TEMA 6

PROBLEMAS TIPO:

EQUILIBRIO QUÍMICO

Para la reacción: N2(g) + 2H2O (g) 2NO(g) + H2(g)

Kp es de 1,54·10-3 a una determinada temperatura. Si en un recipiente cerrado

hay nitrógeno, vapor de agua, óxido de nitrógeno (II) e hidrógeno con las

siguientes presiones parciales a esa temperatura:

PN2= 0,165 atm, PH2O = 0,990 atm, PNO = 0,225 atm, PH2

= 0,075 atm

Determine si el sistema ha llegado al equilibrio y si no es así indique qué

sucederá para alcanzarlo.

Solución:

Para saber si el sistema está en equilibrio hallaremos el cociente de reacción y lo

compararemos con el valor de la constante de equilibrio a esa temperatura.

Usaremos el cociente de reacción escrito en función de las presiones parciales:

Q>Kp, por lo que el sistema no ha alcanzado el equilibrio. Para llegar a él, el

sistema debe evolucionar hacia la izquierda: es decir el H2 y el NO reaccionan

para formar N2 y H2O.

Q

P P

P P

H N O

H O N

2

2 2

2

2

2

230 075 0 225

0 99 01650 0235 154 10

, • ( , )

, ,, , •

Equilibrio químico

Para la reacción: 2NOCl (g) 2NO(g) + Cl2(g), el valor de kc es 2,0·10-10 a 25ºC. Calcular la concentración de equilibrio de de cada componente en un recipiente de 2 litros si se parte de con 0,4 mol de NOBr.

Solución:

Calculemos la concentración inicial de NOBr :[IBr] = 0,4mol/2litros= 0,2M

Planteemos el equilibrio: 2 NOCl (g) 2NO(g) + Cl2(g), 0,2-x x 0,5x

Tras resolver x= 2,52·10-4

Nota: para la resolución numérica hay que tener en cuenta que como la constante de equilibrio es muy pequeña, podemos despreciar x frente a 0,2 y facilitar así la resolución.Las concentraciones en el equilibrio serán:[NOCl] = 0,2- 2,52·10-4 0,2M, [NO] = 2,52·10-4M, [Cl2] = 1,26M

k

NO Cl

NOCl

x x

xc

[ ] [ ]

[ ]

, • ( )

,, •

2

2

2

2

2100 5

0 22 0 10

Concentraciones de equilibrio

Se introduce carbonato amónico en un recipiente a 65 ºC descomponiéndose según

la reacción: (NH4)2CO3 (s) == 2 NH3 (g) + CO2 (g) + H2O (g) y alcanzando la

presión de equilibrio de 1 atm. Calcular las presiones parciales de los gases en el

equilibrio y la Kp. DATOS: M((NH4)2CO3)= 96 g/mol.

Solución:a) Sean n los moles iniciales de carbonato amónico y x los moles que se handescompuesto hasta alcanzar el equilibrio:

(NH4)2CO3 (s) == 2 NH3 (g) + CO2 (g) + H2O (g),n-x 2x x x

El número total de moles en fase gaseosa, nT será nT= 4x

Aplicando la ley de gases ideales:

PNH3 = 2x·RT/V, PCO2= PH2O= x RT/V siendo V el volumen ocupado por los gases

La presión total, será la suma de las presiones parciales:

PT = PNH3 + PCO2 + PH2O = 2 p + p + p siendo p = x RT/V

PT = 4p = 1 atm p = 0,25 atm;

PNH3= 0,5 atm PCO2= 0,25 atm y PH2O= 0,25 atm

Kp = (PNH3)2 ·PCO2 · PH2O= (0,5)2·(0,25)· (0,25) = 0,0156

Nota: Los sólidos (fases puras) no intervienen en el equilibrio.

Equilibrios heterogéneos: presiones parciales y Kp

Relación entre Kps y la solubilidad molar (s)

Algunas veces se conoce el valor de Kps para un compuesto y se pide calcular su

solubilidad molar. Ambas magnitudes están relacionadas. Si se conoce una se

puede calcular la otra, pero cada una proporciona una información diferente.

Ejemplo: Conocido el producto de solubilidad de las siguientes sales, AgCL, CuBr,

Ag2CrO4, determine su solubilidad molar.

AgCl AgCl Ag+ + Cl- Kps = [Ag+][Cl-]= s.s = s2

Kps=1,6.10-10 s s s = (Kps)1/2 = (1,6.10-10)1/2

=1,26.10-5

CuBr CuBr Cu+ + Br- Kps = [Cu+][Br-]= s.s = s2

Kps=4,2.10-8 s s s = (Kps)1/2 =(4,2.10-8)1/2=2,05.10-4

Ag2CrO4 Ag2CrO4 2Ag+ + CrO4= Kps = [Ag+][CrO4

=]= (2s)2.s = 4s3

Kps=1,9.10-12 2s s s=(Kps/4)1/3= (1,9.10-

12/4)1/3=7,8.10-5

Producto de solubilidad