UNIVERSIDAD INTERAMERICANA DE PUERTO RICO RECINTO DE BAYAMON DEPARTA DEPARTAMENTO MENTO DE CIENCIAS NATURALES NATURALES Y MAT. MAT. EQUILIBRIO QUIMICO PROF.MILLER
REQ2EQN7 REQ2EQN7
Al equilibrio equilibrio entre dos fases de una misma misma sustancia, por ej. El sistema sistema que contiene agua líquida y vapor, se le llama equilibrio físico, porque los cambios que se efectúan son procesos físicos. Los químicos estudian la forma de una reacción química ( equilibrio dinmico! a este equilibrio equilibrio se le llama equilibrio equilibrio químico.
CONDICIONES DE EQUILIBRIO DINAMICO. ". #uando #uando un liquido liquido se se vapori$a vapori$a en un recipi recipiente ente cerrado, cerrado, despu%s despu%s de un un tiempo tiempo las mol%culas de vapor se condensan al estado liquido a la misma velocidad que las mol%culas de los liquidos se vapori$an. La presion ejercida por el vapor se mantiene constante durante el tiempo. La presion de vapor de un liquido es una propiedad asociada con una condicion de equilibrio. equilibrio. &. #uando #uando un soluto soluto se disue disuelve lve en un un solvente, solvente, se se alcan$a alcan$a un un tiempo tiempo en que la la velocidad velocidad de disolución es la misma misma para la cual el soluto disuelto disuelto se cristali$a. La solubilidad de un soluto es una propiedad asociada con una condicion de equilibrio '. #uando #uando una solucio solucion n acuosa de yodo yodo molecula molecularr es me$clada me$clada con con tetracloru tetracloruro ro de carbono puro, las mol%culas de yodo se mueven a la capa de ##l ,.)i la concentración de yodo molecular se eleva en el ##l , la velocidad de regreso de * & a la superficie se & a torna significante. La ra$on de la concentración de un soluto en dos solvente inmiscible es llamado coeficiente de distribución. distribución. El coeficiente de distribución distribución de un soluto entre dos solventes inmiscibles es una propiedad asociada con una condición de equilibrio. equilibrio. SON POCAS LAS REACCIONES QUIMICAS QUE SOLO SE ORIGINAN EN UNA SOLA DIRECCION: UNA REACCION REVERSIBLE SE ORIGINA HACIA LA FORMACION DE PRODUCTOS. CUANDO SE FORMAN ALGUNAS MOLECULAS DEL PRODUCTO, COMIENZA A EFECTUARSE EL PROCESO INVERSO.
Ej.
La síntesis de metanol CO (g) + CH3OH (g)
2 H2(g) ------ CH 3OH (g) ------ CO (g) +
2 H 2(g)
CUANDO SE IGUALAN LAS VELOCIDADES DE LAS REACCIONES DIRECTA E INVERSA, SE ESTABLECE UN ESTADO DE EQUILIBRIO QUIMICO. EL EQUILIBRIO ES UN ESTADO EN EL QUE NO SE OBSERVAN CAMBIOS A MEDIDA QUE TRANSCURRE EL TIEMPO. LAS FLECHAS = SIGNIFICA PROCESO REVERSIBLE. REVERSIBLE.
EJ. a, b, c, y d
aA
+
bB
=
cC + dD
SON COEFICIENTES ESTEQUIOMETRICOS PARA LAS SUSTANCIAS REACCIONANTES Y PRODUCTOS A, B, C, Y D.
[C] c [D]d ! --------------- [%]a [&] ' ,.
-- CO"#$%"$E CO"#$%"$E DE E*L*&*O.
Escriir !" c#$s%"$% &' '()i!iri# *"r" !" si+)i'$%' 'c)"ci$ :
CaCO3 (s)
CaO(s) + CO2(g) e e ! [CO2]
RELACION DE LAS CONCENTRACIONES DE REACTIVOS Y PRODUCTOS EN EL EQUILIBRIO EN TERMINO DE LA CONSTA CONSTANTE NTE DE EQUILIBRIO ( K). Escritura d !as "#rsi$%s d !as c$%sta%ts d &ui!i'ri$ E! c$%c#t$ d c$%sta%ts d &ui!i'ri$ &ui!i'ri$ s u%da*%ta! % &ui*ica. Es 'u%$ s%a!ar &u !a c$%sta%ts d &ui!i'ri$ s c!a+ #ara rs$!+r #r$'!*as d st&ui$*tria d sist*as d &ui!i'ri$. Para uti!i,ar !a c$%sta%ts d &ui!i'ri$ s %csari$ "#rsar!as "#rsar!as % tr*i%$s d c$%c%traci$%s d racti+$s - #r$duct$s.
Equiib!i" #"$"%&'(") S a#!ica st tr*i%$ a !as racci$%s % !as &u t$das !as s#cis racti+as s %cu%tra% % !a *is*a ac.
E*. 2 #O2(g) + O2(g) 2#O3(g) Cada u%$ d d !$s racti+$s racti+$s s %cu%tra% %cu%tra% % !a !a as as$sa. as$sa. La c$%sta%t d &ui!i'ri$ s scri'i asi
[ SO ] [ SO ] [ O ] 2
K c
3
=
2
2
2
E! c$ici%t (c) % K i%dica &u !as c$%c%traci$%s d !as s#cis racti+as s "#rsa% % *$!aridad $ *$!s #$r !itr$. Las c$%c%traci$%s d racti+$s - #r$duct$s % !as racci$%s d ass ta*'i% s #ud% "#rsar % tr*i%$s d sus #rsi$%s #arcia!s. E/.
K p
P SO2 =
3
2
P SO P o 2
2
E&ui!i'ri$ 0tr$1%$s s u%a racci2% r+rsi'! % !a &u i%tr+i%% racti+$s #r$duct$s % dir%ts ass. E/.
E-ERCICIOS:
EPRESIONES DE LA CONSTANTE DE EQUILIBRIO PARA:
%.
3 H2(g)
&.
CO (g)
+ +
"2 (g)
!
2H2 (g)
!
2 "H3 (g) CH3OH (g)
EJEC*C*O#/ ,.
2 "O2(g)
!
2.
2 #O3(g)
!
3.
"2 (g)
"2O0(g) 2 #O2 (g)
+ 3H2 (g)
!
+
O2 (g)
2 "H3 (g)
PARA CUALQUIER REACCION REVERSIBLE:
a% + '&
!
cC + dD
EN EQUILIBRIO:
[C]c [D]d ! --------------[%]a [&] ' LA ECUACION REVERSIBLE:
cC + dD
!
a% + '&
[%]a [&] ' , !---------------[C]c [D]d , ! ----- ,
E/'0*! 0*!#:
1 ,
E# EL EC*OCO DE
REACCION QUIMICA REVERSIBLE. LE.
ECUACION:
1SO1 2
O1
ECUACION REVERSIBLE:
⇒
1SO3
1SO 3
⇒
1SO1 2
O1
E-. CUAN CUANDO DO LA ECUAC ECUACION ION DE UNA UNA REACC REACCION ION REVER REVERSIB SIBLE LE SE ESCRI ESCRIBE BE EN DIRECCION OPUESTA, LA CONSTANTE DE EQUILIBRIO ES EL RECIPROCO DE LA CONSTANTE DE EQUILIBRIO ORIGINAL.
"2O0(s)
!
2"2 (g)
["O2] c ! ----------- ! ["2O0]
0.43 5 , -3
2 "O2 (g) !
"2O0 (g)
["2O0] ! --------["O2] , c
, c ! ------- c,
, , ! ------- ! ------------- ! 2,4 c 0.43 5 ,-3
EL ODC$O DE / c 6
c, ! ,.O
REGLAS PARA FORMULAR LAS EPRESIONES DE LAS CONSTANTES DE EQUILIBRIO: 4. LAS LAS CONC CONCEN ENTR TRAC ACIO IONE NES S DE LAS LAS SUST SUSTA ANCIA NCIAS S REAC REACCI CION ONAN ANTE TES S EN FASE CONDENSADA, SE EPRESAN EN MOL3 L5 L5 EN FASE GASEOSA, LA CONCENTRACION PUEDE EPRESARSE EN MOL3L O MOL3L O EN ATM. Kc SE RELACIONA CON K# MEDIANTE UNA ECUACION SENCILLA. 1. LAS LAS CONC CONCEN ENTR TRAC ACIO IONE NES S DE SOLI SOLIDO DOS S Y LIQU LIQUID IDOS OS PURO PUROS, S, EN EQUI EQUILI LIBR BRIO IOS S HETEROGENEOS, HETEROGENEO S, Y DE DISOLVENTES EN EQUILIBRIOS EQUILIBRIO S HOMOGENEOS, HOMOGENEOS , NO APARECEN APARECEN EN LAS ECUACIONES ECUACIONES DE LA CONSTANTE CONSTANTE DE DE EQUILIBRIO. 3. LA CONSTANTE DE EQUILIBRIO 6 Kc O ADIMENSIONAL.
K#7 SE MANE-A COMO
CANTIDAD
8.
AL CIT CITAR UN UN VA VALOR LOR PA PARA LA CONS CONST TANTE NTE DE EQUI EQUILI LIBR BRIO IO SE SE DEBE DEBE ESPECIFICAR LA ECUACION BALANCEADA Y LA TEMPERATURA A LA SE LLEVO A CABO.
QUE
7.
SI SE PUEDE EPRESAR UNA REACCION COMO LA SUMA DE DOS O MAS REACCIONANTES, REACCIONANTES , LA CONSTANTE DE EQUILIBRIO DE LA REACCION TOTAL TOTAL ESTA DADA POR EL PRODUCTO DE LAS CONSTANTE DE EQUILIBRIO DE LAS REACCIONES INDIVIDUALES.
LAS PRESIONES PARCIALES DE REACTIVOS Y PRODUCTOS NO SON IGUALES A SUS CONCENTRACIONES CONCENTRACIONES EPRESADAS EN MOLES POR LITROS. Kc NO ES IGUAL A K#.
DE8O#$%C*O"/
a%(g)
!
'&(g)
a,b ---- COE9. E#$E*O8E$*CO#. [&] ' c !-------[%]a & ; % ----- E#*O"E# E#*O "E# %C*%LE# %C*%LE# DE % < &. EJE8LO EJE 8LO//
%% %%
"2O0(g) !
2"O2 (g)
& ' ,.) : : ! ------ %a
(,)
2 "O2 : ! --------- "2O0
CO8O #E CO8O$%" CO8O =%#E# *DE%LE#/ %> ! n%$ & > ! n&$ %
n%$ ! ------->
&
n&$ !-------->
##$*$
(2) (2) 'AV
( n&$?> ) ' ( n&?> ) ' : ! ---------------------- ! ------------------- ($ ($) '-a (n%$?> )a ( n%?> )%
$*E"E" "*D%DE# DE MOLLITROS O #E% E #O" CO"CE"$%C*O"E#. ##$*$
' B V
n ! ' -- a 1 8OLE# DE ODC$O# - 8OLE# DE E%C$*>O# =%#EO#%# =%#EO#%# : ! c [ ( .@2, .@2 , L. %$8? . 8OL) $ ] C%"DO
n !
- =
n
c
EJEC*C*O#/ 9O8LE"#E E5E#*O"E# %% c < -; %% L%# #*=*E"$E# E%CC*O"E# E>E#*&LE# E" EL E*L*&*O. %. H9(ac) + H2O(L) ! H3O(ac) + 9-(ac) #E
CO8O "O H%< =%#E# E#E"$E#; "O #E %L*C% - < #OLO $*E"E % c. [H3O+ ][9-] c ! -------------[H9][H2O]
EL / E# " %C*DO DE&*L; O LO E L% C%"$*D%D DE %=% E #E CO"#8E E" # *O"*A%C*O" #E EDE DE#EC*% E" CO8%%C*O" CO8%%C*O"
CO" L% C%"$*D%D $O$%L DE %=% E#E"$E E#E" $E CO8O D*#OL> D *#OL>E"$E/ E"$E/ %#* E/
[H3O+ ][9-] c ! ----------------- -------- [H9]
E# L% COEC$%.
EJEC*C*O#. 9O8L%#E E5E#*O"E# %% c < -, %% L%# #*=*E"$E# E%CC*O"E# E>E#*&LE#/
3.
,.
2"O(g) + O2(g)
!
2"O2(g)
2.
2H2#(g) + 3O2(g) ! 2H2O(g) + 2#O2(g)
CH3COOH(ac) + C2H7OH(ac) ! CH3COOC2H7(ac) + H2O(L)
"O$%/CO8O "O$%/CO8O EL %=% E #E ODCE E" L% E%CC*O" E%CC*O" #E EDE DE#EC*% E" CO8%%C*O" CO" EL %=% E#E"$E CO8O D*#OL>E"$E; L% CO"CE"$%C*O" DEL %=% "O C%8&*%.
E0ERCICIOS ESTEQUIOMETRICOS ESTEQUIOMETRICOS/
La concentBacin de eili'Bio eili'Bio :aBa / [CO] ! .,, 8; [H2] ! .@22 8; [CH3OH] ! .@2 8; cal es el FaloB de la constante constan te de eili'Bio G BimeBo escBi'imos la e6:Besin de eili'Bio /
Des:s ; sstitimos los FaloBes FaloBes de las concentBaciones :aBa cada no /
,.
#E #%&E #%&E E E L% CO"# CO"#$ $%"$E "$E DE E*L *L**&* &*O - %% L% E%CC*O"/ CL7(g) ! CL3(g) + CL2(g) E# ,.7 % 27 =%DO# CEL#*#. CEL#*#. #* L%# E#*O"E# E#*O"E# %C*%LE# %C*%LE# DEL CL7 < CL3 E" EL E*L*&*O #O" E#EC$*>%8E"$E E#EC$*>%8E"$E .@I7 atm. atm. < .043 atm. C%L E# L% E#*O" %C*%L DEL CL2 E" EL E*L*&*O % 27 =%DO# CEL#*#G E#. ,.@ atm.
2.
L% CO"#$ O"#$% %"$E "$E DE DE E E*L *L**&* &*O (c (c); ); %% L% E% E%CC* CC*O"/ O"/ "2O0(g)
!
2"O2(g)
E# 0.43 5 ,-3 % 27 =%DO# CELC*#. C%L E# EL >%LO DE - % E#$% $E8E%$%G : ! c ($)
n
E# E#. : ! .,,3 .,,3
3.
%% L% E%CC*O"/ "2O0(g)
!
2"O2(g)
L% CO"CE"$%C*O" DE L%#
##$%"C*%# E#E"$E E#E"$ E E" "% 8EACL% E" E*L*&*O E*L*& *O % 27 =%DO# CEL#*#; E#/ ["2O0]
! 0.2I 5 ,-2 8OL?L
[ "O2 ]
! ,.0, 5 ,-2 8OL?L
C%L E# EL >%LO DE c % E#% 8*#8% $E8E%$%G E#.
0.44 5 ,-3 8OL?L
CO"#$%"$E DE E*L*&*O DE L% #8% DE DO# O 8%# E%CC*O"E# . E*L*&*O 8L$*LE/ ,.
% + &
!
C
+
D
2.
C +
[C][D] c !--------[%][&] ,
c
E%CC*O" $O$%L/ $O$%L/ #8%/ % + &
KK
D !
E + 9
[E][9] ! -----------[C][D]
% + & ! C + D C + D ! E + 9 + C + D ! C + D +
E
+
9
C%"CEL%"DO C + D CO" EL O$O L%DO $E"E8O#/ $E"E8O# / % + & #* 8L$*L*C%8O#/ 8L$*L*C%8O#/
! K
c .
E KK
c
c, . cKK
+ 9
[E][9] [C][D] [E][9] ! -------- . ------- ! -------[C][D] [%][&] [%][&] ! c
#* "% E%CC*O" #E EDE E5E#% CO8O L% #8% DE DO# O 8%# E%CC*O"E#; L% CO"#$%"$E DE E*L*&*O DE L% E%CC*O" $O$%L E# *=%L %L ODC$O DE L%# CO"#$%"$E# DE E*L*&*O DE L%# E%CC*O"E# *"D*>*D%LE#. EJE8LO/
H%LL% c #*/
H2CO3(ac)
!
H+(ac)
+
HCO3-(ac)
cK ! 0.2 5 ,-I
HCO3-(ac)
H+(ac)
!
+
CO3(ac)2-
#8% $O$%L/ H2CO3(ac) c
!
2H+(ac) +
!
CO3(ac)2-
cK . cKK
E# E#. c ! 2. 5 ,-,I
PREDICCION DE LA DIRECCION DE UNA REACCION.
%% E"$E"DE CO8O #E ED*CE L% D*ECC*O" DE "% E%CC*O"G; E# "ECE#%*O >*#%L*A% EL #*=*E"$E EJE8LO/ L% CO"#$%"$E CO"#$%"$E DE E*L*& E *L*&*O *O c %% %% L% E%CC*O"/ H2(g)
+
*2(g)
!
2H*(g)
E# 70.3 % 03 =%DO#
CEL#*#. E" DE$E8*"%DO DE$E8*"%DO E5E*8E"$O E5E*8E"$O #E COLOC%" COLOC%" .203 8OLE# DE 1; .,04 8OLE# DE I1 < ,.@ 8OLE# DE I E" " EC**E"$E DE , L*$O % 03 =%DO# =%DO # CEL#*#. CEL#*# . #E LLE>%% LLE>%% "% E%CC*O" "E$% "E $% E 9O8E 8%# 1 E I1 O &*E" 8%# IG ##$*$
E*L*&*O; #E $*E"E E/ (,)
[H*]2 -----------[H2] [*2]
( ,.@ )2 ! ----------------- ! ,,, (.203)(.,04)
EL #&*"D*CE O *"D*C% CO"CE"$%C*O" *"*C*%LE#. O&#E>E E EL COC*E"$E COC*E"$ E ( , ) *=%L % ,,,; E# 8%O % C%&O DE DEECH% % *A*ED% H%#$% %LC%"A% EL E*L*&*O. L% ##$%"C*% DE L%# CO"CE"$%C*O"E# *"*C*%LE# E" L% EC%C*O" DE L% CO"#$. DE E*L*&*O D% "% C%"$*D%D E #E CO"OCE CO8O EL COC*E"$E DE E%CC*O" 2Qc3. %% %% DE$E8*"% DE$E8 *"% E" E D*ECC*O" #E LLE>%% LLE>%% % C%&O "% E%CC*O" %% %% %LC%"A% EL E*L*&*O; #E CO8%%" LO# >%LOE# Qc Y c. CUANDO Qc ES MAYOR QUE c; L% EL%C*O" DE L%# CO"CE"$%C*O"E#
*"*C*%LE# DE LO# ODC$O# E"$E LO# DE LO# E%C$*>O# E# DE8%#*%DO =%"DE. %% %LC%"A% EL E*L*&*O; LO# ODC$O# #E DE&E" CO">E$* E" E%C$*>O#. E%C$*>O#. EL #*#$E8% #*#$E 8% %>%"A% %"A% DE DEECH% DE ECH% % *A*ED% *A*ED % CO"#8*E"DO ODC$O# < 9O8%"DO E%C$*>O#; %% %LC%"A% EL E*L*&*O. CUANDO Qc ES I4UAL A c ; L%# CO"CE"$%C*O"E# *"*C*%LE# #O"
CO"CE"$%C*O"E# DE E*L*&*O. EL #*#$E8% E#$% E" E*L*&*O. CUANDO Qc ES MENOR QUE c ; L% EL%C*O" DE CO"CE"$%C*O"E#
*"*C*%LE# *"*C*%LE # DE ODC$O# % E%C$*>O# E# DE8%#*%DO DE8% #*%DO EE%. %% %% %LC%"A% EL E*L*&*O; %L=O DE LO# E%C$*>O# #E DE&E CO">E$* E" ODC$O#. ODC$O#. EL #*#$E8% #*#$E 8% %>%"A% DE *A*ED% *A *ED% % DEECH%; DEECH% ; CO"#8*E"DO CO"#8*E "DO E%C$*>O# E%C$*>O # <9O8%"DO ODC$O# %% %% %LC%"A% EL E*L*&*O. EJE8LO/ %L *"C**O DE "% E%CC*O" H%< .20 8OL DE "2; 3.2, 5 ,-2 8OL DE H2 < 4.02 5 ,-0 8OLE# DE "H3 E" " E%C$O DE 3.7 L % 2 =%DO# CEL#*#. CEL#* #. #* EL >% >%LO DE L% CO"#$%"$E DE E*L*&*O E *L*&*O (c) (c ) %% %% L% E%CC*O"/ "2(g)
+
3H2(g)
!
2"H3(g)
E# O.47 % E#%
$E8E%$ $E8E %$%. %. D*=%#E #* EL #*#$E8% #*#$E8 % E#$% E" E*L*&*O. #* "O LO E#$%; ED*=%#E H%C*% E D*ECC*O" #E DE#L%A%% L% E%CC*O"/
["2]O !
O.20 8OL ----------------- ! 3.7 L
.I,, 8
3.2, 5 ,-2 8OL [H2] O ! ---------------------------- ! .,I 5 , -3 3.7 L 4.02 5 , -08OL ["H3]O ! ----------------------- ! ,.@3 5 , -08 3.7 L ["H3]O2 -------------["2]O [H2]O3
(,.@3 5 ,-0)2 ! ---------------------------(.I,,)(.,I 5 ,-3)3
! .4,, ! c
c ! .4,, c 8E"O E c ----- EL #*#$E8% "O E#$% E" E*L*&*O. EL E#L$%DO "E$O E# " %8E"$O E" L% CO"CE"$%C*O" DEL %8O"*%CO < "% D*#8*"C*O" D*#8*"C* O" DE L%# CO"CE"$%C*O"E# DE "*$O=E"O E H*DO=E"O. L% E%CC*O" #E E9EC$%% E9EC$ %% DE *A*ED% *A*E D% % DEECH%; H%#$% %LC%"A% EL E*L*&*O. NOTA5 CUANDO SE DICE QUE UNA POSICION DE EQUILIBRIO SE DESPLA6A ACIA LA DERECA, POR E0. ESTO SI4NI/ICA QUE LA REACCION NETA ES AORA DE I6QUIERDA I6QUIER DA A DERECA.
/ACTORES QUE A/ECTAN EL EQUILIBRIO QUIMICO. PRINCIPIO DE LE CATELIER. CATELIER. (E#$D*% *"D*>*D%L8E"$E C%D% E#$D*%"$E). EJEC*C*O# EJEC*C *O# %% %% E#OL>E/ E#OL>E/ >%LO >%LO 2 $O#. DEL L*&O DE $E5$O/ ,0.,; ,0.2. ,0.3; ,0.4; ,0.I; ,0.@; ,0.; ,0.,2; ,0.2@; ,0.3; ,0.3I; ,0.3
,0.,3; ,0.,0;
,0.,4; ,0.,I;
%notMeB tN:e o eili'Bim :Bo'lem deals PitM inding tMe eili'Bim concentBations giFen tMe initial concentBations and tMe Fale o tMe eili'Bim constant. #::ose No aBe giFen tMe olloPing eili'Bim/ CO(g) + H2 O(g) CO2 (g) + H2 (g) e e ! 23.2 at 4
* tMe initial amonts o CO and H2O PeBe 'otM ., 8; PMat Pill 'e tMe amonts o eacM Beactant and :Bodct at eili'Bim eili'BimGG LetQs 'egin 'N sMoPing tMe initial conditions/
*nitiallN; ., 8 CO and ., 8 H2O aBe :Besent. Eili'Bim MasnQt 'een esta'lisMed Net; so tMe amonts o CO2 and H2 aBe assmed to 'e ReBo. $o esta'lisM eili'Bim; some CO and H2O Mas to Beact; so Pe Pill call tMe amont o CO and H2O Beacted 6; and tMe same 6 amont o CO 2 and H2 mst oBm/
$Me amonts o Beactants and :Bodcts :Besent at eili'Bim Pill 'e tMe com'ination o tMe initial amonts and tMe cMange. Jst add tMe antities togetMeB/
#'stitte tMe a'oFe alge'Baic antities into tMe mass action e6:Bession/
#ince tMe alge'Baic e6:Bession is a :eBect saBe; 'egin solFing oB 6 'N taSing tMe saBe Boot o 'otM sides o tMe eation/
8lti:lN 'otM sides 'N tMe denominatoB; ., - 6/
$Me teBm; ., - 6; cancels ot on tMe let Mand side; and tMe teBm; 0.@7 mst 'e distBi'ted tMBogM tMe teBm ., - 6 on tMe BigMt Mand side/ 6 ! .0@7 - 0.@76 %dd 0.@76 to 'otM sides o tMe eation/ 6 + 0.@76 ! .0@7 - 0.@76 + 0.@7 6 Com'ining teBms/ 7.@76 ! .0@7 #olFe oB 6 'N diFiding 'otM sides 'N 7.@7/
ecall tMat 6 Be:Besents tMe eili'Bim antities o 'otM H 2 and CO2 . $Me eili'Bim antities o CO and H2O is giFen 'N/ ., - 6 ! ., - .@2 ! .,I 8 ! [CO] ! [H2O]
CALCULO DE LAS CONCENTRACIONES CONCENTRACIONES DE EQUILIBRIO. #* #E CO"OCE L% CO"#$%"$E DE E*L*&*O %% "% E%CC*O" DE$E8*"%D%; #E EDE" EDE" C%LCL% L%# CO"CE"$%C*O"E# E" L% 8EACL% E" E*L*&*O #* #E #%&E" L%# CO"CE"$%C*O"E# *"*C*%LE#. EJ. %% %% EL #*=*E"$E #*=*E" $E #*#$E8%/ #*#$E8 %/
% !
&
A $*E"E "% CO"CE"$%C*O" *"*C*%L *"*C*%L DE .@7 8OL?L; CO8O #E C%LCL%" C%LCL%" L%# CO"CE"$%C*O"E# E" E*L*&*O E*L*&*O DE A < BG O L% E#$E*O8E$*% #%&E8O#; E O C%D% 8OL DE A E #E CO">*E$%; #E 9O8% " 8OL DE B. #* LE %#*="%8O# EL >%LO >%LO DE 7 % L% CO"CE"$%C*O" CO"CE"$% C*O" DE B E" E*L*&*O E" 8OLE#?L. E"$O"CE# L% CO"CE"$%C*O" CO"CE"$%C*O" DE A E" E*L*&*O #E% ( O.@7 - 5 ) 8OLE#?L . *"*C*%L/ C%8&*O/
% O.@7 8 -5 8
!
& 8 +5 8
E" E*L*&*O/ (.@7 - 5) 8
5 8
2+ 3 ---- #*="*9*C% " %8E"$O 28 3 ---- #*="*9*C% #*="*9* C% "% D*#8*"C*O" D*#8*"C* O" [&] c ! -------[%] 5 20.O ! ------------.@7 - 5
#E E"CE"$% E"CE"$ % EL >%LO DE 5/
20. ( .@7 - 5 ) ! 5 2.0 - 20. 5 ! 5 2O.0 ! 5 + 20.5
2.0 ! 27. 5 2.0 5 ! --------- ! .@ .@,4 8 27. CO"CE"$%C*O"E# E" E*L*&*O DE [%] ! (.@7 - 5) ! .30 8 [&] ! 5 ! .@,4 8
METODO PARA PARA RESOLVER RESOLVER PROBLEMAS PROBLEMA S DE CONSTANTE DE EQUILIBRIO5 ,.
#E E5 E5E E#% #%" " L%# L%# CO"C CO"CE" E"$ $%C %C*O *O"E "E# # DE E* E*L* L*& &**O DE $OD%# OD%# L%# ##$%"C*%# ##$%"C*%# E" $E8*"O# DE L%# CO"CE"$%C*O"E# *"*C*%LE# < DE "% #OL% *"CO="*$%; C%8&*O E" L% CO"CE"$%C*O".
2.
7; E EE#E"$% "
#E 9O8 9O8L L% % L% EC% EC%C* C*O" O" DE L% CO"# CO"#$ $%"$E "$E DE DE E E *L *L*& *&* *O O E" E" $E8*"O# DE L%# CO"CE"$%C*O"E# DE E*L*&*O; #E CO"OCE EL >%LO DE L% CO"#$%"$E DE E*L*&*O; DE 8ODO E #E DE#EJ% 7.
3.
"% >EA C%LCL%D% 7; #E C%LCL%" C%LCL%" L%# CO"CE"$%C*O"E# DE E* E*L* L*& &*O *O DE DE $O $OD%# D%# L%# L%# ## ##$ $%"C*% "C*%#. #.
EJE8LO#/ ,.
SE COLOCA UNA ME6CLA DE 9.:99 MOLES DE 1 Y O.:99 MOLES DE I1 EN UN RECIPIENTE DE ACERO INO7IDABLE DE ;.99 L A <:9 4RADOS CELSIUS. CALCULENSE LAS CONCENTRACIONE CONCENTRACIONES S DE IDRO4ENO E IODO Y I EN EL EQUILIBRIO. LA CONSTANTE DE EQUILIBRIO c PARA PARA LA REACCION 5 12%3 + I12%3 = 1 I2%3 ES :<. A ESA TEMPERATURA.
%#O T ,. L% E#$E*O8E$ E#$E *O8E$*% *% DE L% E%CC*O" E#/ " 8OL DE H*DO=E"O 8OLECL% E%CC*O"% CO" " 8OL DE *ODO 8OLECL% %% ODC* DO# 8OLE# DE H*. H2(g) + *2(g) ! 2 H*(d) *"*C*%L/ .7 8 .7 8 . 8 C%8&*O/ -5 8 -5 8 + 25 8 UUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUU UUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUU UUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUU UU E*L*&*O/ (.7 - 5)8 ( .7 - 5)8 ! 25 8
L% CO"#$%"$E CO"#$%"$E DE E*L*& E *L*&*O *O E#$% E# $% D%D% O/
%#O T2 c !
[H*]2 --------------[H2][*2]
(25)2 70.3 !----------------- (.7 - 5 )(.7 - 5) #E E5$%E L% %*A C%D%D% E" %8&O# L%DO#/ 25 I.3I ! ------------.7 - 5 %#O T 3
5 ! .33 8
E" EL E* E*L* L*& &*O *O;; L%# L%# CO"C CO"CE" E"$ $%C %C*O *O"E "E# # #O"/ #O"/
[H2] ! (.7 - .33) 8 ! .,I 8 [*2] ! (.7 - .33) 8 ! .,I 8 [H*] ! 2 5 .33 8 ! .I@4 8 E%L*A% EL EJEC*C*O EJEC*C*O T ,0.0 DE # $E5$O. EJE8LO T2 #O"=%#E E L%# CO"CE"$%C*O"E# *"*C*%LE# DE H*DO=E"O; *ODO < H* #O" E#EC$*>%8 E#EC$*>%8E"$E E"$E .423 8; O.0,0 8 < .220 . 220 %% %% L% 8*#8% E%CC*O" < $E8E%$% $E8E%$% DEL EJE8LO EJE8 LO %"$E*O. C%LCL% L%# CO"CE"$%C*O"E# CO"CE"$%C*O"E# DE E*L*&*O DE D*CH%# ##$%"C*%#. E#EL$O E" # L*&O DE $E5$O/ E" L*&O DE E#%OL %=. 4,2.
Cal es la com:osicin en eili'Bio de na meRcla de Beaccin si em:eRamos con .7 mol de cada no; de H2 N *2 en n enFase de ,. LG la Beaccin es / H2 (g) + *2 (g) !!!! 2H* (g) c ! 0.I a 07@ gBados C. #olcin/ BimeBo constBNa na ta'la de concentBaciones.
ConcentBaciones *nicial cam'io eili'Bio
(8) H2 (g (g) .7 -5 .7 - 5
*2 (g (g) .7 -5 .7 - 5
2H* (g) +25 25
#egndo s'stitNa FaloBes en la e6:Bession de la constante de eili'Bio/ [ +I ] 2 Kc = [ + 2 ] [ I 2 ]
( 2 x ) ( 2 x )
=
(.7 − x ) (.7 − x )
=
( 2 x ) 2 (.7 − x ) 2
=
0E.I
*!c!o ; sa)#! la ai( c#a%a%a !' a&"os la%os $ !s#!lva po x / 2 x (.7 − x ) 2 x
=
=
( solo !s posi"l! !l valo positivo)
3.72 − I.7 x
E.7 x x
= ±I.7
=
3.72
3.72 E.7
=
.3@E M
%si e las concentBaciones en eili'Bio son/ [H 2 ] ] = [I 2 ] ] = 0.500 – 0.389 = 0.11 M [HI] = 2 (0.389) = 0.78 M Kc para el HI en equilibri a !25 "ra#$ %el$iu$ e$ 5!.5 H 2 (") & I 2 (") ==== 2HI (") una can'i#a# #e HI (") e$ clca# en un recipien'e #e 1.00 a$'a alcan*ar el equilibri equilibri a !25 "ra#$ %. %ual e$ la cncen'raci+n #e H 2 (") , I 2 (") en equilibri equilibri cn 0.50 -l #e HI (") a cncen'raci+ #e [H 2 ] ] e$ = [I 2 ] ] /r e$ [H [H 2 ] ] = [I 2 ] ] = /er [HI] = 0.50 -l [ +I ] 2 Kc = [ + 2 ] [ I 2 ] 70.7 x 2
x x
2
=
=
=
=
(.7 &ol ? L)
x 2
2
=
70.7
.27 &ol 2 ? L2 2
2
.074 &ol ? L
.4@&ol ? L
[ +I ] = .7 &ol ? L [ + 2 ] = [ I 2 ] = .4@ &ol ? L
/ara la reacci+n H 2 (") & %2 (") ========H 2 (") & % (") Kc e$ 0.771 a 750 "ra#$ %. $i 0.0100 -l #e H2 , 0.0100 -l #e %2 $e -e*clan en un recipien'e #e 1 li'r a 750 "ra#$ %. %ual e$ la cncen'raci+n #e '#a$ la$ $u$'ancia$ pre$en'e$ en el equilibri. ConcentBaciones (8) H2 (g (g) CO2 (g (g) H2O (g) CO (g) *nicial ., ., cam'io -5 -5 5 5
eili'Bio Kc
=
., - 5
[ + 2 O ] [ CO ] [ + 2 ] CO 2 ]
=
., - 5
5
5
.II,
*!c!o ; sa)#! la ai( c#a%a%a !' a&"os la%os $ !s#!lva po x / x 2 (., − x )
2
x (., − x )
=
.II,
=
.@I@
x
=
.@I@ − .@I@ x
x
=
.04@ M
(8) H2 (g (g)
CO2 (g)
[H2]=[%2]=0.0100 M – 0.00!8 M=0.0053 M [H2]=[%]=0.00!8 M
46I64 4%I%I 4%I%I 1!.!9 : ;< >. M/ 2 ; ? IE4 : ;/6F ;/6F /6@. /6@. 12. entacloBBo de soBo; Cl7 se descom:one descom:o ne al calentaBse/ Cl7 (g) !!!! Cl3 (g) + Cl2 (g) #i la concentBacin inicial de Cl7 es ,. mol?L; cVl es la com:osicin en eili'Bio eili'Bio de la meRcla gaseosa a ,4 gBados CelsisG La constante de eili'Bio c a ,4 gBados Celsis es .2,,. ConcentBaciones *nicial cam'io eili'Bio
(8) Cl7 (g) ,. -5 ,. - 5
(8) Cl3 (g) +5 5
(8) Cl2 (g) 5 5
Kc
=
[ PCl 3 ] [ Cl 2 ] [ PCl 7 ]
=
( x ) ( x ) (,. − x )
=
.2,,
Co&o !st! 'o !s #' c#a%a%o W p!,!cto $ Kc !s &#$ -a'%! paa i-'oa la x; %!"!&os #sa la ,o&#la c#a%atica / −" ±
"2
−
0ac
2a 2
=
(.2,,) (,. − x )
x 2
+
.2,, x − .2,, =
x a
=,
x
=
x
==
"
=
.2,,
− .2,, ±
=
c
.2,, − .2,, x
= −.2,,
( .2,,) 2
−
0( −.2,,)
2
=
− .2,, ±
.2E,3
2
.,37, M
[/%l 5 ]=1.00G0.1351=0.85 ]=1.00G0.1351=0.85 M [/%l 3 ]=[%l ]=[%l 2 ] ] = 0.135 M 1 %n$i#ere la $i"uien'e reacci+n H 2 (") & I 2 (") ==== 2HI (") Kc = !9.7 a !58 "ra#$ %. ;i $e clcan 2.00 -le$ - le$ #e H 2 , 2.00 -le$ #e I2 en un ena$e #e 1.00 B cuJle$ $erJn la cncen'racine$ en equilibri 2. EJEC*C*O#/ 4. ESCRIBA E7PRESIONES DE CONSTANTES DE EQUILIBRIO PARA LOS SI4UIENTES EQUILIBRIOS EN TERMINOS DE c a3 b3 c3 d3 (3
1C 1C 2%3 2%3 + > O1 2%3 ==== 1O 2%3 + C1 2%3 NO 2%3 + B! B!1 2%3 ======= 1 NOB! 2%3 + A% 2ac3 + 1N 2ac3 ==== A%2N31+ 2ac3 CN CN 2ac3 2ac3 + 1O 23 ===== O+ 2ac3 + CN 88 2ac3
E#L$%DO#/
%) K = &)
K
=
[ + 2O ] [ Cl 2 ]
#e inclNe inclNe aga Na e la Beaccin es en la ase gaseosa
,
[ +Cl ] 2 [ O2 ] 2 [ NOB ] 2 [ NO] [ B 2 ] +
C) K =
A- ( N+ 3 ) 2
[ A- ] [ N+ ] +
3
3
5. Las c$%c%t c$%c%traci$ raci$%s %s % &ui!i &ui!i'ri$ 'ri$ #ara #ara !a dsc$* dsc$*#$si #$sici2% ci2% d PC! PC! 9 6+7 A 677 6 77 K8 PC!9 6+7 ==== PC!3 6+7 2 C!1 6+7 s#$: 9PC! 9 = ;.<9 0#!>L Ca!cu! Kc
?PC!3 = ?C!1 = ;.439 0#!>L.
Rs#. Kc : ;.;544 7. A u% sist*a &u &u c$%ti% Nitr2%$8 Nitr2%$8 0idr2%$ - a*$%iac$ ! s #r*itid$ !!ar !!ar a &ui!i'ri$. La #rsi2% t$ta! t$ta! % &ui!i'ri$ &ui!i'ri$ s < at*. Las #rsi$%s #arcia!s s$% PN5 : 4 at*. P =5 : 5 at* - P N=7 : 5 at*. Ca!cu! K# #ara !a racci2% N5 ()
>
7=5 () ::::: 5N= 7 ()
Rs#. K# : ;.< C$%sidr !a siui%t racci2%
7. P%tac!$r P%tac!$rur$ ur$ d d $s$r$ $s$r$ s dis$ci dis$cia a a! ca!%tars ca!%tars PC!< () :::::: PC!7 () > C!5 () si Kc s iua! a 7.5? @ 4; 5 a 44 rad$s C. cu! s K# a sta t*#ratura Kp
= Kc ( R* )
∆' = s#&a
∆'
%! los co!, . %! los po%#ctos po%#ctos -as!osos &!'os los
co!,ici!'t !s %! los !ac tan t!s -as!osos. ∆' =
2 −, = ,
* = ,E, + 2I3 = 040. Kp
= Kc ( R* ) =
2
3.24 x, − x .@2, x 040
= ,.20
'ota / R ti!'! #'i%a%!s ( L.at&) ?(. .&ol ) $ * !' K!lvi'
<. La c"')@a'@( c"')@a'@( d( (quiib!i" (quiib!i" c -a!a a a !(acci' !(acci' 1NO 2%3 + O1 2%3 ====1NO 1 2%3 ; () i%ua a <.9 ;9 a 1: %!ad") C. C"'@i('( a $(ca (' (quiib!i" -!(d"$i'a'@($('@( -!(d"$i'a'@($('@( !(ac@a'@) !(ac@a'@) " -!"duc@") -!"duc@") Si FNOG = FO1G = 9.:9 M (' (quiib!i" (quiib!i"
cua () a c"'c('@!aci"' (' (quiib!i" d( NO1
[ NO 2 ] 2 [ NO2 ] 2 Kc [ NO] 2 [ O 2 ] (.7) 2 (.7) [ NO 2 ] 2.2 x , 4 M =
=
=
=
0. x ,,3
