t5-equilibrio quimico

EQUILIBRIO QUÍMICO

jose.PRoFeBLoG.es

PROCESO QUÍMICO: puntos de vista

TERMOQUÍMICA -> ∆H energía intercambiada (calor a P cte); ∆S variación en el grado de desorden; ∆G revela porqué el proceso ocurre espontáneamente en un determinado sentido y no en otro

CINÉTICA QUÍMICA -> v velocidad con que transcurre el proceso, factores que influyen y mecanismo por el que ocurre

EQUILIBRIO QUÍMICO -> Kc en qué extensión ocurre una reacción; en el estado de equilibrio las concentraciones de las sustancias permanecen constantes

EQUILIBRIO QUÍMICO

1.¿Qué se entiende por EQUILIBRIO QUÍMICO?

2.Constante de Equilibrio Kc

3.Cálculos con la Constante de Equilibrio Kc

4.La constante Kp y su relación con Kc

5.Factores que afectan a las concentraciones en el equilibrio


SITUACIÓN INICIAL

H2 + I

2 + HI

(no de equilibrio)


SITUACIÓN FINAL

H2 + I

2 2 HI

EQUILIBRIO QUÍMICO


velocidad reacción directa =velocidad reacción inversa

las concentraciones de todas las sustancias (reactivos y productos) se mantienen constantes (mientras no se modifiquen las condiciones)

carácter dinámico

variación de la concentración con el tiempo H2 + I2 2 HI

Equilibrio químico

Con

cent

raci

ones

(m

ol/l)

Tiempo (s)

[HI]

[I2]

[H2]

1. ¿Qué se entiende por EQUILIBRIO QUÍMICO?

variación de la concentración con el tiempo H2 + I2 2 HI

1. ¿Qué se entiende por EQUILIBRIO QUÍMICO?

EQUILIBRIO QUÍMICO






2.Constante de EQUILIBRIOSO2(g) + O2(g) + SO3(g) 2 SO2(g) + O2(g) 2 SO3(g)

280,60,3630,3430,0370,250,400,15Exp 5

280,50,5680,0660,1320,70——Exp 4

280,00,1430,0260,0530,20——Exp 3

280,70,1350,3320,014—0,400,15Exp 2

279,20,1700,1550,030—0,200,20Exp 1

Kc[SO3][O2][SO2][SO3][O2][SO2]

Concentr. equilibrio (mol/l)Concentr. iniciales (mol/l)

2.Constante de EQUILIBRIO2 SO2(g) + O2(g) 2 SO3(g)

280,60,3630,3430,0370,250,400,15Exp 5

280,50,5680,0660,1320,70——Exp 4

280,00,1430,0260,0530,20——Exp 3

280,70,1350,3320,014—0,400,15Exp 2

279,20,1700,1550,030—0,200,20Exp 1

Kc[SO3][O2][SO2][SO3][O2][SO2]

Concentr. equilibrio (mol/l)Concentr. iniciales (mol/l)

Kc=[SO3] ²

[SO2] ² · [O2]

Escribe la expresión de la constante de equilibrio Kc de los siguientes procesos

a) 2 NO(g) + Cl2(g) 2 NOCl(g);

b) NO(g) + ½Cl2(g) NOCl(g);

c) 2 NOCl(g) 2 NO(g) + Cl2(g)

d) N2O4(g) 2NO2(g);

e)CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g);

f) 2 NaHCO3(s) Na2CO3(s) + H2O(g) + CO2(g)

2. Constante de EQUILIBRIO


a) 2 NO(g) + Cl2(g) 2 NOCl(g);

b) NO(g) + ½Cl2(g) NOCl(g);

c)2 NOCl(g) 2 NO(g) + Cl2(g)


Kc=[NOCl ]

[NO] ·[Cl2 ]1 /2

Kc=[NOCl ] ²

[NO ] ² ·[Cl2]

Kc=[NO ] ² ·[Cl2][NOCl ] ²


d) N2O4(g) 2NO2(g);

e)CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g);

f) 2 NaHCO3(s) Na2CO3(s) + H2O(g) + CO2(g)


Kc=[NO2] ²[N 2O4]

Kc=[CO2]

Kc=[CO2] ·[H 2O ]

2.Constante de EQUILIBRIO

SITUACIÓN INICIAL (no de equilibrio) N2O4(g) + NO2(g) 0,1 mol/L 0,05 mol/L COCIENTE DE REACCIÓN

Qc=[NO2]o ²[N 2O4]o


SITUACIÓN FINAL (equilibrio) N2O4(g) 2 NO2(g) ¿? mol/L ¿? mol/L CONSTANTE EQUILIBRIO Kc = 0,0047 (400ºC)

kc=[NO2] ²[N 2O4 ]


SITUACIÓN INICIAL (no de equilibrio) N2O4(g) + NO2(g) 0,1 mol/L 0,05 mol/L COCIENTE DE REACCIÓN Qc=

[NO2]o ²[N 2O4]o

Qc=0,05 ²0,1

=0,025


SITUACIÓN INICIAL (no de equilibrio) N2O4(g) ← 2 NO2(g) 0,1 mol/L ↑ 0,05 mol/L ↓ COCIENTE DE REACCIÓN

el sistema se desplaza hacia la izquierda

Qc=[NO2]o ²[N 2O4]o

Qc=0,05 ²0,1

=0,025Kc=0,0047

Significado del valor de Kc


tiempo

KC > 105

conc

entr

ació

n

KC < 10-2

conc

entr

ació

n

tiempo

EQUILIBRIO QUÍMICO






En un recipiente de 10 litros se introduce una mezcla de 4 moles de N2(g) y 12moles de H2(g). Después de cierto tiempo se comprueba que la composición del sistema se mantiene constante (equilibrio químico) y que la cantidad de amoniaco en el recipiente es de 0,92 mol NH3(g)

a) escribe la expresión de la constante de equilibrio

3. Cálculos con la constante de EQUILIBRIO

En un recipiente de 10 litros se introduce una mezcla de 4 moles de N2(g) y 12moles de H2(g). Después de cierto tiempo se comprueba que la composición del sistema se mantiene constante (equilibrio químico) y que la cantidad de amoniaco en el recipiente es de 0,92 mol NH3(g)

a) escribe la expresión de la constante de equilibrio

N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g)


Kc=[NH 3] ²

[N 2] · [H 2 ] ³

N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g)


Kc=[NH 3] ²

[N 2] ·[H 2] ³

concentraciones (mol/L)

INICIALES 0,400 1,200 0,000REACCIONANEQUILIBRIO 0,092

N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g)


Kc=[NH 3] ²

[N 2] · [H 2] ³


INICIALES 0,400 1,200 0,000REACCIONAN (-1 · 0,046) (-3 · 0,046) (+ 0,092)EQUILIBRIO 0,092

N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g)


Kc=[NH 3] ²

[N 2] · [H 2] ³


INICIALES 0,400 1,200 0,000REACCIONAN (-1 · 0,046) (-3 · 0,046) (+ 0,092)EQUILIBRIO 0,354 1,062 0,092

N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g)


Kc=[NH 3] ²

[N 2] · [H 2] ³



Kc=0,092mol /L ²

0,354mol /L ·1,062mol /L ³=0,020

Kc=0,020

En un matraz de un litro de capacidad se introducen 0,387 moles de nitrógeno y 0,642 moles de hidrógeno, se calienta a 800 K y se establece el equilibrio: N

2(g) + 3 H

2 (g) 2 NH

3 (g)

encontrándose que se han formado 0,06 moles de amoniaco. Calcula: La composición de la mezcla gaseosa enequilibrio y la Kc a la citada temperatura.


La constante de equilibrio, a 350 °C, de la reacción de descomposición del fosgeno

COCl2(g) CO(g) + Cl

2(g) vale Kc=0,012

Si en un recipiente cerrado de 500 mL en el que se ha hecho el vacío inyectamos 3,00 g de COCl

2 y elevamos la temperatura a 350 °C

¿cuál será la concentración de las especies presentes en el equilibrio?


COCl2(g) CO(g) + Cl

2(g)

Inicialmente: 3 g COCl2 en 500 mL

[COCl2]o= 0,061 mol/L


Kc=[CO ] · [Cl2][COCl2 ]


INICIALES 0,061 0,000 0,000REACCIONANEQUILIBRIO

COCl2(g) CO(g) + Cl

2(g)

x = concentración de COCl2 que ha

reaccionado


Kc=[CO ] ·[Cl2][COCl 2]


INICIALES 0,061 0,000 0,000REACCIONAN x x x

EQUILIBRIO

COCl2(g) CO(g) + Cl

2(g)

x = concentración de COCl2 que ha

reaccionado


Kc=[CO ] ·[Cl2][COCl 2]



EQUILIBRIO 0,061-x x x

COCl2(g) CO(g) + Cl

2(g)

x=0,021 mol/L; [COCl2]=0,04 M; [CO]=[Cl

2]= 0,021M


Kc=[CO ] · [Cl2][COCl2 ]



EQUILIBRIO 0,061-x x x

0,012=x · x

0,061−x x²0,012 x−0,0007=0

EQUILIBRIO QUÍMICO






N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g)

nTOTAL

= 0,354 + 1,062 + 0,092 =1,508 mol

3. La constante Kp y su relación con Kc



x i=ni

nTOTAL

xN2=0,354mol N 2

1,508mol total=0,23

mol N 2

mol total=0,23

xN2=0,23 xH2=0,70 xNH3=0,06

N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g)


PTOTAL=nTOTAL · R ·T

VPTOTAL=

nTOTAL · R ·T

V=4,9 atm

PN2=nN2 · R ·T

V

PH2=nH2 · R ·T

V

PNH3=nNH3 · R ·T

V

PN2=xN2 · PTOTAL=1,13atm

PH2=xH2 · PTOTAL=3,40 atm

PNH3=xNH3 · PTOTAL=0,29 atm

N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g)

Kp = Kc · (R·T)∆n

∆n=npro

– n rea

= 2 – 4 = -2


Kc=[NH3] ²

[N 2]·[H 2] ³=0,02 Kp=

PNH3 ²

PN2 · PH2 ³=0,0013


El cloro se obtiene mediante el llamado proceso Deacon, según el equilibrio

4 HCl(g) + O2(g) 2 H

2O(g) + 2 Cl

2(g)

Si a la temperatura de 390 ˚C, se mezclan 0,08 mol de HCl con 0,1 mol de oxígeno, se observa la formación de 0,0332 moles de cloro a la presión total de 1 atm. Calcula la constante Kp correspondiente al equilibrio y el volumen del recipiente.

R: Kp=69,4; V=8,88 L

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