problemas equilibrio, Ejercicios de Química

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TEMA 6

PROBLEMAS TIPO:

EQUILIBRIO QUÍMICO

Para la reacción: N2(g) + 2H 2 O (^) (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 H 2 y el NO reaccionan para formar N 2 y H 2 O.

 

   

Q

P P

P P

H N O

H O N

    

2

2 2

2

2

2 2

0 075 0 225 3

0 99 0 165

0 0235 1 54 10

, • ( , )

, ,

, , •

Equilibrio químico

Se introduce carbonato amónico en un recipiente a 65 ºC descomponiéndose según la reacción: (NH 4 ) 2 CO 3 (s) == 2 NH 3 (g) + CO 2 (g) + H 2 O (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((NH 4 ) 2 CO 3 )= 96 g/mol. Solución: a) Sean n los moles iniciales de carbonato amónico y x los moles que se han descompuesto hasta alcanzar el equilibrio:

(NH 4 ) 2 CO 3 (s) == 2 NH 3 (g) + CO 2 (g) + H 2 O (g), n-x 2x x x El número total de moles en fase gaseosa, n T será n T = 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,

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, Ag 2 CrO 4 , determine su solubilidad molar.

AgCl AgCl  Ag+^ + Cl-^ Kps = [Ag+][Cl-]= s.s = s^2

Kps=1,6.10-10^ s s s = (Kps)1/2^ = (1,6.10-10)1/ =1,26.10-

CuBr CuBr Cu+^ + Br-^ Kps = [Cu+][Br-]= s.s = s^2 Kps=4,2.10-8^ s s s = (Kps)1/2^ =(4,2.10-8)1/2=2,05.10-

Ag 2 CrO 4 Ag 2 CrO 4  2Ag+^ + CrO 4 =^ Kps = [Ag+][CrO 4 =]= (2s)^2 .s = 4s^3

Kps=1,9.10-12^ 2s s s=(Kps/4)1/3= (1,9.10- (^12) /4)1/3=7,8.10-

Producto de solubilidad