Termodinamica - Yunes Cengel y Michael Boles - Septima Edicion

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CAPÍTULO 16
PROBLEMAS*
K p y la composición de equilibrio de los gases ideales
16-1C ¿Una tabla de madera está en equilibrio químico con
el aire?
16-2C Escriba tres diferentes relaciones de K P para mezclas
reactantes de gases ideales y diga cuándo se debe usar cada
relación.
16-3C Considere una mezcla de NO, O 2 y N 2 en equilibrio a
una temperatura y una presión especificadas. Ahora se triplica
la presión.
a) ¿Cambiará la constante de equilibrio K P ?
b) ¿Cambiará el número de moles de NO, O 2 y N 2 ? ¿Cómo?
16-4C Una cámara de reacción contiene una mezcla de
CO 2 , CO y O 2 en equilibrio a una temperatura y a una presión
especificadas. ¿Cómo afectará al número de moles de CO 2
a) el aumento de la temperatura a presión constante y b) el
aumento de la presión a temperatura constante?
16-5C Una cámara de reacción contiene una mezcla de N 2 y
N en equilibrio a una temperatura y una presión especificadas.
¿Cómo afectará al número de moles de N 2 a) el aumento de la
temperatura a presión constante y b) el aumento de la presión
a temperatura constante?
16-6C Una cámara de reacción contiene una mezcla de CO 2 ,
CO y O 2 en equilibrio a una temperatura y una presión especificadas.
Ahora se agrega algo de N 2 a la mezcla mientras la
temperatura y la presión se mantienen constantes. ¿Afectará
esto el número de moles de O 2 ? ¿Cómo?
16-7C ¿Qué elemento tiene más probabilidades de disociarse a
su forma monoatómica a 3.000 K, el H 2 o el N 2 ? ¿Por qué?
16-8C La constante de equilibrio para la reacción C 1 2 O
Δ CO a 100 kPa y 1.600 K es K P . Use esta información
para encontrar la constante de equilibrio para las siguientes
reacciones a 1.600 K:
a) a 100 kPa C 1 2CO Δ CO
b) a 500 kPa C 1 2 CO Δ 2 CO
c) a 100 kPa 2C O 2 Δ 2CO
d) a 500 kPa 2CO Δ 2C O 2
16-9C La constante de equilibrio para la reacción H 2 1 2 O 2
Δ H 2 O a 1 atm y 1.200 K es K P . Use esta información para
determinar la constante de equilibrio para las siguientes reacciones:
a) a 1 atm H 2 1 2 O 2 Δ H 2 O
b) a 7 atm H 2 1 2 O 2 Δ H 2 O
* Los problemas marcados con “C” son preguntas de concepto y se
exhorta a los estudiantes a contestarlas todas. Los problemas marcados
con una “E” están en unidades inglesas, y quienes utilizan unidades SI
pueden ignorarlos. Los problemas con un ícono son de comprensión
y se recomienda emplear un software como EES para resolverlos.
c) a 1 atm 3H 2 O Δ 3H 2 3 2 O 2
d) a 12 atm 3H 2 O Δ 3H 2 3 2O 2
16-10 Una mezcla de gases ideales se prepara en un recipiente
rígido que inicialmente está al vacío y se mantiene a una temperatura
constante de 20 °C. Primero se agrega nitrógeno hasta
que la presión es de 110 kPa; en seguida se agrega dióxido de
carbono hasta una presión de 230 kPa, y finalmente se agrega
NO hasta una presión de 350 kPa. Determine la función de
Gibbs del nitrógeno en esta mezcla. Respuesta: 200 kJ/kmol
16-11 Una mezcla de gases ideales está constituida por 30
por ciento de N 2 , 30 por ciento de O 2 y 40 por ciento de H 2 O
por fracciones molares. Determine la función de Gibbs del N 2
cuando la presión de la mezcla es 5 atm y su temperatura es
de 600 K.
30% N 2
30% O 2
40% H 2 O
5 atm
600 K
FIGURA P16-11
16-12 ¿A qué temperatura estará el nitrógeno disociado en
0.2 por ciento a a) 1 kPa y b) 10 kPa?
Respuestas: a) 3 628 K, b) 3 909 K
16-13 Use la función de Gibbs para determinar la constante
de equilibrio de la reacción H 2 O Δ H 2 1 2 O 2 a) a 500 K
y b) a 2 000 K. ¿Cómo se comparan éstas con las constantes
de equilibrio de la tabla A-28?
16-14 El dióxido de carbono se produce comúnmente por
la reacción C O 2 Δ CO 2 . Determine el rendimiento de
dióxido de carbono (en fracción molar) cuando la reacción tiene
lugar en un reactor que se mantiene a 1 atm y 3 800 K. El
logaritmo natural de la constante de equilibrio para la reacción
C O 2 Δ CO 2 a 3 800 K es –0.461. Respuesta: 0.122
16-15 Considere la reacción C O 2 Δ CO 2 a 1 atm y
3 800 K. Si la presión del reactor se aumenta a 700 kPa,
¿cuánto cambiará el rendimiento de dióxido de carbono? El
logaritmo natural de la constante de equilibrio para la reacción
C O 2 Δ CO 2 a 3 800 K es –0.461.
16-16 Considere la reacción C O 2 Δ CO 2 a 1 atm y
3 800 K. ¿Cuánto cambiará el rendimiento de dióxido de carbono
si el aire atmosférico proporciona el oxígeno necesario
para la reacción? El logaritmo natural de la constante de equilibrio
para la reacción C O 2 Δ CO 2 a 3 800 K es –0.461,
y para la reacción C (O 2 3.76 N 2 ) Δ CO 2 3.76 N 2 a
3 800 K es 12.49.