solucionario quimica

8 Equilibrio químico
Actividades del interior de la unidad
1. Explica brevemente qué significa que el equilibrio químico es un proceso dinámico.
Equilibrio dinámico significa que los procesos químicos no se han detenido y siguen
activos, pero que la igualación de la velocidad de los procesos directo e inverso provoca una estabilización de las concretaciones de reactivos y productos.
2.Escribe la expresión de la constante de equilibrio para las siguientes reacciones reversibles:
a) SO2(g) 1 1/2 O2(g) ← SO3(g)
→
b) 2 SO2(g) 1 O2(g) ← 2 SO3(g)
→
c) 4 NH3(g) 1 5 O2(g) ← 4 NO(g) 1 6 H2O(g)
→
[SO3]
a) SO2 (g) ϩ 1/2 O2 (g) ← SO3 (g) ; Kc ϭ
→
[SO2] · [O2]1/2
[SO3]2
b) 2 SO2 (g) ϩ O2 (g) ← 2 SO3 (g) ; Kc ϭ
→
[SO2]2 · [O2]
c) 4 NH3 (g) ϩ 5 O2 (g) ← 4 NO (g) ϩ 6 H2O (g) ; Kc ϭ→

[NO]4 · [H2O]6
[NH3]4 · [O2]5

3. La reacción I2 (g) 1 H2 (g) ← 2 HI (g) tiene, a 448 ºC, un valor de la constante
→
Kc de 50. Se introducen en un recipiente cerrado 1 mol de yodo y 2 moles de
hidrógeno. Calcula la composición final de la mezcla expresada en mol.
Equilibrio de reacción:

I2(g) ϩ H2(g) ← 2 HI(g) ; Kc ϭ 50
→

Moles iniciales:

1

Ϫ

1Ϫx

Moles equilibrio:

22Ϫx

2·x

2·x

2

Kc ϭ

[HI]

[I2] · [H2]

; 50 ϭ

΂V΃
; 50 ϭ
1Ϫx
2Ϫx
΂ V ΃×΂ V ΃
2

4 · x2
2 Ϫ 3 · x ϩ x2

de aquí se obtiene la ecuación: 46 · x2 Ϫ 150 · x ϩ 100 ϭ 0, cuya única solución
aceptable es x ϭ 0,934 mol. Por tanto, al final, en el equilibrio, será:
nI2 ϭ 0,066; nH2 ϭ 1,066; nHI ϭ 1,868

114

Unidad 8. Equilibrio químico

4. A 473 K, la constante deequilibrio Kc para la reacción:
N2(g) ϩ 3 H2(g) ← 2 NH3(g)
→
es 0,65.
En un recipiente cerrado de 2 litros se introducen 0,030 moles de nitrógeno,
0,025 moles de hidrógeno y 0,080 moles de amoniaco.
a) Indica si el sistema se encuentra en equilibrio.
b) En caso negativo, predice en qué sentido se desplazará la reacción.
a) Qc ϭ

[NH3]2
[N2] · [H2]3

(0,080/2)2
ϭ

(0,030/2) ×(0,025/2)3

ϭ 5,5 · 104. Como Qc > Kc, el sistema no

está en equilibrio.
b) El sistema evoluciona hacia la izquierda, es decir, hacia la descomposición del
amoniaco.
5. En el ejercicio resuelto 4 se modifica la temperatura, con la misma composición molar inicial. ¿Podemos afirmar que el sistema seguirá sin estar en equilibrio?
Para poder responder a la pregunta, necesitamos conocer el valor dela constante de
equilibrio: al modificar la temperatura, la constante de equilibrio cambiará.
6. Deduce la expresión que relaciona Kc y a para la reacción de descomposición
del pentacloruro de fósforo que aparece en la tabla 2.
Reacción de equilibrio:

PCl5(g) ← PCl3(g) ϩ Cl2(g)
→

Concentraciones iniciales:

C0

Concentraciones en equilibrio:
Kc ϭ

Ϫ

C0 · (1 Ϫ α) C0 · α[PCl3] · [Cl2]
[PCl5]

Ϫ

ϭ

C0 · α · C0 · α
C0 · (1 Ϫ α)

C0 · α

; Kc ϭ

C0 · α2
1Ϫα

7. En un matraz de 1 litro en el que se ha hecho el vacío, se introducen 6,66 gramos de N2O4, y se calienta a 35 ºC. En esas condiciones, el N2O4 se disocia según la ecuación:
N2O4(g) ← 2 NO2(g)
→
siendo la presión total en el equilibrio 2,17 atm. Calcula:
a) El grado de disociación en esascondiciones.
b) El valor de Kc.
Reacción de equilibrio:

N2O4(g) ← 2 NO2(g)
→

Moles iniciales:

6,66/92

Ϫ

Moles en equilibrio:

0,0724 Ϫ x

2·x

Moles totales:

n ϭ (0,0724 Ϫ x) ϩ 2 · x ϭ x ϩ 0,0724

Unidad 8. Equilibrio químico

115

Aplicamos la ecuación de los gases ideales: p · V ϭ n · R · T ; n ϭ

p·V
R·T

2,17 atm × 1 L
n ϭ ᎏᎏᎏᎏᎏ ϭ 0,0859 mol
0,082 atm · L· KϪ1 · molϪ1 × (35 ϩ 273) K
Por tanto, x ϭ n Ϫ 0,0724 ϭ 0,0135 mol.
0,0135
a) El grado de disociación es α ϭ ᎏᎏ ϭ 0,19 (19%)
0,0724
[NO2]2q
(0,027/1)2
e
b) Kc ϭ ᎏᎏ ϭ ᎏᎏ ; Kc ϭ 1,24 · 10Ϫ2
0,0589/1
[N2O4]eq
8. Para el equilibrio:
2 NO(g) 1 2 CO(g) ← N2(g) 1 2 CO2(g)
→
se sabe que ∆H < 0. Indica tres formas de actuar sobre el equilibrio que reduzcan la formación de CO, gas muy...