perso.wanadoo.esperso.wanadoo.es/alfbar/PAU_Quim_Gl/PAUEquilibrioGl.pdf · QQuímica P.A.U. EQUILIBRIO QUÍMICO 1 EQUILIBRIO QUÍMICO PROBLEMAS FASE GAS 1. A 670 K, un recipiente

QQumica P.A.U. EQUILIBRIO QUMICO 1

EQUILIBRIO QUMICO

PROBLEMAS

FASE GAS

1. A 670 K, un recipiente de 2 dm contn unha mestura gasosa en equilibrio de 0,003 moles de hidrxe-no, 0,003 moles de iodo e 0,024 moles de ioduro de hidrxeno, segundo a reaccin:H(g) + I(g) 2 HI(g). Nestas condicins, calcula:a) O valor de K e K.b) A presin total no recipiente e as presins parciais dos gases na mestura.

(P.A.U. Set. 10)Rta.: a) K = K = 64; b) p = 83,5 kPa ; p(H) = p(I) = 8,4 kPa; p(HI) = 66,8 kPa

Datos Cifras signifficativas: 3Gas: Volume V = 2,00 dm

Temperatura T = 670 K

Cantidade no equilibrio de I n(I) = 0,003000 mol I

Cantidade no equilibrio de H n(H) = 0,003000 mol H

Cantidade no equilibrio de HI n(HI)= 0,02400 mol HI

InficgnitasConstante do equilibrio K K

Constante do equilibrio K K

Presin total p

Presins parciais do H, I e HI p(H),p(I),p(HI)

Eficuaficins

Ecuacin de estado dos gases ideais p V = n R T p=n R T

V

Concentracin da substancia X [X] =n(X) / V

Constantes do equilibrio: a A + b B c C + d D K c=[C ]e

c [D]ed

[A]ea [B]e

b K p=pe

c (C ) ped (D)

pea(A) pe

b (B)

Soluficin:

A ecuacin qumica :

I(g) + H(g) 2 HI(g)

A constante de equilibrio en funcin das concentracins :

K c=[HI]e

2

[ I2]e[H2]e=

(0,0240 02,00 )2

(0,0030002,00 )(0,0030002,00 )=64,0 (concentracins en mol/dm)

Se consideramos comportamento ideal para os gases, podemos escribir:

K p=pe(HI )

2

pe(H2) p e(I2)=

([HI ]e R T )2

[H2]e R T [ I2]e R T=

[HI]e2

[H2]e [I2]e=K c=64,0 (presins en atm)


b) A presin parcial de cada un dos gases, suposto comportamento ideal, a que exercera se se atopase s no recipiente. A presin total ser a suma destas presins parciais (Lei de Dalton)

p (HI)=n (HI) R TV T

= 0,0240 0mol8,31 Jmol1 K1 670 K

2,00103 m3=6,68104 Pa=66,8 kPa

p (I2)=n(I2) R T

V T=0,003000 mol8,31 Jmol

1 K1 670 K

2,00103 m 3=8,35 103 Pa=8,35 kPa

p(H) = p(I) = 8,35 kPa

p = p(H) + p(I) + p(HI) = 8,35 + 8,35 + 66,8 = 83,5 kPa

2. Nun recipiente de 10,0 dm introdcense 0,61 moles de CO e 0,39 moles de H quentando ata 1250 .Unha vez alcanzado o equilibrio segundo a reaccin: CO(g) + H(g) CO(g) + HO(g)analQuzase a mestura de gases, atopndose 0,35 moles de CO.a) Calcula os moles dos demais gases no equilibrio.b) Calcula o valor de K a esa temperatura.

(P.A.U. Xuo 08)Rta.: a) n(CO) = 0,35 mol; n(H) = 0,13 mol; n(CO) = n(HO) = 0,26 mol; b) K = 1,5


Temperatura T = 1250 = 1523 K

Cantidade inicial de CO n(CO) = 0,61 mol CO

Cantidade inicial de H n(H) = 0,39 mol H

Cantidade de CO no equilibrio n(CO) = 0,35 mol CO

InficgnitasCantidade (moles) de cada compoente no equilibrio n(H), n(CO), n(HO)

Constante de equilibrio K

EficuaficinsConcentracin da substancia X [X] =n(X) / V

Constante do equilibrio: a A + b B c C + d D K c=[C ]e

c [D]ed

[A]ea [B]e

b

Soluficin:

a) Se quedan 0,35 mol dos 0,61 mol que haba inicialmente, que reaccionaron:

n(CO) = 0,61 0,35 = 0,26 mol CO que reaccionaron

Da estequiometra da reaccin:

CO(g) + H(g) CO(g) + HO(g)

reaccionaron 0,26 mol de H e formronse os mesmos de CO e HO.Representamos nun cadro as cantidades (moles) de cada gas en cada fase:

Cantidade CO H HO CO

inicial n 0,61 0,39 0,0 0,0 mol

que reacciona ou se forma n 0,26 0,26 0,26 0,26 mol

no equilibrio n 0,35 0,13 0,26 0,26 molNo equilibrio haber:


n(CO) = 0,35 mol; n(H) = 0,13 mol; n(CO) = n(HO) = 0,26 mol

b) A expresin da constante de equilibrio en funcin das concentracins :

K c=[H2 O]e [CO]e[H2]e [CO2]e

=

0,26 mol H2 O

10 dm30,26 mol CO

10 dm3

0,35 mol CO210 dm3

0,13 mol CO210 dm3

=1,5

3. Nun recipiente de 5 dm introdcense 1,0 mol de SO e 1,0 mol de O e quntase a 727 , producQundo-se a seguinte reaccin: 2 SO(g) + O(g) 2 SO(g). Unha vez alcanzado o equilibrio, analQuzase a mes-tura atopando que hai 0,15 moles de SO. Calcula:a) Os gramos de SO que se forman.b) O valor da constante de equilibrio K.

(P.A.U. Set. 08)Rta.: a) m(SO) = 68 g; b) K = 280



Cantidade inicial de SO n(SO) = 1,00 mol SO

Cantidade inicial de O n(O) = 1,00 mol O

Cantidade de SO no equilibrio n(SO) = 0,150 mol SO

Masa molar do trixido de xofre M(SO) = 80,0 g/mol

InficgnitasMasa de SO que se forma m(SO)

Constante de equilibrio K

EficuaficinsCantidade (nmero de moles) n = m / M



c [D]ed

[A]ea [B]e

b

Soluficin:

a) Se quedan 0,15 mol do 1,00 mol que haba inicialmente, que reaccionaron:

n(SO) = 1,00 0,15 = 0,85 mol SO que reaccionaron


2 SO(g) + O(g) SO(g)

reaccionaron 0,85 / 2 = 0,43 mol de O e formronse 0,85 mol SORepresentamos nun cadro as cantidades (moles) de cada gas en cada fase:

Cantidade 2 SO O 2 SO

inicial n 1,00 1,00 0,00 mol

que reacciona ou se forma n 0,85 0,43 0,85 mol

no equilibrio n 0,15 0,57 0,85 molNo equilibrio haber:


n(SO) = 0,15 mol; n(O) = 0,57 mol; n(SO) = 0,85 mol

e a masa de SO ser:

m(SO) = 0,85 mol 80 g/mol = 68 g SO no equilibrio


K c=[SO3]e

2

[O2]e [SO2]e2=

(0,85 mol SO35,0 dm3 )2

0,57 mol O25,0 dm3 (0,15 mol SO25,0 dm3 )

2=280

4. Nun recipiente de 2,0 dm introdcense 0,043 moles de NOCl(g) e 0,010 moles de Cl(g). Pchase, quntase ata unha temperatura de 30 e dixase que alcance o equilibrio: NOCl(g) Cl(g) + NO(g). Calcula:a) O valor de K sabendo que no equilibrio atpanse 0,031 moles de NOCl(g).b) A presin total e as presins parciais de cada gas no equilibrio.Dato: R = 0,082 atmLKmol = 8,31 JKmol (P.A.U. Xuo 15)Rta.: a) K = 0,035; b) p = 74 kPa; p(NOCl) = 39 kPa; p(Cl) = 20 kPa; p(NO) = 15 kPa



Cantidade inicial de NOCl n(NOCl) = 0,04300 mol NOCl

Cantidade inicial de Cl n(Cl) = 0,01000 mol Cl

Cantidade de NOCl no equilibrio n(NOCl) = 0,03100 mol NOCl


Presin total no equilibrio p

Presins parciais de cada gas no equilibrio p(NOCl), p(Cl), p(NO)

Outros smbolosCantidade de gas que reaccionou n

Eficuaficins


V

Lei de Dalton das presins parciais p = p


Constante do equilibrio: a A + b B c C + d D K c=[C]e

c[D ]ed

[A ]ea [B]e

b

Soluficin:

a) Calclase a cantidade de NOCl que reaccionou

n = n n = 0,03100 0,04300 = -0,01200 mol NOCl

e constrese unha tboa para calcular as cantidades de produtos e reactivos no equilibrio a partir da este-quiometra da reaccin

NOCl(g) Cl(g) + NO(g)


NOCl Cl NO

Cantidade inicial n 0,04300 0,01000 0 mol

Cantidade que reacciona ou se forma n 0,01200 0,01200 / 2 = 0,006000 0,01200 mol

Cantidade no equilibrio n 0,03100 0,01600 0,01200 mol

Calclase a constante de equilibrio:

K c=[NO]e [Cl2 ]e

1 /2

[NOCl]e=

0,0120 02

0,0160 020,0310 0

2

=0,0340 6 (concentracins en mol/dm)

b) Calclanse as presins parciais de cada gas a partir das cantidades no equilibrio. Supoendo comporta-mento ideal para os gases:

p (NOCl)=n (NOCl) R TV

=0,0310 0mol8,31 Jmol1 K1 303 K

2,00 103 m3=3,91 104 Pa=39,1 kPa

p (Cl2)=n (Cl2) R T

V=0,0160 0mol8,31 Jmol

1 K1303 K

2,00103 m3=2,02104 Pa=20,2 kPa

p (NO)=n (NO) R TV

= 0,0120 0mol8,31 Jmol1 K1 303 K

2,00103 m3=1,51104 Pa=15,1 kPa

Calclase la presin total pola lei de Dalton:

p = p(NOCl) + p(Cl) + p(NO) = 39,1 [kPa] + 20,2 [kPa] + 15,1 [kPa] = 74,4 kPa

5. O CO reacciona co HS a altas temperaturas segundo: CO(g) + HS(g) COS(g) + HO(g). Intro-dcense 4,4 g de CO nun recipiente de 2,55 dm a 337 , e unha cantidade suficiente de HS para que, unha vez alcanzado o equilibrio, a presin total sexa de 10 atm (1013,1 kPa). Se na mestura en equilibrio hai 0,01 moles de auga, calcula:a) O nmero de moles de cada unha das especies no equilibrio.b) O valor de K e K a esa temperatura.Dato: R = 0,082 atmdmKmol = 8,31 JKmol (P.A.U. Xuo 12)Rta.: a) n(CO) = 0,090 mol; n(HS) = 0,399 mol; n(COS) = 0,01000 mol; b) K = K = 2,810

Datos Cifras signifficativas: 3Masa inicial de CO m(CO) = 4,40 g

Gas: Volume V = 2,55 dm = 2,5510 m


Presin p = 10 atm = 1,0130110 Pa

Cantidade de auga no equilibrio n(HO) = 0,01000 mol HO

Constante dos gases ideais R = 8,31 JKmol

Masa molar do dixido de carbono M(CO) = 44,0 g/mol

InficgnitasCantidades de todas as especies no equilibrio n(CO), n(HS), n(COS)

Constantes de equilibrio K, K



EficuaficinsEcuacin de estado dos gases ideais

p V = n R T p=n R T

V



c [D]ed

[A]ea [B]e

b K p=pe

c (C ) ped (D)

pea(A) pe

b (B)

Soluficin:

a) A cantidade inicial de CO :

n0(CO2)=4,40 g CO21 mol CO244,0 g CO2

=0,100 mol CO2

Unha vez alcanzado o equilibrio, a cantidade total de gas (suposto comportamento ideal) :

ne t=p VR T

= 1,013106 Pa 2,55103 m3

8,31 Jmol1 K1 610 K=0,509 mol total

Da ecuacin qumica

CO(g) + HS(g) COS(g) + HO(g)

dedcese que a cantidade total de gas non vara co progreso da reaccin.(Unha forma de velo supoer que inicialmente hai n moles de CO(g) e n moles de HS(g). Chamando x cantidade de CO(g) que reacciona ata que se alcanza o equilibrio,

Cantidade CO HS COS HO

inicial n n n 0,00 0,00 mol

que reacciona ou se forma n x x x x mol

no equilibrio n n x n x x x molcalclase que a cantidade fnal de gas :

n = (n x) + (n x) + x + x = n + n

igual que a que haba inicialmente).Por tanto a cantidade de HS(g) que haba inicialmente era:

n(HS) = 0,509 [mol total] 0,100 [mol CO] = 0,409 mol HS

Representado nun cadro as cantidades (moles) de cada gas en cada fase:Cantidade CO HS COS HO

inicial n 0,100 0,409 0,00 0,00 mol

que reacciona ou se forma n x x x x mol

no equilibrio n 0,01000 moldedcese que se formaron 0,01000 mol de HO(g)

x = 0,01000 mol

As cantidades de todos os gases no equilibrio son:

n(CO) = 0,100 [mol iniciais] 0,01000 [mol que reaccionan] = 0,090 mol CO no equilibrio

n(HS) = 0,409 [mol iniciais] 0,01000 [mol que reaccionan] = 0,399 mol HS no equilibrio

n(COS) = 0,01000 [mol formados] = 0,01000 mol COS no equilibrio



K c=[H2O ]e [CO S]e[H2 S]e [CO2]e

=

0,0100 0mol H2 O

2,55 dm30,0100 0mol CO S

2,55 dm3

0,399 mol H 2S

2,55 dm30,090 mol CO2

2,55 dm3

=2,8103

Como un dos factores (0,090 mol CO) ten s das cifras signifcativas, a constante s pode ter das cifras signifcativas.A relacin entre K e K para esta reaccin

K p=pe(H2 O) pe(CO S)pe(H2 S) p e(CO2)

=

n e(H2 O) R TV

ne(CO S) R T

Vn e(H2 S) R T

Vne(CO2)R T

V

=[H2 O]e [COS ]e[H2 S]e [CO2 ]e

=K c

Polo que

K = K = 2,810

6. Nun matraz dun litro de capacidade introdcense 0,387 moles de nitrxeno e 0,642 moles de hidrxe-no, quntase a 800 K e establcese o equilibrio: N(g) + 3 H(g) 2 NH(g) atopndose que se forma-ron 0,061 moles de amonQuaco. Calcula :a) A composicin de mestraa gasosa en equilibrio.b) K e K a dita temperatura.Dato: R = 0,082 atmdm Kmol = 8,31 JKmol (P.A.U. Xuo 16)Rta.: a) n(N) = 0,356 mol; n(H) = 0,550 mol; b) K = 0,06203; K = 1,4510



Cantidade inicial de N n(N) = 0,387 mol N

Cantidade inicial de H n(H) = 0,642 mol H

Cantidade de NH no equilibrio n(NH) = 0,06100 mol NH

Constante dos gases ideais R = 0,082 atmdmKmol

InficgnitasComposicin de mestura gasosa en equilibrio. n(N), n(H)

Constante de equilibrio K K

Constante de equilibrio K K

Outros smbolosCantidade da substancia X que reaccionou n(X)

Eficuaficins


V



c [D]ed

[A]ea [B]e

b K p=pe

c (C ) ped (D)

pea(A) pe

b (B)

Soluficin:

A ecuacin qumica :


N(g) + 3 H(g) 2 NH(g)

Da estequiometra da reaccin, os moles de I e H que reaccionaron son:

n(N) = 0,06100 [mol NH] 1 [mol N] / 2 [mol NH] = 0,03005 mol N que reaccionaron

n(H) = 0,06100 [mol NH] 3 [mol H] / 2 [mol NH] = 0,09105 mol H que reaccionaron.

No equilibrio quedaron:

n(N) = n(N) n(N) = 0,387 0,031 = 0,356 mol N que quedaron no equilibrio

n(H) = n(H) n(H) = 0,642 0,092 = 0,550 mol H que quedaron no equilibrio

b)N 3 H 2 NH


Cantidade que reacciona ou se forma n 0,031 0,092 0,06100 mol


Concentracin no equilibrio [X] 0,356 0,550 0,06100 mol/dm

A expresin da constante de equilibrio en funcin das concentracins :

K c=[NH3]e

2

[N2]e [H2]e3=

0,0610 02

0,3560,5503=0,0620 3 (concentracins en mol/dm)

Se consideramos comportamento ideal para os gases, podemos escribir:

K p=pe

2(NH3)

pe(N2) pe3(H2)

=([NH3]e R T )

2

[N2]e R T ([H2]e R T )3=

[NH3]e2

[N2]e [H2]e3

1

(R T )2=

K c(R T )2

K p=0,0620 3

(0,0820 0800)2=1,45 105 (presins en atm)

7. Nun recipiente pechado e baleiro de 10 L de capacidade introdcense 0,04 moles de monxido carbo-no e igual cantidade de cloro gas. Cando a 525 alcnzase o equilibrio, obsrvase que reaccionou o 37,5 % do cloro inicial, segundo a reaccin: CO(g) + Cl(g) COCl(g) . Calcula :a) O valor de K e de K.b) A cantidade, en gramos, de monxido de carbono existente cando se alcanza o equilibrio.Dato: R = 0,082 atmdmKmol = 8,31 JKmol (P.A.U. Set. 16)Rta.: K = 240; K = 3,66; b) m = 0,700 g CO6

Datos Cifras signifficativas: 3Gas: Volume V = 10,0 dm = 1,0010 m


Cantidade de CO inicial n(CO) = 0,04000 mol CO

Cantidade de Cl inicial n(Cl) = 0,04000 mol Cl

Cantidade de Cl que reaccionou n(Cl) = 37,5 % n = 0,01500 mol Cl


Masa molar do monxido de carbono M(CO) = 28,0 g/mol

InficgnitasConstantes de equilibrio K, K

Masa de CO no equilibrio m



Ecuacin de estado dos gases ideaisp V = n R T p=

n R TV



c [D]ed

[A]ea [B]e

b K p=pe

c (C ) ped (D)

pea(A) pe

b (B)

Soluficin:

a) A cantidade de Cl que reacciona o 37,5 % da cantidade inicial:

n(Cl) = 37,5 % n(Cl) = 0,375 0,04000 [mol]= 0,01500 mol Cl

Pola estequiometra da reaccin,Cantidade CO Cl COCl

inicial n 0,04000 0,04000 0 mol

que reacciona ou se forma n 0,01500 0,01500 0,01500 mol

no equilibrio n 0,02500 0,02500 0,01500 mol


K c=[COCl2]e

[Cl2]e [CO]e=

0,0150 0mol CO Cl210,0 dm3

0,0250 0mol Cl210,0 dm3

0,0250 0mol CO

10,0 dm3

=240

A relacin entre K e K para esta reaccin

K p=pe(COCl2)

pe(Cl2) pe(CO)=

n e(COCl2) R TV

n e(Cl2) R TV

n e(CO) R T

V

=[COCl2]e

[Cl2 S]e [CO]e1

R T=

K cR T

A constante K vale:

K p=240

0,082798=3,66

b) A masa de CO no equilibrio :

m = 0,02500 mol CO 28,0 g/mol = 0,700 g CO

8. Nun matraz de 5 dm introdcese unha mestura de 0,92 moles de N e 0,51 moles de O e quntase ata 2200 K, establecndose o equilibrio: N(g) + O(g) 2 NO(g). Tendo en conta que nestas condi-cins reacciona o 1,09 % do nitrxeno inicial:a) Calcula a concentracin molar de todos os gases no equilibrio a 2200 K.b) Calcula o valor das constantes K e K a esa temperatura.Dato: R = 0,082 atmdmKmol = 8,31 JKmol (P.A.U. Set. 12)Rta.: a) [N] = 0,182 mol/dm; [O] = 0,100 mol/dm; [NO] = 0,00400 mol/dm; b) K = K = 8,8410



Datos Cifras signifficativas: 3Temperatura T = 2200 K

Cantidade inicial de N n(N) = 0,920 mol N

Cantidade inicial de O n(O) = 0,510 mol O

Grao de reaccin = 0,01009


InficgnitasConcentracins molares de todos os gases no equilibrio n(N), n(O), n(NO)


Outros smbolosCantidade de gas que reaccionou n

Eficuaficins


V

Grao de reaccin = n / n



c [D]ed

[A]ea [B]e

b K p=pe

c(C ) ped (D)

pea(A) pe

b (B)

Soluficin:

a) Reaccionaron:

n(N) = n(N) = 0,01009 0,920 [mol N] = 0,01000 mol N

A reaccin axustada :

N(g) + O(g) 2 NO(g)


n(O) = n(N) = 0,01000 mol O

n(NO) = 2 n(N) = 0,02000 mol NO

N O 2 NO


Cantidade que reacciona ou se forma n 0,01000 0,01000 0,02000 mol


Concentracin no equilibrio [X] 0,182 0,100 0,004000 mol/dm

b) A constante de equilibrio en funcin das concentracins

K c=[NO ]e

2

[N2]e [O2]e= 0,004000

2

0,1820,100=8,84104 (concentracins en mol/dm)

A constante de equilibrio en funcin das presins

K p=pe

2 (NO)pe(N2) pe(O2)

=([NO]e R T )

2

[N2]e R T [O2]e R T=

[NO ]e2

[N2]e [O2]e=K c=8,84 10

4 (presins en atm)


9. Nun recipiente de 2 dm de capacidade disponse unha certa cantidade de NO(g) e quntase o siste-ma ata 298,15 K. A reaccin que ten lugar : NO(g) 2 NO(g). Sabendo que se alcanza o equilibrio quQumico cando a presin total dentro do recipiente 1,0 atm (101,3 kPa) e a presin parcial do NO 0,70 atm (70,9 kPa), calcula:a) O valor de K a 298,15 K.b) O nmero de moles de cada un dos gases no equilibrio.Dato: R = 0,082 atmdm Kmol = 8,31 JKmol (P.A.U. Set. 11)Rta.: a) K = 0,13; b) n = 0,025 mol NO; n = 0,057 mol NO


Temperatura T = 298,15 K

Presin total no equilibrio p = 1,00 atm = 101,3 kPa

Presin parcial do NO no equilibrio p(NO) = 0,700 atm = 70,9 kPa

Constante dos gases ideais R = 0,082 atmdmKmol = 8,31 JKmol


Cantidade de NO e NO n(NO), n(NO)

EficuaficinsEcuacin de estado dos gases ideais

p V = n R T p=n R T

V



c [D]ed

[A]ea [B]e

b K p=pe

c(C ) ped (D)

pea(A) pe

b (B)

Soluficin:

A ecuacin qumica :

NO(g) 2 NO(g)

A constante de equilibrio en funcin das presins (en atm) :

K p=p e

2(NO2)pe(N2 O4)

A lei de Dalton das presins parciais di que a presin total a suma destas presins parciais.

p = p

p(NO) = 1,00 [atm] 0,700 [atm] = 0,30 atm

K p=p e

2(NO2)pe(N2 O4)

= 0,302

0,700=0,13

b) Supoendo comportamento ideal para os gases:

n(NO2)=p (NO2) V

R T= 0,30 atm2,00 dm

3

0,082 atmdm3 mol1 K1298,15 K=0,025 mol NO2

n(N2 O4)=p (N2 O4) V

R T= 0,700 atm2,00 dm

3

0,082 atmdm3 mol1 K1298,15 K=0,057 mol N2 O4


10. temperatura de 35 dispoemos, nun recipiente de 310 cm de capacidade, dunha mestura gasosa que contn 1,660 g de NO en equilibrio con 0,385 g de NO.a) Calcula a K da reaccin de disociacin do tetraxido de dinitrxeno temperatura de 35 .b) A 150 , o valor numrico de K de 3,20. Cal debe ser o volume do recipiente para que estean en

equilibrio 1 mol de tetraxido e dous moles de dixido de nitrxeno?Dato: R = 0,082 atmdm/(Kmol) (P.A.U. Xuo 07)Rta.: a) K = 0,01205; b) V = 1,25 dm

Datos Cifras signifficativas: 3Volume V = 310 cm = 0,310 dm

Temperatura apartado a) T = 35 = 308 K

Masa no equilibrio NO a 35 m(NO) = 1,660 g NO

Masa no equilibrio NO a 35 m(NO) = 0,385 g NO

Constante do equilibrio K a 150 K = 3,20

Cantidade no equilibrio NO a 150 n(NO) = 1,00 mol NO

Cantidade no equilibrio NO a 150 n(NO) = 2,00 mol NO

Masa molar: dixido de nitrxeno M(NO) = 46,0 g/mol

tetraxido de dinitrxeno M(NO) = 92,0 g/mol

InficgnitasConstante do equilibrio K a 35 K

Volume do recipiente V




c [D]ed

[A]ea [B]e

b

Soluficin:

A ecuacin qumica :

NO(g) 2 NO(g)

A expresin da constante de equilibrio:

K c=[NO2]e

2

[N2O4]e

As concentracins das especies no equilibrio son:

[NO2]e=0,385 g NO20,310 dm3

1 mol NO246,0 g NO2

=0,0270 0mol /dm3

[N2 O4]e=1,660 g N2 O4

0,310 dm31 mol N2 O492,0 g N2 O4

=0,0580 2mol /dm3

e o valor da constante de equilibrio a 35

K c=[NO2]e

2

[N2O4]e=(0,027)

2

0,0580 2=0,0120 5


b) Ao variar a temperatura, vara a constante de equilibrio. Volvendo escribir a expresin da constante temperatura de 150

K c'=3,20=

[NO2]e2

[N2 O4 ]e=(2,00V )

2

(1,00V )= 4,00

V

de onde:

V = 4,00 / 3,20 = 1,25 dm

11. A reaccin I(g) + H(g) 2 HI(g) ten, a 448 , un valor da constante de equilibrio K igual a 50. A esatemperatura un recipiente pechado de 1 dm contn inicialmente 1,0 mol de I e 1,0 mol de H.a) Calcula os moles de HI(g) presentes no equilibrio.b) Calcula a presin parcial de cada gas no equilibrio.Dato: R = 0,082 atmdmKmol (P.A.U. Xuo 11)Rta.: a) n(HI) = 1,56 mol HI; b) p(I) = p(H) = 1,3 MPa; p(HI) = 9,3 MPa



Cantidade inicial de iodo n(I) = 1,00 mol I

Cantidade inicial de hidrxeno n(H) = 1,00 mol H

Constante de equilibrio (en funcin das concentracins en moldm) K = 50,0


InficgnitasCantidade de HI no equilibrio n(HI)

Presin parcial de cada gas no equilibrio p(I), p(H), p(HI)

EficuaficinsLei de Dalton das presins parciais p = p


Ecuacin de estado dos gases ideais p V = n R T


c [D]ed

[A]ea [B]e

b

Soluficin:

a) A ecuacin qumica :

I(g) + H(g) 2 HI(g)

Chmase x cantidade de iodo que se transforma en ioduro de hidrxeno. Pola estequiometra da reaccin,

Cantidade I H 2 HI

inicial n 1,00 1,00 0 mol

que reacciona ou se forma n x x 2 x mol

no equilibrio n 1,00 x 1,00 x 2 x mol


A ecuacin da constante de equilibrio :

K c=[HI]e

2

[I2]e [H2]e

A concentracin en moldm obtense dividindo a cantidade entre o volume (en dm):

K c=50,0=(ne(HI )V )

2

(n e(I2)V )(n e(H2)V )=

( 2x1,00 )2

(1,00x1,00 )(1,00x1,00 )= (2 x )

2

(1,00x )2

50,0= 2 x1,00x

=7,07

x = 0,780 mol

As cantidades no equilibrio sern:

n(HI)= 2 x = 1,56 mol HI

n(H) = n(I) = 1,00 x = 0,22 mol HI

b) Supoendo comportamento ideal para os gases, a presin parcial de cada un deles vn dada por:

p i=ni R T

V

p (HI)= 1,56 mol HI 8,31 Jmol1 K1 721 K

1,00 103 m3=9,34 106 Pa=9,34 MPa=92,2 atm

p (H2)=p (I2)=0,22 mol8,31 Jmol1 K1721 K

1,00103 m3=1,3106 Pa=1,3 MPa=13 atm

12. Considera a seguinte reaccin: Br(g) 2 Br(g). Cando 1,05 moles de Br colcanse nun matraz de 0,980 dm a unha temperatura de 1873 K se disocia o 1,20 % de Br. Calcula a constante de equilibrio K da reaccin.

(P.A.U. Xuo 14)Rta.: a) K = 6,2510



Cantidade inicial de Br n(Br) = 1,05 mol Br

Grao de disociacin = 1,20 % = 0,01200


Outros smbolosCantidade de Br que se ha disociado n(Br)


Grao de disociacin =n dn0


Eficuaficins


c [D]ed

[A]ea [B]e

b

Soluficin:

A ecuacin de disociacin qumica do bromo :

Br(g) 2 Br(g)

Disocironse:

n(Br) = n(Br) = 0,01200 1,05 [mol Br] = 0,01206 mol Br disociados

Pola estequiometra da reaccin, as cantidades de bromo atmico formado e en equilibrio son:Br 2 Br

Cantidade inicial n 1,05 0 mol

Cantidade que reacciona ou se forma n 0,01206 0,02502 mol

Cantidade no equilibrio n 1,05 0,01 = 1,04 0,02502 mol

Concentracin no equilibrio [X] 1,04 / 0,980 = 1,06 0,02507 mol/dm


K c=[Br]e

2

[Br2]e=(0,0250 7)

2

1,06=6,25104 (concentracins en mol/dm)

13. Considera o seguinte proceso en equilibrio a 686 : CO(g) + H(g) CO(g) + HO(g). As concentra-cins en equilibrio das especies son:[CO] = 0,086 mol/dm; [H] = 0,045 mol/dm; [CO] = 0,050 mol/dm e [HO] = 0,040 mol/dm.a) Calcula K para a reaccin a 686 .b) Se se engadise CO para aumentar a sa concentracin a 0,50 mol/dm, cales serQuan as

concentracins de todos os gases unha vez restablecido o equilibrio?(P.A.U. Set. 14)

Rta.: a) K = 0,517; b) [CO] = 0,47; [H] = 0,020; [CO] = 0,075 e [HO] = 0,065 mol/dm

Datos Cifras signifficativas: 2Temperatura T = 686 = 959 K

Concentracin no equilibrio de H [H] = 0,045 mol/dm H

Concentracin no equilibrio de CO [CO] = 0,086 mol/dm CO

Concentracin no equilibrio de HO [HO] = 0,040 mol/dm HO

Concentracin no equilibrio de CO [CO] = 0,050 mol/dm CO

Concentracin inicial de CO no apartado b) [CO] = 0,50 mol/dm CO

InficgnitasConstante de equilibrio K

Concentracins no novo equilibrio [H], [CO], [HO], [CO]



c [D]ed

[A]ea [B]e

b


Soluficin:

a) A constante de equilibrio K vale

K c=[H2 O]e [CO]e[H2]e [CO2]e

=0,040 mol /dm3 0,050 mol /dm3

0,045 mol /dm3 0,086 mol /dm3=0,52 (concentracins en mol/dm)

b) Chamando x s concentracins en mol/dm de CO que reaccionan desde que a concentracin de CO 0,50 mol/dm ata alcanzar o equilibrio, pdese escribir:

CO H CO HO

Concentracin inicial [X] 0,50 0,045 0,050 0,040 mol/dm

Concentracin que reacciona ou se forma [X] x x x x mol/dm

Concentracin no equilibrio [X] 0,50 x 0,045 x 0,050 + x 0,040 + x mol/dmA expresin da constante de equilibrio en funcin das concentracins :

K c=[H2O ]eb [CO]eb[CO2]eb [H2]eb

=(0,040+x )(0,050+x )(0,50x )(0,045x )

=0,52

Resolvendo a ecuacin de segundo grao d das solucins. Unha delas (-0,79) non vlida, xa que su-poera a existencia de concentracins negativas no equilibrio. A outra solucin x = 0,025 mol/dm.As concentracins no equilibrio son:

[CO] = 0,475 mol/dm

[H] = 0,020 mol/dm

[CO] = 0,075 mol/dm

[HO] = 0,065 mol/dm

14. Un recipiente pechado de 1 dm, no que se fixo previamente o baleiro, contn 1,998 g de iodo (slido). Seguidamente, quntase ata alcanzar a temperatura de 1200 . A presin no interior do recipiente de 1,33 atm. Nestas condicins, todo o iodo chase en estado gasoso e parcialmente disociado en to-mos: I(g) 2 I(g)a) Calcula o grao de disociacin do iodo molecular.b) Calcula as constantes de equilibrio K e K para a devandita reaccin a 1200 .Dato: R = 0,082 atmdmKmol (P.A.U. Set. 09)Rta.: a) = 39,8 % b) K = 8,2610; K = 0,999



Masa inicial de I m(I) = 1,998 g I

Presin total no equilibrio p = 1,330 atm


Masa molar I M(I) = 253,8 g/mol

InficgnitasGrao de disociacin


EficuaficinsPresin dunha mestura de gases p V =n R T



Eficuaficins


Constante de concentracins do equilibrio: a A + b B c C + d D K c=[C ]e

c [D]ed

[A]ea [B]e

b

Constante de presins do equilibrio: a A + b B c C + d D K p=pe

c (C) p ed (D)

pea (A) pe

b (B)

Soluficin:

a) Inicialmente hai

n0(I2)=1,998 g I2 1 mol I2

253,8 g I2=7,872103 mol I2

Se se chama x cantidade de iodo molecular que se disocia e represntase nun cadro as cantidades (moles) de cada gas:

Cantidade I 2 I

inicial n 7,87210 0,00 mol

que reacciona ou se forma n x 2 x mol

no equilibrio n 7,87210 x 2 x mol

A cantidade total de gas no equilibrio ser

n =7,87210 x + 2 x = 7,87210 + x

Por outra banda, pdese calcular a cantidade de gas a partir da presin total

nt=p VR T

= 1,330 atm 1,00 dm3

0,082006 atmdm3 K1 mol1 1473 K=0,011000 mol gas

Despexando

x = 0,011000 7,87210 = 3,13010 mol de I que reaccionou

As cantidades de cada especie no equilibrio son:

n(I) = 2 x = 6,26010 mol I no equilibrio

n(I) = 7,87210 x = 0,011000 3,13010 = 4,74210 mol I no equilibrio

O grao de disociacin, por tanto, foi:

=n rn0= 3,130 10

3

7,872 103=0,3970 6=39,76 %

b) A constante de equilibrio en funcin das concentracins :

K c=[ I]e

2

[ I2]e=(6,280 103 mol I1,00dm3 )

2

( 4,742103 mol I21,00 dm3 )=8,264103

Para calcular a constante en funcin das presins, podemos empregar a relacin:

K p=pC

c pDd

pAa pB

b =([C] R T )c ([D] R T )d

([A ] R T )a([B ] R T )b=[C ]

c [D]d

[A]a [B ]b(R T )c+d(a+b)=K c (R T )

n


K = K (R T) = 8,26410 (0,082006 1473) = 0,99809

15. Introdcese PCl nun recipiente pechado de 1 dm de capacidade e quntase a 493 K ata descom-poerse termicamente segundo a reaccin: PCl(g) PCl(g) + Cl(g). Unha vez alcanzado o equili-brio, a presin total de 1 atm (101,3 kPa) e o grao de disociacin 0,32. Calcula:a) As concentracins das especies presentes no equilibrio e as sas presins parciaisb) O valor de K e K.Dato: R = 0,082 atmdmKmol = 8,31 JKmol (P.A.U. Set. 13)Rta.: a) [PCl] = 0,01207 mol/dm; [Cl] = [PCl] = 0,00600 mol/dm; b) p(PCl) = 0,515 atm = 52,2 kPa;

p(PCl) = p(Cl) = 0,243 atm = 24,6 kPa; b) K = 2,8210; K = 0,114 [p en atm]



Presin total no equilibrio p = 1,00 atm

Grao de disociacin = 0,320


InficgnitasConcentracins de cada especie no equilibrio [PCl], [PCl], [Cl]

Presins parciais de cada especie no equilibrio p(PCl), p(PCl), p(Cl)


Outros smbolosCantidade da substancia X no equilibrio n(X)

EficuaficinsLei de Dalton das presins parciais p = p

Concentracin da substancia X [X] = n(X) / V

Ecuacin de estado dos gases ideais p V = n R T



c [D]ed

[A]ea [B]e

b K p=pe

c (C ) ped (D)

pea(A) pe

b (B)

Soluficin:

b) Supoendo comportamento ideal para os gases:

ne t=P VR T

= 1,00 atm 1,0 L0,0820 0atmLmol1 K1 493 K

=0,0240 7mol de gases no equilibrio

A ecuacin de disociacin :

PCl(g) PCl(g) + Cl(g)

Chmase x cantidade de PCl disociada. Pola estequiometra da reaccin,Cantidade PCl PCl Cl

inicial n n 0 0 mol

que reacciona ou se forma n n n n mol

no equilibrio n n n n n mol


A cantidade de gas que hai no equilibrio : n = n n + n + n = n + n = (1 + ) nComparando co resultado anterior,

0,02407 = (1 + 0,320)n

n = 0,02407 / 1,320 = 0,01807 mol PCl inicial

As cantidades no equilibrio sern:

n(PCl) = n n = (1 ) n = (1 0,320) 0,01807 = 0,01207 mol PCl no equilibrio

n(Cl) = n(PCl) = n = 0,320 0,01807 = 0,006000 mol

E as concentracins sern:

[PCl] = 0,01207 mol PCl / 1,0 dm = 0,01207 mol / dm

[Cl] = [PCl] = 0,006000 mol / 1,0 dm = 0,006000 mol / dm

E as presins parciais:

p (PCl5)=n (PCl5) R T

V=[PCl5] R T=0,0120 7mol 0,082 atmdm

3 mol1 K1 493 K=0,515 atm

p(PCl) = 0,515 atm = 52,2 kPa

p (Cl2)=p (PCl3)=n(PCl3) R T

V=[PCl3] R T=0,006 mol 0,082 atmdm

3 mol1 K1 493 K=0,243 atm

p(PCl) = p(Cl) = 0,243 atm = 24,6 kPa

a) A constante de equilibrio en funcin das concentracins

K c=[PCl3]e [Cl2]e

[PCl5 ]e= 0,0060,006

0,0120 7=2,82103 (concentracins en mol/dm)


K p=pe(PCl3) pe(Cl2)

pe(PCl5)=[PCl3]e R T [Cl2]e R T

[PCl5]e R T=[PCl3]e [Cl2]e

[PCl5]e R T =K c R T

K = K R T = 2,8210 0,082 493 = 0,114 (presins en atm)

16. O COCl gasoso disciase a unha temperatura de 1000 K, segundo a seguinte reaccin:COCl(g) CO(g) + Cl(g). Cando a presin de equilibrio de 1 atm a porcentaxe de disociacin de COCl do 49,2 %. Calcula:a) O valor de Kb) A porcentaxe de disociacin de COCl cando a presin de equilibrio sexa 5 atm a 1000 K

(P.A.U. Xuo 05)Rta.: a) K = 0,32; b) = 24,5 %

Datos Cifras signifficativas: 3Temperatura T = 1000 K

Presin total no equilibrio inicial p = 1,00 atm

Grao de disociacin = 49,2 % = 0,492

Presin total no equilibrio fnal p = 5,00 atm


InficgnitasConstante de equilibrio K

Porcentaxe de disociacin a 5 atm


Outros smbolosCantidade da substancia X no equilibrio n(X)

EficuaficinsFraccin molar dunha substancia i x = n / n = n / n

Lei de Dalton das presins parciais p = x p


Constante do equilibrio: a A + b B c C + d D K p=pe

c (C ) ped (D)

pea(A) pe

b (B)

Soluficin:

a) Chmase n cantidade inicial de COCl. A cantidade de COCl disociada ser:

n(COCl) = n

Pola estequiometra da reaccin,Cantidade COCl CO Cl

inicial n n 0 0 mol

que reacciona ou se forma n n n n mol

no equilibrio n (1 ) n n n mol

A cantidade de gas que hai no equilibrio :

n = (1 ) n + n + n = (1 + ) n

As fraccins molares e as presins parciais de cada gas no equilibrio son:COCl CO Cl

fraccin molar x11+

1+

1+

presin p11+

p t

1+pt

1+

pt atm


K p=pe(CO) pe(Cl2)

pe(COCl2)=

1+

p t

1+ p t

11+

p t= (1+ )(1)

pt = 2

1 2 pt

Substitundo os valores

K p= 2

1 2 p t=

0,4922

10,49221,00=0,319 (presins en atm)

(Se a presin inicial s ten unha cifra signifcativa, p = 1 atm, a constante valer K = 0,3)

b) Cando a presin sexa de p = 5,00 atm, a cantidade de gas na nova situacin de equilibrio ser menor (o equilibrio desprazouse cara formacin de COCl). A cantidade n de COCl disociada nestas condicins ser menor e o novo grao de disociacin = n / n tamn.Da expresin obtida no apartado anterior e co mesmo valor para a constante de equilibrio, xa que a tempe-ratura non cambia:


0,319= b

2

1 b2 5,00

0,06309 (1 ) =

b= 0,0630 91,0630 9=0,245=24,5 %que inferior ao valor inicial, tal como esperbase.

SOLUBILIDADE

1. O cloruro de prata un sal pouco soluble e a sa constante de produto de solubilidade vale 1,810.a) Escribe a ecuacin quQumica do equilibrio de solubilidade deste sal e deduza a expresin para a

constante do produto de solubilidade.b) Determina a mxima cantidade deste sal, expresada en gramos, que pode disolverse por decQumetro

cbico de disolucin.(P.A.U. Xuo 07)

Rta.: b) m = 1,92 10 g AgCl /dm D

Datos Cifras signifficativas: 2Produto de solubilidade do AgCl K = 1,810

Masa molar do cloruro de prata M(AgCl) = 143 g/mol

InficgnitasMxima masa de AgCl que pode disolverse en cada dm de disolucin. s


Concentracin molar (mol/dm) s = n / V = s / M

Produto de solubilidade do equilibrio: BA(s) b B(aq) + a A(aq) K = [A] [B]

Soluficin:

a) O equilibrio de solubilidade

AgCl(s) Ag(aq) + Cl(aq)

AgCl Ag Cl

Concentracin no equilibrio [X] s s mol/dm

A constante de equilibrio K :

K = [Ag] [Cl] = s s = s

b) Como a solubilidade s a concentracin da disolucin saturada, ou o que o mesmo, a mxima cantida-de de sal, que pode disolverse por dm de disolucin

s=K s=1,8 1010=1,3105 mol AgCl /dm3 DPasando os moles a gramos

s '=1,3 105 mol AgCl /dm3 D 143 g AgCl1 mol AgCl

=1,92 103 g AgCl /dm3 D

2. Calcula, a 25 :


a) A solubilidade en mg/dm do AgCl en auga.b) A solubilidade en mg/dm do AgCl nunha disolucin acuosa que ten unha concentracin de in

cloruro de 0,10 mol/dm.Dato: O produto de solubilidade do AgCl a 25 K = 1,710 (P.A.U. Set. 07)Rta.: a) s = 1,9 mg/dm; b) s = 2,410 mg/dm



Concentracin da disolucin do Cl [Cl] = 0,10 mol/dm

Masa molar do cloruro de prata M(AgCl) = 143 g/mol

InficgnitasSolubilidade (mg/dm) do AgCl en auga s

Solubilidade (mg/dm) do AgCl en Cl 0,10 mol/dm s

Outros smbolosConcentracin (mol/dm) en de AgCl en auga e en Cl 0,10 mol/dm s, s




Soluficin:



AgCl Ag Cl



K = [Ag] [Cl] = s s = s = 1,710

s=K s=1,7 1010=1,3105 mol AgCl/dm3 Ds = 1,310 mol/dm 143 g/mol = 1,910 g AgCl / dm D = 1,9 mg/dm D

b)Concentracin AgCl Ag Cl

inicial [X] 0 0,10 mol/dm

reacciona ou se forma [X] s s s mol/dm

no equilibrio [X] s 0,10 + s mol/dmA constante de equilibrio K :

K = [Ag] [Cl] = s (0,10 + s)= 1,710

En primeira aproximacin, podemos considerar s desprezable s fronte a 0,1, (s


s = 1,710 mol/dm 143 g/mol = 2,410 g AgCl / dm D = 2,410 mg/dm D

menor que a solubilidade en auga (efecto do in comn).

3. O produto de solubilidade do PbBr 8,910. Determina a solubilidade molar:a) En auga pura.b) Nunha disolucin de Pb(NO) de concentracin 0,20 mol/dm considerando que este sal est

totalmente disociado.(P.A.U. Set. 14)

Rta.: a) s = 0,013 mol/dm; b) s = 3,310 mol/dm

Datos Cifras signifficativas: 2Produto de solubilidade do PbBr K = 8,910

Concentracin da disolucin do Pb(NO) [Pb(NO)] = 0,20 mol/dm

InficgnitasSolubilidade (mol/dm) do PbBr en auga s

Solubilidade (mol/dm) do PbBr en Pb(NO) 0,2 mol/dm s

EficuaficinsProduto de solubilidade do equilibrio: BA(s) b B(aq) + a A(aq) K = [A] [B]

Soluficin:


PbBr(s) Pb(aq) + 2 Br(aq)

PbBr Pb 2 Br

Concentracin no equilibrio [X] s 2 s mol/dm


K = [Pb] [Br]e = s (2 s) = 4 s = 8,910

A solubilidade do bromuro de chumbo(II) en auga vale:

sa=3K s4 = 3 8,9 1064 =0,013 mol PbBr2 /dm3 D

b) O nitrato de chumbo(II) estar totalmente disociado.

Pb(NO)(s) Pb(aq) + 2 Cl(aq)

[Pb] = [Pb(NO)] = 0,20 mol Pb/dm D

Cando se disolve o bromuro de chumbo(II) na disolucin de nitrato de chumbo(II), que xa contn ins chumbo(II), as concentracins son:

Concentracin PbBr Pb 2 Br

inicial [X] 0,20 0 mol/dm

reacciona ou se forma [X] s s 2 s mol/dm

no equilibrio [X] 0,20 + s 2 s mol/dm


K = [Pb] [Br]e = (0,20 + s) (2 s) = 8,910

En primeira aproximacin, podemos considerar desprezable s fronte a 0,2, (s


0,20 (2 s)2 8,910

sb= 8,9 1060,20 4 =3,3 103 mol /dm3Vese que ese valor desprezable fronte a 0,20.

4. A solubilidade do BaF en auga de 1,30 g/dm. Calcula:a) O produto de solubilidade do sal.b) A solubilidade do BaF nunha disolucin acuosa de concentracin 1 mol/dm de BaCl,

considerando que este sal est totalmente disociado.(P.A.U. Xuo 15)

Rta.: a) K = 1,6310; b) s = 6,3810 mol/dm

Datos Cifras signifficativas: 3Solubilidade do BaF s = 1,30 g/dm

Concentracin da disolucin do BaCl [BaCl] = 1,00 mol/dm

Masa molar do fuoruro de bario M(BaF) = 175 g/mol

InficgnitasProduto de solubilidade do BaF K

Solubilidade do BaF en BaCl 1 mol/dm s

Outros smbolosConcentracin (mol/dm) en de BaF en auga s




Soluficin:

a) A solubilidade do fuoruro de bario :

[BaF2]=s=1,3 g /dm3

175 g/mol=0,007041 mol /dm3

O equilibrio de solubilidade

BaF(s) Ba(aq) + 2 F(aq)

BaF Ba 2 F



K = [Ba] [F]e = s (2 s) = 4 s = 4 (0,007041) = 1,6310

b) Suponse que a concentracin de cloruro de bario ten tres cifras signifcativas.O cloruro de bario estar totalmente disociado.

BaCl(s) Ba(aq) + 2 Cl(aq)

[Ba] = [BaCl] = 1,00 mol Ba /dm D

Concentracin BaF Ba 2 F



Concentracin BaF Ba 2 F




K = [Ba] [F]e = (1,00 + s) (2 s) = 1,6310

En primeira aproximacin, podemos considerar desprezable s fronte a 1 ,00, (s 1,00). Entn:

1,00 (2 s) 1,6310

s2= 1,631061,00 4 =6,38104 mol /dm3que desprezable.Se se quere, pdese calcular a solubilidade en g/dm, que sera

s = 6,3810 mol/dm 175 g/mol = 0,112 g/dm

Anlise: Vese que a solubilidade en BaCl, s = 6,3810 mol/dm menor que a solubilidade en auga, s = 0,007041 mol/dm, debido ao efecto do in comn Ba.

5. A 25 a solubilidade do PbI en auga pura 0,7 g/L. Calcula:a) O produto de solubilidade.b) A solubilidade do PbI a esa temperatura nunha disolucin de KI de concentracin 0,1 mol/dm.

(P.A.U. Set. 16)Rta.: a) K = 1,4010; b) s = 0,646 mg/dm

Datos Cifras signifficativas: 3Solubilidade do PbI s = 0,700 g/dm

Concentracin da disolucin do KI [KI] = 0,100 mol/dm

Masa molar do ioduro de chumbo(II) M(PbI) = 461 g/mol

InficgnitasProduto de solubilidade do PbI K

Solubilidade do PbI en KI 0,1 mol/dm s

Outros smbolosConcentracin (mol/dm) en de PbI en auga s




Soluficin:

a) A solubilidade do ioduro de chumbo(II) :

[PbI 2]=s=0,700 g /dm3

461g /mol=0,001052 mol /dm3

O equilibrio de solubilidade

PbI(s) Pb(aq) + 2 I(aq)


PbI Pb 2 I



K = [Pb] [I]e = s (2 s) = 4 s = 4 (0,001052) = 1,4010

b) O ioduro de potasio estar totalmente disociado.

KI(s) K(aq) + I(aq)

[I] = [KI] = 0,100 mol I /dm D

Concentracin PbI Pb 2 I



no equilibrio [X] s 0,100 + 2 s mol/dm


K = [Pb] [I] = s (0,100 + 2 s) = 1,4010

En primeira aproximacin, podemos considerar desprezable 2 s fronte a 0,100, (2 s



PbI(s) Pb(aq) + 2 I(aq)

PbI Pb 2 I



K = [Pb] [I]e = s (2 s) = 4 s = 9,610

s= 3 K s4 = 3 9,61094 =1,3 103 mol PbI2/dm3 Db) Suponse que a concentracin de ioduro de calcio ten das cifras signifcativas.O ioduro de calcio est totalmente disociado.

CaI(s) Ca(aq) + 2 I(aq)

[I] = 2 [CaI] = 0,020 mol Ca /dm D

Concentracin PbI Pb 2 I



no equilibrio [X] s 0,020 + 2 s mol/dm


K = [Pb] [I] = s (0,020 + 2 s) = 9,610

En primeira aproximacin, podemos considerar desprezable 2 s fronte a 0,01, (2 s


InficgnitasMasa de MgF disolta en 250 cm de disolucin de Mg(NO) de concentra-cin 0,1 mol/dm

m

Outros smbolosSolubilidade (mol/dm) de l MgF en auga s

Solubilidade (mol/dm) do MgF en Mg (NO) 0,1 mol/dm s

Solubilidade (g/dm) do MgF en Mg (NO) 0,1 mol/dm s




Soluficin:


MgF(s) Mg(aq) + 2 F(aq)

MgF Mg 2 F



K = [Mg] [F]e = s (2 s) = 4 s = 8,0010

A solubilidade do fuoruro de magnesio en auga vale:

sa=3 K s4 = 3 8,00 1084 =0,002071 mol MgF2/dm3 D

A cantidade do fuoruro de magnesio que se pode disolver en 0,250 dm de auga :

n(MgF) = 0,250 dm 0,002071 mol MgF /dm = 6,7910 mol MgF

A masa do fuoruro de magnesio que se pode disolver en 0,250 dm de auga :

m = 6,7910 mol MgF 62,3 g/mol = 0,04203 g MgF

b) O nitrato de magnesio est totalmente disociado.

Mg(NO)(s) Mg(aq) + 2 NO(aq)

[Mg] = [Mg(NO)] = 0,100 mol Mg /dm D

Concentracin MgF Mg 2 F





K = [Mg] [F]e = (0,100 + s) (2 s) = 8,0010

En primeira aproximacin, podemos considerar desprezable s fronte a 0 ,100, (s 0,100). Entn:

0,100 (2 s) 8,0010

sb= 8,00 1080,100 4=4,47104 mol /dm3


que desprezable.A solubilidade en g/dm sera

s = 4,4710 mol/dm 62,3 g/mol = 0,02708 g/dm

A masa do fuoruro de magnesio que se pode disolver en 0,250 dm de disolucin de Mg(NO) de concen-tracin 0,1 mol/dm :

m = 0,250 dm 0,02708 g MgF /dm = 6,9610 g MgF

Anlise: A masa de MgF que se pode disolver en 0,250 dm de disolucin de Mg(NO) de concentracin 0,1 mol/dm, m = 6,9610 g menor que a que se pode disolver en 0,250 dm de auga, m = 0,04203 g, debido ao efecto do in comn Mg.

8. O produto de solubilidade do Mn(OH), medido a 25 , vale 410. Calcula:a) A solubilidade en auga expresada en g/dmb) O pH da disolucin saturada.

(P.A.U. Set. 06)Rta.: a) s = 1,910 g / dm ; b) pH = 9,6

Datos Cifras signifficativas: 2Produto de solubilidade do Mn(OH) K = 4,010

Masa molar do hidrxido de manganeso(II) M(Mn(OH)) = 89 g/mol

InficgnitasSolubilidade (g/dm) do Mn(OH) s

pH da disolucin saturada pH

Outros smbolosConcentracin (mol/dm) de Mn(OH) s

EficuaficinsConcentracin molar (mol/dm) s = n / V = s / M

pH pH = -log[H]

pOH pOH = -log[OH]

Produto inico da auga pH + pOH = 14


Soluficin:


Mn(OH)(s) Mn(aq) + 2 OH(aq)

Mn(OH) Mn 2 OH



K = [Mn] [OH]e = s (2 s) = 4 s = 4,010

s= 3 K s4 = 34,0 10144 =2,2105 mol Mn(OH)2/dm3 Ds = 2,210 mol/dm 89 g/mol = 1,910 g Mn(OH) / dm D

b) pOH = -log[OH] = -log[2 s] = -log[4,410] = 4,4


pH = 14,0 4,4 = 9,6

que bsico.

9. O produto de solubilidade do ioduro de prata 8,310. Calcula:a) A solubilidade do ioduro de prata expresada en gdmb) A masa de ioduro de sodio que se debe engadir a 100 cm de disolucin de concentracin 0,005

mol/dm de nitrato de prata para iniciar a precipitacin do ioduro de prata.(P.A.U. Set. 10)

Rta.: a) s = 2,110 g/dm; b) m = 2,510 g NaI

Datos Cifras signifficativas: 2Produto de solubilidade do AgI K = 8,310

Volume disolucin de AgNO V = 100 cm = 0,100 dm

Concentracin da disolucin de AgNO [AgNO] = 0,00500 mol/dm

Masa molar do ioduro de prata M(AgI) = 235 g/mol

InficgnitasSolubilidade do ioduro de prata s

Masa de ioduro de sodio para iniciar a precipitacin m(NaI)




Soluficin:


AgI(s) Ag(aq) + I(aq)

AgI Ag I



K = [Ag] [I] = s s = s = 8,310

s=K s=8,3 1017=9,1109 mol AgI/dm3 D

s '=9,1 109 mol AgI /dm3 D 235 g AgI1 mol AgI

=2,1 106 g /dm3 D

b) O AgNO est totalmente disociado na disolucin

AgNO(s) Ag(aq) + NO(aq)

A concentracin do in prata ser a mesma que a do nitrato de prata:

[Ag] = [AgNO] = 0,00500 = 5,010 mol/dm

Formarase precipitado cando:

Q = [Ag] [I] K

[I]K s

[Ag+ ]= 8,310

17

5,0103=1,7 1014 mol /dm3

Cando se disolva o ioduro de sodio, disociarase totalmente


NaI(s) I(aq) + Na(aq)

e a concentracin de ioduro de sodio ser a mesma que a do in ioduro:

[NaI] = [I] =1,710 mol/dm

A masa de ioduro de sodio para producir 100 cm de disolucin desa concentracin:

m (NaI)=0,100 dm3 D 1,7 1014 mol NaI

1 dm3 D

150 g NaI1 mol NaI

=2,5 1013 g NaI

10. a) Sabendo que a 25 a K(BaSO) 1,110, determina a solubilidade do sal en g/dm.b) Se 250 cm dunha disolucin de BaCl de concentracin 0,00400 mol/dm engdense a 500 cm de di-solucin de KSO de concentracin 0,00800 mol/dm e supoendo que os volumes son aditivos, indica se se formar precipitado ou non.

(P.A.U. Xuo 14)Rta.: a) s = 2,410 g/dm; b) Si. 1,310 5,310 > K

Datos Cifras signifficativas: 2Produto de solubilidade do BaSO K = 1,110

Volume disolucin de BaCl V = 250 cm = 0,25 dm

Volume disolucin KSO V = 500 cm = 0,50 dm

Concentracin da disolucin do BaCl [BaCl] = 0,00400 mol/dm

Concentracin do KSO [KSO] = 0,00800 mol/dm

Masa molar do sulfato de bario M(BaSO) = 233 g/mol

InficgnitasSolubilidade do sulfato de bario en g/dm s

Se se formar precipitado Q

Outros smbolosSolubilidade do sulfato de bario en mol/dm s



Soluficin:


BaSO(s) Ba(aq) + SO(aq)

BaSO Ba SO



K = [Ba] [SO] = s s = s = 1,110

A solubilidade do sulfato de bario

s=K s=1,1 1010=1,0 105 mol BaSO4/dm3 Dque se pode expresar en g/dm:


s '=1,0 105 mol BaSO4 /dm3 D

233 g BaSO1 mol BaSO

=2,4 103 g /dm3 D

b) Os sales das disolucins estn totalmente disociados.

BaCl(s) Ba(aq) + 2 Cl(aq)

KSO(s) SO(aq) + 2 K(aq)

As concentracins iniciais dos ins son:

[Ba] = [BaCl] = 0,00400 mol/dm

[SO] = [BaSO] = 0,00800 mol/dm

Ao mesturar ambas as disolucins, dilense. Supoendo volumes aditivos, as novas concentracins son:

[Ba2+]=n(Ba2+)

V T= 0,25 dm

3 0,0040 0mol Ba2+ /dm3

(0,25+0,50) dm3=1,3103 mol Ba2+ /dm3

[SO42]=

n (SO42)

V T=

0,50 dm3 0,0080 0mol SO42/dm3

(0,25+0,50) dm3=5,3103 mol SO4

2 /dm3

Formarase precipitado se Q = [Ba] [SO] > K

[Ba] [SO] = 1,310 5,310 = 7,110 > 1,110

e, por tanto, frmase precipitado.

11. O produto de solubilidade do cloruro de prata vale 1,7010 a 25 . Calcula:a) A solubilidade do cloruro de prata.b) Se se formar precipitado cando se engaden 100 cm dunha disolucin de NaCl de concentracin

1,00 mol/dm a 1,0 dm dunha disolucin de AgNO de concentracin 0,01 mol/dm.(P.A.U. Set. 09)

Rta.: a) s = 1,310 mol/dm; b) Si [Ag] [Cl] = 8,310 > K


Volume disolucin de AgNO V = 1,0 dm

Volume disolucin NaCl V = 100 cm = 0,10 dm

Concentracin da disolucin do AgNO [AgNO] = 0,010 mol/dm

Concentracin do NaCl [NaCl] = 1,0 mol/dm

InficgnitasSolubilidade do cloruro de prata s




Soluficin:




AgCl Ag Cl



K = [Ag] [Cl] = s s = s = 1,710

s=K s=1,7 1010=1,3105 mol AgCl/dm3 Db) Os sales das disolucins estn totalmente disociados.

AgNO(s) Ag(aq) + NO(aq)

NaCl(s) Cl(aq) + Na(aq)


[Ag] = [AgNO] = 1,010 mol/dm

[Cl] = [NaCl] = 1,0 mol/dm


[Ag+ ]=n (Ag+)

V T=1,00 dm

30,01 mol+Ag+ /dm3

(1,00+0,10) dm3=9,1103 mol Ag+/dm3

[Cl]= n(Cl)

V T=0,10 dm

3 1,0 mol Cl/dm3

(1,00+0,10) dm3=9,1 102 mol Cl/dm3

Formarase precipitado se Q = [Ag] [Cl] > K

[Ag] [Cl] = 9,110 9,110 = 8,310 > 1,710


12. O PbCO un sal moi pouco soluble na auga cunha K de 1,510. Calcula:a) A solubilidade do sal.b) Se se mesturan 150 cm dunha disolucin de Pb(NO) de concentracin 0,04 mol/dm con 50 cm

dunha disolucin de NaCO de concentracin 0,01 mol/dm, razoa se precipitar o PbCO no recipiente onde se fixo a mestura.

(P.A.U. Xuo 11)Rta.: a) s = 3,910 mol/dm; b) Si

Datos Cifras signifficativas: 2Produto de solubilidade do PbCO K = 1,510

Volume da disolucin de Pb(NO) V = 150 cm = 0,150 dm

Concentracin da disolucin de Pb(NO) [Pb(NO)] = 0,040 moldm

Volume da disolucin de NaCO V = 50 cm = 0,050 dm

Concentracin da disolucin de NaCO [NaCO] = 0,010 moldm

InficgnitasSolubilidade s

Se se formar precipitado de PbCO Q



Soluficin:



PbCO(s) Pb(aq) + CO(aq)

PbCO Pb CO



K = [Pb] [CO] = s s = s

Como a solubilidade s a concentracin da disolucin saturada, ou o que o mesmo, a mxima cantidade de sal que pode disolverse por dm de disolucin

s=K s=1,5 1015=3,9108 mol PbNO3/dm3 Db) Os sales das disolucins estn totalmente disociados.

Pb(NO)(s) Pb(aq) + 2 NO(aq)

NaCO(s) 2 Na(aq) + CO(aq)


[Pb] = [Pb(NO)] = 0,04 moldm

[CO] = [NaCO] = 0,01 moldm


[Pb2+ ]=n (Pb2+)

V T=0,150 dm

3 0,040 mol Pb2+ /dm3

(0,150+0,050) dm3=0,030 mol Pb2+/dm3 D

[CO32]=

n (CO32)

V T=

0,050 dm3 0,010 mol CO32/dm3

(0,150+0,050) dm3=0,0020 5mol CO3

2/dm3 D

Formarase precipitado se Q = [Pb] [CO] > K

[Pb] [CO] = 0,030 0,00205 = 7,510 > 1,510

Formarase precipitado.

13. O sulfato de estroncio un sal moi pouco soluble en auga. A cantidade mxima deste sal que se pode disolver en 250 cm de auga a 25 de 26,0 mg.a) Calcula o valor da constante do produto de solubilidade do sal a 25 .b) Indica se se formar un precipitado de sulfato de estroncio ao mesturar volumes iguais de

disolucins de NaSO de concentracin 0,02 mol/dm e de SrCl de concentracin 0,01 mol/dm, considerando que ambos os sales estn totalmente disociados.

Supn os volumes aditivos. (P.A.U. Xuo 12)Rta.: a) K = 3,2110; b) Si.

Datos Cifras signifficativas: 2Masa de SrSO m = 26,0 mg = 0,02600 g

Volume disolucin de SrSO V = 250 cm = 0,250 dm

Concentracin da disolucin do NaSO [NaSO] = 0,010 mol/dm

Concentracin do SrCl [SrCl] = 0,020 mol/dm

InficgnitasConstante de solubilidade do sulfato de estroncio K





Soluficin:


SrSO(s) SrSO(aq) Sr(aq) + SO(aq)


K = [Sr] [SO]

O sulfato de estroncio que se disolve est totalmente disociado. A concentracin do SrSO(aq)

s=[SrSO4(aq)]=0,260 g SrSO40,250 dm3 D

1 mol SrSO4184 g SrSO4

=5,66 104 mol /dm3 D

e a constante de equilibrio de solubilidade vale

K = s s = s = 3,2110

b) Os sales das disolucins estn totalmente disociados.

NaSO(s) 2 Na(aq) + SO(aq)

SrCl(s) Sr(aq) + 2 Cl(aq)


[Sr] = [SrCl] = 0,020 mol/dm

[SO] = [NaSO] = 0,010 mol/dm

Ao mesturar ambas as disolucins, dilense. Como os volumes considranse aditivos, o volume da mestura o dobre do volume de cada disolucin e as novas concentracins son:

[Sr2+]=n(Sr2+)

V T=V 0,020 mol Sr

2+/dm3

2V=0,010mol Sr 2+ /dm3

[SO42]=

n (SO42)

V T=

V 0,010 mol SO42/dm3

2 V=0,0050 0mol SO4

2/dm3

Formarase precipitado se Q = [Sr] [SO] > K

Q = [Sr] [SO] = 0,010 0,00500 = 5,010 > 3,2110


14. O produto de solubilidade do cloruro de chumbo(II) 1,610 a 298 K.a) Determina a solubilidade do cloruro de chumbo(II) expresada en mol/dm.b) Mestranse 200 cm dunha disolucin de concentracin 1,010 mol/dm de Pb(NO) e 200 cm

dunha disolucin de HCl de pH = 3. Supoendo que os volumes son aditivos indica se precipitar cloruro de chumbo(II).

(P.A.U. Set. 12)Rta.: a) s = 0,016 mol/dm; b) Non

Datos Cifras signifficativas: 2Produto de solubilidade do PbCl K = 1,610

Volume disolucin de Pb(NO) V = 200 cm = 0,200 dm

Concentracin da disolucin do Pb(NO) [Pb(NO)] = 1,010 mol/dm


Datos Cifras signifficativas: 2Volume disolucin de HCl V = 200 cm = 0,200 dm

pH da disolucin de HCl pH = 3,0

InficgnitasSolubilidade do PbCl s



pH pH = -log[H]


Soluficin:


PbCl(s) PbCl(aq) Pb(aq) + 2 Cl(aq)

A constante de equilibrio K de solubilidade en funcin das concentracins

K = [Pb] [Cl]e = s (2 s) = 4 s = 1,610

Despexando a solubilidade s

s= 31,6 1054 =0,016 mol/dm3b) O nitrato de chumbo(II) disolto est totalmente disociado.

Pb(NO)(s) Pb(aq) + 2 (NO)(aq)

A concentracin inicial do in Pb :

[Pb] = [Pb(NO)] = 1,010 mol/dm

A ionizacin do HCl disolto

HCl(aq) H(aq) + Cl(aq)

A concentracin inicial de ins Cl a mesma que a de ins H, que se calcula a partir do pH

[H] = 10 = 10 = 1,010 mol/dm

[Cl] = [H] = 1,010 mol/dm

Ao mesturar ambas as disolucins, dilense. Como os volumes considranse aditivos, o volume da mestura a suma dos volumes de cada disolucin e as novas concentracins son:

[Pb2+ ]=n (Pb2+)

V T=0,200 [dm

3] 1,0103 [mol Pb2+ /dm3]0,400[dm3]

=5,0104 mol Pb2+ /dm3

[Cl]= n(Cl)

V T=0,200dm

3 1,0 time103 mol Cl/dm3

0,400 dm3=5,0104 mol Cl/dm3

Formarase precipitado se Q = [Pb] [Cl] > K

Q = [Pb] [Cl] = 5,010 (5,010)2 = 1,310 < 1,610

e, por tanto, non se forma precipitado.

15. Disponse dunha disolucin que contn unha concentracin de Cd de 1,1 mg/dm. Qrese eliminar parte do Cd precipitndoo cun hidrxido, en forma de Cd(OH). Calcula:a) O pH necesario para iniciar a precipitacin.


b) A concentracin de Cd, en mg/dm, cando o pH igual a 12.K(Cd(OH)) = 1,210 (P.A.U. Xuo 16)Rta.: a) pH = 9,5; b) [Cd] = 1,310 mg/dm

Datos Cifras signifficativas: 2Produto de solubilidade do Cd(OH) K = 1,210

Concentracin de in cadmio [Cd] = 1,1 mg/dm

Masa atmica: Cd M(Cd) = 112 g/mol

pH para calcular a [Cd] no apartado b pH = 12

InficgnitaspH necesario para iniciar a precipitacin pH

Concentracin de in cadmio a pH = 12 [Cd]


pH pH = -log[H]

pOH pOH = -log[OH]

Produto inico da auga pH + pOH = 14


Soluficin:

a) O equilibrio de solubilidade do Cd(OH)

Cd(OH)(s) Cd(OH)(aq) Cd(aq) + 2 OH(aq)

A constante de equilibrio K de solubilidade en funcin das concentracins

K = [Cd] [OH]e

O Cd(OH) precipitar cando o produto das concentracins sexa maior ou igual ao seu produto de solubili-dade.

Q = [Cd] [OH] > K

A concentracin de in cadmio

[Cd 2+ ]=1,1 mg1 dm3

1 g

103 mg

1 mol Cd 2+

112 g Cd2+=9,8106 mol /dm3

Supoendo que esta concentracin non vara ao engadirlle unha disolucin que contea ins hidrxido, a concentracin de ins hidrxido necesaria para que comece a precipitar hidrxido de cadmio :

[OH]= K s[Cd 2+ ]= 1,2010149,8106 =3,5105 mol /dm3O pOH :

pOH = -log[OH] = -log(3,510) = 4,5

O pH :

pH = 14 pOH = 9,5

b) Cando o pH = 12, o pOH = 14 12 = 2, e a concentracin de ins hidrxido vale:

[OH]b=10pOH=102=0,010 mol /dm3

A concentracin de ins cadmio calclase a partir do produto de solubilidade:


[Cd2+ ]b=K s

[OH]2= 1,2010

14

0,0102=1,201010 mol /dm3

[Cd2+ ]b=1,201010 mol

1 dm3112 g Cd2+

1 mol Cd2+103 mg

1 g=1,3105 mg /dm3

CUESTINS

FASE GAS

1. Escribe a expresin da constante de equilibrio (axustando antes as reaccins) para os seguintes casos:a) Fe(s) + HO(g) FeO(s) + H(g)b) N(g) + H(g) NH(g)c) C(s) + O(g) CO(g)d) S(s) + H(g) HS(s)

(P.A.U. Set. 04)

Rta.: a) 3/4 Fe(s) + HO(g) 1/4 FeO(s) + H(g) K c a=[H2]e[H2 O]e

b) N(g) + 3 H(g) 2 NH(g) K c b=[NH3]e

2

[H2 ]e3 [N2]e

c) C(s) + O(g) CO(g) K c c=[CO2]e[O2]e

d) S(s) + H(g) HS(s) K c d=1

[H 2]e

2. a) Escribe a expresin de K e K para cada un dos seguintes equilibrios:CO(g) + HO(g) CO(g) + H(g) CO(g) + 2 H(g) CHOH(g)2 SO(g) + O(g) 2 SO(g) CO(g) + C(s) 2 CO(g)

b) Indica, de maneira razoada, en que casos K coincide con K .(P.A.U. Xuo 11)

Soluficin:

Equilibrio K K n(gas)

CO(g) + HO(g) CO(g) + H(g) K c=[CO2]e[H2]e[CO]e[H2 O]e

K p=pe(CO2) pe(H2)

pe(CO) pe(H2 O)1 + 1 1 -1 = 0

CO(g) + 2 H(g) CHOH(g) K c=[CH3 OH ]e[CO]e[H2]e

2 K p=pe(CH3 OH)

pe(CO) pe2(H2)

1 1 2 = -2

2 SO(g) + O(g) 2 SO(g) K c=[SO3]e

2

[SO2]e2[O2]

K p=pe

2(SO3)

pe2(SO2) pe(O2)

2 2 1 = -1

CO(g) + C(s) 2 CO(g) K c=[CO]e

2

[CO2]eK p=

pe2(CO)

pe(CO2)2 1 = 1

b) Nunha reaccin xeral como:

a A(g) + b B(g) c C(g) + d D(g)

a constante de equilibrio K pdese expresar:


K p=pec(C) pe

d (D)pea (A) pe

b (B)

Supoendo comportamento ideal para os gases, a presin parcial dun gas i pdese substitur por que-dando

p i=n i R T

V=[i ] R T

K p=pe

c (C) p ed (D)

pea (A) pe

b (B)=([C ]e R T )

c ([D]e R T )d

([A ]e R T )a ([B]e R T )

b =[C ]e

c [D]ed

[A ]ea [B ]e

b (R T )c+d (a +b)=K c (R T )

n

Naqueles casos que n(gas) fose nulo, K = K. S se cumprira no primeiro caso deste exercicio.

3. Para o sistema gasoso en equilibrio NO(g) NO(g) + NO(g), como afectarQua a adicin de NO(g) aosistema en equilibrio? Razoa a resposta.

(P.A.U. Xuo 06)

Soluficin:

A constante de equilibrio s depende da temperatura. Non vara ao engadir NO ao sistema.

K c=[NO]e [NO2]e

[N2 O3 ]e

Se a concentracin de monxido de nitrxeno aumenta, para que K permaneza constante, ou ben o nume-rador [NO] dimine, ou ben o denominador [NO] aumenta.O equilibrio desprazarase (cara esquerda) ata alcanzar un novo estado de equilibrio no que haber mis NO e menos NO.Historicamente, o principio de Le Chatelier di que ao variar algn factor o equilibrio desprzase no sentido de contrarrestar esa variacin.

4. Para a seguinte reaccin en equilibrio: 2 BaO(s) 2 BaO(s) + O(g)H > 0a) Escribe a expresin para as constantes de equilibrio K e K, asQu como a relacin entre ambas.b) Razoa como afecta o equilibrio un aumento de presin a temperatura constante.

(P.A.U. Set. 15)

Soluficin:

a) A concentracin ou a presin de slidos non aparecen na expresin da constante de equilibrio. As expre-sins das constantes de equilibrio son:

K = [O] K = p(O)

Da ecuacin dos gases ideais: p V = n R T p = [n / V] R T

K = K R T

b) A constante de equilibrio s depende da temperatura. Non vara anda que cambien as cantidades de re-activos ou produtos, o volume ou a presin.Se se aumenta a presin total, para que K permaneza constante, a concentracin de O debe manterse.Se o aumento de presin prodcese por unha diminucin de volume,

[O] = n(O) / V

A [O] mantense se dimine a cantidade n(O) de osxeno.O equilibrio desprazarase (cara esquerda) ata alcanzar un novo estado de equilibrio no que haber menos O.


5. a) Para o seguinte sistema en equilibrio: A(g) 2 B(g)H = +20,0 kJ, xustifica que cambio experi-mentarQua K se se elevase a temperatura da reaccin.

(P.A.U. Set. 14)

Soluficin:

a) A constante de equilibrio vara coa temperatura segundo a ecuacin de Van't Hof:

lnK 2K 1

=H R ( 1T 2 1T 1)

Para esta reaccin endotrmica (H > 0), se T > T:

1T 2

< 1T 1

( 1T 2 1T 1) < 0ln

K 2K 1

=H R ( 1T 2 1T 1)= ++ ( ) > 0

K > K

a constante de equilibrio aumenta ao aumentar a temperatura.

6. Considerando a reaccin: 2 SO(g) + O(g) 2 SO(g), razoa se as afirmacins son verdadeiras ou fal-sas.a) Un aumento da presin conduce a unha maior producin de SO.b) Unha vez alcanzado o equilibrio, deixan de reaccionar as molculas de SO e O entre si.c) O valor de K superior ao de K mesma temperatura.

d) A expresin da constante de equilibrio K : K p=p 2(SO2) p (O2)

p 2(SO3)(P.A.U. Set. 11)

Soluficin:

a) Verdadeiro. A constante de equilibrio en funcin das presins pode escribirse as:

K p=pe

2(SO3)

pe2(SO2) pe(O2)

=(xe(SO3) p t)

2

(x e(SO2) p t)2 x e(O2) p t

=x e

2(SO3)

xe2(SO2)x e(O2)

1p t

onde x(gas) a fraccin molar de cada gas e p a presin total no interior do recipiente.A constante de equilibrio s depende da temperatura. Non vara anda que cambien as cantidades de reacti-vos ou produtos, o volume ou a presin.Se se aumenta a presin total, para que K permaneza constante, ou ben deber aumentar a fraccin molar do SO que aparece no numerador, ou ben diminur a fraccin molar de SO e de O no denominador. O equilibrio desprazarase (cara dereita) ata alcanzar un novo estado de equilibrio no que haber mis SO e menos SO e O.

b) Falso. Nunha reaccin reversible prodcense os dous procesos indicados ao ler a ecuacin qumica de es-querda a dereita e de dereita a esquerda. Neste caso a sntese e descomposicin do trixido de xofre. O equilibrio qumico un equilibrio dinmico. As molculas individuais seguen chocando e reaccionado, peroas cantidades dos reactivos e produtos permanecen constantes porque a cantidade de molculas de SO quese produce nun instante igual de molculas de SO que se desintegra no mesmo tempo.

c) Falso. A relacin entre K e K :

K p=p2(SO3)

p2(SO2) p (O2)=

(n (SO3) R T )2

(n (SO2) R T )2 n(O2) R T

=n 2(SO3)

n 2(SO2) n (O2)1

R T=

K cR T

Se o denominador maior que 1, K < K.


Para temperaturas absolutas superiores a

T= 10,082

=12 K

o valor de K ser inferior ao de K.(Ata 1982 a presin estndar era 1 atm e os valores das presins deban expresarse en atmosferas e a cons-tante nas unidades apropiadas R = 0,082 atmdmmolK. Desde ese ano a presin estndar de 1 bar = 1,0010 Pa = 0,987 atm pero o valor da temperatura que se calcula practicamente o mesmo)

d) Falso. A expresin correcta xa est escrita nos apartados a e c.

7. Considera o seguinte proceso en equilibrio: NF(g) 2 NF(g)H = 38,5 kJ. Razoa que lle ocorre ao equilibrio se se dimine a presin da mestura de reaccin a temperatura constante.

(P.A.U. Xuo 14)

Soluficin:

A constante de equilibrio en funcin das presins pode escribirse as:

K p=p e

2(NF2)pe(N2 F4)

=(x e(NF2) p t)

2

x e(N2 F4) p t=

x e2(NF2)

x e2(N2 F4)

p t

onde x(gas) a fraccin molar de cada gas e p a presin total no interior do recipiente.A constante de equilibrio s depende da temperatura. Non vara anda que cambien as cantidades de reacti-vos ou produtos, o volume ou a presin.Se se dimine a presin total, para que K permaneza constante, ou ben deber aumentar a fraccin molar do NF que aparece no numerador, ou ben diminur a fraccin molar de NF no denominador. O equilibrio desprazarase (cara dereita) ata alcanzar un novo estado de equilibrio no que haber mis NF e menos NF.

8. Considera o equilibrio: N(g) + 3 H(g) 2 NH(g) H = -46 kJmol. Razoa que lle ocorre ao equili-brio se:a) Se engade hidrxeno.b) Se aumenta a temperatura.c) Se aumenta a presin diminuQundo o volume.d) Se extrae nitrxeno.

(P.A.U. Set. 10)

Soluficin:

a, c e d) A constante de equilibrio en funcin das concentracins pode escribirse as:

K c=[NH3]e

2

[N2]e [H2]e3=

ne2(NH3)

V 2

n e(N2)V

n e3(H2)

V 3

=ne

2(NH3)

ne(N2)n e3(H2)

V 2

A constante de equilibrio s depende da temperatura. Non vara anda que cambien as cantidades de reacti-vos ou produtos, ou dimina o volume.a) Se se engade hidrxeno, para que K permaneza constante, ou ben deber aumentar o numerador n(NH), ou diminur a cantidade de nitrxeno no denominador n(N). O equilibrio desprazarase (cara dereita) ata alcanzar un novo estado de equilibrio no que haber mis NH e menos N.

c) Se o volume V dimine, para que K permaneza constante, ou ben deber diminur o numerador n(NH),ou ben aumentar o denominador [n(N) n(H)]. O equilibrio desprazarase (cara dereita) ata alcanzar un novo estado de equilibrio no que haber mis NH e menos N e H.


d) Se se extrae nitrxeno, para que K permaneza constante, ou ben deber diminur o numerador n(NH), ou ben aumentar a cantidade de hidrxeno no denominador n(H). O equilibrio desprazarase (cara es-querda) ata alcanzar un novo estado de equilibrio no que haber mis N e H e menos NH.

b) A constante de equilibrio vara coa temperatura segundo a ecuacin de Van't Hof:

lnK 2K 1

=H R ( 1T 2 1T 1)

Para unha reaccin exotrmica (H < 0), se T > T:

1T 2

< 1T 1

( 1T 2 1T 1) < 0ln

K 2K 1

=H R ( 1T 2 1T 1)= + ( ) < 0

K > K

a constante dimine ao aumentar a temperatura.Se o volume non vara, da expresin da constante do apartado a), dedcese que para que dimina a cons-tante debe diminur o numerador n(NH), e/ou aumentar o denominador [n(N) ne(H)].O equilibrio desprazarase (cara esquerda) ata alcanzar un novo estado de equilibrio no que haber mis N e H e menos NH.

9. Nunha reaccin A + B AB, en fase gasosa, a constante K vale 4,3 temperatura de 250 e ten un valor de 1,8 a 275 .a) Enuncia o principio de Le Chatelier.b) Razoa se a devandita reaccin exotrmica ou endotrmica.c) En que sentido desprazarase o equilibrio ao aumentar a temperatura.

(P.A.U. Xuo 04)Rta.: b) Endotrmica; c) Maior descomposicin

10. Dado o seguinte equilibrio HS(g) H(g) + S(s), indica se a concentracin de sulfuro de hidrxeno aumentar, diminuir ou non se modificar se:a) Se engade H(g)b) Dimine o volume do recipiente.

(P.A.U. Set. 07)Rta.: a) Aumenta, para manter o mesmo valor da constante: K = [H] / [HS] = n(H) / n(HS)

b) Aumenta a concentracin. Non vara a cantidade n(HS) de gas pero dimine o volume.

11. Se consideramos a disociacin do PCl dada pola ecuacin: PCl(g) PCl(g) + Cl(g)H < 0Indica razoadamente que lle ocorre ao equilibrio:a) Ao aumentar a presin sobre o sistema sen variar a temperatura.b) Ao diminuQur a temperatura.c) Ao engadir cloro.

(P.A.U. Xuo 09)

Soluficin:

a) A constante de equilibrio s depende da temperatura. Non vara ao aumentar a presin.

K p=p (Cl2) p (PCl3)

p (PCl5)=

x (Cl2)p t x (PCl3)p tx (PCl5)p t

=x (Cl2)x (PCl3)

x (PCl5) p t

Para que K permaneza constante ao aumentar a presin total p, o numerador n(Cl) n(PCl) debe dimi-nur e o denominador n(PCl) debe aumentar.O equilibrio desprazarase (cara esquerda) ata alcanzar un novo estado de equilibrio no que haber mis PCl e menos PCl e Cl



lnK 2K 1

=H R ( 1T 2 1T 1)

Unha diminucin de temperatura favorece o sentido exotrmico. Se T < T:

1T 2

> 1T 1

( 1T 2 1T 1) > 0Para unha reaccin exotrmica (H < 0):

lnK 2K 1

=H R ( 1T 2 1T 1)= + ( + ) > 0

K > K

a constante aumenta ao diminur a temperatura.Da expresin de K

K c=[Cl2] [PCl3 ]

[PCl5]=

n(Cl2)V

n(PCl3)

Vn(PCl5)

V

=n (Cl2)n (PCl3)

n(PCl5) 1V

Se o volume permanece constante, para que aumente o valor de K deber aumentar a cantidade de Cl ou PCl e diminur a cantidade de PCl.O equilibrio desprazarase (cara dereita) ata alcanzar un novo estado de equilibrio no que haber menos PCl e mis PCl e Cl

c) Da expresin de K

K c=[Cl2]e [PCl3]e

[PCl5 ]e

Se aumenta a cantidade (e concentracin) de Cl, para que K permaneza constante, deber diminur a can-tidade de PCl e aumentar a cantidade de PCl.O equilibrio desprazarase (cara esquerda) ata alcanzar un novo estado de equilibrio no que haber mis PCl e menos PCl

12. Para o equilibrio: 2 SO(g) + O(g) 2 SO(g) H < 0; explica razoadamente:a) Cara a que lado se desprazar o equilibrio se se aumenta a temperatura?b) Como afectar cantidade de produto obtido un aumento da concentracin de osQuxeno?

(P.A.U. Set. 16)

Soluficin:

a) A constante de equilibrio vara coa temperatura segundo a ecuacin de Van't Hof:

lnK 2K 1

=H R ( 1T 2 1T 1)

Un aumento de temperatura favorece o sentido endotrmico. Se T > T :

1T 2

< 1T 1

( 1T 2 1T 1) < 0Para unha reaccin exotrmica (H < 0):

lnK 2K 1

= H R ( 1T 2 1T 1)= + ( ) < 0


K < K

A constante dimine ao aumentar a temperatura.Da expresin de K

K c=[SO3]

2

[SO2]2 [O2]

Para que dimina o valor de K deber aumentar a cantidade de SO e O e diminur a cantidade de SO. O equilibrio desprazarase (cara esquerda) ata alcanzar un novo estado de equilibrio no que haber menos SO e mis SO e O.

c) Da expresin de K, se aumenta a cantidade (e concentracin) de O, para que K permaneza constante, deber diminur a cantidade de SO e aumentar a cantidade de SO.O equilibrio desprazarase (cara dereita) ata alcanzar un novo estado de equilibrio no que haber mis SOe menos SO.

13. Para a seguinte reaccin: 2 NaHCO(s) 2 NaCO(s) + CO(g) + HO(g)H < 0:a) Escribe a expresin para a constante de equilibrio K en funcin das presins parciais.b) Razoa como afecta ao equilibrio un aumento de temperatura.

(P.A.U. Xuo 13)

Soluficin:

a) A constante de equilibrio en funcin das presins parciais :

K = p(CO(g)) p(HO(g))

xa que os slidos non exercen presin.


lnK 2K 1

=H R ( 1T 2 1T 1)

Un aumento de temperatura favorece o sentido endotrmico. Se T > T:

1T 2

< 1T 1


lnK 2K 1

=H R ( 1T 2 1T 1)= + ( + ) > 0

K < K

a constante dimine ao aumentar a temperatura, e o equilibrio desprzase cara esquerda. A unha tempe-ratura maior alcnzase un novo estado de equilibrio con menor cantidade de CO e HO en fase gas.

14. Explica razoadamente o efecto sobre o equilibrio: 2 C(s) + O(g) 2 CO(g)H = -221 kJ/mola) Se se engade CO.b) Se se engade C.c) Se se eleva a temperatura.d) Se aumenta a presin.

(P.A.U. Set. 13)

Soluficin:

a, b e d) A constante de equilibrio en funcin das das concentracins pode escribirse as:


K c=[CO]2

[O ]2=(n(CO)V )

2

(n(O2)V )=n

2(CO)n(O2)

1V

A constante de equilibrio s depende da temperatura. Non vara anda que cambien as cantidades de reacti-vos ou produtos, ou aumente a presin.

a) Se se engade monxido de carbono sen variar o volume, deber aumentar a cantidade de osxeno no de-nominador para que o valor da constante non vare. O equilibrio desprazarase (cara esquerda) ata alcan-zar un novo estado de equilibrio no que haber mis O e menos CO.

b) A concentracin ou a presin de slidos non aparecen na expresin da constante de equilibrio. Calquera variacin non afectar ao resto de cantidades no equilibrio.

d) A constante de equilibrio en funcin das das presins pode escribirse as:

K p=p2(CO)p (O2)

=(x (CO) p t)

2

x (O2) p t=x

2(CO)x (O2)

p t

A constante de equilibrio s depende da temperatura. Non vara anda que cambien as cantidades de reacti-vos ou produtos, ou aumente a presin.Se aumenta a presin, para que K permaneza constante, ou ben deber aumentar o denominador x(O), ou diminur a cantidade de monxido de carbono no numerador x(CO). O equilibrio desprazarase (cara es-querda) ata alcanzar un novo estado de equilibrio no que haber mis O e menos CO.

c) A constante de equilibrio vara coa temperatura segundo a ecuacin de Van't Hof:

lnK 2K 1

=H R ( 1T 2 1T 1)

Un aumento de temperatura favorece o sentido endotrmico. Se T > T:

1T 2

< 1T 1


lnK 2K 1

=H R ( 1T 2 1T 1)= + ( ) < 0

K < K

a constante dimine ao aumentar a temperatura.Se o volume non vara, da expresin da constante do apartado a), dedcese que para que dimina a cons-tante debe diminur o numerador n(CO), e/ou aumentar o denominador n(O)O equilibrio desprazarase (cara esquerda) ata alcanzar un novo estado de equilibrio no que haber mis O e menos CO.

SOLUBILIDADE

1. Ponse nun vaso con auga certa cantidade dun sal pouco soluble, de frmula xeral AB, e non se disol-ve completamente. O produto de solubilidade do sal K.a) Deduce a expresin que relaciona a concentracin de A co produto de solubilidade do sal.b) A continuacin introdcese no vaso unha cantidade dun sal soluble CB Qe variacin produce na

solubilidade do sal AB?(P.A.U. Xuo 05)


Soluficin:

a) Chmase s solubilidade (concentracin da disolucin saturada).A ecuacin do equilibrio de solubilidade

AB(s) 3 B(aq) + A(aq)

AB 3 B A

Concentracin no equilibrio [X] 3 s s mol/dm

A constante de equilibrio ou produto de solubilidade :

K = [A] [B]e = s (3 s) = 27 s = 27 [A]

b) A solubilidade do sal AB ser menor que antes por efecto do in comn.O sal CB soluble disociarase totalmente:

CB(s) C(aq) + 2 B(aq)

o que produce un aumento na concentracin do in B na disolucin.Isto provocar un desprazamento do equilibrio

AB(s) 3 B(aq) + A(aq)

cara formacin do sal slido, xa que na expresin do produto de solubilidade,

K = [A] [B]e

un aumento na concentracin do in B ter que ser compensada cunha diminucin na concentracin do in A para manter constante o valor do produto de solubilidade, que unha constante de equilibrio que s cambia coa temperatura. dicir, o sal estar menos disociado e a solubilidade ser menor.

(Se houbese que realizar o clculo, sera conveniente usar a situacin equivalente de tentar disolver o sal AB(s) nunha disolucin que contn unha cantidade n de CB no volume V de disolucin da disolucin ori-xinal.)A concentracin c de CB ser:

c = [CB] = n / V

Ao ser CB un sal soluble, estar totalmente disociado:

CB(s) C(aq) + 2 B(aq)

c c + 2 c

Como hai unha concentracin do in B (efecto do in comn), a solubilidade do sal AB ser menor.

Concentracin AB 3 B A

inicial [X] 2 c 0 mol/dm

reacciona ou se forma [X] s 3 s s mol/dm

no equilibrio [X] 3 s + 2 c s mol/dm

K = [A] [B]e = s (3 s + 2 c)

A solucin desta ecuacin farase por mtodos de aproximacin)

2. Xustifica se esta afirmacin correcta:b) A presenza dun in comn dimine a solubilidade dun sal lixeiramente soluble.

(P.A.U. Xuo 14)

Soluficin:


b) Verdadeira. A solubilidade dimine en presenza dun in comn.Para un sal pouco soluble, por exemplo o cloruro de prata, o slido atpase en equilibrio cos ins disoltos.


A solubilidade s (concentracin da disolucin saturada), pdese calcular da expresin da constante de equi-librio:

AgCl Cl Ag


K = [Cl] [Ag] = s s = s

O cloruro de sodio un electrlito forte que, en disolucins diludas, est totalmente disociado.

NaCl(aq) Na(aq) + Cl(aq)

Ao engadir a unha disolucin de cloruro de prata en equilibrio unha cantidade de cloruro de sodio, que se disolve totalmente, o equilibrio desprzase, seguindo a lei de Le Chatelier, no sentido de consumir o in cloruro extra e de formar maior cantidade de precipitado de cloruro de prata, deixando menos ins prata nadisolucin.

3. Disponse dunha disolucin saturada de cloruro de prata en auga. Indica razoadamente, que sucederQuase a esta disolucin:a) Engdenselle 2 g de NaCl.b) Engdenselle 10 cm de auga.

(P.A.U. Set. 08)

Soluficin:

a) A solubilidade diminuira polo efecto do in comn.O cloruro de sodio un electrlito forte que, en disolucins diludas, est totalmente disociado.

NaCl(aq) Na(aq) + Cl(aq)

O cloruro de prata un sal pouco soluble. O slido atpase en equilibrio cos ins disoltos


Ao engadir NaCl, que se disolve totalmente, o equilibrio desprzase, seguindo a lei de Le Chatelier, no sen-tido de consumir o in cloruro extra e de formar maior cantidade de precipitado, deixando menos ins pra-ta na disolucin.Se non haba slido en equilibrio coa disolucin saturada, formarase un precipitado de cloruro de prata.

b) Se hai slido en equilibrio coa disolucin saturada, parte do slido dislvese ata alcanzar o novo equili-brio. A solubilidade manterase, pero disolverase mis cantidade do cloruro de prata slido, xa que ao ha-ber mis volume de disolucin, habera mis cantidade de soluto disolto.Se non hai slido en equilibrio coa disolucin saturada, a concentracin da disolucin diminuira.

4. a) Expresa a relacin que existe entre a solubilidade e o produto de solubilidade para o ioduro de chumbo(II).b) Se se dispn dunha disolucin saturada de carbonato de calcio en equilibrio co seu slido, como se ver modificada a solubilidade do precipitado ao engadirlle carbonato de sodio? Razoa as respostas.

(P.A.U. Xuo 09)

Soluficin:

a) Chmase s solubilidade (concentracin da disolucin saturada).A ecuacin do equilibrio pode escribirse:

PbI(s) 2 I(aq) + Pb(aq)

s 2 s + s


A constante de equilibrio ou produto de solubilidade :

K = [Pb] [I]e = s (2 s) = 4 s

s= 3 K s4b) A solubilidade do CaCO ser menor que antes por efecto do in comn.O NaCO soluble disociarase totalmente:

NaCO(s) 2 Na(aq) + CO(aq)

o que produce un aumento na concentracin do in CO na disolucin.Isto provocar un desprazamento do equilibrio

CaCO(s) Ca(aq) + CO(aq)

cara formacin do sal slido, xa que na expresin do produto de solubilidade,

K = [Ca] [CO]

un aumento na concentracin do in CO ter que ser compensada cunha diminucin na concentracin doin Ca para manter constante o valor do produto de solubilidade, que unha constante de equilibrio que s cambia coa temperatura. dicir, o sal estar menos

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perso.wanadoo.esperso.wanadoo.es/alfbar/PAU_Quim_Gl/PAUEquilibrioGl.pdf · QQuímica P.A.U. EQUILIBRIO QUÍMICO 1 EQUILIBRIO QUÍMICO PROBLEMAS FASE GAS 1. A 670 K, un recipiente