Equilibrio químico

Sesión 5 Curso FQI-FIQ

Los cambios suceden a igual velocidad en sentidos opuestos!

“Tu has creído por que me has visto. Felices aquéllos que creen si haber visto”.

Juan, 20,29

ObjetivoAcoplar los conocimientos previos

sobre equilibrio y constantes de equilibrio. aplicándolos a problemas en que se requiera determinar concentraciones o cantidades de productos en equilibrio a determinadas condiciones.

BIBLIOGRAFÍA: Chang, R. Química. Cap. 14 http://fresno.pntic.mec.es/~fgutie6/quimica2/

ArchivosHTML/Teo_2_princ.htm

2

3¿Qué es un equilibrio químico?

¿Es una reacción completa. que se da en un solo sentido?

¿Qué es una constante de equilibrio?

¿La constante de equilibrio se expresa siempre en función de la concentración?

4Equilibrio de moléculas (H2 + I2 2 HI)

5Variación de la concentración con el tiempo (H2 + I2 2 HI)

Equilibrio químicoC

once

ntra

cion

es (

mol

/l)

Tiempo (s)

[HI]

[I2]

[H2]

6

Reacción: H2 + I2 2 HI

7Constante de equilibrio (Kc)

En una reacción cualquiera:

a A + b B c C + d D

la constante Kc tomará el valor:

para concentraciones en el equilibrio

La constante Kc cambia con la temperatura.

Sólo incluye sust. gaseosas y/o en disolución.

[ ] [ ]

[ ] [ ]

c d

c a b

C DK

A B

8Constante de equilibrio (Kc)

En la reacción:

H2(g) + I2(g) 2 HI(g)

El valor de KC. dada su expresión. depende de cómo se ajuste la reacción en función de la estequiometría.

2

2 2

[ ]

[ ] [ ]c

HIK

H I

9Ejemplo: Para el equilibrio: 2 SO2(g) + O2(g) 2 SO3(g)

se hacen cinco experimentos en los que se introducen diferentes concentraciones iniciales de reactivos y/o productos, se dejan reaccionar y, una vez alcanzado el equilibrio, se miden las concentraciones de sustancias presentes, obteniéndose los siguientes datos:

Concentr. iniciales (mol/l)

Concentr. equilibrio (mol/l)

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

Exp 1 0.20 0.20 — 0.030 0.115 0.170 279.2

Exp 2 0.15 0.40 — 0.014 0.332 0.135 280.1

Exp 3 — — 0.20 0.053 0.026 0.143 280.0

Exp 4 — — 0.70 0.132 0.066 0.568 280.5

Exp 5 0.15 0.40 0.25 0.037 0.343 0.363 280.6

10

KC se obtiene aplicando la expresión:

y como se ve es prácticamente constante.

Concentr. iniciales (mol/l)

Concentr. equilibrio (mol/l)

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

Exp 1 0.200 0.200 — 0.030 0.115 0.170 279.2

Exp 2 0.150 0.400 — 0.014 0.332 0.135 280.1

Exp 3 — — 0.200 0.053 0.026 0.143 280.0

Exp 4 — — 0.700 0.132 0.066 0.568 280.5

Exp 5 0.150 0.400 0.250 0.037 0.343 0.363 280.6

23

22 2

[ ]

[ ] [ ]C

SOK

SO O

11Escribir las expresiones de KC para

los siguientes equilibrios químicos:

a) N2O4(g) ↔ NO2(g);

b) NO(g) + Cl2(g) ↔ NOCl(g);

c)CaCO3(s) ↔ CaO(s) + CO2(g);

d) NaHCO3(s) ↔ Na2CO3(s) + H2O(g) + CO2(g).

a)

b)

c)

d)

2

2

2 4

[ ]

[ ]c

NOK

N O

2

22

[ ]

[ ] [ ]c

NOClK

NO Cl

2[ ]cK CO

2 2[ ] [ ]cK CO H O

12Significado del valor de Kc

tiempo

10-2 KC 10-4

conc

entr

ació

n

tiempo

KC > 105

conc

entr

ació

n

KC < 10-2

conc

entr

ació

n

tiempo

13Ejemplo: En un recipiente de 10 litros se

introduce una mezcla de 4 moles de N2(g) y

12moles de H2(g);

a) escribir la ecuación química correspondiente;

b) si establecido el equilibrio se observa que

hay 0.92 moles de NH3(g), determinar las

concentraciones de N2 y H2 en el equilibrio y la

constante Kc.a) Ec. quím: N2(g) + 3 H2(g) ↔ 2 NH3(g)

Importante! Si se plantea el eq. utilizando concentraciones. usar “x” como variable de cambio en dichas concentraciones.

Si se plantea el equil. utilizando moles, usar “ξ” (xi: grado de avance molar de la reacción) para representar el cambio.

Kc = 1.996 · 10–2 M–2

[ ] iniciales : 0.4 M 1.2 M 0 M

durante rxn: - x -3 x 2 x .

[ ] en equilibrio : 0.4 - x. 1.2 – 3x 2 x

n iniciales : 4 12 0

durante rxn: - ξ -3 ξ 2 ξ .

n en equilibrio : 4 - ξ. 12 – 3 ξ 2 ξ

14En un recipiente de 250 mL se introducen 3 g de PCl5. estableciéndose el equilibrio:

PCl5(g) ↔ PCl3(g) + Cl2(g)

Sabiendo que la KC a la temperatura del experimento es 0.48, determinar la composición molar del equilibrio..

% molar equil: 47.4% PCl3; 47.4% Cl2 y 5.2% PCl5

Tarea para siguiente sesión:

Leer pág. 10 a 19 del folleto de FQ1 y elaborar un diagrama de llaves con lo más importante!

¡Gracias por

su atención!