Este documento trata sobre el equilibrio químico. Explica que el equilibrio químico se produce cuando las velocidades de la reacción directa e inversa son iguales, por lo que las concentraciones de reactivos y productos se mantienen constantes. También introduce la constante de equilibrio Kc y cómo se puede utilizar para calcular las concentraciones en el equilibrio.

1. EQUILIBRIO QUÍMICO
Ms. Ing. MIGUEL HURTADO
GASTAÑADUI

2. PROCESO QUÍMICO: puntos de
vista
●
●
●
TERMOQUÍMICA -> ∆H energía intercambiada
(calor a P cte); ∆S variación en el grado de
desorden; ∆G revela porqué el proceso ocurre
espontáneamente en un determinado sentido y
no en otro
CINÉTICA QUÍMICA -> v velocidad con que
transcurre el proceso, factores que influyen y
mecanismo por el que ocurre
EQUILIBRIO QUÍMICO -> Kc en qué extensión
ocurre una reacción; en el estado de equilibrio

3. EQUILIBRIO QUÍMICO
●¿Qué se entiende por EQUILIBRIO
QUÍMICO?
●Constante de Equilibrio Kc
●Cálculos con la Constante de Equilibrio Kc
●La constante Kp y su relación con Kc
●Factores que afectan a las concentraciones
en el equilibrio

4. 1.¿Qué se entiende por EQUILIBRIO
QUÍMICO?
●
●
●
SITUACIÓN INICIAL
H2 + I2 + HI
(no de equilibrio)

5. 1.¿Qué se entiende por EQUILIBRIO
QUÍMICO?
SITUACIÓN FINAL
H2 + I 2
2 HI
EQUILIBRIO QUÍMICO

6. 1.¿Qué se entiende por EQUILIBRIO
QUÍMICO?
●
●
●
velocidad reacción directa =velocidad reacción
inversa
las concentraciones de todas las sustancias
(reactivos y productos) se mantienen
constantes (mientras no se modifiquen las
condiciones)
carácter dinámico

7. 1. ¿Qué se entiende por EQUILIBRIO
QUÍMICO?
●
variación de la concentración con el tiempo
●
H2 + I2
2 HI
Equilibrio químico
[HI]
nec no C
[I2]
[H2]
Tiempo
(s)

8. 1. ¿Qué se entiende por EQUILIBRIO
QUÍMICO?
●
variación de la concentración con el tiempo
●
H2 + I2
2 HI

9. EQUILIBRIO QUÍMICO
●¿Qué se entiende por EQUILIBRIO
QUÍMICO?
●Constante de Equilibrio Kc
●Cálculos con la Constante de Equilibrio Kc
●La constante Kp y su relación con Kc
●Factores que afectan a las concentraciones
en el equilibrio

10. 2.Constante de EQUILIBRIO
SO2(g) + O2(g) + SO3(g)
 2 SO3(g)
2 SO2(g) + O2(g)
Concentr. iniciales (mol/l)
Concentr. equilibrio (mol/l)
[SO2]
[O2]
[SO3]
[SO2]
[O2]
[SO3]
Kc
Exp 1
0,20
0,20
—
0,030
0,155
0,170
279,2
Exp 2
0,15
0,40
—
0,014
0,332
0,135
280,7
Exp 3
—
—
0,20
0,053
0,026
0,143
280,0
Exp 4
—
—
0,70
0,132
0,066
0,568
280,5
Exp 5
0,15
0,40
0,25
0,037
0,343
0,363
280,6

11. 2.Constante de EQUILIBRIO
2 SO2(g) + O2(g)  2 SO3(g) Kc=
[SO 3 ] ²
[SO 2 ] ² ∙[O 2 ]
Concentr. iniciales (mol/l)
Concentr. equilibrio (mol/l)
[SO2]
[O2]
[SO3]
[SO2]
[O2]
[SO3]
Kc
Exp 1
0,20
0,20
—
0,030
0,155
0,170
279,2
Exp 2
0,15
0,40
—
0,014
0,332
0,135
280,7
Exp 3
—
—
0,20
0,053
0,026
0,143
280,0
Exp 4
—
—
0,70
0,132
0,066
0,568
280,5
Exp 5
0,15
0,40
0,25
0,037
0,343
0,363
280,6

12. 2. Constante de EQUILIBRIO
●
Escribe la expresión de la constante de
equilibrio Kc de los siguientes procesos
a) 2 NO(g) + Cl2(g) 
2 NOCl(g);
b) NO(g) + ½Cl2(g) 
NOCl(g);
c)
2 NOCl(g)
d) N2O4(g) 
2 NO(g) + Cl2(g) 
2 NO2(g);
e) CaCO3(s)  CaO(s) + CO2(g);
f) 2 NaHCO3(s)  Na2CO3(s) + H2O(g) + CO2(g)

13. 2. Constante de EQUILIBRIO
●
Escribe la expresión de la constante de
equilibrio Kc de los siguientes procesos
[NO ]2
a) N2O4(g) 
2 NO2(g);
b) 2 NO(g) + Cl2(g) 
c) NO(g) + ½Cl2(g) 
Kc =
2
[N2O4 ]
[ NOCl ] ²
2 NOCl(g);
Kc=
[ NO ] ² ∙[Cl 2 ]
NOCl(g);
Kc=
[ NOCl ]
[ NO]∙[Cl 2 ]1/ 2

14. 2. Constante de EQUILIBRIO
●
Escribe la expresión de la constante de
equilibrio Kc de los siguientes procesos
d) N2O4(g) 
2 NO2(g);
Kc=
[ NO 2 ] ²
[ N 2 O 4]
e) CaCO3(s)  CaO(s) + CO2(g); Kc=[CO2 ]
f) 2 NaHCO3(s)  Na2CO3(s) + H2O(g) + CO2(g)
Kc=[CO2 ]∙[ H 2 O]

15. 2.Constante de EQUILIBRIO
●
SITUACIÓN INICIAL (no de equilibrio)
●
N2O4(g)
●
0,1 mol/L
●
Qc=
COCIENTE DE REACCIÓN
+
NO2(g)
0,05 mol/L
[ NO 2 ]o ²
[ N 2 O 4 ]o

16. 2.Constante de EQUILIBRIO
●
SITUACIÓN FINAL (equilibrio)
●
N2O4(g)
●
¿? mol/L
●
kc=
CONSTANTE EQUILIBRIO
●
Kc = 0,0047 (400ºC)
2 NO2(g)
¿? mol/L
[ NO 2 ] ²
[ N 2 O4 ]

17. 2.Constante de EQUILIBRIO
●
SITUACIÓN INICIAL (no de equilibrio)
●
N2O4(g)
●
0,1 mol/L
●
Qc=
COCIENTE DE REACCIÓN
+
NO2(g)
0,05 mol/L
0,05 ²
Qc=
=0,025
0,1
[ NO 2 ]o ²
[ N 2 O 4 ]o

18. 2.Constante de EQUILIBRIO
●
SITUACIÓN INICIAL (no de equilibrio)
●
N2O4(g)
●
0,1 mol/L ↑
●
←
2 NO2(g)
0,05 mol/L [ NO
↓
Qc=
COCIENTE DE REACCIÓN
[ N 2 O 4 ]o
0,05 ²
Qc=
=0,025Kc=0,047
0,1
●
] ²
2 o
el sistema se desplaza hacia la izquierda

19. 2. Constante de EQUILIBRIO
●
Significado del valor de Kc
KC < 10-2
tiempo
ó c a t nec noc
i r
ó c a t nec noc
i r
KC > 105
tiempo

20. EQUILIBRIO QUÍMICO
●¿Qué se entiende por EQUILIBRIO
QUÍMICO?
●Constante de Equilibrio Kc
●Cálculos con la Constante de Equilibrio Kc
●La constante Kp y su relación con Kc
●Factores que afectan a las concentraciones
en el equilibrio

21. 3. Cálculos
EQUILIBRIO
con
la
constante
de
En un recipiente de 10 litros se introduce una mezcla de
4 moles de N2(g) y 12 moles de H2(g). Después de
cierto tiempo se comprueba que la composición del
sistema se mantiene constante (equilibrio químico) y
que la cantidad de amoniaco en el recipiente es de
0,92 mol NH3(g)
a) escribe la expresión de la constante de equilibrio

22. 3. Cálculos
EQUILIBRIO
con
la
constante
de
En un recipiente de 10 litros se introduce una mezcla de
4 moles de N2(g) y 12 moles de H2(g). Después de
cierto tiempo se comprueba que la composición del
sistema se mantiene constante (equilibrio químico) y
que la cantidad de amoniaco en el recipiente es de
0,92 mol NH3(g)
a) escribe la expresión de la constante de equilibrio
N2(g) + 3 H2(g)[ NH ] ²
2 NH3(g)
3
Kc=
[ N 2 ]∙[ H 2 ] ³

23. [ NH 3 ] ²
3. Cálculos con la constante
Kc=
[ N 2 ]∙[ H 2 ] ³
de EQUILIBRIO
concentraciones (mol/L)
NH3(g)
INICIALES
REACCIONAN
EQUILIBRIO
N2(g) + 3 H2(g)
0,400
1,200
2
0,000
0,092

24. [ NH 3 ] ²
3. Cálculos con la constante
Kc=
[ N 2 ]∙[ H 2 ] ³
de EQUILIBRIO
concentraciones (mol/L)
N2(g) + 3 H2(g)
NH3(g) 0,400
INICIALES
1,200
REACCIONAN (­1 ∙ 0,046) (­3 ∙ 0,046)
EQUILIBRIO
→
0,000
(+ 0,092)
0,092
2

25. [ NH 3 ] ²
3. Cálculos con la constante
Kc=
[ N 2 ]∙[ H 2 ] ³
de EQUILIBRIO
concentraciones (mol/L)
N2(g) + 3 H2(g)
NH3(g) 0,400
INICIALES
1,200
REACCIONAN (­1 ∙ 0,046) (­3 ∙ 0,046)
EQUILIBRIO
0,354
1,062

0,000
(+ 0,092)
0,092
2

26. [ NH 3 ] ²
3. Cálculos con la constante
Kc=
[ N 2 ]∙[ H 2 ] ³
de EQUILIBRIO
concentraciones (mol/L)
N2(g) + 3 H2(g)
NH3(g) 0,400
INICIALES
1,200
REACCIONAN (­1 ∙ 0,046) (­3 ∙ 0,046)
EQUILIBRIO
0,354
1,062

2
0,000
(+ 0,092)
0,092
0,092 mol / L  ²
Kc=
=0,020
0,354 mol / L ∙1,062 mol / L  ³
Kc=0,020

27. 3. Cálculos
EQUILIBRIO
●
con
la
constante
de
En un matraz de un litro de capacidad se introd
ucen 0,387 moles de nitrógeno y 0,642 moles
de hidrógeno, se
calienta a 800 K y se establece el equilibrio:
N2(g) + 3 H2 (g) 2 NH3 (g)
encontrándose que se han formado 0,06 moles
de amoniaco. Calcula:
La composición de la mezcla gaseosa eneq
uilibrio y la Kc a la citada temperatura.

28. 3. Cálculos
EQUILIBRIO
●
con
la
constante
La constante de equilibrio, a 350 °C, de la
reacción de descomposición del fosgeno
COCl2(g) CO(g) + Cl2(g) vale
Kc=0,012
Si en un recipiente cerrado de 500 mL en el que
se ha hecho el vacío inyectamos 3,00 g de
COCl2 y elevamos la temperatura a 350 °C
¿cuál será la concentración de las especies
presentes en el equilibrio?
de

29. [CO ]∙[Cl 2 ]
3. Cálculos con la constante
Kc=
[COCl 2 ]
de EQUILIBRIO
COCl2(g)
concentraciones (mol/L)
Cl (g)
2
INICIALES
REACCIONAN
EQUILIBRIO
0,061
CO(g) +
0,000
0,000
Inicialmente: 3 g COCl2 en 500 mL

30. [CO ]∙[Cl 2 ]
3. Cálculos con la constante
Kc=
[COCl 2 ]
de EQUILIBRIO
COCl2(g)
concentraciones (mol/L)
Cl (g)
2
INICIALES
0,061
REACCIONAN x
EQUILIBRIO
CO(g) +
0,000
x
0,000
x
x = concentración de COCl2 que ha
reaccionado

31. [CO ]∙[Cl 2 ]
3. Cálculos con la constante
Kc=
[COCl 2 ]
de EQUILIBRIO
COCl2(g)
Cl2(g)
concentraciones (mol/L)
INICIALES
0,061
REACCIONAN x
EQUILIBRIO 0,061­x
CO(g) +
0,000
x
x
0,000
x
x
x = concentración de COCl2 que ha
reaccionado

32. [CO ]∙[Cl 2 ]
3. Cálculos con la constante
Kc=
[COCl 2 ]
de EQUILIBRIO
COCl2(g)
Cl2(g)
concentraciones (mol/L)
INICIALES
0,061
REACCIONAN x
EQUILIBRIO 0,061­x
x∙x
0,012=
0,061−x
CO(g) +
0,000
x
x
0,000
x
x
x²0,012 x−0,0007=0

33. EQUILIBRIO QUÍMICO
●¿Qué se entiende por EQUILIBRIO
QUÍMICO?
●Constante de Equilibrio Kc
●Cálculos con la Constante de Equilibrio Kc
●La constante Kp y su relación con Kc
●Factores que afectan a las concentraciones
en el equilibrio

34. 3. La constante Kp y su relación con Kc
concentraciones (mol/L)
N2(g) + 3 H2(g)
INICIALES
1,200
NH3(g) 0,400
REACCIONAN (­1 ∙ 0,046) (­3 ∙ 0,046)
EQUILIBRIO
0,354
1,062
0,000
(+ 0,092)
0,092
nTOTAL= 0,354 + 1,062 0,092 =1,508 mol x i =
x N2=0,23 x H2 =0,70 + x NH3=0,06
x N2 =
0,354 mol N 2
1,508 mol total
=0,23
mol N 2
mol total
2

=0,23
ni
nTOTAL

35. 3. La constante Kp y su relación con Kc
N2(g) + 3 H2(g)
NH3(g) ∙ R ∙ T
n TOTAL
P TOTAL =
V
n N2 ∙ R ∙ T
P N2=
V
n H2 ∙ R ∙ T
P H2=
V
n NH3 ∙ R ∙ T
P NH3 =
V

2
=4,9 atm
P N2= x N2 ∙ P TOTAL =1,13 atm
P H2= x H2 ∙ P TOTAL =3,40 atm
P NH3= x NH3 ∙ P TOTAL =0,29 atm

36. 3. La constante Kp y su relación con Kc
N2(g) + 3 H2(g)
NH3[(g)
NH
Kc=
3
]²
[ N 2 ]∙[ H 2 ] ³
=0,02
Kp=

P NH3 ²
P N2 ∙ P H2 ³
Kp = Kc · (R·T)
∆n=npro – n rea = 2 – 4 = -2
∆n
2
=0,0013

37. 3. La constante Kp y su relación
con Kc
El cloro se obtiene mediante el llamado
proceso Deacon, según el equilibrio
4 HCl(g) + O2(g)
2 H2O(g) + 2 Cl2(g)
Si a la temperatura de 390 ˚C, se mezclan
0,08 mol de HCl con 0,1 mol de oxígeno, se
observa la formación de 0,0332 moles de
cloro a la presión total de 1 atm. Calcula la
constante Kp correspondiente al equilibrio y
el volumen del recipiente.

38. EQUILIBRIO QUÍMICO
●¿Qué se entiende por EQUILIBRIO
QUÍMICO?
●Constante de Equilibrio Kc
●Cálculos con la Constante de Equilibrio Kc
●La constante Kp y su relación con Kc
●Factores que afectan a las concentraciones
en el equilibrio