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EQUILIBRIO QUÍMICO
jose.PRoFeBLoG.es
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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
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EQUILIBRIO QUÍMICO
¿Qué se entiende por EQUILIBRIO QUÍMICO?
Constante de Equilibrio Kc
Cálculos con la Constante de Equilibrio Kc
La constante Kp y su relación con Kc
Factores que afectan a las concentraciones en el equilibrio
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1.¿Qué se entiende por EQUILIBRIO QUÍMICO?
SITUACIÓN INICIAL
H2 + I
2 + HI
(no de equilibrio)
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1.¿Qué se entiende por EQUILIBRIO QUÍMICO?
SITUACIÓN FINAL
H2 + I
2 2 HI
EQUILIBRIO QUÍMICO
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1.¿Qué se entiende por 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
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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?
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variación de la concentración con el tiempo H2 + I2 2 HI
1. ¿Qué se entiende por EQUILIBRIO QUÍMICO?
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EQUILIBRIO QUÍMICO
¿Qué se entiende por EQUILIBRIO QUÍMICO?
Constante de Equilibrio Kc
Cálculos con la Constante de Equilibrio Kc
La constante Kp y su relación con Kc
Factores que afectan a las concentraciones en el equilibrio
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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)
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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]
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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
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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)
2. Constante de EQUILIBRIO
Kc=[NOCl ]
[NO] ·[Cl2 ]1 /2
Kc=[NOCl ] ²
[NO ] ² ·[Cl2]
Kc=[NO ] ² ·[Cl2][NOCl ] ²
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Escribe la expresión de la constante de equilibrio Kc de los siguientes procesos
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
Kc=[NO2] ²[N 2O4]
Kc=[CO2]
Kc=[CO2] ·[H 2O ]
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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
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2.Constante de EQUILIBRIO
SITUACIÓN FINAL (equilibrio) N2O4(g) 2 NO2(g) ¿? mol/L ¿? mol/L CONSTANTE EQUILIBRIO Kc = 0,0047 (400ºC)
kc=[NO2] ²[N 2O4 ]
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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
Qc=0,05 ²0,1
=0,025
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2.Constante de EQUILIBRIO
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
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Significado del valor de Kc
2. Constante de EQUILIBRIO
tiempo
KC > 105
conc
entr
ació
n
KC < 10-2
conc
entr
ació
n
tiempo
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EQUILIBRIO QUÍMICO
¿Qué se entiende por EQUILIBRIO QUÍMICO?
Constante de Equilibrio Kc
Cálculos con la Constante de Equilibrio Kc
La constante Kp y su relación con Kc
Factores que afectan a las concentraciones en el equilibrio
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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
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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)
3. Cálculos con la constante de EQUILIBRIO
Kc=[NH 3] ²
[N 2] · [H 2 ] ³
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N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g)
3. Cálculos con la constante de EQUILIBRIO
Kc=[NH 3] ²
[N 2] ·[H 2] ³
concentraciones (mol/L)
INICIALES 0,400 1,200 0,000REACCIONANEQUILIBRIO 0,092
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N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g)
3. Cálculos con la constante de EQUILIBRIO
Kc=[NH 3] ²
[N 2] · [H 2] ³
concentraciones (mol/L)
INICIALES 0,400 1,200 0,000REACCIONAN (-1 · 0,046) (-3 · 0,046) (+ 0,092)EQUILIBRIO 0,092
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N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g)
3. Cálculos con la constante de EQUILIBRIO
Kc=[NH 3] ²
[N 2] · [H 2] ³
concentraciones (mol/L)
INICIALES 0,400 1,200 0,000REACCIONAN (-1 · 0,046) (-3 · 0,046) (+ 0,092)EQUILIBRIO 0,354 1,062 0,092
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N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g)
3. Cálculos con la constante de EQUILIBRIO
Kc=[NH 3] ²
[N 2] · [H 2] ³
concentraciones (mol/L)
INICIALES 0,400 1,200 0,000REACCIONAN (-1 · 0,046) (-3 · 0,046) (+ 0,092)EQUILIBRIO 0,354 1,062 0,092
Kc=0,092mol /L ²
0,354mol /L ·1,062mol /L ³=0,020
Kc=0,020
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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.
3. Cálculos con la constante de EQUILIBRIO
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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?
3. Cálculos con la constante de EQUILIBRIO
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COCl2(g) CO(g) + Cl
2(g)
Inicialmente: 3 g COCl2 en 500 mL
[COCl2]o= 0,061 mol/L
3. Cálculos con la constante de EQUILIBRIO
Kc=[CO ] · [Cl2][COCl2 ]
concentraciones (mol/L)
INICIALES 0,061 0,000 0,000REACCIONANEQUILIBRIO
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COCl2(g) CO(g) + Cl
2(g)
x = concentración de COCl2 que ha
reaccionado
3. Cálculos con la constante de EQUILIBRIO
Kc=[CO ] ·[Cl2][COCl 2]
concentraciones (mol/L)
INICIALES 0,061 0,000 0,000REACCIONAN x x x
EQUILIBRIO
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COCl2(g) CO(g) + Cl
2(g)
x = concentración de COCl2 que ha
reaccionado
3. Cálculos con la constante de EQUILIBRIO
Kc=[CO ] ·[Cl2][COCl 2]
concentraciones (mol/L)
INICIALES 0,061 0,000 0,000REACCIONAN x x x
EQUILIBRIO 0,061-x x x
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COCl2(g) CO(g) + Cl
2(g)
x=0,021 mol/L; [COCl2]=0,04 M; [CO]=[Cl
2]= 0,021M
3. Cálculos con la constante de EQUILIBRIO
Kc=[CO ] · [Cl2][COCl2 ]
concentraciones (mol/L)
INICIALES 0,061 0,000 0,000REACCIONAN x x x
EQUILIBRIO 0,061-x x x
0,012=x · x
0,061−x x²0,012 x−0,0007=0
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EQUILIBRIO QUÍMICO
¿Qué se entiende por EQUILIBRIO QUÍMICO?
Constante de Equilibrio Kc
Cálculos con la Constante de Equilibrio Kc
La constante Kp y su relación con Kc
Factores que afectan a las concentraciones en el equilibrio
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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
concentraciones (mol/L)
INICIALES 0,400 1,200 0,000REACCIONAN (-1 · 0,046) (-3 · 0,046) (+ 0,092)EQUILIBRIO 0,354 1,062 0,092
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
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N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g)
3. La constante Kp y su relación con Kc
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
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N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g)
Kp = Kc · (R·T)∆n
∆n=npro
– n rea
= 2 – 4 = -2
3. La constante Kp y su relación con Kc
Kc=[NH3] ²
[N 2]·[H 2] ³=0,02 Kp=
PNH3 ²
PN2 · PH2 ³=0,0013
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3. La constante Kp y su relación con Kc
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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EQUILIBRIO QUÍMICO
¿Qué se entiende por EQUILIBRIO QUÍMICO?
Constante de Equilibrio Kc
Cálculos con la Constante de Equilibrio Kc
La constante Kp y su relación con Kc
Factores que afectan a las concentraciones en el equilibrio