Equilibrio químico Sesión 5 Curso FQI-FIQ Los cambios suceden a igual velocidad en sentidos opuestos! “Tu has creído por que me has visto. Felices aquéllos.

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2 Equilibrio químico Sesión 5 Curso FQI-FIQ Los cambios suceden a igual velocidad en sentidos opuestos! “Tu has creído por que me has visto. Felices aquéllos que creen si haber visto”. Juan, 20,29

3 Objetivo Acoplar los conocimientos previos sobre equilibrio y constantes de equilibrio. aplicándolos a problemas en que se requiera determinar concentraciones o cantidades de productos en equilibrio a determinadas condiciones. BIBLIOGRAFÍA: Chang, R. Química. Cap. 14 http://fresno.pntic.mec.es/~fgutie6/quimica2/ArchivosHT ML/Teo_2_princ.htm 2

4 3 ¿Qué es un equilibrio químico? ¿Es una reacción completa. que se da en un solo sentido? ¿Qué es una constante de equilibrio? ¿La constante de equilibrio se expresa siempre en función de la concentración?

5 4 Equilibrio de moléculas (H 2 + I 2 2 HI)

6 5 Variación de la concentración con el tiempo (H 2 + I 2 2 HI) Equilibrio químico Concentraciones (mol/l) Tiempo (s) [HI] [I 2 ] [H 2 ]

7 6 Reacción: H 2 + I 2 2 HI

8 7 Constante de equilibrio (K c ) En una reacción cualquiera: a A + b B  c C + d D la constante K c tomará el valor: para concentraciones en el equilibrio La constante K c cambia con la temperatura. Sólo incluye sust. gaseosas y/o en disolución.

9 8 Constante de equilibrio (K c ) En la reacción: H 2(g) + I 2(g) 2 HI (g) El valor de K C. dada su expresión. depende de cómo se ajuste la reacción en función de la estequiometría.

10 9 Ejemplo: Para el equilibrio: 2 SO 2(g) + O 2(g) 2 SO 3(g) se hacen cinco experimentos en los que se introducen diferentes concentraciones iniciales de reactivos y/o productos, se dejan reaccionar y, una vez alcanzado el equilibrio, se miden las concentraciones de sustancias presentes, obteniéndose los siguientes datos: Concentr. iniciales (mol/l) Concentr. equilibrio (mol/l) [SO 2 ][O 2 ][SO 3 ][SO 2 ][O 2 ][SO 3 ]KcKc Exp 10.20 —0.0300.1150.170279.2 Exp 20.150.40—0.0140.3320.135280.1 Exp 3——0.200.0530.0260.143280.0 Exp 4——0.700.1320.0660.568280.5 Exp 50.150.400.250.0370.3430.363280.6

11 10 K C se obtiene aplicando la expresión: y como se ve es prácticamente constante. Concentr. iniciales (mol/l) Concentr. equilibrio (mol/l) [SO 2 ][O 2 ][SO 3 ][SO 2 ][O 2 ][SO 3 ]KcKc Exp 10.200 —0.0300.1150.170279.2 Exp 20.1500.400—0.0140.3320.135280.1 Exp 3——0.2000.0530.0260.143280.0 Exp 4——0.7000.1320.0660.568280.5 Exp 50.1500.4000.2500.0370.3430.363280.6

12 11 Escribir las expresiones de K C para los siguientes equilibrios químicos: a) N 2 O 4(g) ↔ NO 2(g) ; b) NO (g) + Cl 2(g) ↔ NOCl (g); c)  CaCO 3(s) ↔ CaO (s) + CO 2(g) ; d) NaHCO 3 (s) ↔ Na 2 CO 3(s) + H 2 O (g) + CO 2(g). a) b) c) d)

13 12 Significado del valor de K c tiempo 10 -2  K C  10 -4 concentración tiempo K C > 10 5 concentración K C < 10 -2 concentración tiempo

14 13 a) b) Ejemplo: En un recipiente de 10 litros se introduce una mezcla de 4 moles de N 2(g) y 12  moles de H 2(g) ; a) escribir la ecuación química correspondiente; b) si establecido el equilibrio se observa que hay 0.92 moles de NH 3(g), determinar las concentraciones de N 2 y H 2 en el equilibrio y la constante K c. a)N 2 (g) + 3 H 2 (g) ↔ 2 NH 3 (g) a) Ec. quím: N 2 (g) + 3 H 2 (g) ↔ 2 NH 3 (g) Importante! Si se plantea el eq. utilizando concentraciones. usar “x” como variable de cambio en dichas concentraciones. Si se plantea el equil. utilizando moles, usar “ξ” (xi: grado de avance molar de la reacción) para representar el cambio. 1.996 · 10 –2 M –2 K c = 1.996 · 10 –2 M –2 [ ] iniciales : 0.4 M 1.2 M 0 M durante rxn: - x -3 x 2 x. [ ] en equilibrio : 0.4 - x. 1.2 – 3x 2 x n iniciales : 4 12 0 durante rxn: - ξ -3 ξ 2 ξ. n en equilibrio : 4 - ξ. 12 – 3 ξ 2 ξ

15 14 En un recipiente de 250 mL se introducen 3 g de PCl 5. estableciéndose el equilibrio: PCl 5(g) ↔ PCl 3(g) + Cl 2(g) Sabiendo que la K C a la temperatura del experimento es 0.48, determinar la composición molar del equilibrio.. % molar equil: 47.4% PCl 3 ; 47.4% Cl 2 y 5.2% PCl 5

16 Tarea para siguiente sesión: Leer pág. 10 a 19 del folleto de FQ1 y elaborar un diagrama de llaves con lo más importante! ¡Gracias por su atención!