Ejercicio 1:

Se sabe que a 750 °C, el valor de Kc es 0,771 para la siguiente reacción:

Si colocamos 0,0100 moles de H₂ y 0,0150 moles de CO₂ en un recipiente de 2 L a 750 °C, podemos calcular las concentraciones de cada una de las especies en el equilibrio:

• Determinamos las concentraciones iniciales:

          

• Hacemos un análisis estequiométrico:

[ ]0	0,0050	0,0075		―	―
[ ]reacciona	x	x		―	―
[ ]forma	―	―		x	x
[ ]eq	0,0050 - x	0,0075 - x		x	x

• Escribimos la expresión de Kc:

• Reemplazamos las [ ]_eq en la expresión de Kc:

• Determinamos el valor de x:

(0,0000375 - 0,0125 x + x²) 0,771 = x²

⇒     0,229 x² + 0,0096375 x - 0,0000289 = 0

⇒     x₁ = 0,002811 M   ;   x₂ = – 0,04490 M

Elegimos el valor positivo de x, que a su vez es menor que cualquiera de las concentraciones iniciales. Descartamos el valor negativo de x porque la cantidad que reacciona no puede ser negativa.

• Determinamos las concentraciones en el equilibrio:

[H₂]_eq = 0,0050 – x = 0,0022 M

[CO₂]_eq = 0,0075 – x = 0,0047 M

[H₂O]_eq = [CO]_eq = x = 0,002811 M

• Finalmente podemos determinar el grado de reacción, α de cada uno de los reactantes:

⇒   la reacción se produjo en un 56,0 % respecto al H₂

⇒    la reacción se produjo en un 37,5 % respecto al CO₂

Ejercicio 2

Para la reacción mostrada, se sabe que a 450 °C, el valor de K_P = 4,51 x 10^-5:

La mezcla inicial contenía 81 atm de H_2(g) y 215 atm de N_2(g). Una vez alcanzado el equilibrio se determinó que la mezcla consistía en 26 atm de NH_3(g), 42 atm de H_2(g) y 202 atm de N_2(g).

p0	215	81	―
preacciona	x	3 x	―
pforma	―	―	2 x
peq	215 -x	81 -3 x	2 x
de los datos:	202 atm	42 atm	26

A partir de la información proporcionada, podemos deducir que x = 13 atm

Determinemos el grado de reacción, α, y el porcentaje que ha reaccionado, 100 α, de cada uno de los reactivos: 

• Respecto al N₂:

⇒   ha reaccionado el 6,05 % del N₂ 

• Respecto al H₂:

⇒   ha reaccionado el 48,12 % del H₂

Observaciones

Para determinar las concentraciones en el equilibrio debemos tener en cuenta los siguientes pasos: 

• Determinar las concentraciones iniciales.
   
• Hacer el análisis estequiométrico: expresar las concentraciones de equilibrio de todas las especies en términos de las concentraciones iniciales y una sola variable x que representa el cambio de concentración.
   
• Escribir la expresión de la constante de equilibrio en términos de las concentraciones de equilibrio.
   
• Si se conoce el valor de la constante de equilibrio, despejar y obtener el valor de x.
   
• Calcular las concentraciones de equilibrio.
   
• El grado de reacción, α, indica en qué proporción se convirtió en produco un determinado reactivo:

    que también puede expresarse en términos de porcentaje de reacción: 100 α

Importante

Ten en cuenta que:

• Con frecuencia se llega a expresiones cuadráticas para x:
• Si uno de  valores de x es negativo, se descarta
• Si los dos son positivos, se debe elegir el que es menor que las concentraciones iniciales.

• Si el valor de K es del orden de 10^-5  o menor que este, se puede aproximar el valor de ( [ ]₀ – x )  como  [ ]₀

Actividad interactiva

En el siguiente enlace podrás practicar y visualizar mediante un simulador, cómo los cambios de condiciones influyen sobre el estado de equilibrio:

http://www.jce.divched.org/JCEDLib/WebWare/collection/reviewed/WW011/jceSubscriber/equilibrium.html