Equilibrio Químico.
Sabe que tengo una prueba de Química en la cual me dieron una guía para poder estudiar en la cual igual e hecho algunos ejercicios, pero tengo algunos que no tengo idea como se hacen, en lo cual quería saber si usted me podría ayudar a resolver los siguientes ejercicios:
1) Dada la ecuación A---> B+C calculese K si en el equilibrio (A)=4.6 moles por litro (B)=(C)=2.3 moles por litro.
2) Se introdujeron dos moles de B en el sistema en equilibrio del Problema 1. Calcúlese (A),(B),(C) después que se alcanza el nuevo equilibrio .
3) A 500ºC QUE es igual a 69 para la reacción N2+3H3---->2NH3.
El análisis de un recipiente de 7 litros indico que a 500ºC hay 3.71 moles de hidrógeno y 4.55 moles de amoniaco.
¿Cuántas moles de nitrógeno había en el recipiente?
4) Se colocaron en un tanque cerrado de 5 litros carbón sólido y un gramo de hidrógeno y se calentó a 1000ºC. Se encontró que en el equilibrio el tanque contenía 0.22g de CH4.
Calcúlese la constante de equilibrio para la reacción C(sólido) + 2H2--->CH4 a 1000ºC.
5) Se introdujeron nitrógeno e hidrógeno a presión en un frasco de 5 litros el que se cerro y calentó. La mezcla en equilibrio contenía 19.0g de amoniaco, 0.160g de hidrógeno y 3.40g de nitrógeno. Calcúlese la constante de equilibrio para la reacción.
Bueno le agradecería un montón que me ayudara a resolver los ejercicios anteriores, por lo cual me seria de gran utilidad de si me ayudar APRA que me vaya bien en la prueba
1) Dada la ecuación A---> B+C calculese K si en el equilibrio (A)=4.6 moles por litro (B)=(C)=2.3 moles por litro.
2) Se introdujeron dos moles de B en el sistema en equilibrio del Problema 1. Calcúlese (A),(B),(C) después que se alcanza el nuevo equilibrio .
3) A 500ºC QUE es igual a 69 para la reacción N2+3H3---->2NH3.
El análisis de un recipiente de 7 litros indico que a 500ºC hay 3.71 moles de hidrógeno y 4.55 moles de amoniaco.
¿Cuántas moles de nitrógeno había en el recipiente?
4) Se colocaron en un tanque cerrado de 5 litros carbón sólido y un gramo de hidrógeno y se calentó a 1000ºC. Se encontró que en el equilibrio el tanque contenía 0.22g de CH4.
Calcúlese la constante de equilibrio para la reacción C(sólido) + 2H2--->CH4 a 1000ºC.
5) Se introdujeron nitrógeno e hidrógeno a presión en un frasco de 5 litros el que se cerro y calentó. La mezcla en equilibrio contenía 19.0g de amoniaco, 0.160g de hidrógeno y 3.40g de nitrógeno. Calcúlese la constante de equilibrio para la reacción.
Bueno le agradecería un montón que me ayudara a resolver los ejercicios anteriores, por lo cual me seria de gran utilidad de si me ayudar APRA que me vaya bien en la prueba
3 Respuestas
Respuesta de minipimer
1
Siento no haber podido responderte antes pero tengo el tiempo muy justo.
1)La constante de equilibrio viene dada por la relación entre actividades de productos y reactivos:
K=[a(B)*a(C)]/a(A)
donde la actividad a=m*& llamando al coeficiente de actividad &, y m molalidad. Como es una reacción genérica y no intervienen iones podemos suponer que &=1 y molalidad igual a concentración molar, por tanto:
K=[C]/[A]
[A]=moles A/V V=volumen total
=moles B/V
[C]=moles C/V
Si suponemos 1L de volumen:
K=(2.3*2.3)/4.6=1.15M
2)Al introducir 2 moles de producto B en un sistema en euilibrio, éste tendrá que recomponerse para alcanzar una nueva situación de equilibrio; por el Principio de Le Chatelier, se desplazará hacia la izquierda (formación de A):
inicialmente:
mol A=4.6
mol B=2.3+2=4.3
mol C=2.3
nuevo equilibrio:
mol A=4.6+x
mol B=4.3-x
mol C=2.3-x
Sustituyendo la última expresión en la constante K:
K=(4.3-x)*(2.3-x)/(4.6+x)
Despejando por se obtienen dos valores:
X1=4.42 moles es un valor sin significado físico porque te dejaría un número de moles de B y C negativo.
x2=0.68 mol, que sustituyendo en las expresiones del nuevo equilibrio nos deja:
mol A=4.6+0.68=5.28
mol B=4.3-0.68=3.62
mol C=2.3-0.68=1.62
3)Para resolver el problema hemos de suponer que los gases se comportan como ideales (no existen interacciones entre las moléculas de cada gas) y expresar la contante de equilibrio en función de las presiones parciales de los gases:
K=P(NH3)^2/[P(N2)*P(H2)^3]
Ley de Gases Ideales:
P(i)V=n(i)RT
Donde i representa cada gas individual, V y T son el volumen y temperatura del sistema respectivamente, P(i) la presión parcial del gas, n(i) el nº de moles del gas i y R la contante universal de los gases (R=0.082 atmL/molK).
Sustituyendo para:
H2: n(H2)=3.71 T=773K V=7L
P(H2)=33.6 atm
N2: n(NH3)=4.55 T=773K V=7L
p(NH3)=41.2 atm
Sustituyendo en K:
69=[41.2^2]/[(33.6^3)P(N2)]
P(N2)=6.48E(-4) atm
Aplicando ahora la ecuación de los gases ideales para el N2:
n(N2)=P(N2)V/RT=7.16E(-5) moles N2.
4) C(s) + 2H2 = CH4
in)-- 0.5 --
eq)-- 0.5-2x x
mol H2 inicial=1g/PM=0.5
mol CH4 equilib=0.22g/PM=0.01375=x
Date cuenta de que inicialmente no tienes nada de CH4, que se forma al alcanzar el equilibrio. Como sabemos ya los moles de cada uno en el equilibrio, aplicamos la Ley de Gases ideales para obtener las presiones parciales y poder calcular después la constante de equilibrio:
P(CH4)=(0.01375*0.082*1273)/5=0.29 atm
n(H2,eq)=0.5-(2*0.01375)=0.4725 mol
P(H2)=(0.4725*0.082*1273)/5=9.86 atm
Sustituyendo en K:
K=P(CH4)/P(H2)^2
K=0.29/(9.86^2)=3/atm
5) Para resolver este problema primero debes pasar los gramos a moles:
mol H2=0.16/2=0.08
mol N2=3.4/28=0.12
mol NH3=19/17=1.12
Las fracciones molares de cada gas serán:
X(H2)=0.06
X(N2)=0.09
X(NH3)=0.85
Y las presiones parciales vienen dadas por:
P(i)=PX(i); P=presión total.
Sustituyendo en la constante de equilibrio:
K=P(NH3)^2/[P(N2)*P(H2)^3]
K=[X(NH3)^2/[X(N2)*X(H2)^3]]*(1/P^2)
Como no tenemos datos de dos condiciones de trabajo en las que se mantengan constantes ciertas propiedades para sacar la relación proporcional, creo que sería necesario tener la temperatura de trabajo (supongamos que es la misma del ejercicio 3, 500ºC):
P=n(total)RT/V=16.7 atm
Sustituyendo los valores en la expresión de la constante en función de las fracciones molares y la presión total del sistema se llega a:
K=133 atm(-2) a 773K.
El valor de la constante de equilibrio depende de la temperatura de trabajo y de la presión del sistema, de manera que puedes obtener las mismas cantidades de productos para distintas relaciones P/T.
1)La constante de equilibrio viene dada por la relación entre actividades de productos y reactivos:
K=[a(B)*a(C)]/a(A)
donde la actividad a=m*& llamando al coeficiente de actividad &, y m molalidad. Como es una reacción genérica y no intervienen iones podemos suponer que &=1 y molalidad igual a concentración molar, por tanto:
K=[C]/[A]
[A]=moles A/V V=volumen total
=moles B/V
[C]=moles C/V
Si suponemos 1L de volumen:
K=(2.3*2.3)/4.6=1.15M
2)Al introducir 2 moles de producto B en un sistema en euilibrio, éste tendrá que recomponerse para alcanzar una nueva situación de equilibrio; por el Principio de Le Chatelier, se desplazará hacia la izquierda (formación de A):
inicialmente:
mol A=4.6
mol B=2.3+2=4.3
mol C=2.3
nuevo equilibrio:
mol A=4.6+x
mol B=4.3-x
mol C=2.3-x
Sustituyendo la última expresión en la constante K:
K=(4.3-x)*(2.3-x)/(4.6+x)
Despejando por se obtienen dos valores:
X1=4.42 moles es un valor sin significado físico porque te dejaría un número de moles de B y C negativo.
x2=0.68 mol, que sustituyendo en las expresiones del nuevo equilibrio nos deja:
mol A=4.6+0.68=5.28
mol B=4.3-0.68=3.62
mol C=2.3-0.68=1.62
3)Para resolver el problema hemos de suponer que los gases se comportan como ideales (no existen interacciones entre las moléculas de cada gas) y expresar la contante de equilibrio en función de las presiones parciales de los gases:
K=P(NH3)^2/[P(N2)*P(H2)^3]
Ley de Gases Ideales:
P(i)V=n(i)RT
Donde i representa cada gas individual, V y T son el volumen y temperatura del sistema respectivamente, P(i) la presión parcial del gas, n(i) el nº de moles del gas i y R la contante universal de los gases (R=0.082 atmL/molK).
Sustituyendo para:
H2: n(H2)=3.71 T=773K V=7L
P(H2)=33.6 atm
N2: n(NH3)=4.55 T=773K V=7L
p(NH3)=41.2 atm
Sustituyendo en K:
69=[41.2^2]/[(33.6^3)P(N2)]
P(N2)=6.48E(-4) atm
Aplicando ahora la ecuación de los gases ideales para el N2:
n(N2)=P(N2)V/RT=7.16E(-5) moles N2.
4) C(s) + 2H2 = CH4
in)-- 0.5 --
eq)-- 0.5-2x x
mol H2 inicial=1g/PM=0.5
mol CH4 equilib=0.22g/PM=0.01375=x
Date cuenta de que inicialmente no tienes nada de CH4, que se forma al alcanzar el equilibrio. Como sabemos ya los moles de cada uno en el equilibrio, aplicamos la Ley de Gases ideales para obtener las presiones parciales y poder calcular después la constante de equilibrio:
P(CH4)=(0.01375*0.082*1273)/5=0.29 atm
n(H2,eq)=0.5-(2*0.01375)=0.4725 mol
P(H2)=(0.4725*0.082*1273)/5=9.86 atm
Sustituyendo en K:
K=P(CH4)/P(H2)^2
K=0.29/(9.86^2)=3/atm
5) Para resolver este problema primero debes pasar los gramos a moles:
mol H2=0.16/2=0.08
mol N2=3.4/28=0.12
mol NH3=19/17=1.12
Las fracciones molares de cada gas serán:
X(H2)=0.06
X(N2)=0.09
X(NH3)=0.85
Y las presiones parciales vienen dadas por:
P(i)=PX(i); P=presión total.
Sustituyendo en la constante de equilibrio:
K=P(NH3)^2/[P(N2)*P(H2)^3]
K=[X(NH3)^2/[X(N2)*X(H2)^3]]*(1/P^2)
Como no tenemos datos de dos condiciones de trabajo en las que se mantengan constantes ciertas propiedades para sacar la relación proporcional, creo que sería necesario tener la temperatura de trabajo (supongamos que es la misma del ejercicio 3, 500ºC):
P=n(total)RT/V=16.7 atm
Sustituyendo los valores en la expresión de la constante en función de las fracciones molares y la presión total del sistema se llega a:
K=133 atm(-2) a 773K.
El valor de la constante de equilibrio depende de la temperatura de trabajo y de la presión del sistema, de manera que puedes obtener las mismas cantidades de productos para distintas relaciones P/T.
Respuesta de martinwind
1
Como va te doy los resultados y algunos proceidmeintos:
1) tenes que la K= (B).(C)/(A)
tenes los moles por litro que es lo mismo que M.
Asi que reemplazando te da una k=1,15
2)La QUE es la misma. Por el principio de le chatelier el equilibrio va a tender a reestableserce y se va a ir al lado de los reactivos y vas a necesitar dos moles más de A y la ka te va a dar igual ya que vas a tener las mismas conc pero más dos moles.
3)Por una regla de 3 te va a dar que necesitas 9,1 moles ya que para tener dos moles de amoniaco necesitas 1 mol de nitrógeno para 4,55 moles de amoniaco vas a necesitar 2,275 moles de nitrógeno.
4) Es un pocedieminto lago para escribirlo y el resultado es este la k= 0,02.
Acordate primero a hallar la conc luego la dividís por 5 y usas la fórmula de la que reemplazas y listo.
5)Es muy parecido al 4.
Hallas la conc pasando a moles que usas y lo divis por 5 te va a dar la molaridad reemplazando en la que de equilibrio te va a dar una k=1,048.10-6.
Creo que eso es todo
Verifica los cálculos ya que los hice medio rapidito.
Espero que te sirva y si te quedaron dudas pregunta
Martin
1) tenes que la K= (B).(C)/(A)
tenes los moles por litro que es lo mismo que M.
Asi que reemplazando te da una k=1,15
2)La QUE es la misma. Por el principio de le chatelier el equilibrio va a tender a reestableserce y se va a ir al lado de los reactivos y vas a necesitar dos moles más de A y la ka te va a dar igual ya que vas a tener las mismas conc pero más dos moles.
3)Por una regla de 3 te va a dar que necesitas 9,1 moles ya que para tener dos moles de amoniaco necesitas 1 mol de nitrógeno para 4,55 moles de amoniaco vas a necesitar 2,275 moles de nitrógeno.
4) Es un pocedieminto lago para escribirlo y el resultado es este la k= 0,02.
Acordate primero a hallar la conc luego la dividís por 5 y usas la fórmula de la que reemplazas y listo.
5)Es muy parecido al 4.
Hallas la conc pasando a moles que usas y lo divis por 5 te va a dar la molaridad reemplazando en la que de equilibrio te va a dar una k=1,048.10-6.
Creo que eso es todo
Verifica los cálculos ya que los hice medio rapidito.
Espero que te sirva y si te quedaron dudas pregunta
Martin
Respuesta de janderkla
1
Intentare ayudarte, vamos por pasos:
1) Suponiendo que ese numero de moles sea el del equilibrio el ejercicio es muy sencillo, solo hay que multiplicar B*C y dividirlo todo entre A. Dado que la estequiometría es todo 1 a 1+1 no tendremos que elevar a ningún exponente. Por tanto (2.3*2.3)/4.6= K.
2)Ahora sabemos K. K no varia si no variamos la temperatura pero si que han de variar las concentraciones para que K siga siendo la misma. ¿Qué debemos hacer? , muy sencillo, K=B*C/A Hay que calcular las nuevas concentraciones en forma de incognita:
A(4.6) ---> B(2.3) +C(2.3)
Las nuevas concentraciones seran:
A(4.6+x) ----> B(2.3+2-x) C(2.3-x)
Por la regla de l'echatelier se que al añadir B el equilibrio se me desplazara disminuyendo B y C, por tanto aumentarta A. Ahora solo hay que plantear la ecuación de una incógnita y una ecuación y resolverla. La exuacion es la siguiente:
K={(4.3-x)*(2.3-x)}/(4.6+x)
Donde K es el resultado de el problema 1. Ahora ya te lo dejo a ti para que lo acabes, entre otras cosas por que no tengo calculadora je je.
3)Bien sabemos que la K es 69 a esa temperatura, por tanto solo hemos de plantear el equilibrio para despejar los moles de nitrógeno.
K=[NH3]^2/{[N2]*[H2]^3}69=4.55^2/X * 3.71^3 si despejamos X....
X=4.55^2/69 * 3.71^3 El calculo hazlo tu.
X ya es directamente el numero de moles de N2.
4)La constante de equilibrio seria K=[CH4]/[C]*[H2]^2
Puedo determinar la concentración de hidrógeno y la de metano, supondremos para ello que el carbon no actúa en la constante dado que están en estado solido y esta en exceso, por tanto tiene un valor de 1 en la constante de equilibrio (es un caso como si fuera un disolvente que interviene en la reacción y actúa con valor unitario para no alterar el equilibrio).
Por tanto, nos queda: K=[CH4]/1*[H2]^2 que es igual a :
K=[CH4]/[H2]^2.
Hay que calcular las concentraciones del equilibrio, para ello sabemos que hay 0.22g de CH4 que son 0.22/16 moles de CH4 y 0.22/16*5 moles /litro de metano. Es decir, 0.00275 moles/litro de CH4.
Por otro lado tenemos que calocular los moles de H2 que quedan en el equilibrio, que serán los iniciales menos los que se han trasformado a CH4.
Tenemos 1 g de H2 si el hidrógeno pesa 2 UMAS tenemos 1/2 moles de hidrógeno inicialmente.
0.22/16 moles de CH4 implican un consumo del doble de H2.
Por tanto tenemos 2*0.22/16 esto es: 0.0275 moles de H2 consumidos.
Por tanto los moles de H2 en el equilibrio serán la diferencia 0.5-0.0275 =0.4725 moles de H2
Solo nos queda introducir los datos en la ecuación y calcularlo:
K=[CH4]/[H2]^2.
K=0.00275/0.4725^2
calcula tu mismo la constante.
5)Lo primero es plantear la ecuación de equilibrio:
N2+3H2<--->2NH3
Ahora podemos plantear la constante de equilibrio:
K=[NH3]^2 / [N2] * [H2]^3
Ahora solo hay que calcular las concentraciones y introducirlas para poder resolver el problema.
Pesos moleculares:
NH3 ---> 17
N2----> 32
H2---> 2
numero de moles de cada sustancia:
NH3 = 19.0/17
N2= 3.40/32
H2=0.160/2
concentracion para un fraco de 5L:
NH3 = 19.0/17*5=0.2235M
N2= 3.40/32*5=0.02125M
H2=0.160/2*5=0.016M
K=[NH3]^2 / [N2] * [H2]^3
Si sustituimos nos queda:
K=0.2235^2/{0.02125*(0.016^3)}
Haz tu los cálculos finales.
Espero haberte ayudado si hay algo en lo que me haya equivocado o no entiendas dímelo.
1) Suponiendo que ese numero de moles sea el del equilibrio el ejercicio es muy sencillo, solo hay que multiplicar B*C y dividirlo todo entre A. Dado que la estequiometría es todo 1 a 1+1 no tendremos que elevar a ningún exponente. Por tanto (2.3*2.3)/4.6= K.
2)Ahora sabemos K. K no varia si no variamos la temperatura pero si que han de variar las concentraciones para que K siga siendo la misma. ¿Qué debemos hacer? , muy sencillo, K=B*C/A Hay que calcular las nuevas concentraciones en forma de incognita:
A(4.6) ---> B(2.3) +C(2.3)
Las nuevas concentraciones seran:
A(4.6+x) ----> B(2.3+2-x) C(2.3-x)
Por la regla de l'echatelier se que al añadir B el equilibrio se me desplazara disminuyendo B y C, por tanto aumentarta A. Ahora solo hay que plantear la ecuación de una incógnita y una ecuación y resolverla. La exuacion es la siguiente:
K={(4.3-x)*(2.3-x)}/(4.6+x)
Donde K es el resultado de el problema 1. Ahora ya te lo dejo a ti para que lo acabes, entre otras cosas por que no tengo calculadora je je.
3)Bien sabemos que la K es 69 a esa temperatura, por tanto solo hemos de plantear el equilibrio para despejar los moles de nitrógeno.
K=[NH3]^2/{[N2]*[H2]^3}69=4.55^2/X * 3.71^3 si despejamos X....
X=4.55^2/69 * 3.71^3 El calculo hazlo tu.
X ya es directamente el numero de moles de N2.
4)La constante de equilibrio seria K=[CH4]/[C]*[H2]^2
Puedo determinar la concentración de hidrógeno y la de metano, supondremos para ello que el carbon no actúa en la constante dado que están en estado solido y esta en exceso, por tanto tiene un valor de 1 en la constante de equilibrio (es un caso como si fuera un disolvente que interviene en la reacción y actúa con valor unitario para no alterar el equilibrio).
Por tanto, nos queda: K=[CH4]/1*[H2]^2 que es igual a :
K=[CH4]/[H2]^2.
Hay que calcular las concentraciones del equilibrio, para ello sabemos que hay 0.22g de CH4 que son 0.22/16 moles de CH4 y 0.22/16*5 moles /litro de metano. Es decir, 0.00275 moles/litro de CH4.
Por otro lado tenemos que calocular los moles de H2 que quedan en el equilibrio, que serán los iniciales menos los que se han trasformado a CH4.
Tenemos 1 g de H2 si el hidrógeno pesa 2 UMAS tenemos 1/2 moles de hidrógeno inicialmente.
0.22/16 moles de CH4 implican un consumo del doble de H2.
Por tanto tenemos 2*0.22/16 esto es: 0.0275 moles de H2 consumidos.
Por tanto los moles de H2 en el equilibrio serán la diferencia 0.5-0.0275 =0.4725 moles de H2
Solo nos queda introducir los datos en la ecuación y calcularlo:
K=[CH4]/[H2]^2.
K=0.00275/0.4725^2
calcula tu mismo la constante.
5)Lo primero es plantear la ecuación de equilibrio:
N2+3H2<--->2NH3
Ahora podemos plantear la constante de equilibrio:
K=[NH3]^2 / [N2] * [H2]^3
Ahora solo hay que calcular las concentraciones y introducirlas para poder resolver el problema.
Pesos moleculares:
NH3 ---> 17
N2----> 32
H2---> 2
numero de moles de cada sustancia:
NH3 = 19.0/17
N2= 3.40/32
H2=0.160/2
concentracion para un fraco de 5L:
NH3 = 19.0/17*5=0.2235M
N2= 3.40/32*5=0.02125M
H2=0.160/2*5=0.016M
K=[NH3]^2 / [N2] * [H2]^3
Si sustituimos nos queda:
K=0.2235^2/{0.02125*(0.016^3)}
Haz tu los cálculos finales.
Espero haberte ayudado si hay algo en lo que me haya equivocado o no entiendas dímelo.
Bueno es la mejor respuesta que me han dado muchas gracias, por mi parte le daría infinitas estrellas, ahora espero que me vaya bien en la prueba y otra vez muchas gracias.