Archivo de la categoría: Equilibrio químico

Problema 1713

Los haluros de plata precipitados en forma de cristales muy finos se utilizan en placas y películas fotográficas, ya que son muy sensibles a la luz.
Disponemos de 100 mL de una solución que contiene los aniones cloruro, bromuro y yoduro, cada uno en la misma concentración 0,1 M. Añadimos una solución muy concentrada de catión plata, de forma lenta y con agitación continua. Las sales de haluro de plata, que son el cloruro de plata, el bromuro de plata y el yoduro de plata, tienen muy baja solubilidad y precipitan a medida que aumenta la concentración del catión.

a) Calcule en qué concentración del catión plata comienzan a precipitar las tres sales de haluro de plata. Justifique el orden de precipitación de las tres sales.
b) ¿Cómo se verá afectado el equilibrio de solubilidad de las tres sales si añadimos una solución muy concentrada de cloruro de sodio después de la adición del catión plata?

Datos: Productos de solubilidad: K_{ps}(\text{cloruro de plata})=1.8\cdot10^{-10};
K_{ps}(\text{bromuro de plata})=7.7\cdot10^{-13};~K_{ps}(\text{yoduro de plata})=8.3\cdot10^{-17}.
Nota: Considere despreciable el aumento de volumen al añadir la solución del catión.

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Problema 1711

El cloro es uno de los elementos más utilizados en nuestra sociedad y forma parte de muchos productos que utilizamos en la vida cotidiana. Es utilizado directamente como agente desinfectante y blanqueante, y también como materia prima en la producción de polímeros como el PVC. En el proceso Deacon, el cloro se obtiene industrialmente por oxidación del ácido clorhídrico según la reacción química siguiente:

4HCl(g)+O_2(g)\rightleftarrows2H_2O(g)+2Cl_2(g)\qquad\Delta H^0<0

Introducimos 32,85 g de HCl y 38,40 g de O_2 en un reactor cerrado de 10 L en el que previamente hemos hecho el vacío. Calentamos la mezcla de reacción a 390^\circ C, y cuando se alcanza el equilibrio observamos que hemos obtenido 28,40 g de Cl_2.

a) Calcule la constante de equilibrio en concentraciones (K_c) de la reacción, a 390^\circ C.
b) Razone cómo se verían afectados el rendimiento de la reacción y la constante de equilibrio en concentraciones (K_c) si:

— disminuimos el volumen del recipiente;
— aumentamos la masa inicial de O_2 ;
— aumentamos la temperatura;
— añadimos un catalizador.

Datos:
Masas atómicas relativas: H = 1,0; O = 16,0; Cl = 35,5.

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Problema 1707

La reacción en cadena de la polimerasa (conocida como PCR) es una técnica de biología molecular que consiste en sintetizar muchas veces un fragmento de DNA utilizando una polimerasa (enzima) que puede trabajar a temperaturas elevadas. Cuando hacemos una reacción de PCR, mezclamos en un tubo de ensayo diferentes ingredientes, como por ejemplo la polimerasa y el DNA del organismo que queremos estudiar, y, además, fijamos un pH y una concentración de iones Mg^{2+} para que la enzima trabaje adecuadamente.

a) Supongamos que en el tubo donde efectuamos una PCR trabajamos con una solución de MgCl_2,~5\cdot10^{-3} M y un pH fijo de 8,3. Diga, a partir de los cálculos necesarios, si en éstas condiciones precipita el hidróxido de magnesio y justifique la respuesta.
b) Para determinar la pureza de una muestra que contiene MgCl_2(s), podemos efectuar una valoración de precipitación del ión cloruro con una solución de nitrato de plata:

Cl^-(aq)+AgNO_3(aq)\rightarrow AgCl(s)+NO_3^-(aq)

Pesamos 0,6255 g de muestra y la disolvemos en agua hasta obtener 100,0 mL de solución. Al valorar 10 mL de esta solución, hemos necesitado 8,3 mL de nitrato de plata 0,1550 M para llegar al punto final de la valoración. ¿Cuál es la pureza de la muestra, expresada como porcentaje en masa de MgCl_2?

Datos: Masas atómicas relativas: Mg = 24,3; Cl = 35,5; Ag=108; O=16; N=14.
Producto de solubilidad del hidróxido de magnesio: K_{ps}=1.1\cdot10^{-12}.
Constante de ionización del agua: K_w=10^{-14}.

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Problema 1703

En un reactor de 25,00 L a 440^\circ C, se introducen 5,00 mol de hidrógeno y 2,00 mol de nitrógeno, obteniendo 50,0 g de NH_3(g) cuando se alcanza el equilibrio 3H_2(g)+N_2(g)\rightleftarrows2NH_3(g).

a) Exprese el número de moles en equilibrio de los reactivos y del producto, en función de x (cambio de concentración en mol), y calcule sus valores.
b) Obtenga K_c y K_p.
c) Razone cómo se modifica el equilibrio si la reacción transcurre a la misma temperatura, pero aumenta la presión total.
Datos: R=0.082~atm\cdot l\cdot mol^{-1}\cdot K^{-1}, masas atómicas: H=1, N=14.

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Problema 1697

Se mezclan 0,200 L de disolución de nitrato de bario 0,100 M con 0,100 L de disolución de fluoruro de potasio 0,400 M. Considere los volúmenes aditivos.

a) Escriba el equilibrio de solubilidad que tiene lugar, detallando el estado de todas las especies.
b) Justifique numéricamente la precipitación del fluoruro de bario.
c) Explique si aumenta, disminuye o no varía la solubilidad del fluoruro de bario cuando se le añade una disolución de ácido fluorhídrico.

Dato: K_s(\text{fluoruro de bario})=10^{-6}

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Problema 1686

Dada la reacción a 25^\circC y 1 atm de presión N_2(g)+O_2(g)\rightleftarrows 2NO(g);~\Delta H=180.2 kJ, razone si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones:

a) La constante de equilibrio K_p se duplica si se duplica la presión.
b) El sentido de la reacción se favorece hacia la izquierda si se aumenta la temperatura.
c) El valor de la constante de equilibrio para este proceso depende del catalizador utilizado.

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