Quimica 2º bachillerato T5 equilibrio

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

¿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

1.¿Qué se entiende por EQUILIBRIO QUÍMICO?

SITUACIÓN INICIAL

H2 + I

2 + HI

(no de equilibrio)

1.¿Qué se entiende por EQUILIBRIO QUÍMICO?

SITUACIÓN FINAL

H2 + I

2 2 HI

EQUILIBRIO QUÍMICO

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

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

¿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

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

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

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 ]

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

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 ]

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

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

Significado del valor de Kc

2. Constante de EQUILIBRIO

tiempo

KC > 105

conc

entr

ació

n

KC < 10-2

conc

entr

ació

n

tiempo

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

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)

3. Cálculos con la constante de EQUILIBRIO

Kc=[NH 3] ²

[N 2] · [H 2 ] ³

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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