Este documento presenta 22 problemas relacionados con equilibrios químicos, incluyendo cálculos de constantes de equilibrio, composiciones de mezclas gaseosas, y efectos de cambios en presión, temperatura y concentraciones sobre el equilibrio. Los problemas cubren temas como disociación térmica, equilibrios homogéneos y heterogéneos, y cálculos termodinámicos.

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PROBLEMAS DE EQUILIBRIO
QUÍMICO
Víctor M.
Jiménez
J. Dpto. 2 05/03/2015 1 de 3
1. En una vasija de 10 L de capacidad, y a 270 ºC, se introducen 2.5 moles de PCl5 y se
cierra herméticamente. La presión interna comienza a elevarse, como consecuencia
de la disociación térmica del PCl5 en PCl3 y Cl2, hasta estabilizarse en 15.68 atm.
Escribe el equilibrio químico, y calcula: a) el grado de disociación, b) la
composición de la mezcla gaseosa en el equilibrio, c) las constantes de equilibrio Kc
y Kp. Finalmente, analiza los efectos que tiene sobre el equilibrio la presión.
2. El tetróxido de dinitrógeno se disocia en dióxido de nitrógeno en una reacción
ligeramente endotérmica. Se introduce en un matraz de 250 mL, 0.0002 moles de
tetróxido. Alcanzado el equilibrio de disociación, la presión encontrada es de 240
mm de Hg a 2534 K. Calcular: a) las presiones parciales de cada gas; b) el valor de
Kp; c) el sentido del desplazamiento si se aumenta bien la presión bien la
temperatura; d) el valor de la energía de Gibbs a esa temperatura.
3. A 300 ºC, la Kc para la reacción
PCl5(g)  PCl3(g) + Cl2(g)
vale 0.045. Si a esa temperatura, introducimos 0.18 g de PCl5 y 0.35 g de Cl2 en un
matraz de 5 L, calcula la composición de la mezcla en equilibrio. Indica cómo
afectaría al equilibrio un aumento de la presión sobre el equilibrio, y un aumento de
la cantidad de PCl3.
4. A 600 K, el grado de disociación del PCl5 es 0.920 para una presión de 5 atm.
Calcular: a) Kp, b) Gº, c) el grado de disociación a 1 atm de presión, d) si la
presión de cloro se incrementa al aumentar la temperatura, ¿cómo es la reacción?, e)
¿cómo podríamos incrementar la cantidad de cloro, actuando sobre la presión del
sistema?.
5. A 500 ºC, el equilibrio N2 (g) + 3 H2 (g)  2 NH3 (g) tiene una Kp=1.50·10-5
.
Calcula la composición del sistema cuando la presión de equilibrio es 500 atm.
¿Cuál es el valor de la energía de Gibbs? Si a baja temperatura la reacción sólo
ocurre en un 0.25 %, ¿qué puedes decir sobre la misma?
6. La constante de disociación del Br2 a 1600 K vale Kp = 0.255. Calcular la
proporción de Br2 y Br en el equilibrio para una presión inicial de Br2 de 1 atm.
¿Qué pasaría si se disminuyera la presión una vez alcanzado el equilibrio?
7. El pentacloruro de fósforo se disocia en cloro y tricloruro de fósforo. A 25 ºC, la
constante de equilibrio Kp vale 3.2·10-7
. Calcula: a) Kc, grado de disociación y
composición de la mezcla a la presión de 5 atm; b) GºR, SºR, HºR; c) ¿qué
influencia tiene sobre la concentración de pentacloruro un aumento de la
temperatura? ¿y un descenso de la presión?
Datos: Sºf[PCl3(g)] = 311.7 J/mol·K; Sºf[PCl5(g)] = 364.5 J/mol·K; Sºf[Cl2(g)] =
223.0 J/mol·K.
8. Una mezcla de monóxido de carbono e hidrógeno en proporciones estequiométricas
reacciona según la reacción exotérmica:

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CO (g) + 2 H2 (g) = CH3OH(g)
A 400 K y 1 atm se consigue el equilibrio cuando la mezcla contiene un 20 % de
metanol. Calcular: a) fracciones molares de los gases en equilibrio, b) Kp, c)
condiciones óptimas (p y T) para la obtención de metanol.
9. Dado el equilibrio de disociación del tetróxido de nitrógeno en dióxido de nitrógeno,
calcular: a) Kp a 25 ºC, b) la concentración de cada especie cuando se introducen en
un matraz de 1 L 10 g de tetróxido, c) influencia de la presión sobre el equilibrio.
Datos: Hºf(N2O4)=2.3 kcal/mol, Hºf(NO2)=7.9 kcal/mol, Sºf(N2O4)=72.7
cal/K·mol, Sºf(NO2)=57.3 cal/K·mol.
10. El cloruro de nitrosilo, NOCl, se disocia endotérmicamente en óxido nítrico y cloro.
Cuando se calienta a 350 ºC una muestra de cloruro de nitrosilo de 1.75 g en un
recipiente cerrado de 1 L, la presión asciende a 1.75 atm. Calcula: a) composición
de la mezcla gaseosa en equilibrio, b) el grado de disociación del cloruro de
nitrosilo, c) efecto que tendría sobre el equilibrio: i) aumento de la presión, ii)
aumento de la temperatura.
11. En un recipiente de 5 L se colocan 0.5 moles de COCl2, se cierra herméticamente y
se calienta a 127 ºC, alcanzándose el equilibrio según la reacción
COCl2(g)  CO(g) + Cl2(g)
cuando la presión vale 4.756 atm. Calcular: a) grado de disociación, b) Kp, c) la
influencia de la temperatura sobre la reacción sabiendo que el proceso siempre es
espontáneo.
12. La constante de disociación del Br2 a 600 K vale Kp = 4.63. En un recipiente de 4 L
introducimos Br2 a esa temperatura en cantidad tal que la presión inicial alcanza un
valor de 3 atm. Calcula el grado de disociación del Br2. ¿Qué pasaría si se
disminuyera la presión una vez alcanzado el equilibrio?
13. Al calentar PCl5 (g) a 250 °C, en un reactor de 1 L de capacidad, se descompone
según:
PCl5 (g)  PCl3 (g) + Cl2 (g)
Si una vez alcanzado el equilibrio, el grado de disociación es del 80 % y la presión
total es 1 atm, calcule: a) la composición de la mezcla en equilibrio; b) la energía
libre de Gibbs a esa temperatura; c) la influencia que un cambio de presión tiene
sobre el citado equilibrio.
14. Si 1 mol de etanol se mezcla con 1 mol de ácido acético a 25ºC, la mezcla en
equilibrio contiene 2/3 moles del éster acetato de etilo. Se pide: a) Kc para: CH3-
CH2OH(l) + CH3-COOH(l)  CH3-COO-CH2-CH3(l) + H2O(l). b) Al mezclar 3
moles de etanol y 1 mol de ácido acético ¿Cuántos moles de éster hay en el
equilibrio?

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15. Para la reacción CO2(g) + C(s)  2 CO(g), Kp = 10 a la temperatura de 815 ºC.
Calcula, 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 L.
16. Una muestra de 6.53 g de NH4HS se introduce en un recipiente de 4 L de capacidad,
en el que previamente se ha hecho el vacío, y se descompone a 27ºC según la
ecuación: NH4HS(s)  NH3(g) + H2S(g). Una vez establecido el equilibrio la
presión total en el interior del recipiente es 0.735 atm. Calcule: a) Las constantes de
equilibrio Kp y Kc. b) El porcentaje de hidrogenosulfuro de amonio que se ha
descompuesto.
17. El cianuro de amonio se descompone según el equilibrio: NH4CN(s)  NH3(g) +
HCN(g). Cuando se introduce una cantidad de cianuro de amonio en un recipiente
de 2 L en el que previamente se ha hecho el vacío, se descompone en parte y cuando
se alcanza el equilibrio a la temperatura de 11 ºC la presión es de 0.3 atm. Calcule:
a) Los valores de Kc y Kp para dicho equilibrio. b) La cantidad máxima de cianuro
de amonio que puede descomponerse a 11 ºC en un recipiente de 2 L.
18. Dado el sistema de equilibrio representado por la siguiente ecuación: NH4HS(s) 
NH3(g) + H2S(g). Indique, razonadamente, cómo varían las concentraciones de las
especies participantes en la reacción en cada uno de los siguientes casos,
manteniendo la temperatura y el volumen del reactor constante: a) Se añade una
cantidad de NH4HS(s). b) Se añade una cantidad de NH3(g). c) Se elimina una
cantidad de H2S(g).
19. A 500 K, Kp=67 para: NH4Cl(s)  HCl(g)+NH3(g). En un recipiente cerrado de
500 ml ponemos 0.4 moles de NH4Cl(s). Cuando se alcance el equilibrio: a) Hallar
los moles de cada sustancia. b) Si a 500 K ponemos, en el recipiente cerrado 0.1
moles de NH3(g) y 0.1 moles de HCl(g), hallar las presiones parciales de cada gas y
la presión total, cuando se alcance el nuevo equilibrio
20. A unos 500 ºC el carbonato amónico se descompone térmicamente según la reacción
de equilibrio: (NH4)2CO3(s)  2NH3(g) + CO2(g) + H2O(g). Hallar Kp, a esa
temperatura, si la presión total en el equilibrio es de 2.8 atm
21. La reducción del dióxido de carbono a monóxido de carbono, con carbono al rojo, es
un proceso de equilibrio: CO2(g) + C(s) ⇔ 2CO(g) ΔH = 23,2 kJ a 40ºC Explicar
cómo se modifica la cantidad de CO(g) si: a) disminuimos la presión total, b)
disminuimos la presión parcial de CO2(g), c) añadimos más C(s), d) calentamos
hasta 70 ºC. ¿Qué le ocurriría a Kc y a Kp en cada caso?
22. El SnO2(s) reacciona con hidrógeno según: SnO2(s) + 2H2(g)  Sn(s) + 2H2O(g). Si
los reactivos se calientan en un recipiente cerrado a 500 ºC, se llega al equilibrio con
unas concentraciones de H2 y H2O de 0.25 mol/L de cada uno. a) Se añade 0.25
moles de H2 al recipiente, ¿cuáles serán las concentraciones de H2O e H2 cuando se
restablezca el equilibrio? b) ¿Pueden encontrarse en equilibrio un mol de H2 y dos
moles de H2O a la misma temperatura? Justifica la respuesta.