ejercicios de quimica IV resueltos-70

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208 EXÁMENES RESUELTOS DE QUÍMICA BÁSICA
CAPÍTULO 3 
 202 
 
 
c) El proceso que ocurre es la destilación fraccionada. El destilado 
recogido se va enriqueciendo en el componente más volátil, el metanol y el 
residuo se enriquece en el componente menos volátil, el agua. 
 
d) La mezcla que contiene una fracción molar de metanol de 0,5 a 80 ºC se 
encuentra en la zona delimitada por las curvas de vaporización y 
condensación, por lo se encuentran dos fases: líquido y vapor. 
• Para hallar la composición de cada fase se traza una recta horizontal: 
- La composición de la fase líquida es: xmetanol = 0,32; xagua = 0,68. 
- La composición de la fase vapor es: xmetanol = 0,72; xagua = 0,28. 
• Para encontrar que porcentaje hay de cada una de las fases se aplica la 
ley de la palanca: 
 
vapor mezcla
vapor líquido
x - x 0,72 - 0,50= ·100 = ·100 =
x -x 0,72 - 0,32
%L 55% 
 
El 55% es líquido de composición xmetanol = 0,32 y el 45% (100%-55%) es 
vapor de composición xmetanol = 0,72. 
El porcentaje del vapor también puede calcularse: 
 
mezcla líquido
vapor líquido
x -x 0,50 - 0,32= ·100 = ·100 =
x -x 0,72 - 0,32
%V 45% 
 
Las composiciones de las fases se han señalado en la siguiente figura: 
 EXÁMENES RESUELTOS DE QUÍMICA 209 JUNIO 2008 
 
 203
 
 
 
 
4.- A 425 ºC la Kc para el equilibrio: I2(g) + H2 (g) ↔ 2 HI(g) vale 54,8. 
a) Calcular las concentraciones en el equilibrio si en un reactor de 20 L de 
capacidad se introducen 15 moles de iodo, 2 moles de hidrógeno y 25 
moles de ioduro de hidrógeno. 
b) Calcular las nuevas concentraciones en el equilibrio si el volumen se 
reduce a la mitad. 
c) Calcular la presión total del recipiente en estas nuevas condiciones. 
d) Sabiendo que la entalpía estándar de la reacción es 26,1 kJ/mol, ¿hacia 
dónde se desplazará el equilibrio si disminuye la temperatura a 350 ºC? 
 
 
Resolución: 
a) Para conocer hacia donde se desplazará el sistema se calcula el cociente 
de reacción, Qc, en las condiciones iniciales y se compara con la constante 
de equilibrio, Kc. Las concentraciones iniciales son: 
[I2] = 
15
20
= 0,75 mol/L; [H2] = 
2
20
= 0,10 mol/L; [HI] = 25
20
= 1,25 mol/L 
 
2 2
2 2 o
[HI] (1,25)Q = =c [I ][H ] 0,75· 0,10
⎡ ⎤
⎢ ⎥
⎢ ⎥⎣ ⎦
= 20,8 
 
Debido que Qc< Kc el sistema evoluciona hacia la derecha de la siguiente 
manera: 
 
210 EXÁMENES RESUELTOS DE QUÍMICA BÁSICACAPÍTULO 3 
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I2(g) + H2(g) ↔ 2 HI(g) 
 
 Inicio: 0,75 0,10 1,25 (M) 
 Cambio: -x -x +2x (M) 
 Equilibrio: 0,75-x 0,10-x 1,25+2x (M) 
 
Por lo tanto, en el equilibrio: 
 
2 2
c
2 2
[HI] (1,25 + 2x)K = = = 54,8
[I ][H ] (0,75 - x)· (0,10 - x)
 x= 0,05 M 
 
Y las concentraciones en el equilibrio son: 
 
[I2]= 0,75 – 0,05 = 0,70 mol/L 
[H2]= 0,10 – 0,05 = 0,05 mol/L 
[HI]= 1,25 + 2·0,05 = 1,35 mol/L 
 
b) Al disminuir el volumen del reactor aumenta la presión total y según el 
principio de Le Châtelier, el sistema evolucionará hacia donde menor 
número de moles gaseosos se produzcan. En este caso, la suma de los 
coeficientes estequiométricos de los gases en reactivos y en productos es el 
mismo valor, luego no se modifica el equilibrio. Las nuevas 
concentraciones son el doble que las anteriores, puesto que el volumen se 
ha reducido a la mitad, sin que se modifiquen el resto de variables: 
 
[I2] = 1,40 mol/L; [H2] = 0,10 mol/L; [HI] = 2,70 mol/L 
 
c) La presión total en estas nuevas condiciones puede calcularse mediante 
la ecuación de estado de los gases ideales: P V = n R T 
El número de moles totales es la suma de los moles de I2, H2 y HI, 42,1 
moles: 
2I
n = 1,40·10= 14,0 moles 
2H
n = 0,10·10= 1,0 moles 
nHI= 2,71·10= 27,1 moles