Ejercicios: Equilibrio dinámico, K y Q

Para la síntesis del amoníaco según la ecuación $\mathrm{N_2(g) + 3\,H_2(g) \rightleftharpoons 2\,NH_3(g)}$, el valor de la constante de equilibrio $K_{c,1}$ a $673\text{ K}$ es igual a $0{,}50$.

1. a) Determina el valor de la constante de equilibrio $K_{c,2}$ a esa misma temperatura para la reacción inversa: $2\,\mathrm{NH_3(g) \rightleftharpoons N_2(g) + 3\,H_2(g)}$.
2. b) Calcula el valor de la constante $K_{c,3}$ a $673\text{ K}$ correspondiente a la descomposición de un mol de amoníaco: $\mathrm{NH_3(g) \rightleftharpoons \frac{1}{2}\,N_2(g) + \frac{3}{2}\,H_2(g)}$. Para los cálculos, utiliza el modelo ideal y los valores didácticos proporcionados.

En un matraz cerrado de $2{,}00\text{ L}$ de capacidad, a una temperatura fija de $700\text{ K}$, se introduce una mezcla gaseosa compuesta por $0{,}40\text{ mol}$ de $\mathrm{H_2(g)}$, $0{,}20\text{ mol}$ de $\mathrm{I_2(g)}$ y $0{,}80\text{ mol}$ de $\mathrm{HI(g)}$. La constante de equilibrio a dicha temperatura para el proceso $\mathrm{H_2(g) + I_2(g) \rightleftharpoons 2\,HI(g)}$ es $K_c = 54{,}0$.

1. a) Calcula el cociente de reacción inicial $Q_c$.
2. b) Deduce justificadamente si el sistema se encuentra en equilibrio y, en caso negativo, en qué sentido evolucionará de forma espontánea para alcanzarlo. Para los cálculos, utiliza el modelo ideal y los valores didácticos proporcionados.

A una temperatura de $500\text{ K}$, la constante de equilibrio para la síntesis de trióxido de azufre según la ecuación $\mathrm{2\,SO_2(g) + O_2(g) \rightleftharpoons 2\,SO_3(g)}$ vale $K_c = 400$.

Dato: constante de los gases $R = 0{,}082\text{ atm}\cdot\text{L}\cdot\text{mol}^{-1}\cdot\text{K}^{-1}$.

1. a) Deduce la relación matemática general entre $K_p$ y $K_c$ para una mezcla de gases ideales y calcula el valor numérico de $K_p$ para esta reacción a $500\text{ K}$.
2. b) Si en un matraz cerrado a dicha temperatura las presiones parciales en el equilibrio son $p_{\mathrm{SO_2}} = 0{,}10\text{ atm}$ y $p_{\mathrm{O_2}} = 0{,}20\text{ atm}$, calcula la presión parcial de $\mathrm{SO_3}$ en el equilibrio y la presión total de la mezcla. Para los cálculos, utiliza el modelo ideal y los valores didácticos proporcionados.

En un matraz de $5{,}00\text{ L}$ previamente evacuado se mezclan $1{,}50\text{ mol}$ de monóxido de carbono, $\mathrm{CO(g)}$, y $1{,}50\text{ mol}$ de vapor de agua, $\mathrm{H_2O(g)}$, a una temperatura constante de $900\text{ K}$, transcurriendo la reacción:

$\mathrm{CO(g) + H_2O(g) \rightleftharpoons CO_2(g) + H_2(g)}$, cuya constante es $K_c = 4{,}00$.

1. a) Construye una tabla con las cantidades de sustancia iniciales, la variación experimentada y las cantidades en el equilibrio expresadas en moles.
2. b) Determina la concentración molar de cada una de las especies en el equilibrio y calcula la fracción molar de dióxido de carbono en la fase gaseosa. Para los cálculos, utiliza el modelo ideal y los valores didácticos proporcionados.

Puedes hacerlo en una hoja y enviar una foto con tu respuesta.