Date post: | 26-Jul-2015 |
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EQUILIBRIO QUÍMICO
Ms. Ing. MIGUEL HURTADO GASTAÑADUI
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 HIEquilibrio 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 EQUILIBRIO SO2(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 procesosa) N2O4(g) 2NO2(g);
b) 2 NO(g) + Cl2(g) 2 NOCl(g);
c) NO(g) + ½Cl2(g) NOCl(g);
2. Constante de EQUILIBRIO
2
2
2 4
[ ]
[ ]c
NOK
N O
2
22
[ ]
[ ] [ ]c
NOClK
NO Cl
Kc=[NOCl ]
[NO] ·[Cl2 ]1 /2
Kc=[NOCl ] ²
[NO ] ² ·[Cl2]
● 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 REACCIÓNQc=[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 REACCIÓNQc=[NO2]o ²
[N 2O4]o
Qc=0,05 ²
0,1=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 ²
0,1=0,025Kc=0,047
● 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) +
Cl2(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) +
Cl2(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) +
Cl2(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) +
Cl2(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