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DIDÁCTICA DE equilibrio. Autor: IQ Luís Fernando Montoya Valencia Profesor titular Centro de Ciencia Básica Escuela de Ingenierías Universidad Pontificia Bolivariana. 1. Autor: IQ Luis Fernando Montoya Valencia.

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DIDÁCTICA DE equilibrio

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- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


Did ctica de equilibrio

DIDÁCTICA DE

equilibrio

Autor:

IQ Luís Fernando Montoya Valencia

Profesor titular

Centro de Ciencia Básica

Escuela de Ingenierías

Universidad Pontificia Bolivariana


Did ctica de equilibrio

1

Autor: IQ Luis Fernando Montoya Valencia

Existen una reacciones en las cuales a medida que se obtienen los productos, según la reacción directa:

directa

Reactivos  productos

(-)

(+)

Ellos reaccionan para generar de nuevo los reactivos, según la reacción inversa:

inversa

Reactivos  productos

(-)

(+)

Como ambas reacciones ocurren simultáneamente, entonces

R e a c t i v o s

p r o d u c t o s

ó

ó

(-)

(+)

(+)

(-)

ó

ó

no varía

no varía

{

produce en equilibrio químico

Se lee:

La “doble

Flecha”

está en equilibrio químico

No se lee:


Did ctica de equilibrio

2

Autor: IQ Luis Fernando Montoya Valencia

Definición de “ley de acción de las masas”

(LAM)

Para la reacción general balanceada:

r1R1 + r2R2 + …rmRm

b1B1 + b2B2 + …bkBk

Resumida como

(B1)b1(B2)b2 …(Bk)bK

LAM =

(R1)r1(R2)r2 …(Rm)rm

Cada producto Bj y cada reactivo Rj estequiométricamente se pueden medir en:

nRj

nBj

y

Moles:

Concentración molar

[Bj]

[Rj]

y

PRj

PBj

y

Presión parcial:

Dependiendo de la unidad de medida surgen:

LAMn,

LAMc y

LAMp


Did ctica de equilibrio

3

Autor: IQ Luis Fernando Montoya Valencia

(nB1)b1(nB2)b2 …(nBk)bK

[B1]b1[B2]b2 …[Bk]bK

LAMn =

LAMc =

(nR1)r1(nR2)r2 …(nRm)rm

[R1]r1[R2]r2 …[Rm]rm

(PB1)b1(PB2)b2 …(PBk)bK

LAMp =

(PR1)r1(PR2)r2 …(PRm)rm

Para análisis aritmético tenemos:

productos

LAMcc =

reactivos

Condición de equilibrio

Un sistema está en equilibrio cuando la velocidad de reacción directa es igual a la velocidad de reacción inversa, en este caso se cumple que:

Las cantidades de los reactivos y de los productos no varían


Did ctica de equilibrio

4

Autor: IQ Luis Fernando Montoya Valencia

Como en el equilibrio, las cantidades de reactivos y productos

no varían

El valor de LAMc en el equilibrio es una constante y se identifica como Kc

(Kc es el valor de LAMc en el equilibrio)

Existen tablas con valores de Kc para diferentes reacciones, en función de la temperatura

De igual manera, si la reacción es en fase gaseosa, el valor de LAMp en el equilibrio es una constante y se identifica como Kp

(Kp es el valor de LAMp en el equilibrio)

Existen tablas con valores de Kp para diferentes reacciones, en función de la temperatura


Did ctica de equilibrio

nRj

Como [Rj] =

Vt

5

Autor: IQ Luis Fernando Montoya Valencia

Si la reacción es en fase gaseosa, las constantes Kc y Kp se pueden relacionar, ya que

PRjVt = RTnRj

(ley de Dalton)

De igual manera:

Entonces:

PBj = RT [Bj]

PRj = RT [Rj]

(RT [B1])b1(RT [B2])b2 …(RT [Bk])bK

Separando variables

Kp =

(RT [R1])r1(RT [R2])r2 …(RT [Rm])rm

[B1]b1[B2]b2 …[Bk]bK

(RT)b1(RT)b2 …(RT)bK

Kp =

[R1]r1[R2]r2 …[Rm]rm

(RT)r1 (RT)r2 …(RT)rm

[B1]b1[B2]b2 …[Bk]bK

(RT)Σbj

Sea: Δn = Σbj -Σrj

Kp =

(RT)Σbj

[R1]r1[R2]r2 …[Rm]rm

Kp =

xKc

(RT)Δn


Did ctica de equilibrio

nRj

nBj

Como [Rj] =

y [Bj] =

Vt

Vt

[

[

[

[

[

[

]

]

]

]

]

]

nRm

nB2

nR2

nBk

nR1

nBj

b1

r1

rm

r2

bk

b2

Vt

Vt

Vt

Vt

Vt

Vt

6

Autor: IQ Luis Fernando Montoya Valencia

Si la reacción es en fase gaseosa, LAMc y LAMn se pueden relacionar, ya que

[B1]b1[B2]b2 … [Bk]bK

LAMc =

[R1]r1[R2]r2 … [Rm]rm

LAMc =

(nB2)b2

(nBk)bk

(nBj)b1

(Vt)Σbj

LAMc =

Ley de la “oreja”

(nR2)r2

(nRm)bm

(nRj)r1

(Vt)Σrj

(Vt)Σrj

xLAMn

LAMc =

(Vt)Σbj


Did ctica de equilibrio

7

Autor: IQ Luis Fernando Montoya Valencia

En un momento dado, el valor de LAMc puede ser:

> Kc

en este caso, el sistema no está en equilibrio para lograr la

condición de equilibrio el valor de LAMc

tiene que disminuir

ocurre un

gasto estequiométrico (ge)

Según la reacción

Inversa para que los productos disminuyan y los reactivos aumenten. Hacemos un balance de masas(BM)

LAMc

= Kc

en este caso, el sistema está en equilibrio,

Sólo un agente externo puede modificar dicho equilibrio,

(principio de Le Chatelier)

< Kc

en este caso, el sistema no está en equilibrio para lograr la

condición de equilibrio el valor de LAMc

tiene que aumentar

ocurre un

gasto estequiométrico (ge)

Según la reacción

directa para que los productos aumenten y los reactivos disminuyan. Hacemos un balance de masas(BM)


Did ctica de equilibrio

Balance de masas (BM)

8

Autor: IQ Luis Fernando Montoya Valencia

Es un procedimiento matricial en el cual las columnas están determinadas por la reacción balanceada

Posee tres filas:

Fila 1

En esta fila consignamos la información inicial

Con esta información se cumple que

ó

LAM > k

LAM < k

Fila 2

“gasto estequiométrico” (ge)

En esta fila consignamos el

{

Según la reacción inversa

Para que LAM disminuya

Según la reacción directa

Para que LAM aumente

Este ge es en función de una variable(X) afectada por el coeficiente estequiométrico

Fila 3

En esta fila nos queda la información en equilibrio

Con esta información se cumple que

LAM = k

El BM lo podemos, según el enunciado hacer en:

moles (n), en concentración molar ([ ]) o en presión parcial (Pj)


Did ctica de equilibrio

9

Autor: IQ Luis Fernando Montoya Valencia

Algoritmo para solucionar situaciones que involucren equilibrio químico

si

Nos preguntamos

si tenemos que hacer

balance de masas

Cuando no está en equilibrio

BM?

LAM > k

LAM < k

ó

LAM disminuya

no

Para que

ó

LAM aumente

Esta en equilibrio

LAM = K 

Llega al equilibrio

LAM = K 

Sigue: (Baldor) sistema

de # de incógnitas y

# de ecuaciones

Para cada ecuación adicional que se requiera,

leemos una afirmación en el enunciado


Did ctica de equilibrio

10

Autor: IQ Luis Fernando Montoya Valencia

Principio de Le Chatelier

está en equilibrio (LAM = K)

Cuando un sistema

un agente externo puede modificar dicha condición de equilibrio

El agente externo puede alterar el valor de LAM

LAM > k

LAM < k

ó

El sistema reacciona para

recuperar el equilibrio perdido

Según el algoritmo, hacemos un balance de masas para que:

Según la reacción inversa

ocurre un “gasto estequiométrico”

LAM disminuya

ó para que

Según la reacción directa

ocurre un “gasto estequiométrico”

LAM aumente

Si el agente externo modifica la temperatura, se altera es el valor de K


Did ctica de equilibrio

0

2

4

2

4

2

[0]2

[HI]2

LAMc =

LAMc =

[2]1 [2]1

[H2]1 [I2]1

Los productos aumentan

Los reactivos disminuyen

11

Autor: IQ Luis Fernando Montoya Valencia

Ilustración 1.

A cierta temperatura Kc = 49 para la reacción:

2HI(g)

1H2(g) + 1I2(g)

A esta temperatura se introducen: 4mol de H2(g) y 4 mol de I2(g). en un recipiente de 2 litros

  • Calcular las concentraciones en el equilibrio de H2(g) , de I2(g)

y de HI(g)

Solución: según el algoritmo, para saber si hay que hacer el balance de masas, primero hay que calcular el valor de LAMc para compararlo con el valor de Kc (49)

[HI] =

pero

[ H2] =

LAMc = 0

[ I2] =

LAM < k

LAM aumente

Como 0 < 49

hay que realizar el BM para que

según la reacción directa

También se puede concluir que: como inicialmente no hay HI, él se tiene que producir para llegar al equilibrio  ocurre un gasto estequiométrico según la reacción directa


Did ctica de equilibrio

12

Autor: IQ Luis Fernando Montoya Valencia

Columnas, dadas por la reacción balanceada

2HI(g)

1I2(g)

1H2(g)

+

[ ]o

2

Con esta información

LAMc < kc

2

0

+2X

-1X

-1X

Ge

Con esta información

LAMc = kc

[ ]eq

2 - X

2 - X

2X

[2X]2

Según “Baldor”, tenemos una ecuación (cuadrática) con una

incógnita que se puede solucionar con la ecuación cuadrática

= 49

[2 - X]1 [2 - X]1

Pero si sacamos

En ambos lados, dicha ecuación se simplifica, así:

[2X]

X = 1.56

= 7

[2 - X]

En la fila 3 del BM encontramos las concentraciones pedidas

X = 1.56

Si sustituimos

HI(g)

H2(g)

= 0.44

= 3.12

I2(g)

= 0.44

Σrj =1+1= 2

Nota: para esta reacción

Σbj =2


Did ctica de equilibrio

X

xLAMn

13

Autor: IQ Luis Fernando Montoya Valencia

(nos piden expresar Kp /Kc)

  • Deducir para esta reacción la relación entre Kp y Kc

(PHI)2

entonces

como

Kp =

Pa = RT [a]

(PH2)1 (PI2)1

(RT[HI])2

(RT)2

[HI]2

Kp =

Separando variables

Kp =

(RT[H2])1 (RT[I2])1

(RT)1 (RT)1

[H2]1 [I2]1

(RT) se “cancela” totalmente porque

Σbj = Σrj

Δn = 0

ya que

[HI]2

Esto es Kc

Kp = Kc

Nos queda:

Kp =

[H2]1 [I2]1

Kp

La relación pedida es:

= 1

Kc

  • Para esta reacción, ¿como afecta a LAMc una variación del volumen?

(V)Σrj

(V) se “cancela” totalmente porque

Teníamos que: LAMc =

2 = 2

Σbj = Σrj

ya que

(V)Σbj

Como el volumen se “cancela”, una variación del volumen no afecta al valor de LAMc


Did ctica de equilibrio

“parte”

“todo”

x100

x100

14

Autor: IQ Luis Fernando Montoya Valencia

  • Calcular el porcentaje de H2(g) que reacciona

queremos calcular el porcentaje de H2(g) que reacciona o se consume o se gasta

x100

, en el BM tenemos:

Como un % =

H2(g)

[ ]o

2

-1X

X = 1.56

Ge

= 0.44

[ ]eq

2 - X

X

% gastado =

2

1.56

% gastado =

2

% gastado = 78%


Did ctica de equilibrio

Los productos aumentan

Los reactivos disminuyen

16

Autor: IQ Luis Fernando Montoya Valencia

Principio de Le Chatelier

Que le ocurre a LAMc y que ocurrirá si la presión total en el equilibrio se duplica:

  • adicionando de H2(g)

[HI]2

Como LAMc =

[H2]1 [I2]1

y adicionamos un reactivo, que está en el denominador

 El valor de LAMc

disminuye

LAMc < kc

Se altera el equilibrio

El sistema reacciona para restablecer el equilibrio perdido

LAM aumente

hay que realizar el BM para que

según la reacción directa

En el nuevo equilibrio se favorecen los productos

Este resultado nos aclara lo que hay en algunos textos: “si a un sistema en equilibrio se le adiciona un reactivo, se favorecen los productos”


Did ctica de equilibrio

Los productos disminuyen

Los reactivos aumentan

15

Autor: IQ Luis Fernando Montoya Valencia

Principio de Le Chatelier

Que le ocurre a LAMc y que ocurrirá si la presión total en el equilibrio se duplica:

2. adicionando de HI

[HI]2

Como LAMc =

[H2]1 [I2]1

y adicionamos un producto, que está en el numerador

 El valor de LAMc

aumenta

LAMc > kc

Se altera el equilibrio

El sistema reacciona para restablecer el equilibrio perdido

LAM disminuya

hay que realizar el BM para que

según la reacción inversa

En el nuevo equilibrio se favorecen los reactivos

Este resultado nos aclara lo que hay en algunos textos: “si a un sistema en equilibrio se le adiciona un producto, se favorecen los reactivos”


Did ctica de equilibrio

Los productos disminuyen

Los reactivos aumentan

17

Autor: IQ Luis Fernando Montoya Valencia

Principio de Le Chatelier

Que le ocurre a LAMc y que ocurrirá si la presión total en el equilibrio se disminiye:

3. extrayendo H2(g)

[HI]2

Como LAMc =

[H2]1 [I2]1

y extraemos un reactivo, que está en el denominador

 El valor de LAMc

aumenta

LAMc > kc

Se altera el equilibrio

El sistema reacciona para restablecer el equilibrio perdido

LAM disminuya

hay que realizar el BM para que

según la reacción inversa

En el nuevo equilibrio se favorecen los reactivos

Este resultado nos aclara lo que hay en algunos textos: “si a un sistema en equilibrio se le extrae un reactivo, se favorecen los reactivos”


Did ctica de equilibrio

18

Autor: IQ Luis Fernando Montoya Valencia

Principio de Le Chatelier

Que le ocurre a LAMc y que ocurrirá si la presión total en el equilibrio se duplica:

4. adicionando de He(g)

[HI]2

Como LAMc =

[H2]1 [I2]1

y adicionamos He, que no está en el numerador ni en el denominador, no es reactivo ni producto

 El valor de LAMc

No varía

 Se sigue cumpliendo que

LAMc = kc

No se altera el equilibrio

no hay que realizar el BM


Did ctica de equilibrio

xLAMn

19

Autor: IQ Luís Fernando Montoya Valencia

Principio de Le Chatelier

Que le ocurre a LAMc y que ocurrirá si la presión total en el equilibrio se duplica:

5. Variando el volumen

(V)Σrj

(V) se “cancela” totalmente porque

Teníamos que: LAMc =

Σbj = Σrj

(V)Σbj

Como el volumen se “cancela” totalmente, una

variación del volumen no afecta al valor de LAMc

 El valor de LAMc

LAMc = kc

 Se sigue cumpliendo que

No varía

no hay que realizar el BM

No se altera el equilibrio

Este resultado contradice lo que hay en algunos textos: “si a un sistema gaseoso en equilibrio se le aumenta la presión, se favorece el lado que tenga menor número de moles ”

En la redacción anterior hay un error, no es el lado que tenga menornúmero de moles sino donde la suma de coeficientes estequiométricos sea menor

No podemos confundir una variable intensiva (coeficiente estequiométrico) con una variable extensiva (moles)


Did ctica de equilibrio

= 4

20

Autor: IQ Luis Fernando Montoya Valencia

Ilustración 2.

A 1000ºK, Kp = 4 para la reacción:

2SO2(g) + 1O2(g)

2SO3(g)

SO2(g), O2(g)

A 1000ºK un recipiente de 10 L contiene

y SO3(g)

en equilibrio

La presión total en el recipiente es 5.5 atm. y hay 3.91 gr. de

O2(g)

  • Calcular la presión en el equilibrio del SO2(g).

Σrj =2+1= 3

Δn = -1

Σbj =2

Nota: para esta reacción

Solución:

Según el algoritmo, no hay que hacer el BM porque el enunciado nos afirma:

“contieneen equilibrio”

LAM = k

[PSO3]2

Según Baldor, tenemos una ecuación con tres incógnitas

 Leemos en el enunciado “dos afirmaciones” para las

Ecuaciones  y 

[PSO2]2

[PO2]1

El enunciado nos afirma:

“la presión total vale 5.5 atm”

PSO3

+PSO2 +

PSO3

Por ley de Dalton en mezcla de gases :

5.5 atm =


Did ctica de equilibrio

=

=

0.082 atm L

Mol ºK

21

Autor: IQ Luis Fernando Montoya Valencia

Sigue el enunciado:

“hay 3.91 gr. de O2(g)”

Con esta información para el O2(g) podemos calcular para él su presión, así:

nO2

Vt = RT

(ley de Dalton)

WO2

3.91

Con nO2

nO2

= 0.122 mol

32

MwO2

nO2

1000ºK x 0.122 mol

10 L

= 1 atm. 

PO2

=

X

Al sustituir  en  y sacamos

en ambos lados, dicha ecuación se simplifica, así:

=2PO2

PSO3

Nos queda un sistema de dos

ecuaciones con dos incógnitas

Al sustituir  en 

4.5 atm =

PSO3

+PSO2

4.5 atm. =

PSO2

= 1.5 atm.

2PSO2

+PSO2

Al sustituir  en 


Did ctica de equilibrio

22

Autor: IQ Luis Fernando Montoya Valencia

(nos piden expresar Kp /Kc)

  • Deducir para esta reacción la relación entre Kp y Kc

[PSO3]2

Kp =

entonces

como

Pa = RT [a]

[PSO2]2

[PO2]1

(RT [SO3])2

Kp =

(RT [SO2])2

(RT [O2])1

(RT)2

[SO3]2

Separando variables

Kp =

X

[SO2]2

[O2]1

(RT)2

(RT)1

Esto es Kc

2 < 3

Σbj <Σrj

(RT) se “cancela” parcialmente porque

ya que

Kc

Kp =

Nos queda:

(RT)1

Kp

(RT)-1

La relación pedida es:

=

Kc


Did ctica de equilibrio

xLAMn

xLAMn

23

Autor: IQ Luis Fernando Montoya Valencia

  • Para esta reacción, ¿como afecta a LAMc una variación del volumen?

(V)Σrj

Teníamos que: LAMc =

(V)Σbj

Σrj = 3

Σbj = 2

(V)3

El (V) se “cancela” parcialmente

 LAMc =

(V)2

(V)1

XLAMn

 LAMc =

Como el volumen no se “cancela”, una variación del volumen si afecta al valor de LAMc en una proporción directa


Did ctica de equilibrio

Los productos aumentan

Los reactivos disminuyen

24

Autor: IQ Luis Fernando Montoya Valencia

Principio de Le Chatelier

Que le ocurre a LAMc y que ocurrirá si la presión total en el equilibrio se duplica:

(V)1

Tenemos para esta reacción que:

XLAMn

Variando el volumen

LAMc =

Si la presión total en el equilibrio se duplica, el volumen se reduce la mitad

Por ley de Boyle de los gases ideales el volumen y la presión son inversamente proporcionales

Como el volumen se reduce la mitad,

 El valor de LAMc

disminuye

LAMc < kc

Se altera el equilibrio

El sistema reacciona para restablecer el equilibrio perdido

hay que realizar el BM para que

LAM aumente

según la reacción directa

En el nuevo equilibrio se favorecen los productos (donde la suma de coeficientes es menor )

Este resultado nos aclara lo que hay en algunos textos: “si a un sistema gaseoso en equilibrio se le aumenta la presión, se favorece el lado que tenga menor número de moles ”

En la redacción anterior hay un error, no es el lado que tenga menor número de moles sino donde la suma de coeficientes estequiométricos sea menor


Did ctica de equilibrio

0

2

2

5

4

5

Los productos disminuyen

Los reactivos aumentan

25

Autor: IQ Luis Fernando Montoya Valencia

Ilustración 3.

Considere la siguiente reacción a 723ºC:

1N2(g) + 3H2(g)

2NH3(g)

Se colocan un recipiente de 5L

2 moles de N2(g), y 4 moles H2(g)

Si en el equilibrio se encuentran 2 moles de NH3(g).

Calcular Kc y Kp

Σrj =2

Nota: para esta reacción

Δn = 2

Σbj =1 + 3 = 4

NH3(g)

Solución: según el algoritmo, como no hay

Se tiene que producir para llegar al equilibrio

hay que realizar el BM para que

según la reacción inversa

y LAM disminuye

[ N2] =

[ NH3] =

[ H2] =

= 0

= 0.4

= 0.8

Las concentraciones iniciales son:

LAMc > kc

Lo que confirma el gasto estequiométrico

Con estos valores LAMc =

según la reacción inversa

LAM disminuya

Para que


Did ctica de equilibrio

2

5

26

Autor: IQ Luis Fernando Montoya Valencia

Columnas, dadas por la reacción balanceada

2NH3(g)

1N2(g)

3H2(g)

+

[ ]o

0.4

Con esta información

LAMc > kc

0

0.8

-3X

-1X

+2X

Ge

Con esta información

LAMc = kc

[ ]eq

0.8 - 3X

2 X

0.4 - X

Según Baldor, tenemos una ecuación con

dos incógnitas  Leemos en el enunciado

“una afirmación” para la Ecuación 

[0.4 - X]1 [0.8 - 3X]3

= Kc

[2X]2

El enunciado nos afirma:

Si en el equilibrio se encuentran 2 moles de NH3(g).

Es la concentración en equilibrio de

NH3(g)

En el BM vemos que

2 X

Sustituyendo en

X = 0.2

2 X = 0.4

[ NH3]eq =

= 0.4

Kc = 0.01

Δn = 2

(RT)Δn

Teníamos que: Kp =

xKc

Como T = 723ºC (1000ºK) y

Kp = 67.24

entonces:


Did ctica de equilibrio

 LAMc =

xLAMn

xLAMn

27

Autor: IQ Luis Fernando Montoya Valencia

  • Para esta reacción, ¿como afecta a LAMc una variación del volumen?

(V)Σrj

Teníamos que: LAMc =

(V)Σbj

Σrj = 2

Σbj = 4

(V)2

El (V) se “cancela” parcialmente

 LAMc =

(V)4

LAMn

(V)2

Como el volumen no se “cancela”, una variación del volumen si afecta al valor de LAMc en una proporción inversa


Did ctica de equilibrio

Los productos disminuyen

Los reactivos aumentan

28

Autor: IQ Luis Fernando Montoya Valencia

Principio de Le Chatelier

Que le ocurre a LAMc y que ocurrirá si la presión total en el equilibrio se duplica:

LAMn

LAMc =

Tenemos para esta reacción que:

Variando el volumen

(V)2

Si la presión total en el equilibrio se duplica, el volumen se reduce la mitad

Por ley de Boyle de los gases ideales el volumen y la presión son inversamente proporcionales

Como el volumen se reduce la mitad,

 El valor de LAMc

Aumenta (se cuadruplica)

LAMc > kc

Se altera el equilibrio

El sistema reacciona para restablecer el equilibrio perdido

hay que realizar el BM para que

LAM disminuya

según la reacción inversa

En el nuevo equilibrio se favorecen los reactivos (donde la suma de coeficientes es menor )

Este resultado nos aclara lo que hay en algunos textos: “si a un sistema gaseoso en equilibrio se le aumenta la presión, se favorece el lado que tenga menor número de moles ”

En la redacción anterior hay un error, no es el lado que tenga menor número de moles sino donde la suma de coeficientes estequiométricos sea menor


Did ctica de equilibrio

Los productos aumenten

Los reactivos disminuyan

29

Autor: IQ Luis Fernando Montoya Valencia

Ilustración 4.

SO2(g) y O2(g)

medidos a las mismas

Una mezcla de volúmenes iguales de

condiciones de temperatura y presión se introduce en un recipiente de 4 L, a 727ºC ocurre la reacción:

2SO2(g) + 1O2(g)

2SO3(g)

Cuando se establece el equilibrio, la presión total vale 114.8 atm. y las

concentraciones

de SO2(g) y y de SO3(g)

son iguales, determinar el valor de

Kc y Kp

Por la ecuación de estado (PV = RTn), si se tienen volúmenes iguales de dos gases a las mismas condiciones de temperatura y presión, entonces las moles de cada gas también son iguales,

SO3(g)

Solución: según el algoritmo, como no hay

Se tiene que producir para llegar al equilibrio

hay que realizar el BM para que

según la reacción directa

y LAM aumente


Did ctica de equilibrio

a

4

0

4

a

4

30

Autor: IQ Luis Fernando Montoya Valencia

Además el enunciado nos informa que

“cuando se establece el equilibrio”

Esto nos indica que

hay que realizar el BM

Las concentraciones iniciales son:

[ O2] =

[ SO2] =

= b

= 0

= b

[ SO3] =

Con estos valores LAMc = 0

LAMc < kc

Lo que confirma el gasto estequiométrico

según la reacción directa

LAM aumente

Para que

El BM lo podemos hacer en presión o en concentración molar

  • En concentración molar

Columnas, dadas por la reacción balanceada

2SO2(g)

1O2(g)

2SO3(g)

+

[ ]o

b

Con esta información

LAMc < kc

b

0

+2X

-1X

-2X

Ge

Con esta información

LAMc = kc

[ ]eq

b - 2X

b - X

2X


Did ctica de equilibrio

31

Autor: IQ Luis Fernando Montoya Valencia

Según Baldor, tenemos una ecuación con tres incógnitas

 Leemos en el enunciado “dos afirmaciones” para las

Ecuaciones  y 

[2X]2

= Kc

[b - 2X]2 [b - X]1

El enunciado nos afirma que:

La presión total en el equilibrio vale 114.8 atm.

En el BM tenemos concentraciones en el equilibrio, y sabemos que

Pa = RT [a]

PSO3 =

PSO2 =

PO2 =

Por lo tanto:

RT(b – X)

RT(2X)

RT(b - 2X)

114.8 atm. = RT(2b -X)

Sigue el enunciado:

SO2(g)

b - 2X

“las concentraciones de

y SO3(g)

2X

son iguales”

=

b = 4X

1.4 = (7X)

en 

X = 0.2

b = 0.8

 en  con T = 727ºC (1000ºK) 

X = 0.2

y

en  

Kc = 1.67

b= 0.8

(RT)-1

Kp = 0.0204

(RT)Δn

Kp =

xKc

Kp =

xKc, pero

Δn = -1


Did ctica de equilibrio

32

Autor: IQ Luis Fernando Montoya Valencia

  • En presiones

Columnas, dadas por la reacción balanceada

2SO2(g)

1O2(g)

2SO3(g)

+

Po

d

Con esta información

LAMp < kp

d

0

+2X

-1X

-2X

Ge

Con esta información

LAMp = kp

Peq

d - 2X

d - X

2X

Según Baldor, tenemos una ecuación con tres incógnitas

 Leemos en el enunciado “dos afirmaciones” para las

Ecuaciones  y 

[2X]2

= Kp

[d - 2X]2 [d - X]1

El enunciado nos afirma que:

La presión total en el equilibrio vale 114.8 atm.

En el BM tenemos concentraciones en el equilibrio

114.8 = 2d - X

114.8 atm. = (d - 2X) + (d – X) + (2X)

Sigue el enunciado:

SO2(g)

“las concentraciones de

y SO3(g)

son iguales”


Did ctica de equilibrio

33

Autor: IQ Luis Fernando Montoya Valencia

Sigue el enunciado:

SO2(g)

“las concentraciones de

y SO3(g)

son iguales”

[ SO2] =

[ SO3]

En el BM tenemos presiones en el equilibrio, y sabemos que:

Pa = RT [a]

Si multiplicamos por RT a ambos lados:

RT [ SO2] =

RT[ SO3]

PSO3 =

PSO2

Obtenemos:

d = 4X

d – 2X = 2X

114.8 = (7X)

en 

X = 16.4

d = 65.6

 en  

X = 16.4

y

en  

Kp = 0.0203

d = 65.6

(RT)-1

(RT)Δn

Kp =

xKc

Kp =

xKc, pero

Δn = -1

(RT)1

Kc =

xKp

Kc = 1.67


Did ctica de equilibrio

Gracias por su asistencia

Con esta conferencia damos por terminado el

“seminario de la metodología de la enseñanza de la química”

con el cual celebramos los 40 años del

Centro de Ciencia Básica

Las memorias de esta conferencia, y de las anteriores las encuentra en la página:

http://cmap.upb.edu.co

Carpeta 17000 (Centro de Ciencia Básica). Carpeta 17300 (área de química)

Carpeta 17303 texto electrónico “química general …. en la u”

Carpeta 17304 conferencias

Próximamente en la carpeta 17304 encontrarán aportes metodológicos para los temas :

Distribución electrónica (hotel el átomo), tabla periódica, calorimetría, electroquímica, pH

En la dirección electrónica desde la cual nos comunicamos estoy a su disposición para inquietudes y sugerencias


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