Ejercicios Resueltos de Química: Cinética, Equilibrio y Estequiometría

1. Nomenclatura y Formulación Química

• a) TiO₂
• b) (NH₄)₂SO₄
• c) CH₃-CH₂-CHBr-COOH
• d) Clorito de sodio
• e) Permanganato de potasio
• f) Butanal

2. Cinética Química

Reacción: A + B + 2C → D + E | Ley de velocidad: V = k [A]² [C]

• a) Orden parcial respecto a A (α = 2), orden parcial respecto a C (β = 1). Orden total: α + β = 3.
• b) Cálculo de la constante (k): k = V / ([A]² [C]). Considerando unidades: V = mol/(L·s) y concentraciones en mol/L.

Resultado: k = (mol/L·s) / ((mol/L)² · (mol/L)) = (mol/L·s) / (mol³/L³) = L²/(mol²·s)

3. Equilibrio Químico y Principio de Le Chatelier

Reacción: C(s) + H₂O(g) ⇌ CO(g) + H₂(g) | ΔH = -131,2 kJ/mol

• a) La adición de C(s) no altera el equilibrio, ya que es un sólido.
• b) Si disminuye la temperatura, según el principio de Le Chatelier, el sistema tiende a contrarrestar dicho cambio favoreciendo el sentido exotérmico. Por tanto, aumenta la producción de H₂.
• c) Si aumenta el volumen, disminuye la presión. El sistema tiende a contrarrestar el cambio desplazándose hacia donde existen más moles gaseosos. Por tanto, aumenta la producción de H₂.

4. Equilibrio Ácido-Base

Reacción: HA + H₂O ⇌ A⁻ + H₃O⁺

• a) Falso: pH = -log[H₃O⁺] = -log(x). El valor es distinto de 1, ya que x < 0,1 M.
• b) Falso: Al disociarse un ácido, la concentración de [H₃O⁺] es mayor que la de [OH⁻].
• c) Verdadero: Al ser un ácido débil, el valor de x es muy pequeño, por tanto [HA] > [A⁻].

5. Equilibrio Homogéneo en Fase Gaseosa

Reacción: 2BrF₅(g) ⇌ Br₂(g) + 5F₂(g)

Cálculo de moles en equilibrio

Moles totales (nₜ) mediante la ecuación de los gases ideales: nₜ = (P · V) / (R · T) = (5 atm · 3 L) / (0,082 · 1500 K) = 0,122 moles.

Resolviendo para x: 0,05 + 4x = 0,122 → 4x = 0,072 → x = 0,018 mol.

• n(Br₂) = 0,018 mol
• n(F₂) = 5 · 0,018 = 0,09 mol
• n(BrF₅) = 0,05 - 2(0,018) = 0,014 mol

Cálculo de constantes (Kc y Kp)

• b) Kc = ([Br₂][F₂]⁵) / [BrF₅]² = (0,018/3) · (0,09/3)⁵ / (0,014/3)² = 6,69 × 10⁻⁶
• Relación Kp = Kc · (R · T)^Δn: Kp = 6,69 × 10⁻⁶ · (0,082 · 1500)⁴ = 1532,37