Question

Pregunta B4.- Se hacen reaccionar 50 mL de una disolución de ácido propanoico 0,5 M con 100 mL de una
disolución de etanol 0,25 M. El disolvente es agua.


c) Si la constante de equilibrio del proceso del enunciado tiene un valor Kc = 4,8 a 20ºC, calcule la masa
presente en el equilibrio del producto orgánico de la reacción.

Datos: pKa (ác. propanoico) = 4,84. Masas atómicas: H = 1; C = 12; O = 16.

Puntuación máxima por apartado: 0,75 puntos apartados a) y c); 0,5 puntos apartado b).


Prueba de selectividad para la comunidad de Madrid. Convocatoria Jun 2013-2014. Química.

Answer 1

Pregunta B4.- Se hacen reaccionar 50 mL de una disolución de ácido propanoico 0,5 M con 100 mL de una disolución de etanol 0,25 M. El disolvente es agua.

c) Si la constante de equilibrio del proceso del enunciado tiene un valor Kc = 4,8 a 20ºC, calcule la masa presente en el equilibrio del producto orgánico de la reacción.

Se empieza por recalcular las concentraciones ya que al mezclar las disoluciones de ácido propanoico y etanol se produce dilución de los solutos.

$50ml [C_{3}H_{6}O_{2}]= 0,5 M$           $[C_{3}H_{6}O_{2}]=0,5. \frac{50}{150}=0,167M$                                     
$100ml [C_{2}H_{6}O]= 0,25 M$               $[C_{2}H_{6}O]=0,25. \frac{100}{150}=0,167M$                          
 
Conocida la concentración inicial de los reactivos y denominando por x la concentracion de ácido propanoico y etanol que reaccionan, el cuadro de reacción es el que se presenta a continuación:

                CH₃-CH₂-COOH + CH₃-CH₂OH ↔ CH₃-CH₂-COO-CH₂-CH₃ + H₂O
                      $\frac{C_{3}H_{6}O_{2}}{}$                     $\frac{C_{2}H_{6}O}{}$                      $\frac{C_{5}H_{10}O_{2}}{}$ 
Inicial(M)           0,167                 0,167                            -                                 -
Equilibrio(M)     0,167 - x          0,167 - x                         x                                x

Teniendo en cuenta la definición de de la constante de equilibrio en función de las concentraciones, se pueden calcular las concentraciones que reaccionan de ambas sustancias, que por estequiometría coincide con la concentración de Ester que se forma.

$K_{C}= \frac{[C_{5}H_{10}O_{2}].[H_{2}O]}{[C_{3}H_{6}O_{2}].[C_{2}H_{6}O]}= \frac{x.x}{(0,167-x).(0,167-x)}= \frac{x^{2}}{(0,167-x^{2})}$

Operando se despeja x.

$K_{C}=\left[\begin{array}{ccc}&x&\\0,167&-&x\\\end{array}\right]^{2} \\ \left[\begin{array}{ccc}&x&\\0,167&-&x\\\end{array}\right]= \sqrt{K_{C}}$

$x=\frac{0,167.\sqrt{K_{C}}}{1+\sqrt{K_{C}}}=\frac{0,167. \sqrt{4,8}}{1+\sqrt{4,8}}=0,115M</span>$

$<span>n(C_{5}H_{10}O_{2})=[C_{5}H_{10}O_{2}].V=0,115mol/L.150.10^{-3}L=0,01725mol$

$m(C_{5}H_{10}O_{2})=n[C_{5}H_{10}O_{2}].M(C_{5}H_{10}O_{2})=0,01725mol.102g/mol=1,76$

Prueba de selectividad para la comunidad de Madrid. Convocatoria Jun 2013-2014. Química.