solved chemical equilibrium exercises

En un recipiente de 2 dm3, a 25°C, se introducen inicialmente 0,0429 moles de NOCl (g) y 0,01
moles de Cl2 (g). Se calienta el sistema hasta una temperatura 250°C, y evoluciona hasta
alcanzar un estado de equilibrio según la reacción:
→ + ( )
En el equilibrio, se analiza el sistema y se determina que se tienen 0,0312 moles de NOCl(g).
Calcula: a) La cantidad de Cl2(g) y NO(g) en el equilibrio. b) La constante de equilibrio, Kc y Kp,
c) La constante de equilibrio, Kc, para:
2 → + 2 ( )
Solución:
→ + ( )
: 0,0429 0,01
: 0,0429 − 0,01 +
Conociendo cuanto se tiene en el equilibrio calculamos el cambio (x) y hallamos las
concentraciones en el equilibrio
0,0429 − = 0,0312 = 0,0117
= 0,0312 = 0,0158 = 0,0117

En un recipiente de 2 dm3, a 25°C, se introducen inicialmente 0,0429 moles de NOCl (g) y 0,01
moles de Cl2 (g). Se calienta el sistema hasta una temperatura 250°C, y evoluciona hasta
alcanzar un estado de equilibrio según la reacción:
→ + ( )
En el equilibrio, se analiza el sistema y se determina que se tienen 0,0312 moles de NOCl(g).
Calcula: a) La cantidad de Cl2(g) y NO(g) en el equilibrio. b) La constante de equilibrio, Kc y Kp,
c) La constante de equilibrio, Kc, para:
2 → + 2 ( )
Solución:
Para la constante de equilibrio debe de estar en concentración molar
=
7,92 10 5,85 10
0,0156
= 0,033
= ∆
= 0,033 0,082 523 ,
= 0,217
Por ultimo
= 0,033 = 1,1 10

El fosgeno se disocia a 1000 K
⇄ + ( )
Determine: a) kP si la presión del sistema es 1 atm y se disocia en un 49,2%, b) si la energía
estándar de disociación del fosgeno (25°C y 1 atm) es 73,1 kJ/mol, cuanto es kP y kC para esta
disociación a 25°C.
Solución:
⇄ + ( )
:
: 1 −
Fracción molar:
1 −
1 + 1 + 1 +
= 1 + 1 +
1 −
1 +
=
0,492
1 − 0,492
= 0,32

El fosgeno se disocia a 1000 K
⇄ + ( )
Determine: a) kP si la presión del sistema es 1 atm y se disocia en un 49,2%, b) si la energía
estándar de disociación del fosgeno (25°C y 1 atm) es 7,31 kJ/mol, cuanto es kP y kC para esta
disociación a 25°C.
Solución:
∆ = − ln = ∧
−
7310
8,314 298
= 0,0523
= ∆
=
0,0523
0,082 298
= 2,14 10

Considere la siguiente reacción de isomerización a 25°C
− 6 − → − 6 − = 1,97
Determinar: a) energía libre de Gibbs estándar, b) Cuanto de G-6-P, se debe tener, si se
requiere que su energía libre sea de – 2,5 kJ/mol, en la célula se tiene 1,5 M de F-6-P
Solución:
a)
∆ = − ln
∆ = −8,314 · 298 ln 1,97 = −1680
b)
= +
−2500 = −1680 + 8,314 · 298 ln
1,5
= 6 = 1,08

Sea la siguiente reaccion a 37°C
⇄ + 2
∆ ´ = −5,6
Determinar: a) keq´, b) G°, c) keq, d) G si fumarato y succinato se encuentran a la misma
concentración a pH 5.
Solución:
a)
∆ ´ = − ln ´
´ = ∧
−
−5600
8,314 310
´ = 8,78
b)
∆ = ∆ ´ + ln
1
10
∆ = −5,6 + 2 8,314 10 310 ln
1
10
∆ = 77,5

G si fumarato y succinato se encuentran a la misma concentración a pH 5.
Solución:
c)
∆ = − ln
= ∧
−
77484
8,314 310
= 8,8 10
b)
= +
= 77,5 + 8,314 10 310 ln
10
= 18,1
= ´ + ´
= −5,6 + 8,314 10 310 ln
10
10
= 18,1

La constante de equilibrio de la disociación del PCl5 a 200°C es 0,022 y a 500°C es 34,2. (a) esta
disociación ¿es exotérmica o endotérmica?, (b) la energía de Gibbs estándar de reacción a
25°C, (c) entropía de disociación. Asuma que se comporta como un gas ideal y que la entalpia y
entropía son independientes de la temperatura.
Solución:
a)
ln = −
∆ 1
+
∆
ln = −
∆ 1
−
1
∆ =
ln
1
−
1
=
8,314 ln
0,022
34,2
1
773
−
1
473
∆ = 74,5
c)
− ln = ∆ − ∆ ∆ =
∆
+ ln
∆ =
74465
473
+ 8,314 ln 0,022 ∆ = 125,7

La constante de equilibrio de la disociación del PCl5 a 200°C es 0,022 y a 500°C es 34,2. (a) esta
disociación ¿es exotérmica o endotérmica?, (b) la energía de Gibbs de reacción a 250°C, (c)
entropía de disociación. Asuma que se comporta como un gas ideal y que la entalpia y entropía
son independientes de la temperatura.
Solución:
b)
∆ = ∆ − ∆
∆ = 74,46 − 523 0,1257
∆ = 8,72

Sean las siguientes semirreacciones de reducción:
+ → = 0,162
+ 2 → = 0,341
Determine el potencial de electrodo para:
+ →
Solución:
=
+
=
2 0,341 − 0,162
1
= 0,52

A pH 7 y 25°C, escribir la ecuación igualada para la reacción global, indicar la dirección en la
que tendrá lugar espontáneamente en condiciones estándar, calcular Go´
´ ‖ = −0,421 ´ = +0,815
Solución:
Para que sea espontanea la reaccion E  0
= − = 0,815 − −0,421 = 1,236
+ 2 + 2 →
→ + × 2
+ →
∆ = − ℱ = −2 96,485 1,236
∆ = −238,5

Si la concentración intracelular de succinato y fumarato es 10–4 M para cada una de las
sustancias, calcúlese el valor mínimo de la relación [FADH2] / [FAD] que se necesita para que la
reacción entre estos dos pares redox vaya en el sentido de formación de succinato.
E°´ (fumarato/succinato) = +0,031 V; E °´ (FAD/FADH2) = – 0,219 V
Solución:
Semirreacciones de reducción:
ℱ + 2 + 2 → ´ = +0,031
+ 2 + 2 → ´ = −0,219
Para que se forme succinato el FAD debe de oxidarse
ℱ + 2 + 2 → ´ = +0,031
→ + 2 + 2 ´ = −0,219
+ ℱ → +
= − = 0,031 − −0,219 = 0,250

Si la concentración intracelular de succinato y fumarato es 10–4 M para cada una de las
sustancias, calcúlese el valor mínimo de la relación [FADH2] / [FAD] que se necesita para que la
reacción entre estos dos pares redox vaya en el sentido de formación de succinato.
E°´ (fumarato/succinato) = +0,031 V; E °´ (FAD/FADH2) = – 0,219 V
Solución:
+ ℱ → +
El potencial redox debe ser mayor a cero
= −
ℱ
ln =
ℱ
ln
0,250 =
8,314 298
2 96485
ln
= 2,86 10
= 3,5 10

Calcular el potencial del sistema cuando se mezclan 10 mL de Acetaldehido 0.01 M con 2 mL
de NADH 0.05 M a pH a) 4 y c) 12.
Eo´ = – 0,197 V (acetaldehido|Etanol); Eo´ = – 0,320 V (NAD+|NADH)
Solución:
Escribir la reacción redox:
+ 2 + 2 → ´ = −0,197
→ + + 2 ´ = −0,320
+ + → + ´ = 0,123
= ´ −
ℱ
ln ´
a)
= 0,123 −
8,314 298
2 96485
ln
= 0,212
= −0,025

∆ = −
ℱ
ln
–
–
–
–
–
–
+
+
+
+
+
+
– mV
Cl–
Cl–

=
ℱ
ln
+ +
+ +
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Ecuación de Goldman - Hodgkin - Katz

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