Equilibrio químico

Considera el equilibrio entre el cis-2-buteno y el trans-2-buteno. A temperatura ambiente las colisiones entre moléculas no tienen la suficiente energía para debilitar el doble enlace, pero a 400 ºC, sí lo son, y se aprecia una cierta velocidad de reacción:

1. Examina los modelos moleculares de ambas moléculas. ¿Qué hay que hacer para transformar uno en otro?

2. ¿Pueden interconvertirse las moléculas sin desconectar (=romper) los enlaces?

3. Se ponen en un contenedor una gran cantidad de moléculas de cis-2-buteno. ¿Qué pasará si se deja a estas moléculas a temperatura ambiente por cierto tiempo? ¿Qué pasará si se deja a estas moléculas a 400 ºC por cierto tiempo?

Supongamos que ponemos en el contenedor exactamente 10 000 moléculas de cis-2-buteno. La siguiente tabla indica cuántas moléculas de cada sustancia hay:

Tiempo (s)	Nº de moléculas de A	Nº de moléculas de B	Nº de moléculas de A que reaccionarán en el siguiente segundo	Nº de moléculas de B que reaccionarán en el siguiente segundo	Nº de moléculas de A que se formarán en el siguiente segundo	Nº de moléculas de B que se formarán en el siguiente segundo
0	10000	0	2500	0	0	2500
1	7500	2500	1875	250	250	1875
2	5875	4125	1469	413	413	1469
3	4819	5181	1205	518	518	1205
4	4132	5868	1033	587	587	1033
5	3686	6314	921	631	631	921
6	3396	6604	849	660	660	849
7	3207	6793	802	679	679	802
8	3084	6916	771	692	692	771
9	3005	6995	751	699	699	751
10	2953	7047	738	705	705	738
11	2920	7080	730	708	708	730
12	2898	7102	724	710	710	724
13	2884	7116	721	712	712	721
14	2875	7125	719	713	713	719
15	2869	7131	717	713	713	717
16	2865	7135	716	714	714	716
17	2863	7137	715	714	714	715
18	2862	7138	715	714	714	715
19	2861	7139	715	714	714	715
20	2860	7140	715	714	714	715
21	2859	7141	714	714	714	714
22	2859	7141	714	714	714	714
23	2859	7141	714	714	714	714
24	2859	7141	714	714	714	714
25	2859	7141	714	714	714	714
30	2859	7141	714	714	714	714
40	2859	7141	714	714	714	714
50	2859	7141	714	714	714	714

4. Durante el intervalo 0-1 s, ¿cuántas moléculas de A reaccionaron?, ¿cuántas de B se formaron?, ¿por qué estos dos números son iguales?

5. Durante el intervalo 10-11 s, ¿cuántas moléculas de B reaccionaron?, ¿cuántas de A se formaron?, ¿por qué estos dos números son iguales?

6. Durante el intervalo 0-1 s, ¿qué fracción de moléculas de A reaccionaron?, ¿y en el intervalo 10-11 s?, ¿y en el 24-25 s?

7. Durante el intervalo 100-101 s, ¿cuántas moléculas de A reaccionarán? Explica tu respuesta.

8. Durante el intervalo 1-2 s, ¿qué fracción de moléculas de B reaccionaron?, ¿y en el intervalo 10-11 s?, ¿y en el 24-25 s?

9. Durante el intervalo 100-101 s, ¿cuántas moléculas de B reaccionarán? Explica tu respuesta.

10. ¿Cuánto tiempo tardó en llegar al equilibrio la reacción anterior? ¿Seguirán reaccionando las moléculas de A para formar moléculas de B a los 500 s?, ¿y al revés?

Más problemas de reactivo limitante

1 El hidrógeno y el oxígeno gaseosos reaccionan, en condiciones adecuadas, dando agua líquida. Si se hacen reaccionar 10 L de H₂ con 3.5 L de O₂, medidos en condiciones normales. ¿Qué masa de agua, se obtiene? Datos  Masas atómicas H=1; O=16. 

2 Calcular los gramos de ZnSO₄ obtenidos al reaccionar 10 g de Zn con 100 mL de H₂SO₄ 2 M. Datos: Masas atómicas H=1; O=16; S=32; Zn=65.4.

3 En síntesis del amoniaco reaccionan 10 g de H₂ con 50 g de N₂ . Calcula los gramos que sobran del reactivo en exceso y la masa de amoniaco que se obtiene. Datos: Masas atómicas H=1; N=14.

4 Se hacen reaccionar 50 gramos de aluminio con 500 mL de una disolución de ácido sulfúrico 2 M . Calcula el volumen de gas hidrógeno que se obtiene en ccnn. Datos: Masas atómicas Al=27.

Problemas de reactivo limitante

1. En la reacción 3 NO₂ + H₂O = 2 HNO₃ + NO, ¿cuántos gramos de HNO₃ se pueden formar cuando se permite que reaccionen 1.00 g de NO₂ y 2.25 g de H₂O?

2. ¿Qué masa de cloruro de plata se puede preparar a partir de la reacción de 4.22 g de nitrato de plata con 7.73 g de cloruro de aluminio? (No olvide ajustar la reacción): AgNO₃ + AlCl₃ = Al(NO₃)₃ + AgCl

3. El metal sodio reacciona con agua para dar hidróxido de sodio e hidrógeno gas: 2 Na(s) + 2 H₂O(l) = 2 NaOH(aq) + H₂(g) Si 10.0 g de sodio reaccionan con 8.75 g de agua, ¿cuántos gramos de hidróxido de sodio se forman?

Tareas pendientes

El grupo de Gonzalo y María aún no ha subido la practica de la crioscopía. Antes de hacerlo, ruego lean los comentarios a las dos últimas prácticas, especialmente lo referido a la evaluación.

Salvo eso, lo único pendiente es la práctica del método de Job que hicimos el pasado lunes.

Fecha de entrega de la investigación

El próximo lunes 13 de febrero deben estar subidas a los blogs la investigación correspondiente al diseño elegido del criterio B, sobre la evaporación de líquidos.

ENERGÍA DE LAS REACCIONES QUÍMICAS

1.       Para una reacción exotérmica,

a.       ¿Es la energía de los productos mayor o menor que la de los reactivos?

b.      ¿Se libera o se absorbe calor?

c.       ¿El signo de DH es positivo o negativo?

2.       Para una reacción endotérmica,

a.       ¿Es la energía de los productos mayor o menor que la de los reactivos?

b.      ¿Se libera o se absorbe calor?

c.       ¿El signo de DH es positivo o negativo?

3.       Puesto que las reacciones son favorables cuando se libera energía y se forman productos de menor energía, ¿qué reacciones son más favorables?