semilleros

4.2.-Equilibrio químico

EQUILIBRIO QUÍMICO
EJERCICIOS Y PROBLEMAS RESUELTOS
1.- Se ha realizado la reacción N2O4(g) 2 NO2(g) varias veces, con distintas cantidades,
siempre a 134 ºC. Una vez alcanzado el equilibrio las concentraciones de las dos substancias en
cada muestra fueron:
muestra nº
1
2
3
[N2O4]/(moles/l)
0,29
0,05
[NO2]/(moles/l)
0,74
0,3
Completar la tabla.
R//0,3074 mol/l 0,04762 mol/l
Hay que tener en cuenta que la Kc es una constante, para cada ecuación de equilibrio, que
sólo depende de la temperatura, luego:
[ NO 2 ]2 ⇒ Kc = 0,74 2 = 1,89 mol de donde:
Kc =
l
0,29
[N 2 O 4 ]

[ NO 2 ]2
1,89 =
0,05

⇒ [ NO 2 ] = 0,304 M

1,89 =

0,3 2
⇒ [ N 2 O 4 ] = 0,04762 M
[N 2 O 4 ]

-

2.-A 327ºC la Kc = 77 M 2 para el proceso: N2(g) +3H2(g) 2NH3(g) ,hallar la Kp a esa
misma temperatura, para:
4NH3(g) 2N2(g) + 6H2(g)
R//996,11 atm4
Sea Kc1 la correspondiente al primer proceso y Kc2 al segundo, sus expresiones son:
[ NH 3 ]2
[ N 2 ]2 • [ H 2 ]6 ⇒ Kc = ( Kc ) −2 ⇒ Kc = ( 1 ) 2 = 17 • 10 −4 M 4
.
Kc 1 =
Kc 2 =
2
1
77
[ N 2 ] • [ H 2 ]3
[ NH 3 ]4
.
Kp 2 = Kc 2 • ( R. T) Δn = 17 • 10 −4 (0,082 (273 + 327)) ( 6 + 2 − 4 )= 996,11 atm 4
-

3.- La constante de equilibrio para: Cl2(g) + CO(g) COCl2(g) es Kc = 5 (mol/l) 1 a cierta
temperatura. Se tienen las siguientes mezclas en respectivos recipientes, todos de un litro:
a)
b)
c)
5 mol de Cl2
2 mol de Cl2
1 mol de Cl2
2 mol de CO
2 mol de CO
1 mol de CO
20 mol COCl2
20 mol COCl2
6 mol COCl2
¿Está cada uno de estos sistemas en equilibrio? Si no, ¿enqué sentido evolucionarán?
R// a)Sentido directo b)Equilibrio c)Sentido inverso
Expresión de la Kc para el equilibrio: Cl2(g) + CO(g) COCl2(g)
[COCl 2 ] = 5 lit
Kc =
mol
[Cl ][CO]
2

20
= 2 < 5 ⇒ Desplazamiento en sen tido directo
5•2
6
c)
= 6 > 5 ⇒ Desplazamiento en el sen tido inverso
1•1

a)

42

b)

20
= 5 ⇒ Sistema en equilibrio
2•2

4.2.-Equilibrio químico4.- A 270ºC se mezclan 1 mol de N2 y 3 moles de H2 , al llegar al equilibrio, se han formado 0,4
moles de NH3, y la presión es de 10 atm . Hallar: a) los moles de cada gas y la presión parcial de
cada gas, en el equilibrio. b) Kp para la reacción N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) a 270ºC
R// a)0,8 moles, 2,4 moles, 0,4 moles, 2,22 atm, 6,66 atm, 1,11 atm. b)1,88.10 3 atm 2

I)
Δn)
Eq)

N2(g) + 3H2(g) ⇔ 2 NH3(g)
1
3
-x
-3x
2x
1-x
3-3x.
2x nºmoles totales = 1-x + 3-3x +2x = 4-2x
Como 2x = 0,4 x=0,2 moles

3-0,6= 2,4 moles H2 0,4 moles NH3
a) 1-0,2= 0,8 moles N2
El
número
de
moles
totales=
4-0,4
=
3,6
nº moles del gas(i)
0,8
2,4
p(i) =
• PTotal ⇒ p(N 2 ) =
• 10 = 2,22 atm. p(H 2 ) =
• 10 = 6,66 atm.
nº moles totales
3,6
3,6
0,4
p(NH 3 ) =
• 10 = 1,11atm.
3,6b) Kp =

1,112
= 1,88 • 10 −3 atm −2
3
2,22 • 6,66
-

5.- La Kc= 4,1·10 2 moles/l, para: PCl5 PCl3 + Cl2. En un reactor se pone PCl5.. Al llegar al
equilibrio hay 0,53 moles de Cl2 y 0,32 moles de PCl5. ¿Cuál es el volumen del reactor ?. Si se
reduce a la mitad el volumen ¿cuál es la composición del gas en equilibrio?. R//21,4 lit 0,42 0,43
0,43 moles

Inicialmente sólo hay PCl5 queal descomponerse formará los mismos moles de PCl3 y de Cl2 ,
luego en el equilibrio tendremos: 0,32 moles de PCl5 0,53 moles de Cl2 y 0,53 moles de PCl3
0,53 0,53
•
V
V = 0,878 = 0,041 mol ⇒ V = 21,4 lit
Kc =
lit
0,32
V
V
b) Según el principio de Le Chatelier, una disminución del volumen (a T=cte), hará que el proceso
evolucione en el sentido de aumento del número de molesestequiométricos (sentido inverso).
En efecto, cuando se alcance el nuevo equilibrio.
PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g)
I)
0,32
0,53
0,53
Δn)
-x
x
x
Eq)
0,32-x
0,53+x
0,53+x
2
⎛ 0,53 + x ⎞
⎜
⎟
⎝ V ⎠
b) 0,041 =
⇒ x = −0,1 moles
0,32 − x
V
0,32 + 0,1 = 0,42 moles PCl5 moles de Cl2= moles PCl3 =0,53 - 0,1 = 0,43

43

4.2.-Equilibrio químico

6.- A 500 K el PCl5 se descompone en un 14%...