En este material, seguirá paso a paso las resoluciones y justificaciones de las respuestas de varios ejercicios de equilibrio químico, que cubren varios temas en esta importante rama de la Química Física.
1- Constante de equilibrio en términos de concentración en mol / L
Ejemplo: (PUC-RS) Un equilibrio involucrado en la formación de lluvia ácida está representado por la ecuación:
En un recipiente de un litro se mezclaron 6 moles de dióxido de azufre y 5 moles de oxígeno. Después de algún tiempo, el sistema alcanzó el equilibrio y el número de moles de trióxido de azufre medidos fue 4. El valor aproximado de la constante de equilibrio es:
a) 0,53
b) 0,66
c) 0,75
d) 1,33
e) 2,33
Respuesta correcta: Letra D
El ejercicio pide calcular la constante de equilibrio en términos de concentración mol / L. Para que este cálculo se lleve a cabo, debemos usar valores de equilibrio para cada participante en la reacción. La expresión de Kc presenta el resultado de multiplicar las concentraciones de los productos dividido por el producto de las concentraciones de los reactivos:
Debemos tener mucho cuidado en determinar los valores de cada participante en el balance, ya que el ejercicio no siempre proporcionará estos datos, como es el caso de este ejemplo. Entonces, debemos seguir los pasos a continuación:
Paso 1: Arma una tabla con valores conocidos.
Como este es el comienzo de la reacción, el producto tendrá una concentración igual a cero. Como el valor de equilibrio en el producto es siempre igual a la suma del inicio y durante, el valor durante la reacción será 4 mol / L.
Paso 2: Determine los valores durante la reacción.
Para determinar los valores de los reactivos durante la reacción, es suficiente relacionar el valor conocido del producto con los valores de los reactivos utilizando la relación estequiométrica. Tenemos 4 mol / L de SO3 durante la reacción para la proporción 2 en el balance. Como la proporción del SO2 es también 2, tendremos 4mol / L durante el proceso. a la O2, solo tendremos 2 mol / L, porque su coeficiente estequiométrico es 1.
Para finalizar la tabla, basta restar el valor inicial por el valor durante, de modo que determinaremos los valores de equilibrio de los reactivos.
Paso 3: Determina el valor de Kc.
Para determinar el valor de Kc, simplemente use los valores encontrados en el equilibrio en la siguiente expresión:
2- Constante de equilibrio en términos de presión parcial
Ejemplo: (SANTOS-SP) Observe la siguiente ecuación de equilibrio:
Cuando se alcanza el equilibrio anterior, la presión es de 2 atm y hay un 50% de NO2 en volumen. El valor de la constante de equilibrio en presiones parciales (Kp) debe ser:
a) 0,2
b) 0,25
c) 1
d) 0,5
e) 0,75
Respuesta correcta: Letra c
El ejercicio indica que la presión total del sistema en equilibrio es 2 atm y que hay 50% (fracción molar) de NO2. Entonces, inicialmente, debemos determinar la presión parcial para cada gas en equilibrio multiplicando la presión total por la fracción molar:
a NO2:
pNO2 = 0,5. 2
pNO2 = 1 atm
Para entonces2O4: como solo hay dos gases en el sistema, el porcentaje de N2O4 también será del 50% para dar como resultado un total del 100%.
pN2O4 = 0,5. 2
pN2O4 = 1 atm
La constante de equilibrio, en términos de presiones parciales, se calcula dividiendo el resultado de la multiplicación de las presiones parciales de productos gaseosos por el producto de las presiones de los reactivos gaseoso. En este caso, la expresión de Kp será:
3- Cambio de equilibrio
Ejemplo: (PUCCAMP) La formación de estalactitas, depósitos de carbonato de calcio existentes en cuevas cercanas a regiones ricas en piedra caliza, se puede representar mediante la siguiente reacción reversible:
Observe las siguientes condiciones:
I. Evaporación de agua constante
II. Corriente de aire frío y húmedo
III. Aumento de temperatura dentro de la cueva.
IV. Bajando la temperatura dentro de la cueva
¿Cuál de estas condiciones favorece la formación de estalactitas?
a) I y II
b) I y III
c) II y III
d) II y IV
e) III y IV
Respuesta correcta: Letra b
Las estalactitas son estructuras formadas por carbonato de calcio (CaCO3). La declaración cuestiona cuál de las condiciones indicadas favorece la formación de estalactitas. Es, por tanto, un ejercicio sobre cambio de equilibrio, porque la formación de CaCO3 ocurre cuando el equilibrio se desplaza hacia su dirección (hacia la izquierda).
I- Cierto, porque cuando se evapora, la cantidad de agua (presente a la izquierda de la balanza) disminuye. De acuerdo a principio de Le Chatelier, cuando la concentración de un participante disminuye, el equilibrio siempre se desplaza a su lado.
II- Falso, porque las cuevas son lugares fríos y húmedos, por lo que la reacción directa de formación de estalactitas es exotérmica. Si existe una corriente de aire frío y húmedo, que favorece el proceso exotérmico y aumenta la cantidad de agua, entrando en la cueva, la reacción se desplazará en la dirección directa, no favoreciendo la formación de estalactitas.
III- Es cierto, como las cuevas son lugares fríos y húmedos y la reacción directa es exotérmica, si la temperatura en el aumento de la cueva, la reacción se desplazará en la dirección indirecta (endotérmica), lo que favorecerá la formación de estalactitas.
IV- Falso, ya que las cuevas son lugares fríos y húmedos y la reacción directa es exotérmica, si la temperatura en el cueva disminuye, la reacción se desplazará en la dirección directa (exotérmica), lo que no favorecerá la formación de estalactitas.
Vea también:Equilibrio químico en cuevas
4- constante de ionización
Ejemplo: (UECE) La concentración [H+] de una solución de 6 × 10-7 mol / litro de ácido H2S, con una constante de ionización Ki de 10-7, es igual a:
a) 5 × 10-7 mol / litro
b) 6 × 10-7 mol / litro
c) 3 × 10-6 mol / litro
d) 2 × 10-7 mol / litro
Respuesta correcta: Letra D
Dado que solo tenemos un ácido o una base, este es un ejercicio de constante de ionización (Ki). Entonces, para resolver este tipo de preguntas, debemos conocer las concentraciones de los iones y el electrolito (ácido o base).
Para empezar a resolver un ejercicio sobre la constante de ionización, debemos utilizar la ecuación de ionización ácida (en el caso del ejercicio, H2S) o la base.
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Según la ecuación ensamblada, la concentración de H+ es lo mismo que HS- en equilibrio debido a la proporción estequiométrica. Como no conocemos estos valores, usaremos x para ambas concentraciones.
Nota: podemos usar x para ambas concentraciones porque estamos tratando con el producto.
Paso 1: Ensamblando la expresión Ki.
El conjunto de la expresión de la constante de ionización de equilibrio sigue el mismo principio de la constante en términos de concentración en mol / L.
Paso 2: Utilice los valores proporcionados por el ejercicio en la expresión Ki ensamblada.
Paso 3: Calcule el valor delta.
Paso 4: Calcule el posible valor x para el delta encontrado.
Por x1
Nota: la concentración no puede ser negativa. Entonces este valor no es válido.
Para x2
5- ley de dilución de Ostwald
Ejemplo: (ITA) En una solución acuosa de 0,100 mol / L de un ácido monocarboxílico a 25 ° C, el ácido se disocia al 3,7% una vez alcanzado el equilibrio. Marque la opción que contiene el valor correcto para la constante de disociación de este ácido a esta temperatura.
a) 1.4
b) 1,4 × 10-3
c) 1,4 × 10-4
d) 3,7 × 10-2
e) 3,7 × 10-4
Respuesta correcta: Letra c
Mediante Ley de dilución de Ostwald, calculamos la constante de ionización (Ki) de un electrolito fuerte (α es mayor que 5%) usando la fórmula:
Para calcular la constante de ionización de un electrolito débil (α es menos del 5%), usamos la siguiente fórmula:
Un ejercicio sobre la ley de dilución de Ostwald se reconoce fácilmente ya que presenta una concentración en mol / L (en este caso 0.100 mol / L) de un solo electrolito (ácido monocarboxílico), un porcentaje de disociación (α = 3,7%) o la constante de disociación o ionización (Ki).
Como el ácido es débil, entonces:
6- Balance químico que involucra pH y pOH
Ejemplo: (PUC-MG) En tres contenedores X, Y y Z se encuentran contenidas soluciones básicas desconocidas con una concentración de 0.1 mol / L. Al medir el pH de las tres soluciones con papel indicador universal, se obtuvieron los siguientes valores, respectivamente: pH = 8, pH = 10 y pH = 13. Marque la declaración CORRECTA:
a) La concentración de OH- de base Z es igual a 10-13 prostituta.
b) Kb desde la base X es mayor que Kb desde la base Y.
c) La base Y conduce la corriente eléctrica mejor que la base Z.
d) La base X está completamente ionizada.
e) En la botella Z, se contiene una base fuerte.
Respuesta correcta: Letra e
Para empezar a resolver este ejercicio, es necesario recordar algunos puntos importantes:
Primero: pH + pOH = 14
Segundo: cuanto mayor sea el pH, en relación con el valor 7, más básica será la solución. Cuanto más básica sea la solución, mayor será la concentración de aniones hidróxido [OH-].
Tercero: [OH-] = 10-pOH
Habitación: cuanto menor sea el pOH, mayor será el Kb, es decir, más ionizada o disociada estará la base.
Entonces, según este conocimiento, simplemente siga el paso a paso a continuación para resolver el problema:
Paso 1: Determine el pOH de cada solución.
Para la solución X:
pH + pOH = 14
8 + pOH = 14
pOH = 14 - 8
pOH = 6
Para la solución Y:
pH + pOH = 14
10+ pOH = 14
pOH = 14 - 10
pOH = 4
Para la solución Z:
pH + pOH = 14
13 + pOH = 14
pOH = 14 - 13
pOH = 1
Paso 2: Para juzgar la alternativa A, debemos determinar la concentración de hidróxido para la solución Z.
[Oh-] = 10-pOH
[Oh-] = 10-1 prostituta,
Pronto, el la alternativa A es falsa.
Paso 3: Compare la base X Kb con la base Y.
La base X Kb es más pequeña que la base Y Kb porque su pOH es mayor. Pronto, el la alternativa B es falsa.
Paso 4: Asocia pOH con fuerza y disociación.
La conducción de corriente eléctrica ocurre mejor en soluciones que tienen un electrolito fuerte con un pOH más alto. La base Y no conduce la corriente eléctrica mejor que la base Z porque su pOH es menor, por lo que se liberan menos iones. Entonces el la alternativa C es falsa.
Paso 5: Relacionar pOH con disociación.
Cuanto más pequeño es el pOH, más disociada está la base. Como la solución con el pOH más alto está en el recipiente X, contiene la solución menos disociada. Por lo tanto, los la alternativa D es falsa.
Vea también: El pH de la boca y la caries dental.
7- Solución tampón
Ejemplo: (UFES) El pH de la sangre humana se mantiene dentro de un rango estrecho (7,35 - 7,45) mediante diferentes sistemas tampón. Señale la única alternativa que puede representar uno de estos sistemas de amortiguación:
a) CH3COOH / NaCl
b) HCl / NaCl
c) H3POLVO4 / NaNO3
d) KOH / KCl
e) H2CO3 / NaHCO3
La respuesta a esta pregunta es la alternativa E, porque este es un ejercicio de solución tampón o sistema de amortiguación. Esta solución se refiere a un equilibrio químico formado por una mezcla de dos soluciones: un ácido (en el ejercicio, el H2CO3) o una base débil y una sal que tiene el mismo componente ácido (en el ejercicio, NaHCO3) o la base.
a- Falso, porque es una mezcla formada por un ácido débil y una sal que no tiene componente ácido.
b- Falso, porque es una mezcla formada por un ácido fuerte, ya que el HCl es uno de los tres hidrácidos fuertes (los otros son HBr y HI).
c- Falso, porque es una mezcla formada por un ácido moderado y una sal que no tiene componente ácido.
d- Falso, porque es una mezcla formada por una base fuerte (tiene un elemento de la familia de los metales alcalinos).
Vea también: Solución tampón en sangre humana
Por mí. Diogo Lopes Dias