Cinética química II: equilibrio químico

Cinética química II:
equilibrio químico
SGUICEL004QM11-A16V1
Ítem
1
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15
Alternativa
E
D
C
A
B
E
D
B
D
C
D
D
C
A
E
Habilidad
Aplicación
Aplicación
Aplicación
ASE
Aplicación
Aplicación
ASE
Aplicación
Reconocimiento
ASE
ASE
Comprensión
Reconocimiento
Comprensión
ASE
EJERCITACIÓN PSU
Ítem
1
Alternativa
E
Defensa
La constante de equilibrio para la reacción química dada, donde
todas las especies son gaseosas, corresponde a:
Kc =
2
D
 C
2
3
 A   B
La ecuación no se encuentra balanceada, por lo que se deben
igualar los átomos de los elementos en reactivos y productos,
teniendo:
1

 H 2O (g)
O2 (g) 

2
H 2 (g) +
Se observa la presencia únicamente de compuestos gaseosos,
por lo que se tiene la siguiente constante de equilibrio Kc:
Kc =
3
C
 H 2 O
1/2
 H 2 O2 
Para la reacción química:
A (g) + 4 B (s)  3 C (g)
la constante del equilibrio (Kc) queda expresada como:
Kc = [ C ] 3 / [ A ]
puesto que el compuesto B se encuentra en estado sólido,
aparece en la ecuación.
4
A
Según el principio de Le Chatelier, cada vez que un sistema en
equilibrio sufre una perturbación, dicho sistema responderá
desplazando el equilibrio en el sentido contrario a la modificación.
De acuerdo con esto, una disminución de la presión desplaza el
equilibrio en el sentido donde se encuentra el mayor volumen
(mayor cantidad de mol gaseosos), en este caso, hacia los
reactantes.
5
B
La reacción en equilibrio no se encuentra balanceada, por lo que
se deben igualar los átomos de los elementos en reactivos y
productos, teniendo:

 CH4 (g) + 2H2O (g)
CO2 (g) + 4H2 (g) 

Observándose la presencia únicamente de compuestos
gaseosos, se tiene la siguiente constante de equilibrio Kc:
CH 4  H 2O
Kc =
4
CO2  H 2 
2
6
E
La relación entre Kp y Kc viene dada por la expresión:
Kp = Kc(RT)∆n
Donde
∆n = N° de moléculas gaseosas de productos – N° de moléculas
gaseosas de reactantes, ambos indicados por la ecuación
estequiométrica.
En este caso, ∆n = (1–2) = –1
Por lo tanto,
Kp = 0,25 x (0,082 x 100)-1
Kp =
7
D
0,25
8,2
Habilidad de pensamiento científico: Procesamiento e
interpretación de datos y formulación de explicaciones,
apoyándose en los conceptos y modelos teóricos.
Dado que la ley de velocidad es
𝑣 = 𝑘[𝐴]0
𝑣 =𝑘∗1
𝑣=𝑘
Podemos afirmar que la velocidad es igual a la constante de
equilibrio y no depende de la concentración de A. Por lo tanto, si
se aumenta la concentración de A, la velocidad no cambiará, sino
que mantendrá su valor igual a k.
8
B
Para la reacción:
H2 + I2  2 HI
La constante del equilibrio es:
HI 
Kc 
 H 2   I 2 
2
2
51  10 4 
Kc 
 425  10 6   153  10 5 
51  51
10 8
Kc 

425  153 10 11
Kc 
51  1
 103
85  5  3
Kc 
3 1
 103
5 5  3
1000
25
Kc  40
Kc 
9
D
Una vez establecido el equilibrio en una reacción química, los
factores que influyen en él son los siguientes: la concentración
de los reactantes, la presión (cuando las especies participantes
son gases) y la temperatura de la reacción. Los catalizadores
modifican la velocidad, pero no afectan el equilibrio.
10
C
Cuando una reacción química llega al estado de equilibrio en su
sistema cerrado, las concentraciones de reactivos y productos
permanecen constantes en el tiempo
Para la resolución de este tipo de ejercicios se utiliza el siguiente
procedimiento.
Mol iniciales
Mol que reaccionan
Mol en el equilibrio
5
-2x
5 – 2x
0
x
2
0
3x
3*2
Al ser x = 2, los mol totales del sistema son
5-(2*2) + 2 + 3*2 = 9
11
D
Al analizar la reacción química

 2NH3 (g)
N2 (g) + 3H2 (g) 

Se observa que al aumentar la presión, el equilibrio se desplaza
hacia donde exista menor número de mol gaseosos, es decir,
hacia los productos (4 mol reactantes → 2 mol productos).
El añadir un catalizador no se producen variaciones en el
equilibrio, por lo que no existe desplazamiento.
Al retirar amoniaco (NH3), producto de la reacción, el sistema
busca restablecer los niveles de este, por lo que el equilibrio se
desplaza hacia los productos.
12
D
Una disminución de la presión desplaza el equilibrio en el
sentido donde se encuentra el mayor volumen de gases, es
decir, hacia donde haya mayor número de mol gaseosos.
13
C
El principio de Le Chatelier se puede enunciar de la siguiente
manera: “Si en un sistema en equilibrio se modifica algún factor,
como presión, temperatura o concentración, el sistema
evoluciona en el sentido que alivie dicha modificación”.
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A
Si en una reacción exotérmica aumentamos la temperatura
cuando se haya alcanzado el equilibrio químico, la reacción dejará
de estar en equilibrio y tendrá lugar un desplazamiento de este
hacia la izquierda. Es decir, parte de los productos de la reacción
se van a transformar en reactivos hasta que se alcance de nuevo
el equilibrio químico.
15
E
Al ser la reacción exotérmica, un aumento de la temperatura,
provocará el desplazamiento del equilibrio hacia los reactantes.
Al aumentar la concentración de HI, la reacción se desplaza
hacia los reactantes, para restablecer los niveles de equilibrio de
HI.
Al disminuir la concentración de I2 se deben restablecer los
niveles de este, por lo que el sistema se desplaza a los
reactantes. Por lo tanto, las tres afirmaciones son correctas