de moles de gas, para que se mantenga constante el producto: P· V. En este caso en ambos miembros hay 2 moles de gas, luego variaciones de presión no modifican el equilibrio. Tampoco lo alteran variaciones de volumen pues están relacionadas con cambios de presión, y ya se ha visto que si los moles de gas son iguales en ambos miembros no hay desplazamiento. b) I2 + H2 2 HI moles iniciales 15 2 25 Se calcula la Q (coeficiente de concentración) en este momento (se dividen los moles entre el volumen total, para tener así concentraciones), y se compara con el dato teórico de Kc, si coinciden, la mezcla se halla ya en equilibrio. Q = (25 / 20)2 / ((15 / 20) · (2 / 20)) = 20,83 Q Kc Por lo que para alcanzar el estado de equilibrio, se desplazará hacia la derecha, de modo que aumente la concentración de productos: I2 + H2 2 HI moles iniciales 15 2 25 moles equilibrio 15 - x 2 - x 25 +2 · x
  • 489.
    ISLAS BALEARES /SEPTIEMBRE 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Kc = 54,8 = ((25 + 2 · x) / 20)2 / ((15 - x) / 20) · ((2 - x) / 20)) De donde se tiene el valor de x: x = 1,24 moles reaccionan. Ya se pueden calcular las concentraciones de las tres especies en el equilibrio: [I2 ] = (15 - 1,24) / 20 = 0,688 M [H2 ] = (2 - 1,24) = 0,038 M [HI] = (25 + 2 · 1,24) / 20 = 1,374 M
  • 490.
    ISLAS BALEARES /SEPTIEMBRE 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 5 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 5.- Razonar si son ciertas o falsas las siguientes afirmaciones: a) Cuanto mayor sea la concentración inicial de ácido acético, mayor lo será la de iones acetato. b)El grado de disociación del ácido acético es independiente de la concentración inicial del ácido. c) Una disolución de cloruro de amonio tendrá un pH básico. d) Si se adiciona acetato de sodio a una disolución de ácido acético, el pH aumenta. Solución: a) Verdadero, al ser un ácido débil se disocia parcialmente, y la fracción disociada depende sólo de la concentración inicial, puesto que la Ka permanece constante (salvo que se modifique la temperatura) HAc + H2O H3O+ + Ac- [ ]inicial Ci -- -- [ ]equilibrio Ci - x x x La expresión de Ka es: Ka = ([H3O+ ]· [Ac- ]) / [HAc] Ka = x2 / (Ci - x) Ka = 1,8 · 10-5 Luego para que Ka sea constante, a mayor Ci, mayor valor de x b) Falso, pues la expresión del grado de disociación es: x = Ci · a Es decir, existe relación entre él y la Ci. c) Es falso. La sal está completamente disociada en sus iones: NH4Cl τ NH4 + + Cl-
  • 491.
    ISLAS BALEARES /SEPTIEMBRE 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN 5 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM De estos dos iones generados, el cloruro procede del HCl, que es fuerte, luego no se hidrolizará; sin embargo, los iones amonio vienen de una base débil, y sí experimentan hidrólisis: NH4 + + H2O NH4OH + H3O+ Luego se desprenden protones y la disolución será ácida, con un pH 7. d) Es verdadero. La disociación del ácido débil es: HAc + H2O H3O+ + Ac- Se han liberado protones, luego el pH 7. Y la de la sal: NaAc τ Na+ + Ac- Los iones acetato se hidrolizan, liberándose grupos OH- , que sí aumentarán el valor del pH: Ac- + H2O HAc + OH-
  • 492.
    ISLAS BALEARES /SEPTIEMBRE 03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN Nº 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM OPCIÓN A 2.- ¿Qué concentración de metilamina será necesaria para obtener una disolución de pH = 11, si su Kb = 5 · 10-4 ? Solución: La metilamina es una base débil, luego a partir del dato de pH, se calcula el de pOH, y con él, la concentración de iones OH- en disolución: pH + pOH = 14 pOH = 14 - 11 = 3 pOH = - log [OH- ] = 3 [OH- ] = 10-3 M El equilibrio de disociación de la metilamina, para una concentración inicial (Ci) desconocida será: CH3NH2 + H2O ‡ CH3NH3 + + OH- [ ]inicial Ci -- -- [ ]equil. Ci - 10-3 10-3 10-3 La expresión de la Kb es: Kb = ([CH3NH3 + ] · [OH- ]) / [CH3NH2] Sustituyendo los datos conocidos, se está en disposiciónde despejar la Ci desconocida: 5 · 10-4 = (10-3 )2 / (Ci - 10-3 ) De donde: Ci = 3 · 10-3 M
  • 493.
    ISLAS BALEARES /SEPTIEMBRE 03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN Nº 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM OPCIÓN A 4.- a) Un estudiante de química comenta que ha realizado una valoración de ácido acético con hidróxido de sodio 2 M, y que el pH de neutralización es ácido. ¿Es una afirmación correcta? Justifícalo. b) ¿Cómo harías la valoración en el laboratorio? material,... Solución: a) Al valorar ácido acético con hidróxido de sodio, se formará una sal, totalmente disociadas en sus iones, si alguno de estos iones procede de ácido o base débiles, reaccionará con el agua, formando dicho compuesto de origen, ydejando iones libres, que determinarán el carácter ácido (H3O+ ) o básico (OH- ) de la disolución: HAc + NaOH t NaAc + H2O NaAc t Na+ + Ac- Na+ procede de la base fuerte NaOH, pero Ac- del ácido débil HAc, luego se hidrolizará: Ac- + H2O ‡ HAc + OH- Será, pues, una disolución básica, y la afirmación del estudiante no es correcta. b) En una valoración de un ácido (el acético contenido en el vinagre) con una base (el NaOH), se utilizarían: - una bureta, en la que se introduciría la disolución de sosa, que se iría dejando caer lentamente, gracias a la llave. - un vaso de precipitados, que contendría un volumen conocido de acético. - un indicador ácido - base, para mostrar, con un cambio de color, que la valoración ha terminado. Se iría incorporando, gota a gota, la disolución de la base, agitando suavemente el vaso de precipitados, para que se homogenice la mezcla. Cuando se observa un cambio de color, se cerraría la llave de la bureta, anotando el volumen consumido.
  • 494.
    ISLAS BALEARES /SEPTIEMBRE 98. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE A / CUESTIÓN 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 3.- Se tiene un tubo de ensayo que contiene agua, y se añaden unos gramos de nitrato de potasio. Se observa que la sal es disuelta, y que al mismo tiempo la temperatura disminuye. a) Clasificar el proceso de disolución de la sal como endotérmico o exotérmico. b) Razonar por qué motivo el proceso es espontaneo. Solución: a) Si la temperatura de la disolucióndisminuye, es porque absorbe calor del entorno, luego el proceso será endotérmico. b) Un proceso resulta espontáneo si el valor de su energía libre de Gibbs es negativo. DGº reacción = DGº productos - DGº reactivos Y también se sabe que: DGº = DHº - T · DSº Como la reacción es endotérmica: DHº 0 Y como se pasa de un sólido a una serie de iones disueltos, el desorden del sistema aumenta, siendo, por tanto, DSº 0. Para que el proceso resulte espontáneo, debe verificarse que: | T·DSº | | DHº |
  • 495.
    ISLAS BALEARES /SEPTIEMBRE 98. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE A / CUESTIÓN 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 4.- a) Calcular la concentración de una disolución de hidróxido de sodio, sabiendo que al valorar 50 ml, se consumieron 35 ml de ácido clorhídrico 0,05 M. b) ¿Cuál es el pH de la disolución de hidróxido de sodio? c) ¿Cuál es el pH en el punto de equivalencia? Solución: a) En una valoración, cuando se alcanza el punto de equivalencia, el número de equivalentes de ácido y de base que han reaccionado es el mismo: nº equiv. ácido = nº equiv. base Y como: N = nº equiv. / V disolución (L) Podemos escribir: (N · V) ácido = (N · V) base Se conoce todo menos la concentración de base, luego: N base = (0,05 · 0,035) / 0,05 = 0,035 N Y expresada en M (moles / l), dado que la valencia del hidróxido de sodio es la unidad, se tiene: M NaOH = 0,035 mol/L b) El NaOH es una base fuerte, totalmente disociada en sus iones: NaOH Na+ + OH- [ ]inicial 0,035 -- -- [ ]final -- 0,035 0,035 Con la [OH- ] se determina el pOH: pOH = – log [OH- ] = – log (0,035) = 1,45 Y como: pH + pOH = 14 pH = 12,55 Como era de esperar, el pH es mayor que 7, lo que indica que se está ante una base.
  • 496.
    ISLAS BALEARES /SEPTIEMBRE 98. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE A / CUESTIÓN 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM c) En el punto de equivalencia, entre un ácido fuerte (HCl) y una base fuerte (NaOH) los equivalentes del ácido coinciden con los de la base, luego también coincidirán las concentraciones de protones y de grupos OH- ; de modo que: pH = pOH = 7 En ese momento, la disolución es neutra.
  • 497.
    ISLAS BALEARES /SEPTIEMBRE 98. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE A / CUESTIÓN 5 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 5.- En un dispositivo, se introduce cierta cantidad de tetraóxido de dinitrógeno. Se alcanzan 25ºC. Pasado cierto tiempo, se establece el siguiente equilibrio: N2O4 (g) l 2NO2 (g) Se sabe que la cantidad de tetraóxido de dinitrógeno en el equilibrio es el 50% de la cantidad inicial. Calcularla presión que soporta el recipiente. (Kp = 0,141) Solución: Se llama ni al número de moles de N2O4 iniciales, por lo que en el equilibrio se tendrán solamente (ni / 2) moles de N2O4 : N2O4 (g) l 2 NO2 (g) Ninic. ni -- n equil. ni / 2 2 · (ni / 2 ) De forma que los moles totales de ambas especies en el equilibrio serán: n totales = (ni / 2) + 2 · (ni / 2) = 3/2 · ni La expresión de la Kp para un equilibrio, viene en función del producto presiones parciales de productos, elevadas a sus coeficientes estequiométricos, dividida entre el producto de las presiones parciales de reactivos, elevadas tambien a sus correspondientes coeficientes. Kp = (P(NO2))2 / P(N2O4) Por otro lado, se sabe que la presión parcial de cualquier componente gaseoso de una mezcla es el producto de su fracción molar por la presión total: Pi = Ptot. · Xi Recordemos que la fracción molar de un componente es el número de moles de él, entre el número de moles totales.
  • 498.
    ISLAS BALEARES /SEPTIEMBRE 98. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE A / CUESTIÓN 5 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Luego, se escriben las expresiones de las presiones parciales de los 2 gases del problema, y posteriormente, la de Kp: P(NO2) = Ptot · [2 · (ni / 2 ) / 3/2 · ni ] = Ptot · 2/3 P(N2O4) = Ptot · [(ni / 2 ) / 3/2 · ni ] = Ptot / 3 Kp = (Ptot · 2/3)2 / (Ptot / 3) = 4/3 · Ptot 4/3 · Ptot = 0,141 De donde se deduce: Ptot = 0,105 atm
  • 499.
    ISLAS BALEARES /SEPTIEMBRE 98. COU /QUÍMICA /CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / Nº 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 2.- Calcular el pH de la disolución formada por 100 mL de ácido clorhídrico 0,1 M, 100 mL de ácido nítrico 0,1 M y agua hasta completar los 500 mL. Solución: Se trata de dos ácidos fuertes y por tanto completamente disociados. HCl + H2O Cl- + H3O+ HNO3 + H2O NO3 - + H3O+ [HCl] = [H3O+ ] = 0,1 M [HNO3] = [H3O+ ] = 0,1 M Se hallan los moles de iones hidronio: n = V · M n total H3O+ = (0,1 · 0,1) + (0,1 · 0,1) = 0,02 moles V total = 0,5 L [H3O+ ] total = 0,02 / 0,5 = 0,04 M pH = -log [H3O+ ] = -log (0,04) pH= 1,39
  • 500.
    ISLAS BALEARES /SEPTIEMBRE 98. COU /QUÍMICA /CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN B / Nº 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 3.- El producto de solubilidad del hidróxido de calcio es 8·10-6. En una disolución de cloruro de calcio 0,1 M , ¿a partir de qué pH comenzará a precipitar el hidróxido de calcio? Solución: El equilibrio de solubilidad del hidróxido insoluble es el siguiente: Ca(OH)2 (s) D Ca2+ + 2 OH- Para que se produzca precipitado, el producto real de las concentraciones de los reactivos (según la ley del equilibrio) debe ser mayor que Ks. Ks = 8·10-6 Para que haya precipitación se ha de cumplir que: [Ca2+] · [OH-]2 8·10-6 Los iones Ca2+presentes en el medio se deben, prácticamente, a la sal soluble CaCl2, que esta disociada completamente: CaCl2 Ca2+ + 2 Cl- [CaCl2] = [Ca2+] = 0,1 M En la saturación se cumpliría: (0,1) · [OH-]2 = 8·10-6 [OH-]2 = 8·10-7 [OH-] = 8,9 · 10-4 pOH = - log (8,9 · 10-4 ) = 3,04 pH = 14 – pOH = 14 – 3,4 = 10,6 El hidróxido de calcio comenzará a precipitar a partir de un pH de 10,6.
  • 501.
    ISLAS BALEARES /SEPTIEMBRE 99. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / Nº 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 4.- Al introducir 1 mol de PCl5 en un recipiente de 1 litro se produce la disociación del gas y se establece el equilibrio siguiente: PCl5 D PCl3 + Cl2 ∆H 0 (la disociación consume calor) En el equilibrio se encuentran 0,2 moles de PCl5. Calcula el grado de disociación del PCl5. Contesta razonadamente si el grado de disociación del PCl5 aumenta, disminuye o no cambia cuando: a) Aumenta la presión b) Disminuye la temperatura. Solución: La tabla de este equilibrio homogéneo es: PCl5 D PCl3 + Cl2 [ ]inic. 1 [ ]r. α [ ]eq. 1 – α α α Como en el equilibrio se encuentran 0,2 moles de PCl5 : 0,2 = 1 – α α = 0,8 (80%) a) Si aumenta la presión el equilibrio, disminuye el volumen y por ello el número de moles. Es decir el equilibrio se desplazará hacia izquierda, según el principio de Le Chatelier, por lo tanto el grado de disociación disminuirá. b) Si disminuimos la temperatura, al ser la reacción endotérmica el sistema reaccionará, según el mismo principio aumentándola, es decir, desplazándose hacia la izquierda también y disminuirá el grado de disociación.
  • 502.
    ISLAS BALEARES /SEPTIEMBRE 99. COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / OPCION A / Nº 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 3A.- Al fundir un mol de PCl5 en un recipiente de volumen un litro se produce una disociación del gas, y se establece el equilibrio siguiente PCl5 D PCl3 + Cl2 ∆H 0 (la disolución consume calor) Contestar razonadamente hacia donde se desplaza el equilibrio cuando: a) Aumenta la presión. b) Disminuye la temperatura. Solución: a) El aumento de presión hace que el equilibrio se desplace hacia aquel lado que compense este aumento. Un aumento de presión, a temperatura constante, provoca una disminución de volumen, el equilibrio se desplazará hacia el lado donde exista menor número de moles gaseosos, es decir en este caso, el equilibrio se desplaza a la izquierda. b) Al ser una reacción endotérmica, consume calor en el sentido directo, y desprende calor en el sentido inverso. PCl5 D PCl3 + Cl2 ∆H 0 Una disminución de la temperatura hace que el equilibrio se desplace a la izquierda para compensar esta pérdida
  • 503.
    ISLAS BALEARES /SEPTIEMBRE 99. COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / OPCION B / Nº 3. www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 3B.- Se dispone de una disolución que contiene Ca (II). La concentración de este ion es 2·10-3 M. Calcular la cantidad máxima de sulfato potásico sólido, expresada en gramos, que se puede añadir a 2 L de la disolución mencionada que nos permita asegurar que no se forma sulfato de calcio sólido. Suponga que la adición del sólido no incrementa el volumen de la disolución (Kps = 2,5·10-5 ) Solución: Para que no aparezca precipitado el producto ionico Q tiene que ser menor que el valor de Kps CaSO4 D Ca+2 + SO4 -2 Siendo Q = [Ca+2 ] · [SO4 -2 ] Kps [Ca+2 ][SO4 -2 ] Por lo tanto: 2,5·10-5 2·10-3 · [SO4 -2 ] [SO4 -2 ] 2,5·10-5 / 2·10-3 [SO4 -2 ] 0,0125 M Como el sulfato potásico es una sal soluble se disocia completamente de manera que : moles máximos de SO4 -2 = moles máximos de K2SO4 = M · V = 0,0125 · 2 = 0,025 moles m K2SO4 = moles · Pm = 0,025 · 174,3 = 4,36 g El máximo de sulfato potásico que pueden añadirse a los 2 litros de disolución inicial para asegurar que no se forma precipitado de sulfato de calcio, son 4,36 g.
  • 504.
    ISLAS BALEARES /JUNIO 98. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / Nº 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 3.- Conteste, razonadamente, si son verdaderas o falsas las afirmaciones siguientes: a) Para una reacción endotérmica, la constante de equilibrio disminuye con la temperatura. b) Para una reacción exotérmica, la constante de equilibrio aumenta con la temperatura. c) En general, la constante de equilibrio no varía con la temperatura. Solución: a) Falso. El principio de Le Chatelier confirma que esta afirmación no es cierta, ya que al aumentar la temperatura desplazamos el equilibrio de la reacción endotérmica hacia la derecha, aumentan las concentraciones de los productos y por tanto aumenta el valor constante de equilibrio. b) Falso. Esta afirmación tampoco es correcta, ya que al aumentar la temperatura desplazamos el equilibrio de la reacción exotérmica hacia la izquierda y por tanto se incrementan las concentraciones de los reactivos y disminuye la constante de equilibrio. c) Falsa, ya que la temperatura sí influye en la constante del equilibrio. Según la ecuación de Van´t Hoff , la relación entre T y otras magnitudes termodinámicas implicadas en el proceso es: ∆G0 = - RTLnK (siendo K la constante termodinámica de equilibrio) En un proceso donde sólo participen gases ideales esta constante es Kp. Principio de Le Chatelier: Si en un sistema en equilibrio se modifica alguno de los factores que influyen en el mismo, éste se desplazará en el sentido que se contrarreste dicha variación.
  • 505.
    ISLAS BALEARES /JUNIO 98. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / Nº 5 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 5.- En un depósito de 1 litro se introducen 0,003 moles de tetraóxido de dinitrógeno. Se termostatiza a 273 K. Pasado un cierto tiempo, se establece el equilibrio siguiente: N2O4 (g) 2NO2 (g) Se sabe que en el equilibrio el recipiente soporta una presión de 0,1 atm. Calcule: a) Número de moles de cada gas en el equilibrio. b) Ke. Solución: a) Es un equilibrio homogéneo en fase gaseosa: N2O4 (g) 2NO2 (g) no 0,003 nr x neq 0,003-x 2x nT = 0,003-x + 2x = 0,003 + x PT · V = nT · R · T 0,1 · 1 = (0,003 + x) · (0,082 · 273) x = 0,00147 n N2O4 = 0,003 – 0,00147 = 1,5 · 10-3 moles de N2O4 n NO2 = 2 · 0,00147 = 2,9 · 10-3 moles de NO2 b) La expresión de la K de equilibrio es: Kc = [NO2]2 / [N2O4] y puesto que el volumen es 1 litro al sustituir se tiene: Kc = (2,9 · 10-3 / 1)2 / (1,5 · 10-3 / 1) Kc = 5,616 · 10-3
  • 506.
    LA RIOJA /JUNIO 00. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCION A / CUESTIÓN 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 3.- Se necesitaron 36,4 ml de una disolución de NaOH de concentración desconocida para valorar 50 ml de ácido acético 0,125M, con fenolftaleína (vira entre 8 y 9,5) como indicador. a) ¿Cuál es el pH de la disolución de NaOH? b) ¿Cuál es el pH en el punto de equivalencia (considere los volúmenes aditivos)? c) ¿Por qué se ha utilizado fenolftaleína como indicador? Ka ác.acético = 1,8·10-5 Solución: a) En toda valoración se cumple que: nº equivalentes ácido = nº equivalentes base Va · Na = Vb · Nb Conocemos: V base = 36,4 ml V ácido = 50 ml M ácido = N ácido = 0,125 N Despejando la concentración de la base: Nb = (50 ·10-3 · 0,125) / (36,4 · 10-3 ) = 0,17 eq/L Mb = 0,17 mol/L Como el NaOH es una base fuerte, estará totalmenta disociada, pudiendo conocer la concentración de OH- , y con ella el pH: NaOH Na+ + OH- [ ]inicial 0,17 -- -- [ ]final -- 0,17 0,17 [OH- ] = 0,17 M pOH = -log [OH- ] = 0,77 pH = 14 – pOH = 13,23 Como cabía esperar, es un pH muy básico.
  • 507.
    LA RIOJA /JUNIO 00. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCION A / CUESTIÓN 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM b) Hasta alcanzar el punto de equivalencia, habrán reaccionado el ácido y la base: NaOH + CH3COOH CH3COONa + H2O Calculamos los moles de cada sustancia antes de la mezcla, y las nuevas concentraciones después de la mezcla: Moles iniciales de NaOH = 0,17 · 0,0364 = 6,2·10-3 moles Moles iniciales de CH3COOH = 0,125 · 0,05 = 6,2·10-3 moles V final = 0,0364 + 0,05 = 0,0864 L Las concentraciones después de la mezcla son: M´(NaOH) = 6,2·10-3 / 0,0864 = 0,071 M M´(CH3COOH) = 6,2·10-3 / 0,0864 = 0,071 M Con estos datos, volvemos a la reacciónentre el ácido y la base: NaOH + CH3COOH CH3COONa + H2O [ ]inicial 0,071 0,071 --- --- [ ]final --- --- 0,071 Tenemos, pues, una sal soluble de concentración 0,071M, que estará totalmente disociada en sus iones: CH3COONa Na+ + CH3COO- [ ]inicial 0,071 -- -- [ ]final -- 0,071 0,071 Los iones CH3COO- proceden de un ácido débil, y se hidrolizan, liberándose iones OH- , a partir de los cuales determinamos el pH: CH3COO- + H2O D CH3COOH + OH- [ ]inicial 0,071 -- -- [ ]final 0,071 – x x x
  • 508.
    LA RIOJA /JUNIO 00. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCION A / CUESTIÓN 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM La constante de hidrólisis se calcula a partir de la Kw, y de la Ka del acético. Kh = Kw / Ka = 10-14 / 1,8·10-5 = 5,5·10-9 5,5·10-9 = x2 / (0,071 – x) x = 1,96·10-5 M pOH = -log [OH- ]= -log (1,96·10-5 ) = 4,7 pH = 14 – pOH = 14 – 4,7 = 9,3 c) Se emplea como indicador ácido-base la fenolftaleína porque su intervalo de viraje está entre 8 y 9,5. Este intervalo de pH abarca elpH del punto de equivalencia, correspondiente a la reacciónentre el ácido acético y la sosa.
  • 509.
    LA RIOJA /JUNIO 00. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCION A / EJERCICIO 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 2.- Dispone de ácido nítrico comercial del 45% de riqueza y 1,28 g/mL de densidad, y agua destilada. Cómo prepararía: a) 250 mL de una disolución de ac. nítrico 3 M. b) 2,5 L de una disolución de pH = 1,20?. Solución: a) Definición de molaridad: M = moles de soluto / litro de disolución M = [densidad (g/L) · %] / Pm Hallamos la molaridad inicial del ácido concentrado: M conc. = (1, 28 ⋅ 1000 ⋅ 0,45) / 63 = 9,14 mol / L N conc. = M · val = 9,14 · 1 = 9,14 eq / L N dil. = 3 · 1 = 3 eq / L La dilución se basa en una ecuación de igualdad de equivalentes: nº equivalentes concentrado = nº equivalentes de diluido V · N = V´ · N´ V · 9,14 = (250·10-3 ) · 3 V = 0,082 L = 82,0 mL HNO3 comercial Se mide este volumen en una probeta de 100 mL y se transvasa a un matraz o probeta. Después se añade agua hasta completar los 250 cc. Las precauciones son: nunca utilizar pipetas donde se succione con la boca sino mediante pera de goma. Por otro lado, se debe añadir el agua sobre el ácido y nunca al revés, para evitar proyecciones de gotas de dicho ácido fuerte. b) Según la definición: pH = -log [H3O+ ] Es decir que [H3O+ ] = 10-pH = 10-1,2 = 0,063 mol / L El ácido nítrico es un ácido fuerte totalmente disociado: HNO3 + H2O → NO3 - + H3O+ Por lo que[HNO3] = 0,063 mol / L
  • 510.
    LA RIOJA /JUNIO 00. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCION A / EJERCICIO 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM La nueva dilución supone alcanzar la siguiente normalidad: N dil. = 0,063 eq / L V · N = V´ · N´ V · 9,14 = 2,5 · 0,063 V = 0,017 L = 17,0 mL HNO3 comercial Se mide este volumen en una probeta de 100 mL y se transvasa a un matraz. Después se añade agua hasta completar los 2,50 L.
  • 511.
    LA RIOJA /JUNIO 00. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCION A / EJERCICIO 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 3.- A 50 mL de una disolución de nitrato de plata se añaden 50 mL de ácido clorhídrico 3 M, con lo que precipitan 0,652 g de cloruro de plata. a) ¿Cuál era la concentración molar de la disolución de nitrato de plata?. b) ¿Qué cantidad (g/L) de plata permanecerá disuelta? (Suponga los vol. aditivos). Solución: a) La reacción es la siguiente: AgNO3 (ac) + HCl (ac) → AgCl (s) + HNO3 (ac) Sabiendo la molaridad del HCl podemos obtener los moles que hay de éste y, por tanto, los de AgNO3, ya que reaccionan en la misma proporción: M = nº moles / L disolución n HCl = V · M = 0,050 · 3 = 0,15 moles HCl n AgNO3 = 0,15 moles M AgNO3 = 0,15 / 0,050 Molaridad AgNO3 = 3 mol / L b) El cloruro de plata es una sal insoluble que esta muy poco disociada, ello se expresa mediante el equilibrio de solubilidad siguiente: AgCl (s) D Ag+ + Cl- m AgCl (s) = 0,652 g Pm AgCl = 143,4 n AgCl = m / Pm =0,652 / 143,4 = 4,546 · 10-3 moles El nitrato de plata es una sal soluble, es decir, totalmente disociada: AgNO3 → Ag+ + NO3 - n AgNO3 = 0,15 moles = n Ag (iniciales) De los 0,15 moles de plata que teníamos precipitan 4,546 · 10-3 por lo que quedan 0,145454 moles sin precipitar, es decir, disueltos. m Ag (disuelta) = n · Pat = 0,145454 · 107,87 = 15,694 g [Ag + ] = m / V total =15,694 / (0,050 + 0,050) = 156,94 g / L
  • 512.
    LA RIOJA /JUNIO 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE A / CUESTIÓN 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 3.- En la reacción 2 NO + O2 šš 2 NO2 a una determinada temperatura, se ha obtenido la siguiente información: [NO] inicial (m / l) [O2] inicial (m / l) velocidad inicial (m / l· s) 0,020 0,010 0,028 0,020 0,020 0,057 0,040 0,020 0,224 0,010 0,020 0,014 Calcular el orden total de la reacción y su constante de velocidad. Solución: La ecuación de velocidad para esta reacción será: v = k · [NO]x · [O2]y Siendo x, e y, los órdenes parciales de reacción, cuyo valor se ha de calcular y sumar para obtener el orden total. Para ello, se realiza el cociente entre velocidades de reacción, tomadas 2 a 2, manteniendo la concentración de uno de los reactivos constante, de la siguiente manera: v2 / v1 = 0,057 / 0,028 = 2 Y a su vez, expresando las velocidades en función de las ecuaciones de velocidad, se puede escribir: v2 / v1 = [k · (0,020)x · (0,020)y ] / [k · (0,020)x · (0,010)y ] Igualando ambas expresiones se tiene: 2y = 2 y = 1 Igualmente se procede con otro par de valores, y expresiones de velocidad: v3 / v2 = 0,224 / 0,057 = 3.94 ϕ 4 v3 / v2 = [k · (0,040)x · (0,020)y ] / [k · (0,020)x · (0,020)y ]
  • 513.
    LA RIOJA /JUNIO 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE A / CUESTIÓN 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM De donde: 2x = 4 = 22 x = 2 Y la ecuación de velocidad, quedaría: v = k · [NO]2 · [O2] Siendo el orden total de reacción: n = x + y = 2 + 1 = 3 De la expresión de velocidad para cualquiera de los datos dados, y puesto que ya se conocen los órdenes parciales, se deduce el valor de k: k = v1 / ([NO]x · [O2]y )1 k = 0,028 / ((0,020)2 · 0,010) k = 7000 mol-2 · L2 · s-1
  • 514.
    LA RIOJA /JUNIO 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE A / CUESTIÓN 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 4.- Explique el significado de los siguientes términos poniendo algún ejemplo: a) Ácido y base de Brönsted – Lowry. b) Par ácido- base conjugado. c) Sustancias anfóteras. Solución: a) Según esta teoría, se puede definir: Ácido : sustancia (molécula o ión) capaz de ceder protones, dando lugar a su base conjugada. HCl + H2O Cl- + H3O+ Ácido 1 base 2 base 1 ácido 2 Base: sustancia (molécula o ión) capaz de captar protones dando también otra especie, que será su ácido conjugado. NH3 + H2O NH4 + + OH- Base 1 ácido 2 ácido 1 base 2 b) Un par ácido- base conjugados es el par formado por una especie con comportamiento ácido, y la base liberada junto con el protón; o lo que es lo mismo, la especie básica más el ácido resultante de haber captado un protón de otra especie. Serían pares conjugados: HCl / Cl- (ácido 1 / base 1) NH3 / NH4 + (base 1 / ácido 1) c) Una sustancia anfótera es aquella que se puede comportar como ácido o como base, según el carácter ácido-base de la especie con que se la enfrente. Como se ve en el apartado a), el agua actúa como base frente a un ácido más fuerte, o como ácido frente a una base, luego es anfótera.
  • 515.
    LA RIOJA /JUNIO 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN Nº 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 3.- En la reacción 2 NO + 2 H2 ττ N2 + 2 H2O, a 1100 K, se obtuvieron los siguientes datos: [NO]inicial (m/ L) [H2]inicial (m/ L) Velocidad inicial (m/ L · s) 0,005 0,0025 3· 10-5 0,015 0,0025 9· 10-5 0,015 0,010 3,6· 10-4 Solución La ecuación de velocidad para la reacción dada será: V = K · [H2]a · [NO]b Donde a y b son los órdenes parciales de la reacción, que sólo pueden determinarse experimentalmente; para ello se recurre a los datos de la tabla: Se plantean las ecuaciones de velocidad para dos casos en los que la concentración de uno de los reactivos sea la misma, determinando el orden parcial del otro reactivo: 3· 10-5 = K · (0,005)a · (0,0025)a 9· 10-5 = K · (0,015)a · (0,0025)b Dividiendo ambas expresiones, se tiene: 1/ 3 = (1/ 3)a De donde: a = 1 Lo mismo se hace para averiguar el valor de b: 9· 10-5 = K · (0,015)a · (0,0025)b 3,6· 10-4 = K · (0,015)a · (0,010)b 1/ 4 = (1/ 4)b Por lo tanto: b = 1 Luego: Órdenes parciales: a = 1, b = 1 Orden total: a + b = 2 Y ahora la K se halla con una de las tres ecuaciones de velocidad:
  • 516.
    LA RIOJA /JUNIO 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN Nº 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 9· 10-5 = K · (0,015)· (0,0025) Obteniendo: K = 2,4
  • 517.
    LA RIOJA /JUNIO 03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN Nº 5 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM OPCIÓN A 5.- Explique brevemente el significado de los siguientes conceptos cinéticos: a) Velocidad de reacción b) Ecuación de velocidad. c) Energía de activación. d) Orden de reacción. Solución: a) La velocidad de una reacción química se mide como la variación de la concentración de reactivos o productos con el tiempo. b) La ecuación que relaciona las concentraciones con la velocidad, se denomina ecuación de velocidad; no puede determinarse a partir de la reacción estequiométrica, solo experimentalmente. c) La energía de activación es la mínima energía que han de alcanzar las moléculas de los reactivos para transformarse en el complejo activado (especie intermedia), y terminar dando los productos. d) Los órdenes de reacción son los exponentes a que están elevadas las concentraciones de las sustancias que intervienen en la reacción en la ecuación de velocidad. Como ya se ha indicado, sólo pueden determinarse experimentalmente.
  • 518.
    LA RIOJA /JUNIO 98. LOGSE / QUIMICA / CINÉTICA y EQUILIBRIO / Nº 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 3.- ¿Cuál será el pH de una disolución formada por 100mL de acetato sódico 0,250 M, 25mL de HCl del 12 % y densidad 1,06 g/mL, y cantidad suficiente de agua para completar 250mL?. Datos: Ka ác.acético: 1,8·10-5 Solución: El acetato sódico se encuentra totalmente disociado y aporta al medio iones acetato en una cantidad: 0,250 mol/L · 0,1L = 0,025moles del ión Estos iones provienen de la disociación de un ác. débil, y al mezclarlos con HCl se produce la neutralización: HCl+CH3-COO- →CH3-COO+Cl Posteriormente calculamos la cantidad de HCl que nos hace falta para la disolución de 25 mL y de este modo conoceremos la composición final de la mezcla. Esto último nos ayudara a saber el pH. M=V·d=25mL·1,06g/mL=26,5g romolesHClpux xmol ngdisolució HClpuro ngdisolució 087,0; 4,26 5,36/12 100 12 100 === Al añadir HCl el acetato pasará a ser ácido acético pero hay parte de clorhidríco que no reacciona: HCl(en exceso) = 0,087 - 0,025 = 0,062 moles De este modo hemos conseguido una mezcla de ác.fuerte y débil, pero los iones hidroxilo que suministra el acético se desprecian frente a los del HCl. Todo esto se debe a la presencia del ión común que hace que el grado de disociación del acético disminuya. Por lo tanto la disociación será máxima y la concentración será: 0,062 mol / 0,25 L = 0,248 mol/L de HCl Como la disociación es mol a mol podemos calcular el pH: 61,0248,0log]log[ 3 =−=−= + OHpH
  • 519.
    LA RIOJA /JUNIO 98. LOGSE / QUIMICA / CINÉTICA y EQUILIBRIO /OPCIÓN A / Nº 5 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 5.- En la reacción A + B à C + D, se comprueba experimentalmente que v = k[A]·[B], en donde: k = K · e-Ea/RT a) Explique el significado de cada uno de los términos que aparecen en la ecuación de Arrhenius. b) En unas determinadas condiciones la velocidad de la reacción es v = 0,01mol/s. Indique razonadamente varias formas de conseguir que la reacción sea más rápida. Solución: a)El significado de cada uno de los elementos de la ecuación de Arrhenius es: k: constante de Vr K: factor preexponencial K = Z · P Z: frecuencia de colisión P: relacionado con % de moléculas activadas que chocan con orientación favorable e: base del Ln Ea: energía de activación R: cte = 8,31 J/mol K T: temperatura en grados Kelvin Con esta ecuación se logra cuantificar el efecto de la temperatura sobre una reacción. Al aumentar la Ea de las moléculas, y por tanto el % de choques eficaces, se incrementa el % de moléculas activadas . Vr aumenta con la temperatura, ya que el factor k influye en la ley de velocidad. La ecuación exponencial de Arrhenius también se expresa de forma logarítmica: Lk=LK- RT Ea Esta ecuación sirve para calcular la Ea conociendo el valor de k a diferentes temperaturas. Según la ecuación exponencial una ligera variación de la temperatura provoca un aumento exponencial de k, que se refleja en Vr. Esta influencia de la temperatura es tanto mayor cuanto menor sea Ea. T ↑→ EcMolecular ↑→ %Moléculas Activadas ↑→ Vr ↑ T ↓→ EcMolecular ↓→ %Moléculas Activadas ↓→ Vr ↓ b) Existen varios factores que, a parte de la temperatura, también influyen en la velocidad de una reacción:
  • 520.
    LA RIOJA /JUNIO 98. LOGSE / QUIMICA / CINÉTICA y EQUILIBRIO /OPCIÓN A / Nº 5 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Teniendo en cuenta la naturaleza de los reactivos, es necesario saber que ésta influye en la facilidad de ruptura y creación de enlaces en la reacción. La Vr se verá incrementada cuanto menor sea el n° de enlaces formados o rotos: Según el estado físico de los reactivos podemos afirmar que las reacciones son más rápidas cuando los reactivos están en disolución o en estado gaseoso puesto que así se producen más fácilmente los choques. Si se trata de un sólido o de un líquido la Vr aumentará si se encuentra finamente dividida o pulverizada, ya que se consigue aumentar la superficie de contacto. La Vr aumentará al aumentar la concentración de los reactivos ya que habrá una mayor posibilidad de choques eficaces. Tal como hemos explicado en el apartado anterior el incremento de la temperatura favorece al aumento de Vr, por lo tanto de este modo también alcanzaremos una mayor velocidad de la reacción. Por último, y más importante, habría que destacar la posibilidad de presencia de catalizadores, sustancias que afectan a la Vr y que no son reactivos, puesto que simplemente intervienen en alterar la Ea, sin consumirse y sin sufrir ningún cambio químico permanente. En este caso para conseguir que la reacción sea más rápida debemos usar catalizadores promotores que hagan disminuir la Ea del proceso para alcanzar una Vr elevada. Teniendo en cuenta todos estos factores para alcanzar el objetivo del problema favorablemente deberemos tener: T elevada, reactivos en medio acuoso o gaseoso, alta concentración de reactivos, presencia de un catalizador promotor y que el n° de enlaces que se deban formarse o romperse no sea elevado. −♦♦ϒ VrEarotosformadosEnlacesN )/(
  • 521.
    LA RIOJA /JUNIO 98. LOGSE / QUIMICA / CINÉTICA y EQUILIBRIO / Nº 6 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 6.- Se toma 15mL de ácido nítrico concentrado del 38%, y densidad 1,23 g/mL, y se diluyen en la cantidad suficiente de agua para conseguir 500 mL de disolución A. Se toman 50 mL de la disolución A , y se valoran con disolución de amoníaco utilizando Rojo Congo como indicador (zona de viraje 3-5), necesitando 38,5 mL de la disolución amoniacal. a) ¿Cuál es el pH de la disolución de amoníaco?. b) ¿La elección del indicador ha sido correcta?. Datos: Masa molecular H=1; N=14 O=16; Kb amoníaco = 1,78·10-5 Solución: a) Si queremos conocer el pH de una disolución es necesario calcular previamente la concentración: HNO3+NH3→ NH4NO3 Al ser una reacción que transcurre mol a mol hemos de calcular que cantidad de ác. nítrico La masa de 15mL de disolución es de: m= V·d = 15mL·1,23g/mL = 18,45g HNO338% = ngdisolució g,gpuros· 100 451838 = 7Ghno3 puro molg g /63 7 = 0,011 moles Esto moles estan disueltos en los 500 mL de la disolución A. Pero como sólo tomamos 50 mL la cantidad real es de 0,011 moles, y este es el amoniaco que se ha valorado: Co NH3 = 0,011 / 0,0385 = 0,286 mol/l El equilibrio de formación será: NH3 + H2O ⇔ NH4 + + OH- Concentraciones iniciales 0,286 0 0 Concentración del equilibrio 0,286-x x x
  • 522.
    LA RIOJA /JUNIO 98. LOGSE / QUIMICA / CINÉTICA y EQUILIBRIO / Nº 6 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Sustituyendo en la expresión de la constante de equilibrio nos queda: Kb= 3 - 4 [NH ]][OH[NH= ; 1,78·10-5 = X X −286,0 2 ≈ 286.0 2 X [ ] 35,11;65,210·26,2 3 ==== −− pHpOHOHX b) El punto de equivalencia de la disolución formada por una valoración de un ácido fuerte y una base débil es ácido. Esto se debe a la hidrólisis de del ión amonio procedente de la disociación de la sal formada en la reacción de neutralización. Por lo tanto el indicador debe virar a valores correspondientes al pH de un ácido débil, así que la elección del indicador con zona de viraje en el intervalo 3-5 ha sido correcta.
  • 523.
    LA RIOJA /JUNIO 98.COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / Nº 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 2.-Para la reacción A + B à C + D, se ha encontrado experimentalmente la siguiente ecuación de velocidad: ν = k [A] a) ¿Qué puede deducir acerca de su mecanismo?. b) ¿Qué reactivos participan en el complejo activado?. c) Si se dobla la concentración del reactivo B, ¿en qué proporción aumentará la velocidad de la reacción?. Solución: a) Según se observa en la ecuación cinética, la velocidad de reacción depende sólo de la concentración del reactivo A. Por esta razón, la etapa más lenta del mecanismo de reacción (etapa controlante de vr) será la correspondiente a la ruptura de la molécula A. b) En el complejo activado, según lo expuesto anteriormente, solamente participa la molécula del reactivo A. c) Si se dobla la concentración del reactivo B la velocidad de reacción no varía ya que [B] no influye en la ecuación cinética.
  • 524.
    LA RIOJA /JUNIO 98.COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / Nº 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 3.- 250 mL de ácido nítrico concentrado del 32% y densidad 1,19 g/mL , se colocan en un matraz aforado de 1L y se añade agua destilada hasta enrasar. ¿Cuántos mL de la disolución diluida de ácido nítrico serán necesarios para neutralizar 50 mL de una disolución de NaOH cuyo pH es 13,93?. Solución: Hallamos primero los gramos de ácido nítrico concentrado sabiendo que su pureza es de un 32%: 250 mL · 1,19 g/mL · 0,32 = 95,2 g. Traducido a moles, sabiendo que la masa molecular del ácido es 63. n HNO3 = 95,2 / 63 = 1,51 Como el volumen de disolución es 1L, la concentración de la disolución es: 1,51 M. La reacción será la siguiente: HNO3 + NaOH -- NaNO3 + H2O Sabemos que el pH de la disolución de NaOH es 13,93 por lo que el pOH = 0,07 De ahí se deduce que [OH- ] = 0,85 M Como la reacción se produce mol a mol aplicamos: V · M = V’ · M’ V · 1,51 = 50 · 0,85 V = 28,1 mL de disolución diluida de HNO3
  • 525.
    LA RIOJA /JUNIO 98.COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / Nº 5 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 5.- a)¿Cuál es la solubilidad en agua (en g/L) del hidróxido de aluminio III, cuyo valor de Ks = 2,0·10-33 ?. b) ¿Cuál será la concentración del Al+++ que permanecerá disuelta si a una disolución de 95 mL de Al(NO3)3 1,25 M, se añaden 5 mL de NaOH 0,5M?. Datos: Masas atómicas: H=1; N=14; O=16; Na=23; Al=27; S=32; Zn=65. Solución: a) Planteamos primero el equilibrio de solubilidad: Al(OH)3 (s) ↔ Al3+ (aq) + 3OH- (aq) s s 3s Ks = [Al3+ ] · [OH- ]3 = s · (3s)3 = 27 s4 = 2,0 · 10-33 ; s = 2,9 · 109 mol / L b) Sabemos que en los 95 ml de Al(NO3) hay: 0,095 · 1,25 = 0,1188 moles de iones Al3+ , puesto que la sal esta totalmente disociada. En los 5 mL de NaOH hay: 0,005 · 0,5 = 2,5 ·10-3 moles de iones OH- Esos moles reaccionarán con 2,5 · 103 / 3 = 8,3 · 10-4 moles de iones Al3+ para formar un precipitado de Al(OH)3. En disolución permanecerán: 0,1188 – 8,3 · 10-4 = 0,1180 mol de iones Al3+ , en un volumen de 95 + 5 = 100 mL. La concentración de iones Al3+ que permanecerá disuelta será, por tanto: 0,118 / 0,100 = 1,18 mol / L
  • 526.
    LA RIOJA /JUNIO 99. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / Nº 5 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 5.- a) ¿Cuál será el pH de una disolución preparada con 50 mL de ácido nítrico comercial de 1,16 g/mL de densidad y 26% de riqueza y cantidad suficiente de agua para completar 500 mL?. b) Para valorar exactamente esa disolución se utiliza otra disolución de NaOH. Indique qué material necesita y describa la forma de operar. Solución: a) Primero calculamos la masa del ácido a partir del volumen y la densidad, m = V·d; m = 50 · 1,16 = 58 g. De estos 58 g sólo el 26 % es ácido puro: 58 g · 0,26 = 15,08 g de HNO3 Para calcular la molaridad del ácido, calculamos el número de moles y lo dividimos entre el volumen total de la disolución (500 mL): Pm = 63 g/mol M = (15,08/63) / 500·103 = 0,48 mol/L La reacción que tiene lugar es la siguiente: HNO3 + H2O NO3- + H3O+ Como el ácido nítrico es un ácido fuerte, se encuentra totalmente disociado y, por lo tanto: [HNO3] =[H3O+] pH = -log [H3O+] = -log 0,48 = 0,32 b) Disponemos de una disolución de NaOH de concentración conocida. Para hacer la valoración se utilizará una bureta, una pinza, una pipeta, un embudo y un matraz erlenmeyer. Deben seguirse los siguientes pasos: 1.- Se toma con la pipeta una cantidad exacta de ácido a valorar, por ejemplo, 25 mL. 2.- Se vierte el ácido en un matraz erlenmeyer y se añaden unas gotas de indicador. Puede usarse, por ejemplo, la fenolftaleína, que en medio ácido es incolora y en medio básico se vuelve rosada. 3.- Se enrasa una bureta de 50 mL con la disolución de la base, en este caso NaOH, con la ayuda del embudo. 4.- Se añade lentamente la disolución de NaOH sobre la muestra de HNO3 contenida en el erlenmeyer al tiempo que se agita la mezcla. 5.- El punto de equivalencia se alcanza cuando la mezcla adquiere un color rosado que
  • 527.
    LA RIOJA /JUNIO 99. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / Nº 5 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM persiste a pesar de la agitación. 6.- Se mide la cantidad de NaOH consumido en la valoración y se calcula la concentración del ácido a partir de la siguiente fórmula: Va · Na = Vb · Nb
  • 528.
    LA RIOJA /JUNIO 99. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / nº 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 3.- a) Escriba los equilibrios químicos que se establecen al disolver 10 g de nitrato amónico en la cantidad suficiente de agua para conseguir 250 mL de disolución. b) ¿Cuál será el pH de la disolución? Kb amoníaco: 1,8·10-5 . Solución: a) El equilibrio de solubilidad es el siguiente: NH4NO3 (s) D NH4 + (aq) + NO3 - (aq) Este equilibrio está totalmente desplazado hacia la derecha, por ser una sal soluble. El NO3 - es una base débil, ya que su ácido conjugado es muy fuerte (HNO3), y no reacciona con el agua. Sin embargo el NH4 + es un ácido fuerte, ya que su base conjugada es débil (NH3), y reacciona con el agua sufriendo hidrólisis ácida: NH4 + + H2O D NH3 + H3O+ b) Para averiguar la concentración de nitrato amónico, pasamos su masa a moles y la dividimos entre el volumen de la disolución: 10 / 80 = 0,125 moles Co = 0,125 mol / 250·10-3 L = 0,50 M NH4 + + H2O D NH3 + H3O+ Co 0,50 Cr x Ceq 0,50−x x x Kh ≡ Ka(NH4 + ) = [NH3] [H3O+ ] /[NH4 + ] = Kw / Kb(NH3) = 1,0·10-14 / 1,8·10-5 = 5,56·10-10 Sustituyendo los correspondientes valores se obtiene: 5,56·10-10 = x2 / 0,50−x Como x 1: 5,56·10-10 = x2 / 0,50 x = 1,67·10-5 pH = -log [H3O+ ] [H3O+ ] = x = 1,67·10-5 mol/L pH = 4,8
  • 529.
    LA RIOJA /JUNIO 99. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / nº 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 4.- En un recipiente cerrado y a una temperatura T, se produce el siguiente equilibrio: 2 A(g) + B(g) D 2 C(g) + 2 D(g) , cuya Kc = 3,74. Suponiendo que la reacción es exotérmica, justifique si aumentará o disminuirá el valor de Kc: a) Al aumentar la temperatura. b) Al añadir un gas inerte (no interviene en la reacción). Solución: a) Como la reacción es exotérmica, al aumentar la temperatura, el equilibrio se desplazará hacia la izquierda, con lo que absorbe calor, contrarrestando así el aumento de temperatura, de acuerdo con el principio de Le Chatelier. Por lo tanto disminuirá el valor de Kc, ya que disminuyen las concentraciones de los productos. b) La constante de equilibrio sólo depende de la temperatura, por lo tanto, su valor no se alterará al añadir un gas inerte.
  • 530.
    LA RIOJA /SEPTIEMBRE 00. LOGSE / QUÍMICA /CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCION A / CUESTIÓN 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 4.- Por tratamiento con ácido sulfúrico diluido, todo el hierro contenido en una muestra de 0,4667 g , se transforma en Fe2+ , que posteriormente se oxida con disolución de permanganato potásico 1,85·10–2 , dando Fe3+ y Mn2+ . a) En la primera oxidación Fe Fe2+ , ¿quién se reduce? b) En la segunda oxidación Fe2+ Fe3+ , ¿quién se reduce?.Ajuste la reacción. c) ¿Cuál es la riqueza en hierro (%) de la muestra, sabiendo que se necesitaron 46 mL de la disolución de permanganato para oxidar todo el Fe2+ ? Solución: a) En la primera reacción tiene lugar lo siguiente: SO4 2- + 8 H+ + 6 e- ⇔ S + 4 H2O 3 (Fe ⇔ Fe2+ + 2 e- ) SO4 2- + 3 Fe + 8H+ ⇔ S + 3 Fe2+ + 4 H2O Esta reacción es un proceso de oxidación/reducción . Existe un par Oxidante + e- ⇔ Reductor. En esta semirreacción el oxidante, es decir la especie que gana electrones y se reduce, es el ión SO4 2- , que se convierte en S elemental, ganando seis electrones. b) En la segunda reaación ocurre esto: 5 (Fe2+ ⇔ Fe3+ + e- ) MnO4 - + 8 H+ + 5e- ⇔ Mn2+ + 4 H2O 5 Fe2+ + MnO4 - + 8 H+ ⇔ 5 Fe3+ + Mn2+ + 4 H2O Aquí el que se reduce es el ión compuesto MnO4 - , que se convierte en el ión simple Mn2+ al ganar cinco electrones. c) En toda valoración redox se cumple que: Nº equivalentes Oxidante = Nº Equivalentes Reductor En la segunda reacción se tiene que: nº Eq Fe2+ = nº Eq MnO4 - Como sabemos, la relación entre Normalidad y Molaridad es: N = M · val N KMnO4 = 1,85·10-2 · 5 = 9,25·10-2 eq/L Nº eq KMnO4 = V · N = (46·10-3 ) · (9,25·10-2 ) = 4,25 · 10-3 equivalentes Por tanto: Nº eq Fe2+ = 4,25 · 10-3 equivalentes
  • 531.
    LA RIOJA /SEPTIEMBRE 00. LOGSE / QUÍMICA /CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCION A / CUESTIÓN 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Luego en cuanto al hierro de la muestra original se tiene: Nº eq Fe = 4,25 · 10-3 equivalentes Nº eq Fe sólido = m / Peq 4,25 · 10-3 = m / (55,8 : 2) m Fe = 0,1185 g Fe en la muestra Riqueza en Fe = (0,1185 / 0,4467) · 100 = 25,39 % Fe
  • 532.
    LA RIOJA /SEPTIEMBRE 00. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / EJERCICIO 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 2.- El nitrato amónico tratado con disolución acuosa concentrada y caliente de NaOH desprende amoníaco gas. a) Escriba las ecuaciones químicas implicadas e indique qué especies son electrolitos fuertes y por qué. b) Señale los pares ácido-base conjugados que participan en el proceso. Solución: a) La ecuación química de la reacción (ajustada) sería: NH4NO3 (s) + NaOH (ac) NaNO3 (ac) + NH3 (g) + H2O (l) Electrolitos fuertes son aquellas especies que se encuentran totalmente disociadas en sus iones. El nitrato amónico es electrolito fuerte, ya que se trata de una sal totalmente soluble que en medio acuoso se disocia por completo: NH4NO3 (ac) NH4 + + NO3 - La sosa es electrolito fuerte, ya que se trata de una base fuerte y, por tanto, totalmente disociada en medio acuoso: NaOH (ac) Na+ + OH- b) El amoniaco NH3 es la base conjugada del ión amonio, siendo su equilibrio ácido-base: NH4 + + H2O D NH3 + H2O El otro par ácido base corresponde al que forman el ión oxhidrilo de la sosa (basico) y su correspondiente ácido conjugado que es el ión hidronio. Juntos forman el equilibrio de autoionizacióndel agua. 2 H2O D H3O+ + OH- Este equilibrio esta muy desplazado hacia la izquierda, es decir, el agua está poco disociada. Los iones Na+ y NO3 - son meros iones espectadores que no participan en ningún equilibrio ácido-base.
  • 533.
    LA RIOJA /SEPTIEMBRE 00. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / EJERCICIO 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 3.- Calcule el volumen de una disolución acuosa saturada que contenga 0,44g de PbCl2, cuyo Ks = 1,7·10-5 . Solución: El cloruro de plomo (II) es una sal poco soluble que tiene el siguiente equilibrio de solubilidad: PbCl2 (s) D Pb2+ + 2 Cl- C inicial s C equilibrio s 2s Aplicando la ley del producto de solubilidad, se tiene: Ks = [Pb2+ ] · [Cl- ]2 Ks = s · (2s)2 = 4·s3 1,7·10-5 = 4·s3 s = 1,61·10-2 mol/L Como la masa molecular de esta sal es: Mm = 278,2 s = 1,61·10-2 mol/L · 278,2 g/mol = 4,47 g/L Esta será la concentraciónde una disoluciónsaturada de cloruro de plomo (II). m muestra = 0,44 g Como la proporción m / V se tiene que mantener en la disolución saturada: 4,47 g / 1L = 0,44 g / V L V = 0,0984 L V disolución = 98,4 mL Este será el volúmen de disolución saturada de esta sal que contendrá la masa citada en el enunciado de 0,44 g.
  • 534.
    LA RIOJA /SEPTIEMBRE 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE A / CUESTIÓN 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 3.- Una reacción tiene a 80ºC una energía de activación de 50 KJ / mol, y una velocidad de 1,3·10-5 mol / L·s. ¿Cuál sería su velocidad si se añadiera un catalizador que redujera su energía de activación en 1/3 de la original?. (R = 8,31 J / mol·K) Solución: Inicialmente: v = 1,3·10-5 mol / L·s Ea = 50 KJ / mol = 50000 J / mol T = 80ºC = 353 K Al final, tras añadir un catalizador: v´ = ¿ Ea ´ = 50000 / 3 J / mol T = 353 K Se escriben las expresiones de la constante de velocidad en función de la energía de activación para los dos estados: K = A · exp (- Ea / R·T) K´ = A · exp (- Ea / R·T) Y suponiendo que la reacción que tienen lugar es: A + B š C Se escriben las ecuaciones de velocidad: V = K· [A]x ·[B]y V´= K´· [A]x ·[B]y Se dividen, en primer lugar, las expresiones de las constantes, y se sustituyen la temperatura, R y la energía de activación, obteniendo: K A · exp (- Ea / R·T) exp (- 50000 / 8,31·353) = = K´ A · exp (- Ea / R·T) exp (- (50000 / 3) / 8,31·353)
  • 535.
    LA RIOJA /SEPTIEMBRE 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE A / CUESTIÓN 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM K / K´= exp (- 11,36) = 1,16·10-5 Y de igual forma, se dividen las expresiones de las velocidades: v K· [A]x ·[B]y = v´ K´· [A]x ·[B]y De donde se tiene: v / v´= K / K´ Y como: K / K´= 1,16·10-5 v´= v / 1,16·10-5 =1,3·10-5 / 1,16·10-5 v = 1,12 mol · L-1 · s-1 Como era de esperar, la velocidad aumenta al añadir un catalizador.
  • 536.
    LA RIOJA /SEPTIEMBRE 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN Nº 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 3.- Una reacción tiene una constante de velocidad que se duplica cuando la temperatura aumenta de 25º a 35º C. ¿Cuál será su energía de activación?. (R = 8,31 J / mol · K) Solución: La expresión que relaciona la constante de velocidad con la temperatura yla energía de activación es: K = A · e -Ea / R· T Se escribe dicha expresión para los dos casos dados: Caso 1: K1 =A· e -Ea/(8,31· 298) Caso 2: K2 =A· e-Ea/(8,31· 308) Se sabe, además, que: K2 = 2 · K1 Luego: A· e-Ea/(8,31· 308) = 2· A· e -Ea / (8,31 · 298) Operando con la igualdad anterior, se llega a: 2 = e-Ea / (8,31 · 308) + Ea / (8,31 · 298) Y finalmente: Ea = 152545 J / mol = 152,5 KJ / mol
  • 537.
    LA RIOJA /SEPTIEMBRE 03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN Nº 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM OPCIÓN A 2.- Al calentar una mezcla de 4 moles de CO2 y 2 moles de H2 a en un recipiente de 1 L a 100 °C, se alcanza el equilibrio cuando se han formado 0,6 moles de CO y 0,6 moles de H2O (g) a) Calcular la constante de equilibrio de la reacción. b) Si una vez alcanzado el equilibrio se reduce la presión total del sistema a la mitad, ¿aumentará la cantidad de CO formado? c) ¿Cómo afectará a la reacción la introducción de 0,1 mol de H2O(g) una vez alcanzado el equilibrio? Calcule las nuevas concentraciones cuando se restablezca el equilibrio. Solución: Se escribe el equilibrio, llamando x a la cantidad disociada: CO2 (g) + H2 (g) ‡ CO (g) + H2O (g) Moles iniciales 4 2 -- -- Moles equilibrio 4 - x 2 - x 0,6 0,6 Pero como se conocen los moles formados de productos, se tiene el valor de x: x = 0,6 moles a) La expresión de Kc será: Kc = ([CO] · [H2O]) / ([CO2] · [H2]) Se sustituyen las concentraciones en el equilibrio, que coinciden con los moles, al ser V total = 1 L, y se opera: Kc = 0,62 / [(4 - 0,6) · (2 - 0,6)] = 0,075 b) El Principio de Le´Chatelier, dice que si sobre un sistema en equilibrio se introduce alguna modificación, el sistema tenderá a desplazarse en el sentido que se oponga a tal alteración: Una disminución de la presión hará que el equilibrio se desplace en el sentido en que sea mayor el número de moles de gases, para que se mantenga: P · V = cte. En este caso, hay los mismos moles gaseosos en ambos lados, luego hacia el equilibrio no se verá alterado. c) Si aumenta la concentración de agua (producto), el sistema tenderá a disminuirla, es decir, se desplazará hacia la izquierda. El nuevo equilibrio será:
  • 538.
    LA RIOJA /SEPTIEMBRE 03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN Nº 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM CO (g) + H2O (g) CO2 (g) + H2 (g) Moles iniciales 0,6 0,6 + 0,1 3,4 1,4 Moles equilibrio 0,6 - x´ 0,7 - x` 3,4 + x´ 1,4 + x´ Donde x´ será la nueva parte disociada: La expresión de la nueva Kc, a la que llamamos Kc´ será: Kc´ = (CO2] · [H2]) / ([CO] · [H2O]) Se ve que es la inversa de la Kc antes hallada, luego, se sustituyen las concentraciones en el equilibrio, que coinciden con los moles, al ser V total = 1 L, y se opera: Kc´= 1 / Kc = 1 / 0,075 = [(3,4 + x´) · (1,4 + x´)] / [(0,6 - x´) · (0,7 - x´)] = 13,3 De donde: x´= 0,039 M Y las nuevas concentraciones en el equilibrio serán: [CO] = 0,561 M [H2O] = 0,661 M [CO2]= 3,43 M [H2] = 1,43 M
  • 539.
    LA RIOJA /SEPTIEMBRE 03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN Nº 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM OPCIÓN A 3.- Dadas dos disoluciones de 30 mL de ácido acético y de ácido clorhídrico 0,5 M: a) calcule el pH de ambas disoluciones. b) ¿Qué cantidad de agua habrá que añadir a la más ácida para que ambas lleguen al mismo pH? Ka (CH3COOH) = 1,8 · 10-5 Solución: a) El ácido acético (HAc) es débil, se disocia parcialmente: HAc + H2O ‡ H3O+ + Ac- [ ]inicial 0,5 -- -- [ ]equilibrio 0,5 - x x x La expresión de la constante de acidez es: Ka = ([H3O+ ] · [Ac- ]) / [HAc] Ka = 1,8 · 10-5 = x2 / (0,5 - x) De donde se tiene: x = 3 · 10-3 M Por definición: pH = - log [H3O+ ] = 2,52 Sin embargo, el HCl está totalmente disociado, pues es fuerte, luego la concentración final de protones será la inicial del ácido: [H3O+ ] = 0,5 M pH = - log [H3O+ ] = 0,30 b) Habrá que añadir agua al HCl, de menor pH, y por tanto, más ácido, para igualar los pH; se debe diluir, cumpliéndose: nº equivalentes concentrada = nº equivalentes diluida O lo que es lo mismo: (N · V)c = (N · V)d
  • 540.
    LA RIOJA /SEPTIEMBRE 03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN Nº 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Al ser ambos ácidos monopróticos, coinciden normalidad y molaridad. 0,5 · 0,03 = 3 · 10-3 · Vd De donde: Vd = 5 L Vd = Vc + Vagua Luego: V agua se añade = 5 - 0,03 = 4,97 L de agua
  • 541.
    LA RIOJA /SEPTIEMBRE 98.LOGSE / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / CUESTION Nº 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 3.- Una disolución acuosa 0,02 M de una base débil XOH, está disociada un 1,5%. Calcule la constante de disociación de la base. Solución: Esta disociación seguiría el siguiente esquema: XOH D X+ + OH- [inicial] 0,02 [reacionante] 0,02α [equilibrio] 0,02(1-α) 0,02α 0,02α Sabiendo que α es el grado de disociación y éste es un dato que nos dan en el problema podemos calcular fácilmente la constante de disociación de la base teniendo en cuenta que si está disociada un 1,5% significa que α = 0,015 Este es el valor de la constante buscada. LmolKb XOH OHX Kb /10568,4 )015,01(02,0 )02,0·015,0( ][ ]][[ 6 2 − −+ ⋅= − ⋅ ==
  • 542.
    LA RIOJA /SEPTIEMBRE 98. COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / OPCION A / Nº 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 4.- La constante de disociación de un ácido monoprótico HX es 0,68·10-5 y su Pm =46. a) ¿Cuál será la concentración del ácido sin disociar en una disolución preparada con 1,3216 g de ácido y cantidad suficiente de agua para completar un litro de disolución? b) ¿Cuál será el grado de disociación, y el pH de la disolución.? Solución: a) Concentración del ácido HX: M = nº de moles / V(L) M = ( m(g) / Pm ) / V(L) [HX] = (1,3216 / 46) / 1 = 0,028 mol / L b) Equilibrio de disociación: Co = 0,028 M HX D H+ + X- Se disocia: 0,028α - - Se forma: - 0,028α 0,028α Equilibrio: 0,028 (1-α) 0,028α 0,028α Aplicando la constante de disociación: K = [H+ ]·[X- ] / [HX] K = (0,028α)2 / 0,028(1-α) K = 0,028 α2 / (1-α) 0,68·10-5 = 0,028α2 / (1-α) 0,028 α2 + 0,68·10-5 α - 0,68·10-5 = 0 Resolviendo esta ecuación de segundo grado, se obtiene como valor químicamente correcto: α = 0,015 = 1,5% Para conocer el pH, sabemos que : pH = -log [H+ ] [H+ ] = 0,028 · 0,015 = 4,2·10-4 M pH = -log (4,2·10-4 ) pH = 3,38.
  • 543.
    LA RIOJA /SEPTIEMBRE 99.LOGSE / QUIMICA/ CINETICA Y EQUILIBRIO / CUESTIÓN Nº 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 4.- ¿Cuál es la concentración molar de una disolución de nitrato amónico, cuyo pH es el mismo de una disolución 1,24 ·10-5 M de ácido clorhídrico? Solución: Disolución 1,24·10-5 M de HCl. El HCl es un ácido fuerte, que en disolución acuosa se disocia totalmente. HCl + H2O → H3O+ + Cl- Como la disociación es total, podemos decir que [H3O+ ] = 1,24·10-5 Por lo que siendo pH = -log[H3O+ ], el pH de la disolución de HCl será: pH= -log 1,24·10-5 = 4,9. De tal manera que tendremos una disolución de nitrato amónico de pH = 4,9. El nitrato amónico es una sal soluble que se disocia completamente dando iones amonio e iones nitrato: NH4NO3 → NH4 + + NO3 - El ión amonio es un ácido fuerte por lo que sufrirá hidrólisis, mientras que el ión nitrato es una base débil que no sufrirá hidrólisis. Hidrólisis del amonio: NH4 + + H2O D NH3 + H3O+ La constante de hidrólisis se calcula a partir de la constante de la base (amoniaco) Este dato no es facilitado por el enunciado del ejercicio. Sabemos que Kb amoniaco = 1,8·10-5 , y que el producto iónico del agua es Kw =10-14 Kh = Kw / Kb Kh = 10-14 / 11,8·10-5 = 5,5·10-10 Aplicando la ley de acción de masas al equilibrio Kh =[NH3]·[H3O+ ] / [NH4 + ] Conocemos [H3O+ ] = 1,24·10-5 , para que el pH sea pH = 4,9, y nos consta que en el equilibrio tiene que cumplirse que [H3O+ ] = [NH3] = 1,24·10-5 M De modo que: [NH4 + ] = [NH3]·[H3O+ ] / Kh [NH4 + ] = (1,24·10-5 )2 / 5,5·10-10 = 0,276 M Como la concentración de amonio ha de ser la misma que la concentración de nitrato amónico: [NH4NO3] = 0,276 M
  • 544.
    COMUNIDAD DE NAVARRA/JUNIO 2004. LOGSE / QUÍMICA /CINETICA Y EQUILIBRIO/OPCION B/CUESTION 3 B3. Defina velocidad, orden y molecularidad de una reacción química. Explique sus posibles diferencias para el caso: [ ][ ]2(g) 2(g) 2 (g) 2 22 NO + F 2NO F dónde v=k NO F y justifique cómo se lograría aumentar más la rapidez de la reacción si duplicando la cantidad inicial de dióxido de nitrógeno o duplicando la cantidad inicial de flúor. SOLUCIÓN CUESTIÓN 3 (OPCIÓN B) Se define la velocidad de reacción como el cambio en la concentración de reactivo o producto por unidad de tiempo. Cuando los coeficientes estequiométricos no coinciden, como ocurre en nuestro ejemplo, las concentraciones varían a diferentes velocidades: [ ] [ ] [ ]2 21 1 2 2 NO F NO F v t t ∆ ∆ = = − = − ∆ ∆ 2 t ∆ ∆ Cuando la velocidad de una reacción química se puede expresar por una ecuación del tipo: [ ] [ ]v k A B α β = , siendo A y B las sustancias reaccionantes, se llama orden de reacción a la suma de α y β. Hay que tener en cuenta que α y β no tienen porque ser iguales a los coeficientes estequiométricos. En nuestro ejemplo, el orden de reacción es 2. La molecularidad de una reacción está relacionada con los mecanismos de reacción. En una reacción elemental la molecularidad está relacionada con el número total de especies que intervienen como reactivos en la etapa elemental. En nuestro ejemplo, como la ecuación de velocidad indica que es un mecanismo por etapas y no se da información sobre los intermedios de reacción, no se puede decir cual es la molecularidad. (b) De acuerdo con la ecuación de la velocidad de reacción la velocidad de reacción se aumentaría en el mismo grado duplicando la cantidad inicial de dióxido de nitrógeno que la cantidad inicial de flúor. www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
  • 545.
    COMUNIDAD DE NAVARRA/JUNIO 2004. LOGSE / QUÍMICA /CINETICA Y EQUILIBRIO/OPCION B/CUESTION 4 B4. Razone que disolución será más ácida si una de acetato potásico 0,3 M u otra de bromuro amónico 0,1 M, Datos: ácido acético Ka = 1,8 · 10-5 , amoniaco Kb = 1,8 · 10-5 SOLUCIÓN CUESTIÓN 4 (OPCIÓN B) El acetato potásico es una sal de ácido débil y base fuerte que estará totalmente disociada según la siguiente ecuación: 3 3CH COOK CH COO K− + − → − + En esta reacción, el catión, que proviene de una base fuerte, no se hidroliza, sin embargo, el anión acetato es una base fuerte y se hidroliza según el siguiente equilibrio: 3 2 3CH COO H O CH COOH OH− − − + − + y el resultado es una disolución básica. El bromuro amónico es una sal de ácido fuerte y base débil que estará totalmente disociada según la siguiente ecuación: 4 4HN Br NH Br+ − → + En esta reacción el anión bromuro no se hidroliza. Sin embargo, el catión amonio lo hace según el siguiente equilibrio: 4 2 4NH H O NH OH H+ + + + y el resultado es una disolución ácida. Luego podemos concluir que la disolución de bromuro amónico es más ácida que la disolución de acetato potásico. Cuantitativamente podemos calcular el Ph de las dos disoluciones para comprobarlo: En el caso del acetato potásico, la hidrólisis del anión tiene la siguiente constante de hidrólisis: 3 2 3CH COO H O CH COOH OH− − − + − + Concentración inicial 0,3 0 0 Concentración equilibrio 0,3-X X X [ ] ( ) 14 3 10 5 3 2 10 1·10 5,556·10 1,8·10 · 5,556·10 0,3 0,3 w h a h CH COOH OH K K KCH COO X X X K X − − − −− − ⎡ ⎤− ⎣ ⎦= = = = ⎡ ⎤−⎣ ⎦ = = ≈ − www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
  • 546.
    COMUNIDAD DE NAVARRA/JUNIO 2004. LOGSE / QUÍMICA /CINETICA Y EQUILIBRIO/OPCION B/CUESTION 4 De dónde X = [OH- ]=1,3 · 10-5 moles/litro. El pOH = - log [OH- ] = - log (1,3 · 10-5 ) = 5 Teniendo en cuenta que pOh + pH = 14, si el pOH es igual a 5, el pH es igual a 9. Por lo tanto, la disolución 0,3 M de acetato potásico tiene carácter básico. En el caso de la disolución de bromuro amónico: 4 2 4NH H O NH OH H+ + + + Concentración inicial 0,1 0 0 Concentración equilibrio 0,1-X X X [ ] ( ) 14 4 10 5 4 2 10 1·10 5,556·10 1,8·10 · 5,556·10 0,1 0,1 w h a h NH OH H K K KNH X X X K X + − − −+ − ⎡ ⎤⎣ ⎦= = = = ⎡ ⎤⎣ ⎦ = = ≈ − De dónde X = [H+ ] =7,45 · 10-6 moles/litro. El pH = - log [H+ ] = - log (7,45 · 10-6 ) = 5,12 Por lo tanto, la disolución 0,1 M de bromuro amónico tiene carácter ácido. www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
  • 547.
    NAVARRA / JUNIO00. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCION A / CUESTIÓN 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 4.- Calcule el pH que resulta cuando se añaden 0,8 litros de ácido acético 0,25 M a 0,2 litros de hidróxido sódico 1 M. Datos: constante de disociación: ka = 1,8 · 10-5 Solución: La reacción ácido-base que tiene lugar entre el ácido acético, CH3 - COOH, y el hidróxido sódico, NaOH, es: CH3-COOH + NaOH CH3-COONa + H2O En los 0,8 L de ácido acético 0,25 M hay: n = V · M = 0,8 · 0,25 = 0,2 moles de CH3-COOH En los 0,2 L de NaOH 1 M habrá: n = V · M = 0,2 · 1 = 0,2 moles de NaOH Como reacciona 1 mol de ácido acético con 1 mol de sosa según la relación estequiométrica, se producirá la neutralización de ambos, quedando en la disolución acuosa 0,2 moles de acetato de sodio, sal totalmente disociada en sus iones: ion acetato, CH3-COO- , e ión sodio, Na+ . La concentración de ambos iones será la misma que la de la sal formada; esto es: 0,2 mol / (0,8 + 0,2) L = 0,2 M No obstante, al estar presente en la disolución el ion acetato, que procede de un ácido débil (el ácido acético), este tendrá cierto carácter básico frente al agua. Por tanto, experimentará una reacción de hidrólisis básica, y el pH de la disolución será alcalino (pH 7). Llamando x al número de mol/L de ion acetato que experimenta la hidrólisis, podremos escribir: Equilibrio de hidrólisis: CH3-COO- + H2O D CH3-COOH + OH- Concentración inicial 0,2 - 0 0 Concentración en equilibrio 0,2-x - x x La expresión de la constante de equilibrio es: Kh = [CH3- COOH] [OH- ]/ [CH3-COO- ] = x2 / 0,2-x La constante de hidrólisis se halla a partir del producto iónico del agua. Kh = Kw / Ka = 10-14 / 1,8·10-5 = 5,6·10-10
  • 548.
    NAVARRA / JUNIO00. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCION A / CUESTIÓN 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM De aquí se obtiene: 5,6·10-10 = x2 / 0,2 – x j x2 / 0,2 (ya que el valor de la x es despreciable con respecto a 0,2) De aquí obtenemos que: x = 1,06 - 10-5 M Es decir: [OH- 1 = 1,06 · 10-5 M Por lo que: pOH = -log [OH- ] = -log (1,06 · 105 ) =5,0 pH = 14 – pOH = 14 - 5,0 = 9,0
  • 549.
    NAVARRA / JUNIO01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE B / CUESTIÓN 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 4.- a) Hidrólisis del cloruro amónico. Kd NH3 = 1,8 · 10-5 b) Calcule el pH de una disolución 0,4 M de cloruro amónico. Solución: 4.- Se resuelven simultáneamente los dos apartados: El cloruro de amonio es una sal, que en disolución se encuentra totalmente disociada en sus iones: NH4Cl τ NH4 + + Cl- El ion cloruro, procede del ácido clorhídrico, que es fuerte, luego no experimentará reacción con el agua; sin embargo, el ion amonio viene de una base débil, el hidróxido de amonio, y sí reaccionará con el agua: NH4 + + H2O NH4OH + H3O+ Por lo que, al desprenderse protones, la disolución tendrá carácter ácido. La expresión de Ka para este último equilibrio es: Ka = ([NH4OH] · [H3O+ ]) / [N4H+ ] Y se relaciona con el producto iónico del agua, Kw, mediante la expresión: Ka = Kw / Kb Luego basta sustituir en ella los dos valores conocidos: Kw = 10-14 Kb = 1,8 · 10-5 De donde se obtiene: Ka = 5,6 · 10-10 Dado que se conocen el valor de Ka y la concentración inicial de amonio, se puede escribir el equilibrio que tiene lugar, llamando x a los moles / litro que reaccionan. NH4 + + H2O NH4OH + H3O+ [ ]inicial 0,4 -- -- [ ]equilibrio 0,4 – x x x
  • 550.
    NAVARRA / JUNIO01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE B / CUESTIÓN 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Y se sustituye en la expresión de Ka, igualando a su valor, anteriormente calculado: Ka = 5,6 3 10 = x / (0,4 – x) De donde se tiene: x = 1,5 · 10-5 M Esta será, pues, la concentración de protones presente en disolución, a partir de la cual se determina al valor de pH: pH = - log [H3O+ ] = 4,8 Como ya se había predicho, la disolución presenta carácter ácido.
  • 551.
    NAVARRA / JUNIO02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN Nº 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 4.- Calcule el pH y el tanto por ciento de hidrólisis de una disolución 0,02 M de acetato sódico CH3 - COONa; Ka ácido acético (CH3 -COOH) =1,8· 10-5 Solución: La sal dada está totalmente disociada en sus iones, existiendo de éstos la misma concentración al final que de sal al comienzo: CH3COONa τ CH3COO- + Na+ [ ]inicial 0,02 -- -- [ ]final -- 0,02 0,02 A su vez, el ión acetato, procedente del ácido acético, débil, reaccionará con el agua: CH3COO- + H2O CH3COOH + OH- [ ]inicial 0,02 -- -- [ ]equil. 0,02 · (1 - a) 0,02 · a 0,02 · a Donde es el grado de hidrólisis del ión con el agua. La expresión de la constante de hidrólisis para una sustancia que procede de un ácido es: Kh = Kw / Ka En este caso: Kh = 10-14 / 1,8 · 10-5 = 5,55 · 10-9 Kh = ([CH3COOH]· [OH- ]) / CH3COO- ] Y sustituyendo por los datos conocidos: 5,55· 10-9 = (0,02 · a)2 / 0,02 · (1- a) De donde el valor obtenido para a es: a = 7,45 · 10-5 = 7,45 · 10-3 % Como en la hidrólisis se desprenden OH- , se determina primero el pOH: pOH = -log [OH- ] = 3,82
  • 552.
    NAVARRA / JUNIO02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN Nº 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Y como: pH + pOH = 14 Se tiene ya el valor de pH pedido: pH = 10,17 Como era de esperar es una disolución con carácter básico.
  • 553.
    NAVARRA/ JUNIO 98.COU /QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN 3/P 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 3.- Una disolución acuosa es a la vez 0,1 M en ácido acético y 0,05 M en ácido nítrico. Cuánto vale el pH de la disolución, el grado de disociación del acético y la concentración del ion acetato. Datos: Ka ácido acético = 1,8 · 10 -5 . Solución: El ácido nítrico es un ácido fuerte, por ello está totalmente disociado: HNO3 + H2O à NO3 - + H3O+ Por tanto, [ H3O+ ] = [ HNO3 ] = 0,05 M En cambio, el ácido acético es débil y está parcialmente disociado según el equilibrio: CH3-COOH + H2O ⇔ CH3-COO - + H3O+ Co 0,1 0,05 Cr 0,1· α Ceq 0,1(1-α) 0,1· α 0,05 + 0,1· α La constante de disociación de dicho ácido (Ka) será igual a: Ka = ( [ CH3-COO - ]eq· [ H3O+ ]eq ) / ( [ CH3-COOH ]eq) Ka = [ 0,1· α ( 0,05 + 0,1· α) ] / [ 0,1(1-α) ] = 1,8· 10-5 Realizando las operaciones y despejando α ( grado de disociación ), se obtiene que: α = 3,6·10-3 Una vez obtenido α podemos calcular la concentración del ión acetato y el pH de la disolución: [ CH3-COO - ] = 0,1· α = 3,6·10-4 M Si [ H3O+ ] = 0,05 + 0,1· α ≈ 0,05 M pH = - log [ H3O+ ] = 1,3
  • 554.
    NAVARRA / JUNIO98. COU / QUÍMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN 4 / C-A www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM A.- Para una reacción cualquiera de la forma: aA + bB ⇔ productos, distingue claramente entre velocidad de reacción, ley de velocidad de reacción y constante de velocidad de reacción. Solución: - La velocidad de reacción es la variación de la concentración de las sustancias que intervienen con respecto al tiempo. Se puede definir una única velocidad de reacción que no dependa del componente dividiendo por los respectivos coeficientes estequiométricos. En el caso propuesto será: v = (- d[A]) / (a · dt) = (-d[B]) / (b · dt) - La ley de velocidad es la ecuación, obtenida experimentalmente, que expresa la velocidad de reacción en función de una constante y de las concentraciones de las sustancias que intervienen en la reacción elevadas a determinados exponentes. En el caso propuesto será: v = K [A]α [B]β - Constante de velocidad de una reacción es la constante , K, que figura en la ley de velocidad.
  • 555.
    NAVARRA / JUNIO98. COU / QUÍMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN 4 / C- B www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM B.- Explica qué es una reacción espontánea. ¿Qué condición termodinámica debe cumplir?. ¿Qué factores influyen y cómo es la espontaneidad? Solución: Una reacción espontánea es aquella en la que los reactivos se combinan entre sí para obtener los productos sin la intervención de ningún factor externo. Para que una reacción sea espontánea debe cumplir la siguiente condición termodinámica: que disminuya la energía libre de Gibbs, es decir, que ∆G 0. Los factores que influyen en la espontaneidad de una reacción son: la entalpía de la reacción (∆H), la temperatura (T), y la variación de entropía (∆S), según la relación: ∆G = ∆H - T∆S, debiendo cumplirse ∆G 0.
  • 556.
    NAVARRA / JUNIO98. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN 4 / P-4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 4.- El producto de solubilidad Ks del sulfuro de plata vale a 25 ºC 1,08 · 10-49 . Calcula: a) la solubilidad de dicho sulfuro en agua pura, y b) en una disolución 3·10-3 M de H2S. Compara y comenta ambos resultados. Solución: El equilibrio de solubilidad del sulfuro de plata es el siguiente: Ag2S (s) ⇔ 2 Ag+ (aq) + S -2 (aq) a) En agua pura, [Ag+ ] = 2s y [ S -2 ] = s La constate de solubilidad será: Ks = [Ag+ ]2 · [ S-2 ] = (2s)2 (s) = 4s3 La solubilidad de la sal en agua pura será: Lmol K s s /10··3 4 10··08,1 4 173 49 3 − − === b) Para conocer la solubilidad del Ag2S en la disolución de H2S, hemos de saber la [ S -2 ] (ión común) aportados por el H2S, que es un ácido débil. Por tanto necesitamos considerar, aunque no se aporte este dato en el enunciado, que: Ka (H2S) = 1· 10-21 El equilibrio de disociación del ácido será: H2S + 2 H2O ⇔ S -2 + 2 H3O+ C0 3·10 -3 Cr 3·10 -3 x Ceq 3·10 -3 (1-x) x 2x Sustituyendo en la expresión de Ka, se obtiene: Ka = ([ S-2 ]· [H3O+ ]) / [H2S] = 1· 10 -21
  • 557.
    NAVARRA / JUNIO98. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN 4 / P-4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM [x · (2x)2 ] / [3·10-3 · (1-x)] ≈ [ 4x3 ] / [ 3·10-3 ] = 1· 10 -21 de donde, x = [ S-2 ] = 9,1· 10 -9 M Si Ks = [Ag+ ]2 · [ S -2 ], entonces: [ ] [ ] M S K Ag s 21 9 49 2 10··4,3 10··1,9 10··08,1 − − − − + === Si [Ag+ ] = 2s, despejando: S =[Ag+ ] / 2 = 1,7· 10 -21 M Se observa como la solubilidad de la sal ha disminuido considerablemente debido a la presencia del ión común S2- (efecto del ión común).
  • 558.
    NAVARRA / SEPTIEMBRE02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN Nº 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 4-. El dióxido de azufre se mezcla con el oxígeno en una proporción 2:1, alcanzándose en presencia de un catalizador el equilibrio: 2 SO2 (g) + O2 (g) 2 SO3 (g) Calcule: a) El valor de la constante de equilibrio Kp si en el mismo ha reaccionado el 40 % de SO2 a la presión de 5 atm. b) Si la temperatura se mantiene constante, indique a qué presión el porcentaje de SO2 que ha reaccionado es el 50%. Solución: a) Se escribe el equilibrio, señalando los moles iniciales como”ni”, y en el equilibrio, refiriéndose al tanto por uno de disociación dado, 0,4. 2 SO2 (g) + O2 (g) 2 SO3 (g) moles iniciales ni ni -- moles equil. 2 · ni· (1 – 0,4) ni (1 – 0,4) 2 · ni· 0,4 Los moles totales de las tres especies en el equilibrio serán: Moles totales = 2 · ni· (1 – 0,4) + ni (1 – 0,4) + 2 · ni· 0,4 = 2,6 · ni Las expresiones de presiones parciales son: Pi = Ptotal · xi Siendo xi la fracción molar de cada especie, luego sustituyendo los moles y el valor de Ptotal = 5 atm dado, se llega a: P SO2 =5· (2· ni· 0,4) / 2,6 · ni = 0,38 atm. P O2 = 5 · (ni· 0,6) / 2,6 · ni = 1,15 atm. P SO3 = 5 · (0,8· ni) / 2,6 · ni = 1,53 atm. La expresión de la Kp para el equilibrio dado es: Kp = (P SO3 )2 / [(P SO2)2 · PO2] Kp = 1,532 / (0,382 · 1,15) = 14,09
  • 559.
    NAVARRA / SEPTIEMBRE02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN Nº 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM b) Se escribe el mismo equilibrio, variando solamente los moles en el momento de alcanzarse éste, pues ahora el grado de disociación es 0,5. 2 SO2 (g) + O2 (g) 2 SO3 (g) moles iniciales ni ni -- moles equil. 2 · ni· (1 – 0,5) ni (1 – 0,5) 2 · ni· 0,5 Los moles totales de las tres especies en el equilibrio serán: Moles totales = 2 · ni· (1 – 0,5) + ni (1 – 0,5) + 2 · ni· 0,5 = 2,5 · ni Las expresiones de presiones parciales son: Pi = Ptotal · xi Siendo xi la fracción molar de cada especie, luego sustituyendo los moles y en función de Ptotal ,que aún se desconoce, se llega a: P SO2 = P total · (2· ni· 0,5) / 2,5 · ni = P total / 2,5 atm. P O2 = P total · (ni· 0,5) / 2,5 · ni=0,2· P total atm. P SO3 = P total · ni)/2,5· ni = 0,4 · P total atm. La expresión de la Kp para el equilibrio dado es: Kp = (P SO3 )2 / [(P SO2)2 · PO2] Y dado que la temperatura no varía, se toma el valor de Kp del apartado anterior: 14,09 = (0,4 · P total)2 / [(P total / 2,5)2 · 0,2· P total] De donde: P total = 0,35 atm.
  • 560.
    NAVARRA / SEPTIEMBRE02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN Nº 5 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 5.- La ley de tráfico permite una tasa máxima de 0,5 g de alcohol por litro de sangre. La reacción para valorar el alcohol es: 3 CH3 - CH2 - OH + 2 K2Cr2O7 + 8 H2SO4 ττ 3 CH3 - COOH + 2 Cr2(SO4)3 + 2 K2SO4 + 11 H2O a) Si el alcohol contenido en una muestra de 10,0 mL de sangre de un conductor necesita 8,50 mL de disolución 0,080 M de K2Cr2O7 para su valoración, ¿Podría la policía denunciar a ese conductor? Pesos atómicos C: 12,0 O: 16,0 H: 1,0 b) Indique qué sustancia se oxida y cuál se reduce en la reacción de valoración del alcohol y calcule el peso equivalente del K2Cr2O7. El peso fórmula del dicromato potásico es 294,2. Solución: a) Se determinan los moles de dicromato consumidos en la valoración: Moles dicromato = M · V (L) Moles dicromato = 0,0085 · 0,08 = 6,8 · 10-4 moles Por la estequiometría de la reacción, se determinan los moles de etanol valorados con los de dicromato: 3 moles etanol 2 moles dicromato x 6,8· 10-4 De donde: x = 1,02 · 10-3 moles de etanol contienen los 10 mL de sangre analizados Se determina la masa que representan esos moles de alcohol: Masa etanol = 0,047 g en 10 mL Se determinan los gramos contenidos en 1 L de sangre: Masa etanol en 1 L sangre = 4,7 g Luego, sí sería denunciable. b) Se oxida el etanol al ganar oxígeno y formar el ácido etanoico.
  • 561.
    NAVARRA / SEPTIEMBRE02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / CUESTIÓN Nº 5 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Se reduce el dicromato, al formar sulfato de cromo, pues el Cr pasa de estado de oxidación + 6 a + 3, según la semirreacción: Cr2O7 2- + 14 H+ + 6e- τ 2 Cr3+ + 7 H2O El peso equivalente se determina dividiendo la masa molecular de la sustancia entre el número de electrones intercambiados en su semirreacción rédox: P equiv. K2Cr2O7 = 294,2 / 6 = 49,03 g
  • 562.
    PAIS VASCO /JUNIO 00. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE A / PROBLEMA 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 1.- Se dispone de un litro de disolución de HCl de pH = 2. a) ¿Qué volumen de agua hay que añadir para que la disolución resulte de pH = 3? b) Resuelve el mismo problema si en lugar de HCl se trata de Äcido acético. Datos: Ka (ácido acético) = 1,8·10-5 Solución: a) El HCl es un ácido fuerte, totalmente disociado. Recordando que pH = -log [H3O+ ], si el pH es 2, es que la concentración de protones es: [H3O+ ] = 10-2 M Si se quiere conseguir un pH = 3, la nueva concentración de protones ha de ser 10-3 M, es decir, reducirse 10 veces, para ello al litro inicial de HCl, se le adicionarán 9 litros de agua. b) El ácido acético es débil, luego está disociado parcialmente según el equilibrio: CH3COOH + H2O D CH3COO- + H3O+ [ ]inic. Ci -- -- [ ]equil. Ci – x x x Donde Ci es la concentración inicial del ácido, y x es la cantidad de ácido disociado, que coincide con la concentración de protones presente, que es 10-2 M. La expresión de la constante de equilibrio es: Ka = [CH3COO- ] · [H3O+ ] / [CH3COOH] Ka = 1,8·10-5 = x2 / (Ci – x) = (10-2 )2 / (Ci – 10-2 ) De donde Ci = 5,56 M Si se quiere un pH = 3, la [H3O+ ] = x = 10-3 M, y del mismo modo, sustituimos en la expresión de la constante: Ka = 1,8·10-5 = x2 / (Ci – x) = (10-3 )2 / (Ci – 10-3 ) Deduciendo Ci = 0,056 M Por tanto, se ve que la concentración se ha reducido 100 veces, para lo cual se ha debido de añadir agua al litro inicial de ácido hasta alcanzar 100 L. Luego la cantidad de agua adicionada es de 99 litros.
  • 563.
    PAIS VASCO /JUNIO 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / PROBLEMA 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM A2- Diariamente, una planta industrial vierte a un río 40.000 litros de aguas residuales de pH = 1,3 a) ¿Cuál es la concentración de iones H+ (H3O+ ) de las aguas residuales? b) ¿Cuántos moles de iones H+ (H3O+ ) se vierten cada día al río? Se pretende neutralizar dichas aguas antes de que lleguen al río. c) ¿Cuántos moles de hidróxido de sodio se precisan? ¿Y de hidróxido de calcio? d) Si se utiliza NaOH sólido, cuyo precio es 1 euro/Kg, calcula el coste diario de la neutralización Datos: Masas atómicas: H=1 O=16 Na=23 Solución: a) Como pH = -log [H3O+ ], y se conoce el pH, se determina: [H3O+ ] = 10-1,3 = 0,050 moles / L b) Si en un día se vierten 40000 L, y cada litro contiene 0,050 moles de ácido, la cantidad total de ácido vertida por día será: n H3O+ = 0,050 · 40000 = 2000 moles c) En la neutralización se cumple: nº equiv. ácido = nº equiv. base (N·V)a = (N·V)b La base con la que se va a neutralizar es NaOH: Nº equiv. Ácido = 0,050 · 40000 = 2000 ( suponiendo que el ácido es monoprótico) Nº equiv. Base = 2000 La relación entre equivalentes y moles es la siguiente: Nº Equiv = Nº moles · valencia En este caso: 2000 equiv. = nº moles · 1 nº moles NaOH = 2000 moles
  • 564.
    PAIS VASCO /JUNIO 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / PROBLEMA 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM En el caso de que la base fuese hidróxido de calcio, la única diferencia estaría en el número de grupos OH, es decir, en la valencia, que ahora sería 2. Por lo que del mismo modo, se tiene: 2000 = nº moles · 2 Nº moles Ca(OH)2 = 1000 moles d) Como ya se ha calculado el número de moles de NaOH necesarios para la neutralización, y se da como dato el precio de un kilogramo, se determinan los kilos de sosa usados, y así el precio total de la sosa: Masa NaOH = 2000 moles · 40 g / mol = 80000 Kg/día Precio NaOH = 80000 Kg / día · 1euro / Kg = 80000 euros / día
  • 565.
    PAÍS VASCO /JUNIO 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN B / PROBLEMA Nº 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 2.- Se dispone de dos frascos, sin etiquetar, con disoluciones 0,1 M de ácido sulfúrico y 0,1 M de ácido acético. Se mide su acidez, resultando que el frasco A tiene pH = 2,9 Y el frasco B pH = 0,7 a) Explica qué frasco corresponde a cada uno de los ácidos. b) Calcula la constante de acidez (Ka ) del ácido acético. Solución: a) El ácido sulfúrico es fuerte, luego su concentración inicial será la misma que la de protones final, ya que su disociación es completa. Sin embargo, el ácido acético es débil, y aunque su concentración inicial sea la misma que la del sulfúrico, sólo una parte de ésta se disocia, existiendo en el equilibrio menos protones. Por ello, al haber más protones en el primer caso, el valor de pH será menor, es decir, más ácido. pH = 0,7, corresponde al ácido sulfúrico. pH = 2,9, corresponde al ácido acético. b) Si el pH es 2,9 la concentración de protones en el equilibrio será: [H3O+ ] = 10-2,9 = 1,26 · 10-3 M Luego el equilibrio de disociación del ácido quedaría: HAc + H2O H3O+ + Ac- [ ]inicial 0,1 -- -- [ ]equilibrio 0,1 - x x x x = 1,26 · 10-3 M La expresión de Ka es: Ka = ([H3O+ ]· [Ac- ]) / [HAc] Y sustituyendo: Ka = (1,26 · 10-3 )2 / (1 - 1,26· 10-3 ) Ka = 1,6 · 10-5
  • 566.
    PAÍS VASCO /JUNIO 03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / PROBLEMA Nº 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM OPCIÓN A A-1. En la etiqueta de una botella de vinagre comercial, se indica que la acidez es del 5%, es decir, que contiene este porcentaje en peso de ácido acético. Para comprobar si es cierto vas a realizar una valoración ácido - base, utilizando NaOH 0,1 M. a) Escribe otras sustancias y aparatos que utilizarás. b) Explica el procedimiento. c) Si para valorar 5 mL de vinagre se consumen 33 mL de NaOH, ¿cuál será su molaridad. d) ¿Es cierto lo que dice la etiqueta? Datos: Masas atómicas: H = 1; C = 12; 0 = 16. La densidad del vinagre se considera iguala la del agua. Solución: a) En una valoración de un ácido (el acético contenido en el vinagre) con una base (el NaOH), se utilizarían: - una bureta, en la que se introduciría la disolución de sosa, que se iría dejando caer lentamente, gracias a la llave. - un vaso d precipitados, que contendría un volumen conocido de vinagre. - un indicador ácido - base, para mostrar, con un cambio de color, que la valoración ha terminado. b) Se iría incorporando, gota a gota, la disolución de la base, agitando suavemente el vaso de precipitados, para que se homogenice la mezcla. Cuando se observa un cambio de color, se cerraría la llave de la bureta, anotando el volumen consumido. c) En toda valoración se cumple: nº equivalentes ácido = nº equivalentes base O que es lo mismo: (N · V) ácido = (N · V) base Luego, en este caso, se sustituirían los datos conocidos: normalidad (igual que molaridad) y volumen de la base, y volumen del ácido, despejando su concentración: 0,1 · 33 = Na · 5 De donde: Na = 0,66 N = 0,66 M
  • 567.
    PAÍS VASCO /JUNIO 03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / PROBLEMA Nº 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM d) Para comprobar si es o no cierto lo que indica la etiqueta, se halla la molaridad del vinagre atendiendo a estos datos: Densidad = densidad del agua = 1000 g / L Riqueza = 5 % en peso M. molecular ácido. acético = 60 g / mol Masa de acético en el vinagre = 1000 · (5 / 100) = 50 g de acético puro en la botella Moles de acético = 50 / 60 = 0,83 moles M vinagre = 0,83 / 1 = 0,83 M Luego no coinciden la concentración que indica la botella con la hallada a través de la valoración con NaOH; la etiqueta de la botella no es correcta.
  • 568.
    PAIS VASCO /JUNIO98, LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / Nº 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 1.-En un recipiente cerrado de 100 litros se introducen 2 moles de hidrógeno y cuatro moles de yodo, y se calientan hasta 400°C. Sabiendo que a dicha temperatura, para el equilibrio: H2(g) + I2(g) D 2HI(g) ; Kc = 55 a) Determine el número de moles de cada especie que habrá en el recipiente . b) Si la presión exterior es de 1 atmósfera, y se abre el recipiente, ¿entrará aire o saldrán gases?. Explíquelo. Solución: a) Podemos plantear la siguiente tabla de equilibrio, siendo x los moles reaccionantes: Equilibrio: H2(g) + I2(g) D 2HI n0 2 4 0 n r x x neq 2-x 4-x 2x [Concen.]eq (2-x)/100 (4-x)/100 2x/100 De este modo podemos calcular la concentración en el equilibrio sustituyendo en la fórmula de la constante de equilibrio De ahí se deduce: x = 1,88 moles De este modo la composición del equilibrio será: n H2 = 0,12 mol ; n I2 = 2,12 mol ; n HI = 3,76 mol b) Es necesario calcular la presión en el interior del recipiente suponiendo que la mezcla tiene un comportamiento ideal, utilizando el número total de moles. n = 0,12 + 2,12 + 3,76 = 6 moles PV = nRT P⋅100 = 6 · 0,082 ⋅ (273+400) P = 3,3 atm P interior P exterior ) 100 4() 100 2( )100/2( 55; ]][[ ][ 2 22 2 xx x IH HI Kc −?− ==
  • 569.
    PAIS VASCO /JUNIO98, LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN A / Nº 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Sabiendo que la presión en el exterior del recipiente es de 1 atmósfera y dado que este valor es inferior a la presión interior (3,3 atm), saldrán gases a la atmósfera. En caso contrario entraría aire.
  • 570.
    PAÍS VASCO /JUNIO98, LOGSE / QUÍMICA ESTRUCTURA MATERIA /OPCIÓN A CUESTIÓN Nª 2 C2.- a) La importancia de la capa de ozono en la atmósfera. Las causas y las consecuencias de su desaparición. b) Algunas plantas depuradoras de agua fabrican su propio ozono a partir del aire. Para ello se elimina el vapor de agua del aire y se le aplica una fuerte descarga eléctrica alcanzándose el siguiente equilibrio: 3 O2(g) D 2 O3 ∆H 0 Explique si es conveniente o no, para obtener ozono, calentar la cámara de reacción y aumentar la presión en su interior. Solución: a) El ozono estratosférico tiene una gran importancia debido a que tienela propiedad de absorber las radiaciones ultravioletas de alto poder energético (corta longitud de onda ) que pueden producir graves daños en los seres vivos. Este proceso de absorción de la radiación se representa así: O3 + hm O2 + O Por lo tanto un descenso en la concentración de ozono hace que nos llegue una mayor intensidad de radiación UVque nos ocasionaría, entre otros daños, cáncer de piel. Las razones de esta progresiva desaparición se deben a ciertos gases contaminantes como el NO, procedente de las turbinas de los aviones a reacción, y a los compuestos cluorofluorocarbonados (CFC´s) usados, hasta hace poco, como propelentes en los aerosoles y en los circuitos de los refrigeradores. Algunsa delas reacciones que tienen lugar en las altas capas de la atmósfera son las siguientes: CF2Cl2 + hm CF2Cl + Cl Cl + O3 ClO + O2 NO + O3 NO2 + O2 b) El equilibrio de formación del ozono es: 3O2 (g) D O3 (g) ∆H 0 Según el principio de Le Chatelier, al tratarse de una reacción endotérmica un aumento de la temperatura favorecerá la obtención de ozono debido a que la reacción se desplazará hacia la derecha. De modo similar, al aumentar la presión se producirá un desplazamiento hacia el miembro donde menor sea el número de moléculas gaseosas, es decir, hacia la derecha. En consecuencia, será conveniente el aumento de la temperatura y de la presión dentro de la cámara si nuestro objetivo es favorecer la producción de ozono.
  • 571.
    PAÍS VASCO /JUNIO 98. COU / QUÍMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / MÓDULO B / P-2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 2.- Calcule la concentración molar de una disolución de ácido nítrico que tenga el mismo pH que otra de ácido acético 0,50 M. Datos :Ka (ac. acético) = 1,8 · 10-5 ; masas atómicas: H = 1; C = 12; O = 16; N = 14 uma. Solución: En primer lugar tenemos que averiguar el pH de la disolución de ácido acético (ácido débil), cuya disociación viene expresada por el siguiente equilibrio: CH3 – COOH + H2O ⇔ CH3 – COO - + H3O+ C0 0,5 Ceq 0,5·x Ceq 0,5· (1-x) 0,5·x 0,5·x Puesto que Ka es muy pequeño xà 0 y, por tanto: 0,5· (1-x) ≈ 0,5 0,25·x2 = 9 · 10-6 ; despejando x = 6·10-2 mol/l [H3O+ ] = 3·10-3 M Puesto que ácido nítrico es un ácido fuerte está totalmente disociado según la expresión: HNO3 + H2O à NO3 - + H3O+ Si el pH del ácido nítrico ha de ser el mismo que el del ácido acético, se cumplirá: [H3O+ ] = [HNO3] = 3·10-3 M 5 2 10.8,1 5,0 )5,0( − == x ka
  • 572.
    PAÍS VASCO /JUNIO 99. LOGSE / QUÍMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE A / Nº 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 2 - En un recipiente de 10 litros se introduce 1 mol de nitrógeno y 2 moles de hidrógeno y se calientan hasta 618 K. Una vez alcanzado el equilibrio N2(g) + 3H2(g) ⇔ 2NH3(g) se obtiene una mezcla que ejerce una presión total de 9,48 atm. a) determina la composición de la mezcla en equilibrio b) calcula el valor de Kc y Kp R = 0,082 atm.l/K.mol Solución: a) Se calcula la composición de la mezcla en equilibrio. N2 + 3H2 D 2NH3 no 1 2 - nr x 3x - neq 1-x 2-3x 2x ntotal = 1-x + 2 -3x + 2x = 3-2x Se aplica la ley de los gases ideales para obtener los moles totales P · V = n · R · T 9,48 · 10 = (3-2x) · 0,082 · 618 x = 0,56 ntotal = 1,87 neq N2 = 0,435 neq H2 = 0,306 neq NH3 = 1,12 b) Sustituimos los valores de los moles en equilibrio en la fòrmula de la Kc Kc = [NH3]2 / [N2] · [H2]3 Kc = [0,112]2 / [0,0435] · [0,0306]3 Kc = 10047,4 Sustituimos el valor de la Kc en la fórmula de la Kp junto con los demás datos dados Kp = Kc (R·T) ∆n ∆n = 2 - 4 = -2 Kp = 10047,4 · (0,082 · 618)2 Kp = 2,58 · 107
  • 573.
    PAIS VASCO /JUNIO 99. COU / QUIMICA / CINÉTICA y EQUILIBRIO / MODULO B / Nº 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 2.- A 20 ml de una disolución acuosa de 0.1 M de NaCl se le añade 0,01 cm3 de nitrato de plata 0,1 M. Sabiendo que el producto de solubilidad del cloruro de plata es 1·10-10 , se desearía saber si precipitará cloruro de plata, y si lo hace, en qué cantidad lo hará. Solución: Tanto el cloruro sódico como el nitrato de plata son dos sales que se disocian totalmente, de modo que: NaCl → Na+ + Cl- Moles de (Cl- ) = 0,1 · 0,02 = 2 · 10-3 moles Ag NO3 → Ag+ + NO3 - Moles de (Ag+ ) = 0,1 · 10-5 = 1 · 10-6 moles El volumen total de la disolución es: V = 0,02 + 1 · 10-5 = 0,02001 L Se formará precipitado de cloruro de plata si el producto iónico Q es mayor que el valor de la constante de solubilidad Kps. Q = (Cl- ) · (Ag+ ) = ( 2 · 10-3 / 0,02001 ) · ( 1 · 10-6 / 0,02001 ) = 0,1. Como Kps = 1 · 10-10 ; Q Kps, podemos afirmar que se formará precipitado. Para saber la cantidad de precipitado que se forma, nos fijamos en el reactivo limitante, [Cl- ] = 0,099 mol/L [Ag+ ] = 5 · 10-5 mol/L Reacción de precipitación: Cl- + Ag+ → AgCl Tenemos cloruro en exceso, el reactivo limitante es la plata, se formarán tantos moles de precipitado como moles de plata tenemos: Moles de Ag+ = moles de ↓AgCl = (5 · 10-5 ) · 0,02001 = 1 · 10-6 moles Gramos de precipitado = moles · Pm = (1 · 10-6 ) · 143,4 = 1,43 · 10 –4 g = 0,143 mg.
  • 574.
    PAÍS VASCO /JULIO 03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / CUESTIÓN Nº 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM CUESTIÓN 3 3.- El amoniaco se obtiene mediante la síntesis de Haber: Explica como influye en la obtención de amoniaco: a) Un aumento de la presión. b) Un aumento de la temperatura. c) La adicción de agua en la que se disuelve el amoniaco, pero no las otras especies. d) La presencia de un catalizador. Solución: El Principio de Le´Chatelier, dice que si sobre un sistema en equilibrio se introduce alguna modificación, el sistema tenderá a desplazarse en el sentido que se oponga a tal alteración: a) Un aumento de la presión hará que el equilibrio se desplace en el sentido en que sea menor el número de moles de gases, para que se mantenga: P · V = cte. En este caso, hay menos moles gaseosos a la derecha, luego hacia allí se irá el equilibrio; produciéndose más amoníaco. b) Si se aumenta la temperatura, el sistema tenderá a absorber calor, esto es, a desplazarse en el sentido en que la reacción sea endotérmica; en este caso en sentido contrario a como está escrita, es decir, hacia la izquierda; disminuyendo la producción de amoníaco. c) Si se reduce la concentración de amoníaco, el equilibrio tenderá a generar más de dicho compuesto, luego se desplazará hacia la derecha. d) La presencia de un catalizador sólo afecta a la velocidad de reacción, no al sentido del equilibrio.
  • 575.
    PAÍS VASCO /JULIO 03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQ UILIBRIO / OPCIÓN A / PROBLEMA Nº 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM OPCIÓN A A-2. Sabiendo que la constante de ionización (Ka) del ácido acético vale 1,8 · 10-5 . Calcula : a) El grado de disociación de una disolución 0,01 M de ácido acético. b) Su pH Solución: a) Se escribe el equilibrio de disociación del ácido acético, monoprótico (HAc), sustituyendo el valor de concentración inicial dada, y llamando a al porcentaje disociado: HAc + H2O Ac- + H3O+ [ ]inicial 0,01 -- -- [ ]equilibrio 0,01 · (1 - a) 0,01 · a 0,01 · a Se escribe la expresión de la constante de acidez, y se sustituyen los datos del equilibrio: Ka = [Ac- ] · [H3O+ ] / [HAc] Ka = (0,01 · a)2 / 0,01 · (1 - a) = 1,8 · 10-5 De donde se despeja y se tiene: a = 0,041 = 4,1 % b) La expresión del pH es: pH = - log [H3O+ ] = - log (0,01 · 0,041) = 3,37 Como era de esperar el pH es menor que 7, lo que indica que se está ante un ácido.
  • 576.
    PAIS VASCO /SEPTIEMBRE 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO CUESTIÓN 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 2.- Explica qué ocurrirá en el equilibrio: 2 NO (g) + O2 (g) 2 NO2 (g) DDHº 0 a) Si aumenta la temperatura. b) Si se añade un catalizador. c) Si disminuye la presión. d) Si se añade oxígeno. Solución: El Principio de Le´Chatelier, dice que si sobre un sistema en equilibrio se introduce una modificación externa, el equilibrio evoluciona en el sentido en que se oponga a tal modificación: a) Si se aumenta la temperatura, tenderá a absorber calor, desplazará en el sentido en que se absorba energía, es decir, en el que sea endotérmica, que es justo de derecha a izquierda. b) La adición de un catalizador no altera los equilibrios, solamente modifica las velocidades de reacción. c) En un sistema gaseoso, debe mantenerse: P · V = cte, luego una disminución de presión, conlleva un aumento de volumen, es decir, el equilibrio se desplaza en el sentido en que haya más moles, que sería hacia la izquierda. d) Si se añade oxígeno, en este caso uno de los reactivos, el equilibrio tiende a consumir este oxígeno, luego evolucionará en el sentido de los productos, esto es, hacia la derecha.
  • 577.
    PAIS VASCO /SEPTIEMBRE 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO OPCIÓN A / PROBLEMA 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 2.- Disponemos de una disolución de ácido acético 5,5 · 10-2 M. Calcula: a) El grado de disociación del ácido acético. b) El pH de la disolución. c) La molaridad que debería tener una disolución de ácido clorhídrico, para que su pH fuera igual al de la disolución de ácido acético. d) El volumen de dicsolución 0,1 M de hidróxido de sodio que se necesitará para neutralizar 200 ml de la disolución de ácido clorhídrico. Dato: Ka (ácido acético) = 1,86 · 10-5 Solución: a) Se escribe el equilibrio de disociación del ácido acético, al que se denomina HAc, llamando a al grado de disociación en tanto por uno: HAc + H2O H3O+ + Ac- [ ]inicial 5,5 · 10-2 -- -- [ ]equil. 5,5 · 10-2 ·(1 - a) 5,5 · 10-2 · a 5,5 · 10-2 · a Se sustituyen las concentraciones en el equilibrio en la expresión de la constante de disociación del ácido, Ka: Ka = ([H3O+ ]·[ Ac- ]) / [HAc] Ka = (5,5 · 10-2 · a)2 / 5,5 · 10-2 · (1 - a) De donde se tiene: a = 0,0184 = 1,84 % b) El pH se determina con la concentración de protones presente en el equilibrio: [H3O+ ] = 1,01 · 10-3 M pH = - log [H3O+ ] = 2,99 = 3 Como era de esperar, es una disolución ácida, con un pH menor que 7. c) El clorhídrico es un ácido fuerte, totalmente disociado en sus iones, luego la concentración de ácido inicial, será la misma que la de sus iones tras la disociación; de modo que: pH = 3
  • 578.
    PAIS VASCO /SEPTIEMBRE 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO OPCIÓN A / PROBLEMA 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM De donde: [H3O+ ] = 10-3 M Y por tanto: [HCl] inicial = 10-3 M d) La reacción de neutralización que tendrá lugar será la siguiente: HCl + NaOH τ NaCl + H2O En el momento en que se alcanza el punto de equivalencia, se cumple: (N · V) ácido = (N · V) base Luego como se conocen: Va = 200 ml Na = Ma = 10-3 Nb = Mb = 0,1 Se determina la incógnita, que es el volumen de base: Vb = 2 ml
  • 579.
    PAÍS VASCO SEPTIEMBRE02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / OPCIÓN B / PROBLEMA Nº 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM OPCIÓN B Problema 1 1.- En un recipiente de 10 litros se introducen 0,53 moles de nitrógeno y 0,49 moles de hidrógeno. Se calienta la mezcla a 527 °C, estableciéndose el equilibrio: N2 (g) + 3 H2 (g) 2 NH3 (g) en el que se observa que se han formado 0,06 moles de amoniaco . a) Determina el valor de la constante de equilibrio, Kc. b) Calcula la presión total que ejerce la mezcla gaseosa en equilibrio. Datos: R = 0,082 atm · l/K· mol Solución: Se escribe el equilibrio pedido, especificando moles iniciales y en el equilibrio: N2 + 3 H2 2 NH3 Moles iniciales 0,53 0,49 -- Moles equilibrio 0,53 - x 0,49 - 3· x 2· x = 0,06 Luego se tiene que los moles que reaccionan son: x = 0,06 / 2 = 0,03 moles a) La expresión de la constante es: Kc = ([NH3]2 ) / ([N2]· [H2]3 ) Sustituyendo y operando, se tiene: Kc = 11,25 b) Se tiene una mezcla de gases, luego se cumple: Ptotal· V total = n totales · R· T n totales en el equilibrio = 0,96 moles P total = (0,96 · 0,082· 800) / 10 P total = 6,3 atm
  • 580.
    PAÍS VASCO /SEPTIEMBRE 99. LOGSE / QUÍMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE A / Nº1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 1. – El fluoruro de hidrógeno es un ácido que en disolución 0,1 M se disocia en un 10%. Calcula: a) el valor de la Ka b) el pH de una disolución 0,1 M de HF Solución: a) La reacción propuesta es: HF + H2O(l) D F - + H3O + 0,1 cte -- -- 0,1α -- --- Disociado -- 0,1α 0,1α Formado 0,1 (1-α) 0,1α 0,1α Equilibrio Sabiendo que: α (grado de disociación) = % / 100 α = moles disociado / moles iniciales = x / c = 0,1 Aplicando la ley de acción de masas obtengo que: Ka = ( [ F - ]·[ H3O + ] ) / [ HF ] = 0,1α · 0,1α / 0,1·(1-α) = 0,1α2 / 1-α como α = 0,10 Ka = [ 0,1· (0,10)2 ] / (1-0,10) = 0,001 = 10-3 b) pH = -log [H3O + ] = -log (0,1· 0,1) = -log 10-2 = 2 pH = 2
  • 581.
    PRINCIPADO DE ASTURIAS/ JUNIO 00. COU / QUIMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 4.- 1) El pH de una disolución acuosa saturada de Mg(OH)2 es 10,5, ¿cuál será su constante del producto de solubilidad?. 2) Explique el efecto del ión común sobre la solubilidad. Aplíquelo a una disolución acuosa de Mg(OH)2. Datos: (25ºC) Kw = 1,00·10-14 Solución: 1) Equilibrio de solubilidad del Mg(OH)2 Mg(OH)2 D Mg2+ + 2 OH- s s 2 s Si pH = 10,5, a partir del producto iónico del agua se deduce la concentración de iones oxhidrilo: 14 = pH + pOH pOH = 14 – 10,5 = 3,5 [OH- ] = 10-pOH = 10-3,5 = 3,16·10-4 M Aplicamos la constante de solubilidad al equilibrio del dihidróxido de magnesio Ks = [Mg2+ ]·[OH- ]2 = s · (2s)2 = 4 s3 [OH- ] = 2 s = 3,16·10-4 M, de donde despejando s, se obtiene: s = 1,58·10-4 M Sustituyendo el valor de s en la expresión de Ks: Ks = 4 · (1,58·10-4 )3 = 1,57·10-11 2) Si a la disolución de Mg(OH)2, le añadimos una sal soluble que contenga un ión común, por ejemplo MgCl2: Mg(OH)2 D Mg2+ + 2 OH- MgCl2 → Mg2+ + 2 Cl- La concentraciónde iones Mg2+ aumenta en el medio, provocando que el equilibrio de solubilidad del dihidróxido de magnesio se desplace hacia la izquierda, disminuyendo de esta forma la solubilidad.
  • 582.
    PRINCIPADO DE ASTURIAS/ JUNIO 00. COU / QUIMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE 5 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 5.- La descomposición del N2O5 en presencia de CCl4 da lugar a NO2 y O2. Experimentalmente se ha comprobado que la cinética es de primer orden respecto al reactivo y la constante de velocidad, a 45ºC, vale 6,08·10-4 . 1) Si el tiempo se mide en segundos, ¿qué unidades tiene la constante de velocidad de la reacción anterior?. ¿Qué entiende por velocidad de reacción?. Determine su valor para esta reacción a 45ºC si la concentración inicial de N2O5 es 0,100 M. Sin realizar cálculos, podría decir qué le ocurre a la velocidad si la concentración de N2O5 se duplica. 2) ¿Cómo afecta un aumento de temperatura a la posición de equilibrio y a la velocidad de reacción?. Datos (45ºC): ∆H0 f (kJ) (N2O5) = 11; NO2 = 33 Solución: 1) Expresión de la ley de velocidad, sabiendo que la cinética es de primer orden con respecto al reactivo será: vr = k [N2O5] Las unidades de la velocidad de reacción son: mol·L-1 ·s-1 Las unidades de la concentración son: mol·L-1 Entonces, unidades k = unidades de vr / unidades de concentración Unidades de k = (mol·L-1 ·s-1 ) / (mol·L-1 ) = s-1 Velocidad de reacción: Es la variación de la concentración de un reactivo ( o producto) en un periodo de tiempo determinado, y se expresa como derivada de la concentración respecto del tiempo: vr = - d [N2O5] / d t (el signo negativo se debe a que con t va despareciendo el reactivo) Cuando la concentración de N2O5 se duplica, la velocidad también se duplicará: vr = k [N2O5] vr’ = k ·[N2O5]’ [N2O5]’ = 2·[N2O5] Entonces vr’ = k · 2 [N2O5] vr’ = 2 · vr
  • 583.
    PRINCIPADO DE ASTURIAS/ JUNIO 00. COU / QUIMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE 5 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 2) Reacción de disociación: N2O5 → 2 NO2 + ½ O2 ∆H0 f (N2O5) = 11 kJ ∆H0 f (NO2) = 33 kJ Aplicando la ley de Hess: ∆H0 r = 2 · ∆H0 f(NO2) - ∆H0 f (N2O5) ∆H0 r = (2 · 33) - 11 = 66 - 11 = 55 kJ/mol Luego la reacciónes endotérmica. Un aumento de la temperatura, según el principio de Le Chatelier, hace que el equilibrio se desplace hacia donde se contrarreste dicha variación. Así un aumento de temperatura, desplazará este equilibrio hacia el miembro en el que el sistema absorba calor, es decir, hacia la derecha. Al aumentar la temperatura la velocidad también aumentará, ya que el número de moléculas con energía cinética suficiente para dar lugar a choque eficaces sería mayor. Esta variación viene dada por la ecuación de Arrehnius: k = A · e-Ea/RT Luego una variaciónpequeña de T influye exponencialmente en la constante de velocidad y, por tanto, también en la velocidad de reacción.
  • 584.
    PRINCIPADO DE ASTURIAS/ JUNIO 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM BLOQUE 3 a) El agua de lluvia más ácida que se ha medido tenía un pH de 2,4. 1) ¿Cuántas veces era mayor su [H+ ] que su [OH- ]? (0,5 puntos) 2) Explique por qué se forma este tipo de lluvia. (0,75 puntos) b) Se precisa una disolución acuosa de pH = 8. Para prepararla, se decide diluir con agua una disolución de ácido clorhídrico hasta obtener [HCl] = 10-8 M. ¿Se trata de un procedimiento correcto? Razonar la respuesta. (1,25 puntos) Solución: a) 1) las expresiones de pH y pOH son las siguientes: pH = - log [H3O+ ] pOH = -log[OH- ] Y además se relacionan entre sí, gracias al producto iónico del agua (Kw): Kw =[H+ ]· [OH- ]= 10-14 Por lo tanto, para el caso propuesto, se tiene: pH = 2,4 Luego: [H3O+ ]= 10-2,4 M Y por lo tanto: [OH- ]= Kw / [H3O+ ] [OH- ]= 10-14 / 10-2,4 = 10-11,6 M Por lo que la concentración de protones es notablemente mayor que la de grupos hidroxilo: [H3O+ ] / [OH- ]= 10-2,4 / 10-11,6 = 109,2 [H3O+ ] = 109,2 · [OH- ] = 1,58 · 109 [OH- ]
  • 585.
    PRINCIPADO DE ASTURIAS/ JUNIO 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 2) Los óxidos de azufre (SO2 y SO3), son sustancias altamente tóxicas, que se encuentran en la atmósfera, procedentes de erupciones volcánicas, y sobre todo, de industrias y fábricas. Ambos pueden reaccionar con el agua de lluvia, formando los ácidos respectivos: H2SO3 y H2SO4, que además de poner en peligro la vida animal y vegetal, ocasionan numerosos deterioros en estatuas, construcciones,.. Algunas de las reacciones que tiene lugar, son: SO2 + 1/2O2 t SO3 SO2 + H2O t H2SO3 SO3 + H2O t H2SO4 También los óxidos de nitrógeno que contaminan la atmósfera pueden dar lugar, en contacto con el vapor de agua, a nubes de gotas de ácido nítrico. b) a) El HCl es un ácido fuerte, totalmente disociado en sus iones, luego la concentración de ácido coincidirá con la de los iones H3O+ y Cl- liberados: HCl + H2O t H3O+ + Cl- [HCl]inicial = [H3O+ ]final = [Cl- ]final Al tratarse de una disolución ácida el pH siempre será inferior a 7 y por mucho agua neutra que se añada (pH = 7) no se conseguirá aumentar el pH hasta 8. Luego el procedimiento no es correcto. Para lograr lo indicado sería necesario partir de una disolución de una sustancia básica.
  • 586.
    ASTURIAS / JUNIO98. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE 5 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 5.- Se estudia el siguiente equilibrio: N2O4 (g) ⇔ 2 NO2 (g), cuya Kp a 298 K es 0,15. a) ¿En qué sentido evolucionará, hasta alcanzar el equilibrio, una mezcla de ambos gases cuya presión parcial sea la misma e igual a 1 atm. b) Si una vez alcanzado el equilibrio se comprime la mezcla, ¿qué le ocurrirá a la cantidad de NO2? ¿Cómo será la descomposición de N2O4 , exotérmica o endotérmica, si un aumento de la temperatura provoca un aumento de la concentración de NO2?. Solución: a) En este equilibrio se cumple que: Kp = P2 NO2 / PN2O4 ; siendo Kp = 0,15 Si consideramos que PN2O4 = 1 atm y PNO2 = 1 atm, entonces el cociente de reacción es: Q = P2 NO2 / PN2O4 = 1 Puesto que este valor de Q Kp, el equilibrio se desplazará hacia la izquierda, es decir, evolucionará hacia la formación de N2O4 (denominador), a la vez que disminuye la concentración de NO2 (numerador). b) Este apartado se resolverá aplicando el principio de Le Chatelier que establece que si en un sistema se modifica alguno de los factores que influyen en el mismo el equilibrio se desplazará en el sentido que contrarreste dicha variación. Un aumento de presión desplazará el equilibrio en el sentido que haga disminuir el volumen, de modo que disminuya el número de moles de las sustancias gaseosas. Así, en este caso al comprimir la mezcla el equilibrio se desplazará hacia la izquierda, con lo que disminuirá la cantidad de NO2. N2O4 (g) ⇔ 2 NO2 (g) ∆n = 2 – 1 = 1 Al aumentar la temperatura, el equilibrio se desplazará en el sentido en el que la reacción absorba calor. Si al aumentar la temperatura el equilibrio se desplaza hacia la formación de NO2 , es que la reacción propuesta en el sentido directo (descomposición del N2O4) es endotérmica.
  • 587.
    PRINCIPADO DE ASTURIAS/ JUNIO 99. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Bloque 1 Se dispone de las siguientes sustancias NH3 , H2PO4 - , SO4 2- , H2O , HNO3 - . a) Clasifíquelas en ácidos o bases de acuerdo con la teoría de Brönsted-Lowry. Escriba las ecuaciones químicas que justifiquen esta clasificación, nombrando las especies que intervienen en ellas (1,75 puntos). b) ¿Podría utilizar la teoría de Arrhenius para clasificarlas? (0,75 puntos). Solución: a) Según la Teoría de Brönsted-Lowry, ácido es aquella especie química capaz de ceder protones, y base es aquella capaz de aceptar protones. El NH3 (amoniaco) es una base porque el N tiene un par de electrones libres que puede ceder. En medio acuoso el NH3 se comporta como base débil dando lugar a un equilibrio de disociación con el ión amonio y los iones oxhidrilo: NH3 + H2O D NH4 + + OH- El ión dihidrogenofosfato H2PO4 - es un ácido débil que también puede actuar como base (anfótero). Su base conjugada es el anión HPO4 2- . La reacción produce iones hidronio: H2PO4 - + H2O D HPO4 2- + H3O+ El ión monohidrogenofosfato también puede disociarse dando lugar al ión fosfato: HPO4 2- + H2O D PO4 3- + H3O+ El SO4 2- es una base muy débil cuyo conjugado es el ión bisulfato . La reacción acido-base es: SO4 2- + H2O D HSO4 - + OH- El H2O es un anfótero porque puede comportarse como ácido o base, dependiendo de la sustancia a la que se enfrente. El equilibrio de autoionización del H2O es: 2 H2O D H3O+ + OH- El HNO3 es un ácido fuerte, que se disocia totalmente en iones nitrato: HNO3 + H2O NO3 - + H3O+ b) No se podría utilizar la teoría de Arrhenius para clasificar todas estas especies. Con esta teoría sólo podemos ordenar ácidos y bases que tengan iones H+ o grupos OH- . De este modo, las especies NH3, SO4 2- y el H2O no se podrían clasificar. La teoría de Brönsted-Lowry es mas general.
  • 588.
    PRINCIPADO DE ASTURIAS/ JUNIO 99. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE 6 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Bloque 6 Al calentar CO2 se descompone en CO y O2. En un contenedor con un volúmen de 61,8 dm3 , a 480ºC y 760 Torr (mm de Hg), por cada 1,00 mol de CO2 se obtienen 5,66 · 10-11 mol de O2. a)Calcule Kc para la descomposición de un mol de CO2 a 480ºC (1 punto). b)¿En qué consiste el efecto invernadero?. Si le hablan de la posibilidad de evitar el efecto invernadero mediante la reacción anterior, ¿qué opinión daría usted?. (1,5 puntos). Solución: a) La reacción reversible de descomposición es: CO2 (g) D CO (g) + 1/2 O2 (g) n0 1 nr x neq 1-x x ½ x De la reacción se observa que de CO se obtiene doble número de moles que de O2. Por otra parte, este valor es tan pequeño que, en el equilibrio, la cantidad de CO2 es prácticamente la inicial. Kc = x· (½·x)1/2 / (1-x) Según los datos: x = 5,66 · 10-11 Kc = [(2·5,66·10-11 /61,8) · (5,66·10-11 /61,8)1/2 ] / (1/61,8) Kc = 1,08·10-16 Este valor tan pequeño indica que el equilibrio está muy desplazado hacia la izquierda. Esto es congruente con el dato del enunciado referente a la baja cantidad de O2 obtenida. b) El efecto invernadero es el sobrecalentamiento atmosférico producido por la alta concentración en la atmósfera terrestre de gases como el CO2, que dejan entrar la radiación solar, pero no dejan salir el calor de la Tierra. El efecto invernadero no se puede evitar mediante la reacción de descomposición del CO2 en CO y O2, porque la constante de equilibrio es tan pequeña que nos indica que apenas desaparecería una cantidad apreciable de CO2. Además, en este proceso se obtiene CO, que es un gas extremadamente tóxico.
  • 589.
    PRINCIPADO DE ASTURIAS/ JUNIO 99. COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE 1 / CUESTIÓN 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 1.- ¿Cuál será el pH de 100 cm3 de una disolución acuosa 0,010 M de NaOH? (0,75 puntos). Solución: Como el hidróxido sódico es una base fuerte, en disolución acuosa se disocia completamente dando: Na(OH) → Na+ + OH- La concentración de iones OH- es por lo tanto la misma concentración de la base, es decir 0,010 M Como el producto iónico del agua Kw = [H3O+ ][OH- ] 10-14 = [H3O+ ][OH- ] [H3O+ ] = 10-14 / 0,010 = 1,0·10-12 M y por lo tanto el pH de la disolución: pH = -log [H3O+ ] entonces el pH = -log (1,0·10-2 ) = 12
  • 590.
    PRINCIPADO DE ASTURIAS/ JUNIO 99. COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE 1 / CUESTIÓN 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 2.- ¿Precipitará Mg(OH)2 a 25ºC si se mezclan 25cm3 de una disolución acuosa 0,010M en NaOH con 75 cm3 de otra disolución 0,10 M de MgCl2? (1,75 puntos) Datos (25ºC): Solubilidad del Mg(OH)2 en H2O = 1,5·10-4 mol/L. Kw = 1,0·10-14 . Supónganse volúmenes aditivos. Solución: A partir de la solubilidad molar, calculamos el producto de solubilidad. Equilibrio de solubilidad : Mg(OH)2 (s) D Mg2+ (aq) + 2 OH- (aq) S 2S Ks = [Mg2+ ]·[OH- ]2 , Ks = S·(2S)2 = 4·S3 Ks = 4· (1,5·10-4 )3 = 1,35·10-11 Una vez conocido este valor, lo comparamos con el valor del producto iónico (Q) Si Q Ks se formará precipitado Si Q Ks no se formará precipitado Si Q = Ks se encuentra en equilibrio. El volumen total de la disolución será V = 0,025 + 0,075 = 0,1 L, por lo tanto las concentraciones iónicas, teniendo en cuenta que tenemos una base fuerte NaOH y una sal MgCl2 que se disocian completamente, serán: NaOH → Na+ + OH- [OH- ] = 0,010 M · (0,025 L / 0,1 L) = 2,5·10-3 mol/L MgCl2→ Mg2+ + 2Cl- [Mg2+ ] = 0,10 M · ( 0,075 L / 0,1 L ) = 7,5·10-2 mol/L Entonces : Q = [Mg2+ ]·[OH- ]2 Q = (7,5·10-2 )·(2,5·10-3 )2 = 4,7·10-7 Como Q Ks si se formará precipitado.
  • 591.
    PRINCIPADO DE ASTURIAS/ SEPTIEMBRE 00. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM BLOQUE 1 La reacción A + B C es exotérmica, y su ecuación de velocidad es v = k · [A]2 [B]. Centrándose en ella, indique: 1) ¿Cuál es el orden de reacciónglobal? ¿Qué unidades tiene la velocidad de reacción? (0,5 puntos) 2) ¿Qué le ocurre a la velocidad de reacción si se duplica la concentración de ambos reactivos? ¿Y si aumenta la temperatura a la que ocurre la reacción? (1 punto) 3) Si la reacción transcurre en presencia de un catalizador positivo, ¿qué le ocurrirá a la velocidad de reacción?. Dibuje y etiquete adecuadamente el diagrama energético que lo represente. (1 punto) Solución: 1) El orden global de una reacción es la suma de los órdenes parciales, que son los exponentes a que están elevadas las concentraciones de los reactivos, (en general a y b). v = k · [A]a [B]b En este caso: orden global = a + b = 2 + 1 = 3 La velocidad de reacción se define como la variación de la concentración de reactivos o productos (en moles por litro) en la unidad de tiempo (segundo), luego sus unidades serán: v = [reactivos o productos] / t v = (moles / l ) / s = mol · l-1 · s-1 2) Si duplicamos las concentraciones de A y B, las nuevas concentraciones serán: [A]´= 2[A] [B]´= 2[B] Y la nueva expresión de velocidad: v´ = k · [A]´2 [B]´ v´ = k · (2[A])2 2[B] = k · 8·[A]2 [B] = 8 · v La velocidad se ha octuplicado. Un aumento de temperatura, incrementa la agitación de las partícula de reactivos, favoreciendo la ruptura de sus enlaces, y por tanto, se acelera la reacción.
  • 592.
    PRINCIPADO DE ASTURIAS/ SEPTIEMBRE 00. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 3) Con un catalizador positivo (sustancia que no participa en la reacción química), conseguimos disminuir la energía de activación necesaria para que los reactivos se transformen en productos, aumentando así la velocidad de la reacción. La reacción es exotérmica, luego se desprende energía, es decir, los productos tienen menos energía que los reactivos. Entre ambos, siempre existe una especie intermedia (complejo activado) altamente inestable por su elevado contenido energético, siendo la energía de activación la energía necesaria para pasar de reactivos a ese complejo activado. Sin catalizador: Con catalizador positivo: C. Activ. C. Activ (cat.) E Ea E Ea A + B A + B C C Reacción: A + B C Reacción: A + B C
  • 593.
    PRINCIPADO DE ASTURIAS/ SEPTIEMBRE 00. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM BLOQUE 2 1) ¿A 25ºC, cuál será el pH de 50 cm3 de una disolución acuosa de hidróxido de sodio 0,0158 M ? (0,75 puntos) 2) ¿Qué volumen de una disolución acuosa de tetraoxoclorato de hidrógeno (ácido perclórico) 0,105 M se necesitará para neutralizar la disolución anterior?. Describa el material de laboratorio y el procedimiento adecuado para llevar a cabo la valoración. ¿Cuál será el pH de la disoluciónfinal? Suponga los volúmenes aditivos. (1,75 puntos) Solución: 1) El hidróxido de sodio es una base fuerte, estará, por tanto, totalmente disociada en disolución, siendo su concentración igual a la de cada uno de sus iones. NaOH Na+ + OH- [ ]inicial 0,0158 -- -- [ ]final -- 0,0158 0,0158 Luego el pOH será: pOH = -log [OH- ] = -log (0,0158) = 1,8 Y el pH será: pH = 14 – pOH = 12,2 2) Vamos a neutralizar la base anterior con un ácido fuerte (HClO4 ), luego se cumple que: nº equivalentes ácido = nº equivalentes base (N · V) ácido = (N · V) base Se conocen: V base = 50 cm3 M base = 0,0158 mol/L ; que coincide con la normalidad: N = 0,0158 eq/L M ácido = 0,105 mol/L ; que coincide con la normalidad: N = 0,105 eq/L Luego se puede determinar el volumen de ácido necesario: Vácido = (N · V)base / N ácido = (0,0158 · 50) / 0,105 = 7,52 cm3 de ácido HClO4
  • 594.
    PRINCIPADO DE ASTURIAS/ SEPTIEMBRE 00. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM a) Valoración de un ácido con una base: El ácido, de concentración conocida, se introduce en una bureta, con cuya llave vamos dejándolo caer poco a poco. La base se coloca en un matraz Erlenmeyer, sabiendo exactamente el volumen que tenemos, y se le añade un indicador ácido- base adecuado (que vire dentro del intervalo de pH de nuestra reacción) Vamos adicionando el ácido gota a gota, y como la bureta que lo contiene está graduada, sabemos el volumen que va siendo consumido con exactitud. Cuando el indicador cambie de color, cerramos la llave de la bureta, pues la valoración habrá terminado, y entonces se aplica la ecuación de neutralización: nºequvalentes ácido = nºequivalentes base (N · V) ácido = (N · V) base b) Material nacesario para una valoración: - un soporte de bureta. (a) - una pinza para sujetar la bureta a su soporte. (b) - una bureta graduada. (c) - un matraz Erlenmeyer. (d) - un indicador ácido-base adecuado para nuestra reacción. (a) (b) (c) (d) c) Cálculo del pH de la dicsolución final: Al mezclar el ácido con la base, se obtiene la sal correspondiente y agua. Para ver las concentraciones de ácido y de base cuando los mezclo, debo conocer los moles de cada uno que se utilizan, y el volumen final que se consigue:
  • 595.
    PRINCIPADO DE ASTURIAS/ SEPTIEMBRE 00. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Moles iniciales de : NaOH = 0,0158 · 0,05 = 7,9·10-4 moles HClO4 = 0,105 · 7,52·10-3 = 7,9·10-4 moles V final (en litros) = 0,05 + 7,52·10-3 = 0,0575 L Nuevas concentraciones, tras la mezcla: [NaOH] = 7,9·10-4 / 0,0575 = 0,013 M [HClO4] = 7,9·10-4 / 0,0575 = 0,013 M Luego la reacción de neutralización será: NaOH + HClO4 NaClO4 + H2O [ ]inicial 0,013 0,013 -- -- [ ]final -- -- 0,013 La sal formada estará totalmente disociada en sus iones: NaClO4 Na+ + ClO4 - [ ]inicial 0,013 -- -- [ ]final -- 0,013 0,013 Ninguno de estos 2 iones procede de ácido o base débiles, por lo que no se hidrolizan, y el pH = 7 y la disolución resultante es neutra.
  • 596.
    PRINCIPADO DE ASTURIAS/ SEPTIEMBRE 00. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM BLOQUE 1 La reacción A + B C es exotérmica, y su ecuación de velocidad es v = k · [A]2 [B]. Centrándose en ella, indique: 1) ¿Cuál es el orden de reacciónglobal? ¿Qué unidades tiene la velocidad de reacción? (0,5 puntos) 2) ¿Qué le ocurre a la velocidad de reacción si se duplica la concentración de ambos reactivos? ¿Y si aumenta la temperatura a la que ocurre la reacción? (1 punto) 3) Si la reacción transcurre en presencia de un catalizador positivo, ¿qué le ocurrirá a la velocidad de reacción?. Dibuje y etiquete adecuadamente el diagrama energético que lo represente. (1 punto) Solución: 1) El orden global de una reacción es la suma de los órdenes parciales, que son los exponentes a que están elevadas las concentraciones de los reactivos, (en general a y b). v = k · [A]a [B]b En este caso: orden global = a + b = 2 + 1 = 3 La velocidad de reacción se define como la variación de la concentración de reactivos o productos (en moles por litro) en la unidad de tiempo (segundo), luego sus unidades serán: v = [reactivos o productos] / t v = (moles / l ) / s = mol · l-1 · s-1 2) Si duplicamos las concentraciones de A y B, las nuevas concentraciones serán: [A]´= 2[A] [B]´= 2[B] Y la nueva expresión de velocidad: v´ = k · [A]´2 [B]´ v´ = k · (2[A])2 2[B] = k · 8·[A]2 [B] = 8 · v La velocidad se ha octuplicado.
  • 597.
    PRINCIPADO DE ASTURIAS/ SEPTIEMBRE 00. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Un aumento de temperatura, incrementa la agitación de las partícula de reactivos, favoreciendo la ruptura de sus enlaces, y por tanto, se acelera la reacción. 3) Con un catalizador positivo (sustancia que no participa en la reacción química), conseguimos disminuir la energía de activación necesaria para que los reactivos se transformen en productos, aumentando así la velocidad de la reacción. La reacción es exotérmica, luego se desprende energía, es decir, los productos tienen menos energía que los reactivos. Entre ambos, siempre existe una especie intermedia (complejo activado) altamente inestable por su elevado contenido energético, siendo la energía de activación la energía necesaria para pasar de reactivos a ese complejo activado. Sin catalizador: Con catalizador positivo: C. Activ. C. Activ (cat.) E Ea E Ea A + B A + B C C Reacción: A + B C Reacción: A + B C
  • 598.
    PRINCIPADO DE ASTURIAS/ SEPTIEMBRE 00. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM BLOQUE 2 1) ¿A 25ºC, cuál será el pH de 50 cm3 de una disolución acuosa de hidróxido de sodio 0,0158 M ? (0,75 puntos) 2) ¿Qué volumen de una disolución acuosa de tetraoxoclorato de hidrógeno (ácido perclórico) 0,105 M se necesitará para neutralizar la disolución anterior?. Describa el material de laboratorio y el procedimiento adecuado para llevar a cabo la valoración. ¿Cuál será el pH de la disoluciónfinal? Suponga los volúmenes aditivos. (1,75 puntos) Solución: 1) El hidróxido de sodio es una base fuerte, estará, por tanto, totalmente disociada en disolución, siendo su concentración igual a la de cada uno de sus iones. NaOH Na+ + OH- [ ]inicial 0,0158 -- -- [ ]final -- 0,0158 0,0158 Luego el pOH será: pOH = -log [OH- ] = -log (0,0158) = 1,8 Y el pH será: pH = 14 – pOH = 12,2 2) Vamos a neutralizar la base anterior con un ácido fuerte (HClO4 ), luego se cumple que: nº equivalentes ácido = nº equivalentes base (N · V) ácido = (N · V) base Se conocen: V base = 50 cm3 M base = 0,0158 mol/L ; que coincide con la normalidad: N = 0,0158 eq/L M ácido = 0,105 mol/L ; que coincide con la normalidad: N = 0,105 eq/L Luego se puede determinar el volumen de ácido necesario: Vácido = (N · V)base / N ácido = (0,0158 · 50) / 0,105 = 7,52 cm3 de ácido HClO4
  • 599.
    PRINCIPADO DE ASTURIAS/ SEPTIEMBRE 00. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM a) Valoración de un ácido con una base: El ácido, de concentración conocida, se introduce en una bureta, con cuya llave vamos dejándolo caer poco a poco. La base se coloca en un matraz Erlenmeyer, sabiendo exactamente el volumen que tenemos, y se le añade un indicador ácido- base adecuado (que vire dentro del intervalo de pH de nuestra reacción) Vamos adicionando el ácido gota a gota, y como la bureta que lo contiene está graduada, sabemos el volumen que va siendo consumido con exactitud. Cuando el indicador cambie de color, cerramos la llave de la bureta, pues la valoración habrá terminado, y entonces se aplica la ecuación de neutralización: nºequvalentes ácido = nºequivalentes base (N · V) ácido = (N · V) base b) Material nacesario para una valoración: - un soporte de bureta. (a) - una pinza para sujetar la bureta a su soporte. (b) - una bureta graduada. (c) - un matraz Erlenmeyer. (d) - un indicador ácido-base adecuado para nuestra reacción. (a) (b) (c) (d) c) Cálculo del pH de la dicsolución final: Al mezclar el ácido con la base, se obtiene la sal correspondiente y agua. Para ver las concentraciones de ácido y de base cuando los mezclo, debo conocer los moles de cada uno que se utilizan, y el volumen final que se consigue:
  • 600.
    PRINCIPADO DE ASTURIAS/ SEPTIEMBRE 00. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Moles iniciales de : NaOH = 0,0158 · 0,05 = 7,9·10-4 moles HClO4 = 0,105 · 7,52·10-3 = 7,9·10-4 moles V final (en litros) = 0,05 + 7,52·10-3 = 0,0575 L Nuevas concentraciones, tras la mezcla: [NaOH] = 7,9·10-4 / 0,0575 = 0,013 M [HClO4] = 7,9·10-4 / 0,0575 = 0,013 M Luego la reacción de neutralización será: NaOH + HClO4 NaClO4 + H2O [ ]inicial 0,013 0,013 -- -- [ ]final -- -- 0,013 La sal formada estará totalmente disociada en sus iones: NaClO4 Na+ + ClO4 - [ ]inicial 0,013 -- -- [ ]final -- 0,013 0,013 Ninguno de estos 2 iones procede de ácido o base débiles, por lo que no se hidrolizan, y el pH = 7 y la disolución resultante es neutra.
  • 601.
    PRINCIPADO DE ASTURIAS/ SEPTIEMBRE 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM BLOQUE 4 a) Escribir las ecuaciones químicas ácido / base que describen la transferencia de protones que existe cuando cada una de las siguientes sustancias se disuelve en agua: (1) HCN; (2) Na2CO3; 3) NH4Cl Razonar cuáles originan un pH alcalino y cuáles ácido. b) ¿Cuántos gramos de hidróxido de magnesio deben utilizarse para neutralizar completamente una disolución de ácido clorhídrico de concentración 0,1 M? Escribir la ecuación química ajustada que tiene lugar y razonar qué indicador seria apropiado para conocer que se ha llegado al punto de equivalencia en esa neutralización. Masas atómicas (u) Mg = 24,0; O= 16,0; H = 1,0 SOLUCIÓN a) HCN + H2O H3O+ + CN- En la disociación del ácido cianhídrico, se liberan protones, luego el pH será ácido (pH 7). Na2CO3 τ 2 Na+ + CO3 2- Es la disociación completa de una sal, que genera dos iones: - el ión Na+ , procede del NaOH, que es una base fuerte, luego no se hidroliza. - el ión CO3 2- procede de la segunda disociación del H2 CO3, que es débil, luego se hidrolizará: CO3 2- + H2O H CO3 - + OH- Como se liberan grupos OH- , la disolución tendrá carácter básico (pH 7). NH4Cl τ NH4 + + Cl- Es la disociación completa de una sal, que genera dos iones: - el ión Cl- , que proviene del ácido fuerte HCl, y no sufrirá hidrólisis. - el ión NH4 + , procedente de la base débil NH4OH, que sí se hidroliza, dando: NH4 + + H2O NH4OH + H3O+ Se liberan protones, luego el pH será ácido (pH 7).
  • 602.
    PRINCIPADO DE ASTURIAS/ SEPTIEMBRE 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM b) La reacción de neutralización entre un ácido y una base, lleva a la formación de una sal y agua: 2 HCl + Mg (OH)2 τ MgCl2 + 2 H2O Se cumple: Nº equivalentes ácido = Nº equivalentes base (N· V) ácido = (N · V) base De donde, al conocer volumen y concentración molar del ácido (que coincide con la normalidad), se pueden hallar los equivalentes de la base utilizados: 0,5· 0,10 = 0,05 equivalentes de base nº equivalentes = nº moles / valencia De donde, con los equivalentes hallados, yla valencia de la base, que es 2 (pues tiene 2 grupos OH- ), se tiene: Nº moles base = 0,05 · 2 = 0,1 moles Y la masa será el producto de los moles por la masa molecular del compuesto: m Mg (OH)2 = 0,1 · 58 = 5,8 g Dado que ácido y base son fuertes, en su neutralización se producirá un salto de pH importante, siendo útiles indicadores con intervalo de viraje entorno a 7 como la fenolftaleina.
  • 603.
    PRINCIPADO DE ASTURIAS/ SEPTIEMBRE 03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM BLOQUE 4 Dado el sistema en equilibrio N2 (g) + H2 (g) ‡ NH3 (g), DHº = -92,6 KJ, predecir razonadamente el sentido del desplazamiento del sistema al: A) Retirar NH3 de la mezcla a temperatura y volumen constantes. B) Aumentar la presión del sistema disminuyendo el volumen del recipiente. C) Calentar la mezcla a volumen constante. D) Añadir cierta cantidad de helio a temperatura y volumen constantes. E) Poner la mezcla en contacto con catalizadores a temperatura y volumen constantes. Solución: El Principio de Le´Chatelier, dice que si sobre un sistema en equilibrio se introduce alguna modificación, el sistema tenderá a desplazarse en el sentido que se oponga a tal alteración: a) Si se reduce la concentración de amoníaco, el equilibrio tenderá a generar más de dicho compuesto, luego se desplazará hacia la derecha. b) Un aumento de la presión hará que el equilibrio se desplace en el sentido en que sea menor el número de moles de gases, para que se mantenga: P · V = cte. En este caso, hay menos moles gaseosos a la derecha, luego hacia allí se irá el equilibrio; produciéndose más amoníaco. c) Si se aumenta la temperatura, el sistema tenderá a absorber calor, esto es, a desplazarse en el sentido en que la reacción sea endotérmica; en este caso en sentido contrario a como está escrita, es decir, hacia la izquierda; disminuyendo la producción de amoníaco. d) Si se adiciona un gas noble, manteniendo T y V constantes, no hay alteración del equilibrio, ya que el helio no tiende a reaccionar. e) La presencia de un catalizador sólo afecta a la velocidad de reacción, no al sentido del equilibrio.
  • 604.
    PRINCIPADO DE ASTURIAS/ SEPTIEMBRE 98. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM BLOQUE 2 En un matraz de 1,0 dm3 , están en equilibrio 0,20 mol de PCl5 (g), 0,10 de PCl3 (g) y 0,40 de Cl2 (g). a) En ese momento se añaden 0,10 mol de Cl2, ¿cuál es la nueva concentración de PCl5?. (1,5 puntos) b) Indique cómo afectarán al equilibrio las variaciones de: 1.- presión ; 2.- temperatura. (1 punto) Datos (25ºC): DHºf (kJ): PCl5= -375; PCl5= -287. Solución: Se escribe el equilibrio homogéneo de disociaciónexistente entre las tres especies gaseosas. Como el volumen total: 1 dm3 = 1 L; coinciden las concentraciones (mol/L) y los moles de cada especie en el equilibrio.Se calculan dichas concentraciones en el equilibrio, y con ellas la Kc: PCl5 (g) ‡ PCl3 (g) + Cl2 (g) [ ]equil. 0,20 0,10 0,40 Kc = (0,10 · 0,40) / 0,20 = 0,2 a) Al adicionar cloro, el equilibrio responde en el sentido en que se tienda a consumir dicho gas, es decir, hacia la izquierda, aumentando la concentración de PCl5 Ahora, las concentraciones iniciales de cada gas son las del estado de equilibrio anterior y el exceso de cloro. En el nuevo estado de equilibrio, tendremos: PCl5 (g) ‡ PCl3 (g) + Cl2 (g) [ ]inic. 0,20 0,10 0,40 + 0,10 [ ]reacc. x x [ ]equil. 0,20 + x 0,10 – x (0,40 + 0,10) - x Llamamos x a la cantidad de cloro y de PCl3 que reaccionan, que será la cantidad de PCl5 formada. Como la temperatura no varía, el valor de Kc es el mismo. Kc = 0,2
  • 605.
    PRINCIPADO DE ASTURIAS/ SEPTIEMBRE 98. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 0,2 = [(0,10 – x) · (0,50 – x)] / (0,20 + x) De donde: x = 0,012 moles/l Por lo que la nueva concentración de PCl5 en equilibrio será: [PCl5] eq. = 0,20 + 0,012 = 0,212 mol/L b) Con los valores de entalpías dados, se calcula el de entalpía de la reacción: DHºreac. = (DHºf PCl3 + DHºf Cl2 ) - ( DHºf PCl5 )= (-287 + 0) - (-375) = 80 kJ Luego la reacción es endotérmica, transcurre con absorción de calor. 1.- Un aumento de presión, desplazará el equilibrio en el sentido en que disminuyan los moles, para mantener P·V = cte. En este caso, si aumenta la presión, se desplaza hacia la izquierda (disminución de volumen), aumentando la concentración de PCl5. Lo contrario sucederá si disminuye la presión. 2.- Un aumento de temperatura hace que el equilibrio tienda a absorber calor, desplazándose en el sentido en que sea endotérmica la reacción. En este caso, un aumento de temperatura, hace que la reacción se desplace hacia la derecha, disminuyendo la concentración de PCl5. Si se reduce la temperatura, se incrementará la concentración de PCl5.
  • 606.
    PRINCIPADO DE ASTURIAS/ SEPTIEMBRE 9 8. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM BLOQUE 4 El KClO3 (s) se descompone en KCl (s) y O2, siendo DHºreacción = 22,3 KJ·mol-1 (2,5 puntos) Diga si son verdaderas o falsas las siguiente afirmaciones. Si cree que son falsas, rehágalas como verdaderas. 1.- Al eliminar KCl, la reacción seguirá hasta agotar el KClO3 . 2.- A menor temperatura, mayor velocidad de reacción. 3.- Al añadir un catalizador positivo, disminuye la velocidad de reacción. 4.- Una vez alcanzado el equilibrio, la velocidad de reacción se hace nula. Solución: La reacción descrita ya ajustada, es la siguiente: KClO3 (s) ‡ KCl (s) + 3/2 O2 (g) DHºreacción 0, luego es endotérmica. 1.- Verdadera. Por el Principio de Le´Chatelier, se sabe, que si se modifica algún factor externo a un equilibrio, éste evoluciona en el sentido que se oponga al cambio introducido. En este caso, al reducir la concentración de un producto: el KCl, el equlibrio tiende a aumentarla, desplazándose hacia la derecha. 2.- Falsa. A menor temperatura, menor velocidad de reacción, pues las partículas tienen menos energía cinética, y disminuyen los choques eficaces, responsables de la ruptura y formación de enlaces. Luego, a menor temperatura, menor velocidad de reacción. 3.- Falsa. Un catalizador positivo aumenta la velocidad de reacción, al reducir la energía de activación necesaria para ella. Luego, al añadir un catalizador positivo, aumenta la velocidad de reacción 4.- Falsa. Cuando se alcanza el equlibrio, coinciden las velocidades de la reacción directa e inverca, pero sin que ninguna de las dos sea nula. Luego, una vezalcanzado el equilibrio, la velocidad de reacciónse hace nula.
  • 607.
    PRINCIPADO DE ASTURIAS/ SEPTIEMBRE 99.LOGSE / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 1.- El CH3OH (g) se fabrica a partir de CO y H2. En un recipiente de 1,5 dm3 se introducen 0,15 moles de CO y 0,30 mol de H2. Al Al alcanzar el equilibrio a 500K, el recipiente contiene 0,12 mol de CO. 1) A 500K se tiene una mezcla gaseosa 0,02M en CH3OH 0,1 M en CO y 0,1 M en H2, ¿estará en equilibrio? Si no lo está, ¿en que dirección deberá evolucionar la reacción para alcanzarlo? (1,5 puntos) 2) ¿Cree que un aumento de temperatura tendrá consecuencias sobre el medio ambiente? (1 punto) Dato: (500 K) .- ∆H0 reacción = -91 kJ/mol Solución: Reacción de formación del metanol: CO (g) + 2 H2 (g) • CH3OH (g) Inicialmente (moles): 0,15 0,30 _ Reaccionan: x 2x _ Se forman: _ _ x Equilibrio: 0,15 – x 0,30 – 2x x Como en el equilibrio se sabe que hay 0,12 moles de CO (g): 0,15 – x = 0,12 x = 0,03 [CO] = 0,12 / 1,5 = 0,08 M [H2] = (0,30-2·0,03) / 1,5 = 0,16 M [CH3OH] = 0,03 / 1,5 = 0,02 M Aplicando la ley de acción de masas: K = [CH3OH] / [CO]·[H2]2 Kc = 0,02 / [0,08 (0,16)2 ] = 9,76 1) Comprobamos que la K permanezca invariable (ya que estamos a la misma temperatura, único factor que puede hacer variar el valor de la constante de equilibrio), para lo cual hallamos el coeficiente de concentración (Q): Q = 0,02 / [0,1 · (0,1)2 ] = 20 Como Q Keq , para alcanzar el equilibrio la reacción tendrá que desplazarse hacia la formación de reactivos, para que así el valor de Keq disminuya. 2) Al aumentar la temperatura, siendo ∆Hf 0 = -91 KJ/mol (reacción exotérmica), el equilibrio se desplaza a la formación de reactivos, para consumir la energía suministrada. Se formará por lo tanto CO, monóxido de carbono, sustancia perjudicial para el medio ambiente.
  • 608.
    PRINCIPADO DE ASTURIAS/ SEPTIEMBRE 99.LOGSE / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 4.- 1) Calcule la constante de disociación de un ácido débil, HA, sabiendo que 0,1 mol de este ácido en 250 cm3 de disolución acuosa se disocia en un 1,5 por ciento, ¿cuál será el pH de la disolución? (1,5 puntos) 2) Indique si son ácidas básicas o neutras las disoluciones acuosas de: I.-cloruro de sodio; II.-acetato de sodio; III.-cloruro de amonio. . Formule las ecuaciones químicas que justifiquen su respuesta (1 punto). Datos.- Kb (amoniaco) = 1,8·10-5 ; Ka (ácido acético) = 1,8·10-5 . Solución: 1) Para este ácido débil HA, su concentración inicial es : [HA] = 0,01moles / 0,250 L = 0,04 mol/L α = 1,5% = 0,015 Equilibrio de disociación: HA • H+ + A- Concentración inicial (mol/L) 0,04 - - Se disocia : 0,04 · 0,015 - - Se forma: - 0,04 · 0,015 0,04 · 0,015 Equilibrio 0,04 ( 1 – 0,015 ) 0,04 · 0,015 0,04 · 0,015 Aplicando la ecuación de la constante de equilibrio: Ka = [H+ ]·[A- ] / [HA] Ka = ( 6·10-4 )2 / 0,0394 = 9,13 · 10-6 pH = -log [H+ ] = -log (6·10-4 ) = 3,22 2) Los tres casos son de sales solubles, las cuales en disolución acuosa pueden o no sufrir hidrólisis. I .- Cloruro de sodio: NaCl → Na+ + Cl- .
  • 609.
    PRINCIPADO DE ASTURIAS/ SEPTIEMBRE 99.LOGSE / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM El NaCl es una sal que se disocia completamente, dando Na+ (ácido débil) que no sufre hidrólisis, y Cl- ( base débil) que tampoco sufre hidrólisis. El pH de la disolución vendrá dado por el producto iónico del agua, por lo tanto pH = 7, la disolución es neutra. II.- Acetato de sodio: CH3 – COONa → CH3 – COO- + Na+ El acetato de sodio es una sal que se disocia totalmente, dando lugar a los iones: acetato y sodio. El ion Na+ es una base débil y por lo tanto no sufre hidrólisis. Sin embargo, teniendo en cuenta el valor de la constante del ácido acético, el ion acetato es una base fuerte que si sufre hidrólisis. CH3 – COO- + H2O • CH3 – COOH OH- Como se liberan iones hidroxilo, la disolución será básica (pH 7). III.- Cloruro de amonio: ClNH4 ClNH4 → Cl- + NH4 + El ClNH4 es una sal que se disocia completanmente dando iones cloruro ( base débil) que no sufren hidrólisis, e iones amonio. Según la constante de basicidad del amoniaco, podemos afirmar que NH4 + es un ácido fuerte y por lo tanto sufrirá hidrólisis. NH4 + + H2O • NH3 + H3O+ En la hidrólisis se desprenden iones hidronio, por lo que será una disolución ácida (pH 7).
  • 610.
    PRINCIPADO DE ASTURIAS/ SEPTIEMBRE 99.COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 1.- El CH3OH (g) se fabrica a partir de CO y H2. En un recipiente de 1,5 dm3 se introducen 0,15 moles de CO y 0,30 mol de H2. Al Al alcanzar el equilibrio a 500K, el recipiente contiene 0,12 mol de CO. 1) A 500K se tiene una mezcla gaseosa 0,02M en CH3OH 0,1 M en CO y 0,1 M en H2, ¿estará en equilibrio? Si no lo está, ¿en que dirección deberá evolucionar la reacción para alcanzarlo? (1,5 puntos) 2) Si aumrntan la temperatura o la presión de la reacción, ¿lo hará la cantidad de alcohol obtenido? (1 punto) Dato: (500 K) .- ∆H0 reacción = -91 kJ/mol Solución: Reacción de formación del metanol: CO (g) + H2 (g) • CH3OH (g) Moles 0,15 0,30 CO (g) + 2 H2 (g) • CH3OH (g) Inicialmente (moles): 0,15 0,30 _ Reaccionan: x 2x _ Se forman: _ _ x Equilibrio: 0,15 – x 0,30 – 2x x Como en el equilibrio se sabe que hay 0,12 moles de CO (g): 0,15 – x = 0,12 x = 0,03 [CO] = 0,12 / 1,5 = 0,08 M [H2] = (0,30-2·0,03) / 1,5 = 0,16 M [CH3OH] = 0,03 / 1,5 = 0,02 M Aplicando la ley de acción de masas: K = [CH3OH] / [CO]·[H2]2 Keq = 0,02 / [(0,16)2 · 0,08] = 9,76
  • 611.
    PRINCIPADO DE ASTURIAS/ SEPTIEMBRE 99.COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 1) Calculamos el coeficiente de concentración y comprobamos si coincide o no con la K de el equilibrio. Como sabemos, la temperatura es el único factor que puede hacer variar el valor de la constante en el equilibrio. Q = 0,02 / [(0,1)2 · 0,1] = 20 Como Q Keq concluimos que para alcanzar el equilibrio la reacción tendría que desplazarse hacia la formación de reactivos (izquierda), para que así el valor de K disminuya. 2) Al aumentar la temperatura, siendo ∆Hf 0 = -91 KJ/mol (reacción exotérmica), el equilibrio se desplaza hacia la formación de reactivos, para consumir la energía suministrada. Se formará por lo tanto CO y H2 y no aumentará la cantidad de alcohol. Si aumenta la presión, dado que ∆n = -2 , la reacción se desplaza hacia el miembro de la derecha, pues es éste en el que disminuye el número de moles y, por tanto, el volumen. Como consecuencia, aumenta la cantidad de metanol obtenido.
  • 612.
    PRINCIPADO DE ASTURIAS/ SEPTIEMBRE 99.COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 4.- 1) Calcule la constante de disociación de un ácido débil, HA, sabiendo que 0,1 mol de este ácido en 250 cm3 de disolución acuosa se disocia en un 1,5 por ciento, ¿cuál será el pH de la disolución? (1,5 puntos) 2) Indique si son ácidas básicas o neutras las disoluciones acuosas de: I.-cloruro de sodio; II.-acetato de sodio; III.-cloruro de amonio. . Formule las ecuaciones químicas que justifiquen su respuesta (1 punto). Datos.- Kb (amoniaco) = 1,8·10-5 ; Ka (ácido acético) = 1,8·10-5 . Solución: 1) Para este ácido débil HA, su concentración inicial es : [HA] = 0,01moles / 0,250 L = 0,04 mol/L α = 1,5% = 0,015 Equilibrio de disociación: HA • H+ + A- Concentración inicial (mol/L) 0,04 - - Se disocia : 0,04 · 0,015 - - Se forma: - 0,04 · 0,015 0,04 · 0,015 Equilibrio 0,04 ( 1 – 0,015 ) 0,04 · 0,015 0,04 · 0,015 Aplicando la ecuación de la constante de equilibrio: Ka = [H+ ]·[A- ] / [HA] Ka = ( 6·10-4 )2 / 0,0394 = 9,13 · 10-6 pH = -log [H+ ] = -log (6·10-4 ) = 3,22 2) Los tres casos son de sales solubles, las cuales en disolución acuosa pueden o no sufrir hidrólisis. I .- Cloruro de sodio: NaCl → Na+ + Cl- . El NaCl es una sal que se disocia completamente, dando Na+ (ácido débil) que no sufre hidrólisis, y Cl- ( base débil) que tampoco sufre hidrólisis. El pH de la disolución vendrá dado por el producto iónico del agua, por lo tanto pH = 7, la disolución es neutra.
  • 613.
    PRINCIPADO DE ASTURIAS/ SEPTIEMBRE 99.COU / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM II.- Acetato de sodio: CH3 – COONa → CH3 – COO- + Na+ El acetato de sodio es una sal que se disocia totalmente, dando lugar a los iones: acetato y sodio. El ion Na+ es una base débil y por lo tanto no sufre hidrólisis. Sin embargo, teniendo en cuenta el valor de la constante del ácido acético, el ion acetato es una base fuerte que si sufre hidrólisis. CH3 – COO- + H2O • CH3 – COOH OH- Como se liberan iones hidroxilo, la disolución será básica (pH 7). III.- Cloruro de amonio: ClNH4 ClNH4 → Cl- + NH4 + El ClNH4 es una sal que se disocia completanmente dando iones cloruro ( base débil) que no sufren hidrólisis, e iones amonio. Según la constante de basicidad del amoniaco, podemos afirmar que NH4 + es un ácido fuerte y por lo tanto sufrirá hidrólisis. NH4 + + H2O • NH3 + H3O+ En la hidrólisis se desprenden iones hidronio, por lo que será una disolución ácida (pH 7).
  • 614.
    REGIÓN DE MURCIA/JUNIO 2004. LOGSE / QUÍMICA /CIENTICA Y EQUILIBRIO/BLOQUE 1/CUESTION 4 4. Discuta el efecto de cuatro factores que afectan a la velocidad de una reacción química según la Teoría de Colisiones. SOLUCIÓN CUESTIÓN 4 (BLOQUE1) La teoría de las colisiones propone que las reacciones químicas se producen a partir de los choques entre: los átomos, las moléculas o los iones de los reactivos. La velocidad de la reacción dependerá fundamentalmente de: a) la frecuencia con que se producen los choques por unidad de volumen. b) Que el choque se produzca en la orientación adecuada: H2 + I2 → 2 HI Choque no eficaz Choque no eficaz c) Que las especies reaccionantes tengan la energía cinética suficiente para que se puedan romper los enlaces. Esta energía mínima se denomina energía de activación, Ea. Los cuatro factores que influyen más significativamente en la velocidad una reacción química según la teoría de las colisiones son: la concentración de los reactivos, el estado físico y el grado de división de los reactivos, la temperatura y los catalizadores. 1.- Concentración de los reactivos. El número de choques entre las especies reaccionantes es proporcional a la concentración de los reactivos. 2.- Estado físico y grado de división de los reactivos en las reacciones heterogéneas. La reacción tiene lugar en la superficie de contacto entre un sólido, líquido o gas. Por ello, la velocidad de reacción crece si aumenta la superficie de contacto. Esto se consigue pulverizando los reactivos (tanto sólidos como líquidos o gases) o realizando (en el caso de los sólidos) la reacción en disolución. 3.-Cambios de temperatura. Al aumentar la temperatura del sistema: -Aumenta la energía cinética de las partículas. -Aumenta la energía cinética media. -Aumenta la población de partículas con una energía superior a la energía de activación. 4.-Adición de un catalizador. Los catalizadores proporcionan un camino de reacción con una menor energía de activación de forma que una mayor población de partículas colisionará de una manera eficaz. Los catalizadores no se consumen en la reacción. www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
  • 615.
    REGIÓN DE MURCIA/JUNIO 2004. LOGSE / QUÍMICA /CIENTICA Y EQUILIBRIO/BLOQUE 1/CUESTION 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
  • 616.
    REGIÓN DE MURCIA/JUNIO 2004. LOGSE / QUÍMICA /CINÉTICA Y EQUILIBRIO /BLOQUE 1 / CUESTIÓN 5 5. De los ácidos débiles HCOOH y CH3COOH, el primero es más fuerte que el segundo. a) Escriba sus reacciones de disociación en agua, especificando cuáles son sus bases conjugadas. b) Indique, razonadamente, cuál de las dos bases conjugadas es la más fuerte. SOLUCIÓN CUESTIÓN 5 (BLOQUE 1) a) El ácido más fuerte (HCOOH), estará más disociado en agua y tendrá una mayor Ka. +- 32 - + 3 32 H OH OHCOOH HCOO + + ácido 1 base 2 base1 ácido 2 CH COOH CH COO H OH O + + ácido 1 base 2 base1 ácido 2 3 b) Las constantes del ácido y la base conjugada están relacionadas con el producto iónico del agua (Kw. = 1. 10-14 ) a través de la siguiente ecuación: b a wK ·K = K . Por lo tanto, tiene una Kb mayor el anión CH3COO- que procede del ácido más débil que el anión HCOO- , que procede del ácido más fuerte. www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
  • 617.
    REGIÓN DE MURCIA/JUNIO 2004. LOGSE / QUÍMICA /CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE 2 / CUESTIÓN 8 8. En un recipiente de 5 litros se introducen 1,84 moles de nitrógeno y 1,02 moles de oxígeno. Se calienta el recipiente hasta 2000 °C estableciéndose el equilibrio: N2(g) + O2(g) =2 NO (g). En estas condiciones reacciona el 3% del nitrógeno existente. Calcule: a) El valor de Kc a dicha temperatura. b) La presión total en el recipiente, una vez alcanzado el equilibrio. Dato: R= 0,082 atm.l/K.mol SOLUCIÓN CUESTIÓN 8 (BLOQUE 2) Se trata de un equilibrio homogéneo en fase gaseosa. Para calcular la constante de equilibrio Kc, hay que calcular primero las concentraciones en el equilibrio de todas las especies que intervienen. Teniendo en cuenta que el problema nos dice que en las condiciones en las que se establece el equilibrio, reacciona el 3% del nitrógeno existente, es decir, el grado de disociación es α = 0,03. Luego el número de moles que hay en el equilibrio son 1,84 – X siendo X = 1,84 0,03 = 0,055 Cómo inicialmente había 1,84 moles de nitrógeno y 1,02 moles de oxígeno en el equilibrio habrá de acuerdo con la estequiometría de la reacción N2 O2 NO Concentraciones iniciales 1,84 moles/5 L 1,02 0 Concentraciones en el equilibrio (1,84 – 0,055)/5L 0,357 moles/L (1,02-0,055)/5L 0,193 moles/L 2 (0,055)/5L 0,022 moles/L Sustituyendo en la constante de equilibrio: [ ] [ ] ( ) ( )( ) 2 2 2 2 0,022 0,007 0,357 0,193 c NO K N O = = = ⎡ ⎤⎣ ⎦ (b) Para calcular la presión total necesitamos conocer el número total de moles en el equilibrio y aplicar la ecuación de los gases perfectos: nT = 1,785 + 0,965 + 0,11 = 2,86 moles. 2,86 0,082 / 2273,15 106,6 . 5 T T n RT moles atmL Kmol K P a V L = = = tm www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
  • 618.
    MURCIA / JUNIO98.COU / QUÍMICA /CINÉTICA Y EQUILIBRIO/OPCIÓN A / Nº 4 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 4. Calcule cual de las siguientes sales es la más soluble en un medio 0,1 M en CrO4 2- : BaCrO4 (Kps = 1,2 x 10-10 M2 ) ó Ag2CrO4 (Kps = 2,5 x 10-12 M3 ). Solución 4: En ambos casos hemos de tener en cuenta el efecto de ión común y, por ello, la concentración de iones CrO4 2- procedentes de su disociación es despreciable frente a 0,1 M. El equilibrio de solubilidad del BaCrO4 es: BaCrO4 (s) ⇔ Ba2+ (aq) + CrO4 2- (aq) S 0,1 El producto de solubilidad es: Ks =[Ba2+ ] [ CrO4 2- ] = 0,1 s s = ks 0,1 = 1,2 ⋅10−10 0,1 =1,2 ⋅10 −9 M Para el Ag2CrO4 el equilibrio de solubilidad es: Ag2CrO4 (s) ⇔ 2Ag+ (aq) + CrO4 2- (aq) 2s 0,1 Ks =[Ag+ ]2 [ CrO4 2- ] = (2s)2 ·0,1 = 0,4· s2 s = Ks 0,4 = 2,5 ⋅10−12 0,4 = 2,5 ⋅10 −6 M Por tanto será más soluble el Ag2CrO4 .
  • 619.
    REGIÓN DE MURCIA/ JUNIO 00. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE 2 / CUESTIÓN 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 3.- La solubilidad del cromato de plata en medio 0,01 M de cromato sódico es 3,28 g/L. a) Calcule el producto de solubilidad del cromato de plata. b) ¿Qué concentración de Ba2+ es necesaria para que comience a precipitar el cromato de bario en la disolución anterior?. Ks BaCrO4 = 1,6·10-10 M2 . Solución: a) El cromato de plata es una sal bastante insoluble en disolución acuosa, esa circunstancia se puede observar en el valor de su Ks (no facilitado por el enunciado). Su solubilidad es aún menor en una disolución salina de cromato sódico, debido al efecto del ión común. La sal soluble está totalmente disociada: Na2CrO4 2 Na+ + CrO4 2- 0,01 M 0,02 M 0,01 M La sal insoluble, con efecto ión común CrO4 2- , está parcialmente disociada según este equilibrio de solubilidad: Ag2CrO4 D 2 Ag+ + CrO4 2- s 2 s s + 0,01 Aplicando la ley de acción de masas a este equilibrio heterogéneo deducimos la expresión del producto de solubilidad: Ks = [Ag+ ]2 ·[ CrO4 2- ] s = 3,28 g/L Mm Ag2CrO4 = 331,8 Conocemos el dato de la solubilidad del cromato de plata en disolución salina de cromato sódico: s = 3,28 / 331,8 = 9,88·10-3 mol/L Luego: Ks = (2s)2 · (s + 0,01) = 4s2 · (s + 0,01) = 4 · (9,88·10-3 )2 · (9,88·10-3 + 0,01) Ks = 7,75 · 10-6 M2 b) El cromato de bario es otra sal insoluble cuyo equilibrio de solubilidad es: BaCrO4 D Ba2+ + CrO4 2- Ks = [Ba2+ ] ·[ CrO4 2- ]
  • 620.
    REGIÓN DE MURCIA/ JUNIO 00. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE 2 / CUESTIÓN 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM En la disolución anterior la concentración de iones cromato es: [ CrO4 2- ] real = 9,88·10-3 + 0,01 = 1,98·10-2 M Para que comience la precipitación de esta sal se ha de cumplir que: [Ba2+ ]real · [ CrO4 2- ] real Ks De ahí se deduce la concentración necesaria de iones Ba2+ : [Ba2+ ]real Ks / [ CrO4 2- ] real [Ba2+ ]real 1,6·10-10 / 1,98·10-2 [Ba2+ ]real 8,08·10-9 mol/L
  • 621.
    REGIÓN DE MURCIA/ JUNIO 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE SEGUNDO / CUESTIÓN 8 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 8.- Se añaden 7 g de amoníaco en la cantidad de agua necesaria par obtener 500 mL de disolución. Calcule: a) El pH de la disolución resultante (Kb (NH4OH) = 1,85·10-5 ) b) El volumen de ácido sulfúrico 0,1 N necesario para neutralizar 250 mL de la disolución anterior. Solución: a) Se calcula en primer lugar, los moles de amoníaco contenidos en los 7 g con que se prepara la disolución: Moles amoníaco = 7 / 17 = 0,411 moles Como se conoce el volumen final de disolución, se determina su molaridad: M = moles soluto / V disolución (L) M = 0,411 / 0,5 = 0,82 M Se escribe ahora el equilibrio de disociación del hidróxido de amonio formado, que al tener el dato de Kb será una base débil, parcialmente disociada; especificando la concentración inicial, y las del equilibrio, llamando x a los moles / L de hidróxido disociados, y por tanto, de iones en disolución: NH4OH NH4 + OH- [ ]inicial 0,82 -- -- [ ]equilibrio 0,82 – x x x Como: Kb = ([NH4 + ] · [OH- ]) / [NH4OH] Kb = x2 / (0,82 – x) = 1,85·10-5 De donde: x = 3,8 ·10-3 M Como por definición: pOH = - log [OH- ] = -log (3,8 ·10-3 ) pOH = 2,42
  • 622.
    REGIÓN DE MURCIA/ JUNIO 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE SEGUNDO / CUESTIÓN 8 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Y como: pH + pOH = 14 Se tiene: pH = 14 - 2,42 = 11,58 7, lo que corrobora que es una disolución básica. b) En una neutralización entre un ácido y una base, el número de equivalentes de una y otra especie coinciden: nº equiv. ácido = nº equiv. base Teniendo en cuenta la definición de normalidad: N = nº equiv. / V (L) (N · V) ácido = (N · V) base Se conocen: N ácido = 0,1 N V base = 250 mL M base = 0,82 M La relación entre molaridad y normalidad para una base es la siguiente: N = M · nº de grupos OH Luego: N base = 0,82 · 1 = 0,82 N Por lo tanto se despeja la única incógnita, el volumen de ácido: V ácido = (0,82 · 250) / 0,1 = 2050 mL = 2,05 L
  • 623.
    REGIÓN DE MURCIA/ JUNIO 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE PRIMERO / CUESTIÓN Nº 5 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 5.- En un recipiente con un volumen constante, se establece el equilibrio siguiente: SO2 (g) + 1/2 O2 (g) SO3 (g) DDH = - 491 kJ / mol Explique, razonadamente, tres formas de aumentar la cantidad de SO3 (g). Solución: Por el principio de Le Chatelier, si sobre un sistema en equilibrio se introduce alguna modificación, dicho sistema tenderá a evolucionar ene le sentido que se oponga a tal cambio: Un aumento de presión, lo cual provoca que el equilibrio se desplace en el sentido en que se reduzca el número de moles de gases, en este caso, hacia la derecha, aumentando la producción de trióxido de azufre. Si se disminuye la temperatura, el equilibrio evoluciona en el sentido en que se ceda calor, esto es, en que sea exotérmica, en este caso, hacia la derecha. Pues tal y como está escrito el equilibrio, la entalpía es negativa, es decir, es exotérmica. Si se va retirando el SO3 formado, el equilibrio tenderá a evolucionar en el sentido en que se genere más cantidad de este producto, es decir hacia la derecha.
  • 624.
    REGIÓN DE MURCIA/ JUNIO 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE SEGUNDO / CUESTIÓN Nº 9 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 9.- a) Calcule el pH de una disolución 0.01 M de ácido acético (Ka=2,1· 10-5 ). b) ¿Cuántos ml de agua hay que añadir a 10 ml de HCl 10-3 M, para obtener el mismo pH que en el apartado anterior? Suponga que los volúmenes; son aditivos. Solución: a) El ácido acético es débil, parcialmente disociado en equilibrio, luego se escribe éste, especificando los moles por litro iniciales y los del equilibrio, llamando x a la concentración disociada: HAc + H2O Ac- + H3O+ [ ]inicial 0,01 -- -- [ ]equilibrio 0,01 - x x x De la expresión de Ka, se deduce el valor de x, que serán la concentración de protones en disolución, de la cual se calcula el pH: Ka = ([H3O+ ]· [Ac- ]) / [HAc] Ka = x2 / (0,01 - x) = 2 · 10-5 Luego: x = 4,3 · 10-4 M pH = - log [H3O+ ] = - log 4,3 · 10-4 pH = 3,36 Como era de esperar, el pH es menor que 7, pues se trata de una disolución ácida. b) Por el contrario, el HCl es fuerte, y se disocia totalmente, luego si su concentración inicial es 10-3 M, esa misma será la concentración de protones al final, de donde el pH será: [H3O+ ] = 10-3 M pH = - log [H3O+ ] = 3 Como se pretende que el pH sea igual que el de la disolución de acético, se debe diluir el clorhídrico, consiguiendo así una concentración de protones menor: nº equivalentes diluida = nº equivalentes concentrada (N· V) d = (N · V) c
  • 625.
    REGIÓN DE MURCIA/ JUNIO 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE SEGUNDO / CUESTIÓN Nº 9 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Como el ácido es monoprótico, coincide molaridad y normalidad, luego: 4,3· 10-4 · Vd = 10-3 · 10 Vd = 22,93 ml Y como el volumen de disolución diluida es el de la concentrada más el de agua añadido, se tiene: V agua = Vd - Vc = 12,93 mL
  • 626.
    REGIÓN DE MURCIA/ JUNIO 03. LOGS E / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE PRIMERO / CUESTIÓN 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM BLOQUE 1 CUESTIÓN 3 Se dispone de dos disoluciones de ácidos de igual concentración. Una contiene ácido acético (Ka = 1,5· 10-8 ) y la otra ácido tricloroacético (Ka = 1,5 · 10-3 ). Indique, sin resolver pero razonado la respuesta, cuál disolución tendrá mayor pH. Solución: Cuanto mayor sea la Ka de un ácido, mayor será la concentración de sus iones en disolución, luego estará más disociado, y al existir más protones en el equilibrio, la disolución será más ácida. Luego, para el ejemplo dado, de menor a mayor acidez sería: ácido acético ácido tricloroacético Si ambas disoluciones tuviesen igual concentración, la disolución más ácida sería la de pH más bajo, luego sería la del ácido de mayor Ka, el tricloroacético.
  • 627.
    REGIÓN DE MURCIA/ JUNIO 03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE PRIMERO / CUESTIÓN 5 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM BLOQUE 1 CUESTIÓN 5 Dada la reacción química aA + bB t cC + dD; presente una expresión para su ecuación de velocidad y defina los órdenes de reacción total y parcial. Solución: a A + b B t c C + d D La ecuación de velocidad incluye el producto de una constante (k) por las concentraciones de los reactivos, elevadas a unos exponentes, llamados órdenes de reacción (uno por reactivo), que sólo pueden hallarse de forma experimental. Sería, para el caso dado: V = k · [A]a · [B]b Órdenes parciales: exponentes de los reactivos, que no tienen porqué coincidir con los coeficientes estequiométricos: a y b. Orden total = a + b.
  • 628.
    REGIÓN DE MURCIA/ JUNIO 98. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE II / Nº 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 2.- Responda, razonadamente, si son ciertas o no las siguientes afirmaciones. En caso de no ser ciertas escríbalas en sentido correcto. a) Hay sales que al disolverlas en agua conducen a disoluciones de pH ácido. b) Hay sales que al disolverlas en agua conducen a disoluciones de pH básico. c) La mezcla equimolecular de un ácido débil y su base conjugada siempre conduce a un pH neutro. d) Una disolución de HCl 10-6 M muestra un pH de 6. Solución: a) Si, este es el caso de ha hidrólisis de una sal de ácido fuerte y base débil. Ejemplo: La disociación de la sal será: NH4Cl D NH4 + + Cl- NH4 + + H2O D NH3 + H3O+ (hidrólisis ácida, pH 7) b) Si, este es el caso de ha hidrólisis de una sal de ácido débil y base fuerte. Ejemplo: La disociación de la sal será: NaCH3COO D Na+ + CH3COO- CH3COO- + H2O D CH3COOH + OH- (hidrólisis básica, pH 7) c) Si es cierto, pH = 7. La suma de ambas reacciones de disociación da como resultado el equilibrio de autoionización del agua. CH3COOH + H2O D CH3COO- + H3O+ CH3COO- + H2O D CH3COOH + OH- 2 H2O D H3O+ + OH- d) Si es cierto, porque: pH= -log[H3O+ ] Como el HCl es un ácido fuerte, se considera totalmente disociado, asi que la reacción de disociación del HCl es: HCl + H2O Cl- + H3O+ [HCl] = 10-6 M [H3O+ ] = 10-6 M pH = -log (10-6 ) = 6,00
  • 629.
    REGIÓN DE MURCIA/ JUNIO 98. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE III / Nº 6 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 6.- ¿Cuál es el pH resultante de mezclar 25mL de anilina, C6H5NH2 , 0,01 M con 25 mL de HNO3 0,01 M?. Kb de anilina = 4,2·10-10 M . Solución: La anilina con el ácido nítrico produce la siguiente reacción: C6H5NH2 + HNO3 D C6H5NH3 + + NO3 - Al ser iguales los volúmenes y las concentraciones del ácido y la base (anilina), se produce la neutralización exacta. V total = 25 + 25 = 50 mL [C6H5NH3 + ] = [NO3 - ] = (0,01 · 0,025) / 0,050 = 0,005 M El único ión que puede sufrir hidrólisis es el ión C6H5NH3 + , por ser conjugado de base débil: C6H5NH3 + + H2O D C6H5NH2 + H3O+ Conc.inicial 0,005 Conc.equil. 0,005-x x x Kh = Ka = Kw / Kb = 10-14 / (4,2 · 10-10 ) = 2,4 · 10-5 2,4 · 10-5 = x2 / (0,005-x) x = [H3O+ ] = 3,5 · 10-4 M pH = -log (3,5 · 10-4 ) = 3,5
  • 630.
    REGION DE MURCIA/ JUNIO 99. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE II / Nº 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 1.- Rellene en su cuadernillo de examen las casillas vacías de la siguiente tabla: Concentración Disolución Temperatura ºC [H+ ] [OH- ] pH A 10 10-6 B 60 8 C 60 10-3 10,02 D 10 10-5 10-9,53 Solucion: a) Como [H+ ] = 10-6 , por tanto pH = -log (10-6 ) = 6 Teniendo en cuenta el producto iónico del agua a 10 ºC, que se puede calcular con los datos del apartado d): Kw (10 ºC) = 10-5 · 10-9,53 = 2,95·10-15 A partir de este valor de Kw se obtiene: [OH- ] = 2,95·10-15 / 10-6 = 2,96·10-9 b) Si el pH = 8 resulta que [H+ ] = 10-8 Del mismo modo que en el apartado a), para calcular [OH- ] hay que conocer el valor de Kw a 60 ºC, lo que se hace mediante los datos del apartado c). Kw (60 ºC) = 10-3 · 10-10,02 = 9,55·10-14 A partir de este valor de Kw se obtiene: [OH- ] = 9,55·10-14 / 10-8 = 9,55·10-6 c) Si el pH = 10,02 resulta que [H+ ] = 10-10,02 = 9,55·10-11 d) Si [H+ ] = 10-5 , se cumple que pH = 5 El cuadro completado es el siguiente: Concentración Disolución Temperatura ºC [H+ ] [OH- ] pH A 10 10-6 2,95·10-9 6 B 60 10-8 9,55·10-6 8 C 60 9,55·10-11 10-3 10,02 D 10 10-5 10-9,53 5
  • 631.
    REGION DE MURCIA/ JUNIO 99. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE II / Nº 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 3.- En la reacción N2 + 3H2 à 2NH3 , esta reaccionando N2 a una velocidad de 0,3 M/min : a) ¿Cual es la velocidad a la que esta desapareciendo el H2 , y cual es la velocidad a la que se esta formando el NH3?. ¿Podría con estos datos proponer valores adecuados para x e y en la expresion : velocidad = [N2]x [H2]y o necesitaría alguna otra información?. b) A 500 K la constante de este equilibrio es 0,9 M-2 . En un recipiente de 2 L sabemos que hay 1 mol de N2 , 3 moles de H2 y 1 mol de NH3 . ¿Está el sistema en equilibrio?. Solución : La reacción reversible de síntesis del amoniaco es: N2 + 3H2 D 2NH3 a) Dado que 1 mol de N2 reacciona con 3 moles de H2 para producir 2 moles de NH3 , la velocidad de desaparición del hidrógeno será: Vd H2 = 3· 0,3 = 0,9 M/min Para saber los exponentes x e y de la ecuación de velocidad , vr = [N2]x [H2]y , es necesario determinar experimentalmente el orden de reacción. b) Para saber si el sistema se halla en equilibrio deberemos calcular el valor del cociente de concentraciones (Q): Q = [NH3]2 / [N2][H2]3 = [1/2]2 / [1/2][3/2]3 = 0,15 Kc = 0,9 Como Q Kc, la reacción no se encuentra en equilibrio, tienen que reaccionar los reactivos para formar más amoniaco, hasta que se igualen Kc y Q.
  • 632.
    REGIÓN DE MURCIA/ SEPTIEMBRE 00 LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE 3 / CUESTIÓN 6 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 6.- Se adiciona un trozo de sodio de 0,92 g sobre un exceso de agua, obteniéndose una disolución de hidróxido sódico (Na + H2O à NaOH + 1/2 H2). a) Calcule el volumen de disolución de ácido acético 1 M necesario para neutralizar el hidróxido sódico formado. b) Razone sobre si el pH en el punto de equivalencia será ácido, básico o neutro. Solución: a) La reacción que tiene lugar es la siguiente: Na + H2O à NaOH + 1/2 H2 n Na = 0,92 / 23 = 0,04 moles n NaOH = 0,04 moles La neutralización se basa en esta ecuación química: NaOH + CH3-COOH à CH3-COONa + H2O NNaOH · VNaOH = Nacético · Vacético NNaOH = n NaOH · val / VNaOH En el NaOH: val = 1 Sustituyendo se tiene: nNaOH = Nacético · Vacético En el acético: val = 1 0,04 = (1 · 1) · Vacético Vacético = 0,04 L b) En el punto de equivalencia se cumple que: NaOH + CH3-COOH à CH3-COONa + H2O Por otra parte el acetato sódico es una sal soluble y se disocia totalmente: CH3-COONa à CH3-COO- + Na+
  • 633.
    REGIÓN DE MURCIA/ SEPTIEMBRE 00 LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE 3 / CUESTIÓN 6 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM El Na+ es un catión débil procedente de base fuerte que no reacciona con el H2O mientras que el ión acetato CH3-COO- si reacciona con el H2O y se establece el siguiente equilibrio de hidrólisis básica: CH3-COO- + H2O D CH3-COOH + OH- Por tanto, el pH del punto de equivalencia será básico.
  • 634.
    REGIÓN DE MURCIA/ SEPTIEMBRE 00 COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE 3 / CUESTIÓN 6 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 6.- Se adiciona un trozo de sodio de 0,92 g sobre un exceso de agua, obteniéndose una disolución de hidróxido sódico (Na + H2O à NaOH + 1/2 H2). a) Calcule el volumen de disolución de ácido acético 1 M necesario para neutralizar el hidróxido sódico formado. b) Razone sobre si el pH en el punto de equivalencia será ácido, básico o neutro. Solución: a) La reacción que tiene lugar es la siguiente: Na + H2O à NaOH + 1/2 H2 n Na = 0,92 / 23 = 0,04 moles n NaOH = 0,04 moles La neutralización se basa en esta ecuación química: NaOH + CH3-COOH à CH3-COONa + H2O NNaOH · VNaOH = Nacético · Vacético NNaOH = n NaOH · val / VNaOH En el NaOH: val = 1 Sustituyendo se tiene: nNaOH = Nacético · Vacético En el acético: val = 1 0,04 = (1 · 1) · Vacético Vacético = 0,04 L b) En el punto de equivalencia se cumple que: NaOH + CH3-COOH à CH3-COONa + H2O Por otra parte el acetato sódico es una sal soluble y se disocia totalmente: CH3-COONa à CH3-COO- + Na+
  • 635.
    REGIÓN DE MURCIA/ SEPTIEMBRE 00 COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE 3 / CUESTIÓN 6 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM El Na+ es un catión débil procedente de base fuerte que no reacciona con el H2O mientras que el ión acetato CH3-COO- si reacciona con el H2O y se establece el siguiente equilibrio de hidrólisis básica: CH3-COO- + H2O D CH3-COOH + OH- Por tanto, el pH del punto de equivalencia será básico.
  • 636.
    REGIÓN DE MURCIA/ JUNIO 01. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE PRIMERO / CUESTIÓN 2 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 2.- Relación entre las constantes de equilibrio Kc y Kp para una reacción química. Solución: Sea la reacción en equilibrio: a A + b B c C + d D La Kc se define como el cociente entre las concentraciones de productos, elevadas a sus coeficientes estequiométricos y las concentraciones de reactivos, elevadas también a sus coeficientes estequiométricos; incluyendo sólo las especies gaseosas o en disolución: Kc = ([C]c · [D]d ) / ([A]a · [B]b ) A su vez, la Kp se define como el cociente entre las presiones parciales de los productos gaseosos, elevadas a sus coeficientes estequiométricos, y las presiones parciales de reactivos gaseosos elevadas a los suyos: Kp = ((P C)c · (P D)d ) / ((P A)a · (P B)b ) Para equilibrios entre gases, gracias a la ecuación de los gases perfectos, se pueden relacionar Kc y Kp: P·V = n·R·T De donde: P = (n / V) · R ·T = [ ] · R ·T Luego sustituyendo en la expresión de Kp: ([C] · R · T)c · ([D] · R · T)d Kp = ([A] · R · T)a · ([B] · R · T)b Y reordenando se llega a: ([C]c · [D]d ) Kp = (R · T)c +d –(a +b) ([A]a · [B]b ) O lo que es lo mismo: Kp = Kc · (R · T)Dn Siendo Dn = S n (g) productos - S n (g) reactivos
  • 637.
    REGIÓN DE MURCIA/ SEPTIEMBRE 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE PRIMERO / CUESTIÓN Nº 1 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 1.- El ion nitrato oxidante, en medio ácido, puede ser reducido a nitrito. a) Ajuste la semirreacción redox correspondiente por el método del ion-electrón. b) ¿Cuál es la normalidad de una disolución de nitrato sódico oxidante de 4.25 g/l? Solución a) El ajuste por el método del ión electrón se basa en el siguiente par redox en medio ácido: NO3 - + 2 H+ + 2 e- NO2 - + H2O (reducción) b) Aplicando la definición de normalidad, se tiene que: N = (g / L) / (Mm : val redox) Mm NaNO3 = 85 valencia redox = 2 N = 4,25 / (85 : 2) = 0,025 eq / L
  • 638.
    REGIÓN DE MURCIA/ SEPTIEMBRE 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE PRIMERO / CUESTIÓN Nº 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 3.- a) Calcule la constante de disociación del ácido nitroso (HNO2) si una disolución 0,1 M de este ácido tiene un pH de 2,2. b) ¿El valor de esta constante es independiente de la temperatura? Solución: a) Se escribe el equilibrio de disociación del ácido dado, que es débil, puesto que se pide el valor de su Ka: HNO2 + H2O H3O+ + NO2 - [ ]inicial 0,1 -- -- [ ]equilibrio 0,1 - x x x Se ha llamado x a la cantidad de ácido disociada, que coincide con la cantidad de protones formada, cuyo valor se conoce a través del pH: pH = 2,2 x = [H3O+ ] = 10-2,2 = 6,3 · 10-3 M Luego se sustituye en la expresión de Ka, hallándose dicha constante: Ka = ([H3O+ ]· [NO2 - ]) / [HNO2] Ka = x2 / (0,1 - x) = (6,3 · 10-3 )2 / (0,1 - 6,3· 10-3 ) 4,25 · 10-4 b) No es cierto que Ka sea independiente de T, todas las constantes dependen de la temperatura: Ka = f (T). Dicha variación depende de si la reacción es exotérmica o endotérmica
  • 639.
    REGIÓN DE MURCIA/ SEPTIEMBRE 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE SEGUNDO / CUESTIÓN Nº 7 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 7.- Dada la reacción 2 SO2 (g) + O2 (g) 2 SO3 (g), cuya DDH 0, conteste razonadamente: a) ¿De qué forma afecta DDS a la espontaneidad de la reacción? b) ¿Es una reacción redox? c) ¿Cómo afecta al equilibrio una disminución de la temperatura? d) ¿Qué efecto tendría una disminución de SO2? Solución: a) La espontaneidad de una reacción viene dada por la expresión de la energía libre de Gibbs, que es la siguiente: DGº = DHº - T· DSº Como se tiene: DHº 0 La reacción será espontánea en el sentido en que está escrita si el valor de DGº 0, para lo cual deben verificarse cualquiera de estas dos posibilidades: 1) Que DSº 0. 2) Que DSº 0, pero que en valor absoluto: DHº T · DSº Aunque se carece de datos entrópicos, podemos afirmar con bastante seguridad, según la reacción, que en este sistema disminuye la entropía, por lo que nos encontraríamos ante el caso 2). De modo que: DGº 0 b) Sí es una reacción redox, pues hay dos especies que cambian su número de oxidación: SO2 (S = + 4) SO3 ( S = + 6) O2 ( O = 0) SO3 ( O = - 2)
  • 640.
    REGIÓN DE MURCIA/ SEPTIEMBRE 02. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE SEGUNDO / CUESTIÓN Nº 7 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM Por el principio de Le Chatelier, si sobre un sistema en equilibrio se introduce alguna modificación, dicho sistema tenderá a evolucionar ene le sentido que se oponga a tal cambio: c) Si se disminuye la temperatura, el equilibrio evoluciona en el sentido en que se desprenda calor, esto es, en el que sea exotérmica. En este caso, el equilibrio se desplaza hacia la derecha, pues en sentido directo la reacción es exotérmica. d) Una disminución de la concentración de SO2 (reactivo), hará que el equilibrio se desplace en el sentido en que se genere este gas, es decir, hacia la izquierda.
  • 641.
    REGIÓN DE MURCIA/ SEPTIEMBRE 03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE SEGUNDO / CUESTIÓN Nº 8 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM BLOQUE 2 8.- Se añaden 10 g de ácido acético (peso molecular = 60) en la cantidad de agua necesaria para obtener 500 mL de disolución. Calcule: a) El pH de la disolución resultante (Ka = 1,5 · 10-5 M) b) ¿Qué volumen de hidróxido sódico 0,1 N se necesitará para neutralizar 250 mL de la disolución anterior. Solución: Se escribe el equilibrio de disociación del ácido débil dado, llamando x a la cantidad disociada en el equilibrio. Se determina la concentración inicial de ácido hallando los moles contenidos en los 10 g, y dividiéndolos entre el volumen de agua tomado: Moles HAc = 10 / 60 = 0,16 M = 0,16 / 0,5 = 0,3 HAc + H2O ‡ Ac- + H3O+ [ ]inicial 0,3 -- -- [ ]equil. 0,3 - x x x La expresión de la Kc para el caso dado es: Kc = ([Ac- ] · [H3O+ ]) / [HAc] Kc = x2 / (0,3 - x) = 1,5 · 10-5 De donde se tiene: x = 3,87 · 10-3 M = [H3O+ ] Y recordando la expresión de pH: pH = - log [H3O+ ] = 2,41 Es menor que 7, como era de esperar la disolución es ácida. b) En una valoración ácido - base, se cumple: nº equivalentes ácido = nº equivalentes base O lo que es lo mismo:
  • 642.
    REGIÓN DE MURCIA/ SEPTIEMBRE 03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE SEGUNDO / CUESTIÓN Nº 8 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM (N · V)a = (N · V)b Sustituyendo los datos conocidos: 0,3 · 250 = 0,1 · Vb Despejando, se halla el valor desconocido: Vb = 750 mL
  • 643.
    REGIÓN DE MURCIA/ SEPTIEMBRE 03. LOGSE / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE SEGUNDO / CUESTIÓN Nº 9 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM BLOQUE 2 9.- Dada la reacción en equilibrio MnNm (s) ‡ n Mm+ (ac) + m Nn- (ac) exprese su constante de equilibrio en función de las concentraciones (Kc) y de ahí deduzca la constante del producto de solubilidad (Kps). Desarrolle una expresión que relacione la solubilidad del compuesto (s) con Kps. Solución: La expresión de la constante de equilibrio en función de las concentraciones es un cociente entre el producto de las concentraciones de los productos, elevadas a sus coeficientes estequiométricos, y el producto de las concentraciones de los reactivos, igualmente elevadas a sus coeficientes estequiométricos; pero las especies (reactivos y productos) que se incluyen en dicha constante, han de ser especies en disolución o en estado gaseoso. Para elcaso dado: MnNm (s) ‡ n Mm+ (ac) + m Nn- (ac) Sólo se podrían incluir en la expresión de Kc los dos iones en disolución, y no la sal sólida. Sería: Kc = [Mm+ ]n · [Nn- ]m El producto de solubilidad, tendría la misma expresión: Kps = [Mm+ (ac)]n · [Nn- (ac)]m La solubilidad, s, en mol / L, será la concentración de los n moles de Mm+ disueltos, y de los m moles de Nn- disueltos: MnNm (s) ‡ MnNm (disuelta) ‡ n Mm+ (ac) + m Nn- (ac) s n · s m · s Kps = [Mm+ (ac)]n · [Nn- (ac)]m Kps = (n · s)n · (m · s) m Kps = nn · mm · sn + m Y despejando s: s = n + m (Kps / (nn · mm ))
  • 644.
    REGIÓN DE MURCIA/ JUNIO 98. LOGSE / QUÍMICA / ESTEQUIOMETRÍA / BLOQUE III / Nº 5 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 5.- Calcule: a) Los gramos de NaOH necesarios para obtener 250 mL de disolución de pH =10. b) Los gramos de disolución de HCl del 36% en peso y densidad =1,2 g/mL que hay que añadir a 250 mL de NaOH 0,2 M para obtener una disolución de pH=3. Solución: a) Según la definición de pH: pH= -log[H3O+ ] pOH= -log[OH- ] pH + pOH = 14 Si el pH=10 , pOH = 4 [OH- ]= 10-4 M . La reacción de disociación del NaOH es: NaOH → Na+ + OH- [NaOH] = 10-4 M Esto significa que hay 10-4 moles de NaOH por cada litro de disolución, es decir, se necesitan: (10-4 / 4) moles de NaOH en 250 mL de disolución. Mm NaOH = 40 g/mol. m = (10-4 / 4) · 40 = 10-3 g = 1 mg de NaOH b) Hallamos los moles de NaOH que hay en los 250 mL de disolución 0,2 M: n NaOH = 0,2 · 0,250 = 0,05 moles Llamaremos x a la masa de HCl del 36% y d = 1,2 mg/L, que hay que añadir a la disolución anterior para alcanzar pH = 3. V = m / d = x / 1,2 n HCl = (m / Mm) · % = (x / 36,5) · 0,36 moles Al mezclar ambas disoluciones, el volumen final será: Vt = 250 + (x / 1,2) mL Los moles de HCl, y por tanto de H3O+ , que quedan tras haber sido neutralizados los 0,05 moles de iones hidronio por la disolucion de sosa, son: n H3O+ = ((x / 36,5) · 0,36) – 0,05) moles sin neutralizar Como pH = 3, se cumple que: [H3O+ ] = 10-3 mol/L De la siguiente ecuación deducimos el valor de x: 1000 mL / 10-3 = [250 + (x / 1,2)] / [(x / 36,5) · 0,36) – 0,05] x = 5,0 g de disolucion HCl del 36%
  • 645.
    REGION DE MURCIA/ SEPTIEMBRE 99.LOGSE / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE III / Nº 7 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 7.- 100 mL de una disolución de ácido acético se mezclan con 50 mL de agua. a) Si el pH resultante es 3 ¿cuál es la concentración inicial de la disolución de ácido? b) Calcule el grado de disociación, en tanto por ciento, del ácido acético y su concentración sin disociar en el equilibrio. Solución: a) Tenemos 100 mL de CH3-COOH, y se mezclan con 50 mL de agua, de modo que el volumen final es V = 150 mL = 0,150 L. Si el pH resultante es pH = 3, significa que la concentración de protones es [H3O+ ] = 10-3 M. Por lo tanto, sabiendo que el ácido acético es un ácido débil cuya constante es Ka = 1,45 · 10-5 , planteamos el equilibrio, para poder calcular la concentración inicial de ácido. CH3-COOH + H2O D CH3-COO- + H3O+ Concentración inicial: C0 _ _ Se disocia x _ _ Equilibrio C0 – x x x Aplicando la constante de disociación del ácido: Ka = [CH3-COO- ] · [H3O+ ] / [CH3-COOH] ; 1,45 · 10-5 = x · x / (C0 – x) 1,45 · 10-5 = x2 / (C0 – x). Como sabemos que el pH = 3, la concentración en el equilibrio de los iones H3O+ y CH3-COO- , puesto que estas son iguales, será 10-3 M, es decir x = 10-3 M. 1,45 · 10-5 = (10-3 )2 / (C0 – 10-3 ) 1,45 · 10-5 · (C0 – 10-3 ) = 10-6 C0 = (10-6 / 1,45 · 10-5 ) + 1,45 · 10-8 C0 = 0,0699 M, esta es la concentración del ácido una vez añadidos los 50 mL de agua. Cálculo de el número de moles: nº moles de CH3-COOH = M · V = 0,0699 · 0,15 = 0,0105 moles Por lo tanto la concentración inicial del ácido antes de añadir agua sería: [CH3-COOH] = 0,0105 / 0,1 = 0,105 M.
  • 646.
    REGION DE MURCIA/ SEPTIEMBRE 99.LOGSE / QUIMICA / CINETICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE III / Nº 7 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM b) Considerando ahora el ácido acético sólo, sin mezclar con los 50mL de agua tenemos: CH3-COOH + H2O D CH3-COO- + H3O+ Concentración inicial: 0,105 M _ _ Se disocia: 0,105 α _ _ Equilibrio: 0,105·(1 - α) 0,105α 0,105α Aplicando la constante de disociación: Ka = [CH3-COO- ] · [H3O+ ] / [CH3-COOH] 1,45 · 10-5 = 0,105α · 0,105α / 0,105 (1- α) 1,45 · 10-5 = (0,105α)2 / 0,105(1- α) 1,52 · 10-6 –1,56 · 10-6 α = 0,011025 α2 1,1025 · 10-2 α2 + 1,52 · 10-6 α - 1,52 · 10-6 = 0 Resolviendo esta ecuación de segundo grado se obtienen los valores siguientes: α = 1,16 · 10-2 α = - 1,18 · 10-2 (no tiene sentido químico, el grado de disociación no puede ser negativo). Por lo tanto: α = 1,16 · 10-2 = 1,16 %, un grado de disociación muy pequeño, ya que es un ácido débil. La concentración sin disociar del ácido es: [CH3-COOH] = 0,105 · (1 - α) [CH3-COOH] = 0,105 ( 1 – 1,16·10-2 ) = 0,103 M sin disociar en el equilibrio.
  • 647.
    MURCIA / SEPTIEMBRE99. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE 2/ Nº 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 3.- El producto de solubilidad del hidróxido de magnesio es 3 ·10–11 . Calcule: a) La solubilidad en agua de dicha sal. b) La solubilidad de la sal si el pH cambia a pH= 7. Solución: a) El equilibrio de solubilidad del hidróxido de magnesio es: Mg(OH)2 D Mg2+ + 2 OH- s s 2s Llamando s a la solubilidad del compuesto, según la estequiometría se cumple que: Ks = [ Mg 2+ ] · [ OH - ]2 = s · (2s)2 = 4s3 = 3·10–11 s = 1,95·10-4 mol / L b) Si pH = 7 Deducimos: pH + pOH = 14 ; pOH = 7 [OH- ] = 10–7 3·10–11 = s´ · (10–7 )2 s´= 3·103 mol / L Es decir, a pH = 7 disminuye la concentración de iones oxhidrilo y el equilibrio se desplaza hacia la derecha, aumentando la solubilidad del compuesto.
  • 648.
    MURCIA / SEPTIEMBRE99. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE 2/ Nº 3 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM
  • 649.
    MURCIA / SEPTIEMBRE99. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE 3 / Nº 5 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 5.- El valor de Kp a 25º para el equilibrio 2CO (g) D C (s) + CO2 (g) es 2,046. a) ¿Cuál es el valor de Kc? b) ¿Cuáles serán las concentraciones en el equilibrio si se mezclan 3 moles de CO y 2 moles de CO2 en un recipiente de un litro? Solución: a) Sabemos que la relación entre Kc y Kp es la siguiente: Kp = Kc · ( R · T) ∆n Como ∆n = 1 - 2 Sustituyendo se obtiene que: Kc = 2,046 · (0,082 · 298)-1 Kc = 0,0837 (mol / L)-1 b) Se trata de un equilibrio heterogéneo en el que V = 1 litro: 2 CO (g) D C (s) + CO2 (g) [ ] o 3 2 [ ] r x 0,5x 0,5x [ ]eq 3-x 0,5x 2 + 0,5x Kc = [CO2] / [CO]2 Sustituyendo: 0,0837 = (2 + 0,5x) / (3-x)2 x = 0,07 Composición del equilibrio: 3- 0,07 = 2,93 moles de CO 0,07 / 2 = 0,035 moles de C
  • 650.
    MURCIA / SEPTIEMBRE99. COU / QUÍMICA / CINÉTICA Y EQUILIBRIO / BLOQUE 3 / Nº 5 www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM 2 + (0,07 / 2) = 2,035moles de CO2