20 Ejercicios Resueltos De Equilibrio Quimico

El equilibrio químico se alcanza cuando la velocidad de la reacción directa es igual a la velocidad de la reacción inversa. Esto significa que las concentraciones de reactivos y productos permanecen constantes en el tiempo, aunque la reacción siga ocurriendo.

Para entenderlo mejor, veamos algunos ejercicios resueltos. Recuerda que la constante de equilibrio (K) es una relación entre las concentraciones de productos y reactivos en el equilibrio.

Ejemplo 1: La reacción N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g) tiene una K_p = 4.51 x 10^-5 a 450°C. Si tenemos presiones parciales iniciales de P_N2 = 0.681 atm y P_H2 = 1.54 atm, ¿cuál es la presión parcial de NH₃ en el equilibrio?

Solución: Primero, construimos una tabla ICE (Inicial, Cambio, Equilibrio). Sea 'x' el cambio en la presión parcial de N₂. Entonces, la presión parcial de H₂ cambiará en 3x, y la presión parcial de NH₃ aumentará en 2x. Luego, K_p = (P_NH3)² / (P_N2 * (P_H2)³). Sustituyendo los valores del equilibrio en esta ecuación, y resolviendo para 'x', obtenemos el valor de la presión parcial de NH₃ en el equilibrio.

Muchos ejercicios de equilibrio químico implican el cálculo de la K a partir de las concentraciones en el equilibrio, o el cálculo de las concentraciones en el equilibrio a partir de la K. La clave está en construir la tabla ICE correctamente y plantear la ecuación de la constante de equilibrio (K).

Ejemplo 2: Para la reacción CO(g) + H₂O(g) ⇌ CO₂(g) + H₂(g) a 700 K, K_c = 5.10. Si inicialmente tenemos [CO] = 0.1 M y [H₂O] = 0.1 M, calcular las concentraciones de todos los compuestos en el equilibrio.

Solución: Similar al ejemplo anterior, construimos la tabla ICE. Sea 'x' el cambio en la concentración de CO. En el equilibrio, [CO] = 0.1 - x, [H₂O] = 0.1 - x, [CO₂] = x, y [H₂] = x. Luego, K_c = ([CO₂] * [H₂]) / ([CO] * [H₂O]). Sustituimos los valores del equilibrio en esta ecuación, obtenemos 5.10 = (x * x) / ((0.1 - x) * (0.1 - x)). Resolviendo esta ecuación cuadrática para 'x', encontramos las concentraciones de cada compuesto en el equilibrio.

Recuerda que el principio de Le Chatelier es fundamental para comprender cómo cambian los equilibrios en respuesta a perturbaciones como cambios en la temperatura, presión o concentración. Si aumentamos la temperatura en una reacción endotérmica, el equilibrio se desplazará hacia los productos. Si aumentamos la presión en una reacción donde hay más moles de gas en los reactivos, el equilibrio se desplazará hacia los productos.

La práctica es clave para dominar los ejercicios de equilibrio químico. Analiza cuidadosamente la estequiometría de la reacción, construye la tabla ICE con precisión y resuelve las ecuaciones algebraicas con cuidado. No olvides las unidades y verifica que tus respuestas tengan sentido físico.

¡Mucha suerte en tu estudio del equilibrio químico!