EQUILIBRIO QUÍMICO - Ejercicios

Grado de Avance de una Reacción.

1. En un sistema gaseoso tiene lugar la reacción


CH4 + H2O CO + 3H2


Considera que inicialmente hay 2 moles de CH4, 1 mol de H2O y 1 mol de H2. Escribe las expresiones para el número de moles y las fracciones molares (yi) en función del grado de avance de la reacción para cada especie que participa.



2. A 25oC ocurre la siguiente reacción


2CH4 C2H6 + H2


Si inicialmente se tienen 5 moles de CH4 y 3 mol de C2H6, expresa las fracciones molares de cada especie en función de ξ.



Cálculo de la constante de equilibrio.

3. La formación de fosgeno
CO(g) + Cl2(g) = COCl2(g)
Se lleva a cabo a Vcte y se encuentra que a 395sC se tiene una PTEq. = 439.5 mmHg para unas P iniciales de PCO = 342 mmHg y PCl2 = 351.4 mmHg

Halla el valor de Keq a esta T.



4. Se colocan 15 moles de A y 18 de B en un recipiente que se calienta a 600K, estableciéndose el Equilibrio en fase gaseosa
A + B = 2C + 3D
La mezcla de equilibrio tiene una P de 1085 mmHg y contiene 10 moles de C.
Halla el valor de la KEq y aˆ†Gs a 600K.



5. Un recipiente de reacción de 1 L contiene inicialmente 0.341 moles de PCl5.
Cuando se calienta hasta 250sC inicia la reacción y cuando se alcanza el equilibrio, la presión total es de 25 bar. Calcula el porcentaje de disociación de PCl5 y el valor de KP para la reacción
PCl5(g) = PCl3(g) + Cl2(g)



Efecto de Gases Inertes sobre la Composición de Equilibrio y relación entreconstante de equilibrio y composición.

6. Una mezcla formada por 1 mol de CO y 2.381 moles de aire (0.21 O2 y 0.79 N2) se coloca en un recipiente y se mantiene a 2600K y una presión de 1 bar. Si KP = 16.4611, determina la composición de equilibrio.

N2 + CO + œO2 = CO2 + N2





Efecto de la T sobre la Keq

7. Hallar la expresión para la Keq en función de la T para la reacción

SO2(g) + œ O2(g) = SO3(g)



Equilibrio Químico en Sistemas en Fase gaseosa, a altas P y T.

8. En un reactor de laboratorio de 20 L de capacidad se llevó a cabo la reacción de Haber a 25sC introduciendo 140 g de nitrógeno y 30 g de hidrógeno



œ N2(g) + 3/2 H2(g) = NH3(g)

Al modificar la temperatura, se encontró que al llegar al equilibrio han reaccionado 4.911 moles de nitrógeno (de los que había originalmente), alcanzándose una presión total de equilibrio de 13.485 atmósferas. La T en el Equilibrio es 327 K. Calcula
Presión de Vapor de una Gota o Burbuja

7. Calcula la presión de vapor de una gota de Hg de 10 nm de radio a 400 K. La densidad del mercurio a esta temperatura es 13.29 g/cm3 . Su tensión superficial es 447 x 10-3 N/m y Ps es 1mm Hg.

Respuesta








8. El agua hierve a 373.15 K y 101.33 kPa. A esta temperatura la σ del H2O es 58 x 10-3 N/m y su densidad es 0.958 g/cm3. sCuál será la presión de vapor del H2O en las burbujas de vapor que contiene 150 moléculas de H2O.

Respuesta
Datos:
T = 273.15 K
Ps = 1.01325 x 10-5 Pa
σ = 58 x 10-5 N/m
ρ = 0.958 g/cm-3 (1 x 106/1 m3) = 9.58 x 105 g/m3
M = 18 g/mol
V = 1.878 x 105 m3/mol




Exceso Superficial

9. Se tiene una solución de etanol en agua al 50% molar. Un sector de la interfase de área A posee 10 moles de agua y 30 de etanol. sCuáles son los valores de los excesos?



Modelo Matemático para la Isoterma de Freundlich

10. Se dan los datos siguientes para la adsorción del COsobre negro de humo vegetal a 0sC. La presión se dá en mmHg, mientras que x es el volumen delgas en cm3, medidos en las condiciones estándar. Adsorbidos por 2.964 g de negro de humo


Encontrar las constantes k y n de la ecuación d eFreundlich:


|P (mmHg) |V (cm3) |
|73 |7.5 |
|180 |16.5 |
|309 |25.1 |
|540 |38.1 |
|882 |52.3 |
|lnP |lnV |
|4.2905 |2.0149 |
|5.1930 |2.8034 |
|5.7333 |3.2229 |
|6.2916 |3.6402 |
|6.7822 |3.970 |






Modelo Matemático para la Isoterma de Langmuir.

11. En la siguiente tabla se proporciona el número de cm3 de N2 (0sC y 1 atm) adsorbidos por carbón activado a 0sC y una serie de presiones:


|P(Pa) |524 |1731 |3058 |4534 |7497 |
|V (cm3/g) |0.987 |3.04 |5.08 |7.04 |10.31 |


Determina las constantes de la ecuación de Langmuir:


Ec. De Langmuir : P/V = P/Vm + 1/aVm
Donde a = K






|X |Y |
|P |P/V |
|524 |530.902 |
|1371 | 569.408 |
|3058 |601.969 |
|4534 |644.034 |
|7497 |727.158 |






Modelo Matemático para laIsoterma de BET




12. La adsorción de N2 sobre una muestra de Rutenio a 77K ha dado los siguientes resultados
Los volúmenes adsorbidos están corregidos a 0sC y 1 atm )
a. A partir de la información anterior, halla la ecuación de la isoterma de BET.
b. Calcula el área superficial específica de la muestra de Rutenio considerando que el área molecular del N2 es 16.20 x 20-20 m2.


|P /Ps |V (cm3/g) |
|0.02 |1.1 |
|0.05 |1.7 |
|0.10 |3.4 |
|0.20 |4.2 |
|0.30 |4.8 |
|0.40 |5.3 |
|0.60 |6.7 |
|0.80 |8.0 |
|0.90 |11.8 |
|0.95 |20.5 |


Según la ecuación del modelo para la isoterma de BET







Se realizan las operaciones matemáticas para obtener los ejes X y Y, donde la pendiente es y el intercepto es


|Y |X |
|
|
|0.0185 |0.02 |
|0.0309 |0.05 |
|0.0327 |0.10 |
|0.0595 |0.20 |
|0.0893 |0.30 |
|0.1258|0.40 |
|0.2239 |0.60 |
|0.5000 |0.80 |
|0.7627 |0.90 |
|0.9268 |0.95 |


































Graficando los valores de X y Y, se obtiene los puntos a los cuales se les aplica una línea de tendencia o se efectúa una regresión de mínimos cuadrados.