PROBLEMAS PROPUESTOS N°6: EQUILIBRIO QUÍMICO

UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO

FACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA DE INGENIERÍA INDUSTRIAL

[pic 1]

“PROBLEMAS PROPUESTOS N°6: EQUILIBRIO QUÍMICO”

Alumno:

• Miñano Tolentino Juan Anderson

Ciclo:

• III

TRUJILLO – PERÚ

2020

EQUILIBRIO QUÍMICO

Determinación de la constante de equilibrio

EJEMPLO PRÁCTICO A:

Los dientes están constituidos principalmente por el mineral hidroxiapatito, Ca5(PO4)3OH que puede disolverse en disoluciones acidas como las producidas por bacterias en la boca. La reacción es:

[pic 2]

Escriba la expresión de la constante de equilibrio Kc de esta reacción

Solución:

 …(I)[pic 3]

Donde: (I) es la ecuación de la constante de equilibrio Kc.

[C]c y [D]d: Son las concentraciones de los productos elevado con su respectivo coeficiente estequiométrico.

[A]a y [B]b: Son las concentraciones de los reactante elevado con su respectivo coeficiente estequiométrico.

1. Como en la ecuación se encuentra un compuesto solido y un liquido estos no entran en la constante de equilibrio y se consideran con un valor de 1.[pic 4][pic 5]
2. De la ecuación balanceada, reemplazaremos en (I) la ecuación de la constante de equilibrio (Kc):

[pic 6]

Rpta: La expresión de la constante de equilibro Kc de esta reacción es:

[pic 7]

EJEMPLO PRÁCTICO B:

El proceso hierro-vapor de agua se utiliza para generar H2(g) principalmente para hidrogenar aceites. El hierro metálico el vapor de agua [H2O(g)] reaccionan obteniéndose Fe3O4(s) y H2(g). Escriba expresiones para Kc y Kp de esta reacción reversible. ¿Cuál es la relación entre Kc y Kp? Razone su respuesta.

Solución:

 …(I)[pic 8]

Donde: (I) es la ecuación de la constante de equilibrio Kc.

[C]c y [D]d: Son las concentraciones de los productos elevado con su respectivo coeficiente estequiométrico.

[A]a y [B]b: Son las concentraciones de los reactante elevado con su respectivo coeficiente estequiométrico.

 …(II)[pic 9]

Donde: (II) es la ecuación de la constante de equilibrio Kp.

[PC]c y [PD]d: Son las presiones parciales de los productos elevado con su respectivo coeficiente estequiométrico.

[PA]a y [PB]b: Son las presiones parciales de los reactante elevado con su respectivo coeficiente estequiométrico.

… (III)[pic 10]

Donde: (III) es la ecuación que relaciona el Kc y el Kp.

        R: es la constante de los gases

        T: Temperatura en Kelvin

        Δn: variación de los coeficientes estequiométricos (∑Productos - ∑Reactantes).

1. La reacción estaría dada por:

[pic 11]

1. Balanceando la ecuación, tenemos:

[pic 12]

1. Como en la ecuación se encuentra un reactivo solido y un producto sólido estos no entran en la constante de equilibrio y se consideran con un valor de 1.[pic 13][pic 14]

1. De la ecuación (I), reemplazamos los datos de la ecuación balanceada para obtener el Kc.

[pic 15]

1. De la ecuación (II), reemplazamos los datos de la ecuación balanceada para obtener el Kp.

[pic 16]

1. De la ecuación (III), para obtener la relación entre el Kc y el Kp:

[pic 17]

[pic 18]

• Como podemos observar tanto las presiones parciales como las concentraciones son iguales, lo que significa que el Kc=Kp.

Rpta:

 , , Relación Kc y Kp: → Kc=Kp.[pic 19][pic 20][pic 21]

EJEMPLO PRÁCTICO A:

Se establece el equilibrio para la reacción , encontrándose que a 1405 K y en un matraz de 3,00L, hay 0,11 mol de S2(g), 0,22 mol de H2(g) y 2,78 mol de H2S(g). ¿Cuál es el valor de Kc para esta reacción?[pic 22]

Solución:

 …(I)[pic 23]

 …(II)[pic 24]

Donde: (II) es la ecuación de la constante de equilibrio Kc.

[C]c y [D]d: Son las concentraciones de los productos elevado con su respectivo coeficiente estequiométrico.

[A]a y [B]b: Son las concentraciones de los reactante elevado con su respectivo coeficiente estequiométrico.

- Datos:

•  [pic 25]

• T = 1405K
• V = 3,00L
• Moles de S2(g) = 0,11 mol
• Moles de H2(g) = 0,22 mol
• Moles de H2S(g) = 2,78 mol

1. Hallaremos las concentraciones molares de cada compuesto usando la ecuación (I).

• [S2]

[pic 26]

• [H2]

[pic 27]

• [H2S]

[pic 28]

• Las concentraciones obtenidas son:

[S2]=0,037 M

[H2]=0,073 M

[H2S]=0,927 M

1. Reemplazamos las concentraciones obtenidas en la ecuación (II) para obtener la constante de equilibrio Kc.

[pic 29]

[pic 30]

[pic 31]

Rpta: La constante de equilibrio Kc de la reacción es .[pic 32]

EJEMPLO PRÁCTICO B:

En el equilibrio a 25°C para la reacción . Si [NO2] = 0,0236 M en un matraz de 2,26 L, ¿Cuántos gramos de N2O4 hay también presentes?[pic 33]

Solución:

 …(I)[pic 34]

 …(II)[pic 35]

Donde: (II) es la ecuación de la constante de equilibrio Kc.

[C]c y [D]d: Son las concentraciones de los productos elevado con su respectivo coeficiente estequiométrico.

[A]a y [B]b: Son las concentraciones de los reactante elevado con su respectivo coeficiente estequiométrico.

-  Datos:

• [pic 36]
• [pic 37]
• [NO2] = 0,0236 M
• V = 2,26 L
• MM N2O4 = 92,011g/mol

1. De la ecuación de la constante de equilibrio Kc (I), tenemos que:

[pic 38]

[pic 39]

[pic 40]

[pic 41]

[pic 42]

1. Como la concentración molar del N2O4 es de 0,120 M, de la ecuación (I), reemplazaremos los datos para obtener los gramos de este:

[pic 43]

[pic 44]

[pic 45]

Rpta: Los gramos de N2O4 que hay son 24,96 g.

EJERCICIO

El equilibro entre SO2(g) y SO3(g) es importante en la producción de ácido sulfúrico. Cuando se introduce una muestra de 0,0200 mol de SO3 en un recipiente de 1,52 L a 900 K en el que se ha hecho el vacío, se encuentra que en el equilibrio hay presentes 0,0142 mol de SO3. ¿Cuál es el valor de Kp para la disociación del SO3 a 900 K?

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