Equilibrio químico: problemas de práctica con soluciones paso a paso

Problemas gratis de Equilibrio químico con diagramas, pistas y soluciones completas. Valores nuevos cada vez, en tres niveles: Kc a partir de las concentraciones, Tabla ICE, tabla ICE con ecuación de segundo grado.

Problema de práctica gratisFácil
N2​0,2mol/L+3H2​0,4mol/L⇌2NH3​0,3mol/LKc​ = ?

Para la reacción N2 + 3H2 ⇌ 2NH3, las concentraciones en el equilibrio son [N2] = 0,2 mol/L, [H2] = 0,4 mol/L, [NH3] = 0,3 mol/L. Calcula la constante de equilibrio Kc.

[N2] = 0,2[H2] = 0,4[NH3] = 0,3
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Qué practicas

  1. FácilKc a partir de las concentraciones
  2. MediaTabla ICE
  3. Difíciltabla ICE con ecuación de segundo grado

Cómo resolver problemas de Equilibrio químico

  1. Escribe Kc con productos entre reactivos, cada uno elevado a su coeficiente.
  2. Plantea una tabla ICE: Inicial, Cambio (en múltiplos de x por los coeficientes), Equilibrio.
  3. Sustituye las expresiones de equilibrio en Kc y despeja x.
  4. Comprueba si x es lo bastante pequeño para aproximar; si no, resuelve la ecuación de segundo grado.

Errores frecuentes

  • Olvidar los exponentes en Kc.
  • Usar las concentraciones iniciales en lugar de las de equilibrio.
  • Usar la aproximación de x pequeño cuando x no es pequeño.

Fórmulas clave

Constante de equilibrio
Kc = [C]c[D]d/([A]a[B]b)
Tabla ICE
Inicial, Cambio (×coeficiente), Equilibrio
Ecuación de segundo grado
x = (−b + √(b² − 4ac))/(2a)

Aprende Equilibrio químico desde cero

Antes de esto: Molaridad y dilución

1Qué es el equilibrio químico

Muchas reacciones no llegan a completarse. En cuanto se forma algo de producto, empieza a reaccionar de vuelta hacia los reactivos. La doble flecha ⇌ lo indica.

H₂ + I₂ ⇌ 2HI

Al principio la reacción directa es rápida, porque hay mucho H₂ y I₂. A medida que se consumen, se hace más lenta, mientras que la reacción inversa se acelera.

Pasado un tiempo, ambas reacciones transcurren a la misma velocidad. Las concentraciones dejan entonces de cambiar. Este estado se llama equilibrio.

tc[H₂] = [I₂][HI]0,50,25

Las reacciones no se han detenido. Las moléculas siguen reaccionando en ambos sentidos, pero cada HI que se forma se compensa con otro que se descompone. Piensa en una escalera mecánica por la que la gente sube y baja al mismo ritmo: el número de personas en cada piso se mantiene igual.

Autoevaluación ¿Qué es cierto en el equilibrio químico?
  1. Ambas reacciones se han detenido
  2. Las concentraciones de reactivos y productos son iguales
  3. Las reacciones directa e inversa transcurren a la misma velocidad
  4. Todos los reactivos se han convertido en productos

Respuesta: Las reacciones directa e inversa transcurren a la misma velocidad. En el equilibrio las dos velocidades son iguales, así que las concentraciones se mantienen constantes. No tienen por qué ser iguales entre sí, y las reacciones siguen en marcha.

2La constante de equilibrio Kc

En el equilibrio las concentraciones obedecen siempre una razón fija, la constante de equilibrio. Para una reacción aA + bB ⇌ cC + dD:

Kc = [C]c · [D]d / ([A]a · [B]b)

Los corchetes significan concentración en mol/L en el equilibrio. Los productos van arriba, los reactivos abajo, y cada uno se eleva a la potencia de su coeficiente.

Para H₂ + I₂ ⇌ 2HI eso da Kc = [HI]² / ([H₂] · [I₂]).

  • Una Kc grande (mucho mayor que 1): en el equilibrio hay sobre todo productos.
  • Una Kc pequeña (mucho menor que 1): hay sobre todo reactivos.
  • Kc solo cambia con la temperatura, no con las cantidades iniciales.

Principio de Le Chatelier: si perturbas un equilibrio, este se desplaza para contrarrestar parte de la perturbación. Añadir un reactivo lo empuja hacia los productos; retirar un producto hace lo mismo.

Autoevaluación Para N₂O₄ ⇌ 2NO₂, [N₂O₄] = 0,08 mol/L y [NO₂] = 0,2 mol/L en el equilibrio. ¿Cuánto vale Kc?
  1. 0,4
  2. 0,5
  3. 2,5
  4. 2

Respuesta: 0,5. Kc = [NO₂]² / [N₂O₄] = 0,04 / 0,08 = 0,5. Olvidar el cuadrado da 0,2 / 0,08 = 2,5, y dar la vuelta a la fracción da 2.

3La tabla ICE

A menudo solo conoces las concentraciones iniciales y Kc. Una tabla ICE lleva la cuenta de cómo cambia todo:

  • Inicial: las concentraciones al principio.
  • Cambio: cada sustancia cambia en x veces su coeficiente. Los reactivos bajan (−), los productos suben (+).
  • Equilibrio: inicial más cambio.

Para H₂ + I₂ ⇌ 2HI partiendo de 0,5 mol/L de H₂ y de I₂:

  • H₂: 0,5 − x
  • I₂: 0,5 − x
  • HI: 0 + 2x

Después sustituye la fila de equilibrio en la expresión de Kc y despeja x.

Cuando ambos lados son cuadrados perfectos, como aquí, toma la raíz cuadrada de ambos lados. Si no, obtienes una ecuación de segundo grado ax² + bx + c = 0, y te quedas con la raíz que da concentraciones positivas:

x = (−b + √(b² − 4ac)) / (2a)
Autoevaluación Empiezas solo con 1,0 mol/L de N₂O₄, y reaccionan x mol/L: N₂O₄ ⇌ 2NO₂. ¿Cuánto vale [NO₂] en el equilibrio?
  1. 1,0 − 2x
  2. 2x
  3. x
  4. x²

Respuesta: 2x. Cada N₂O₄ que reacciona da dos NO₂, así que el cambio de NO₂ es +2x, partiendo de 0. Escribir x olvida el coeficiente; el cuadrado aparece solo después, dentro de Kc.

4El método paso a paso

  1. Escribe la ecuación ajustada y la expresión de Kc: productos entre reactivos, cada uno elevado a la potencia de su coeficiente.
  2. Si te dan las concentraciones de equilibrio, sustitúyelas y calcula Kc. Has terminado.
  3. Si no, plantea la tabla ICE con una incógnita x, multiplicada por los coeficientes.
  4. Sustituye las expresiones de equilibrio en Kc.
  5. Despeja x: con una raíz cuadrada si ambos lados son cuadrados, si no con la fórmula de segundo grado.
  6. Halla la concentración que te piden y comprueba que todas las concentraciones son positivas y devuelven Kc.

5Un ejemplo resuelto

Sigue cada paso. Intenta adivinar el siguiente antes de abrirlo.

Ejemplo resuelto

Se introducen 0,5 mol/L de H₂ y 0,5 mol/L de I₂ en un recipiente y reaccionan: H₂ + I₂ ⇌ 2HI, con Kc = 4. Halla las concentraciones de equilibrio [HI] y [H₂].

1

Escribe Kc

Kc = [HI]² / ([H₂] · [I₂]) = 4
2

Plantea la tabla ICE

Inicial: H₂ 0,5, I₂ 0,5, HI 0. Cambio: −x, −x, +2x.

Equilibrio: [H₂] = [I₂] = 0,5 − x y [HI] = 2x.

3

Sustituye en Kc

4 = (2x)² / (0,5 − x)²

Tanto el numerador como el denominador son cuadrados.

4

Saca la raíz cuadrada

2 = 2x / (0,5 − x)
1 − 2x = 2x ⇒ x = 0,25 mol/L
5

Halla las concentraciones

[HI] = 2x = 0,50 mol/L y [H₂] = [I₂] = 0,5 − 0,25 = 0,25 mol/L.

6

Comprueba la respuesta

0,50² / (0,25 · 0,25) = 0,25 / 0,0625 = 4

Esto devuelve Kc = 4, y todas las concentraciones son positivas.

Respuesta

[HI] = 0,50 mol/L y [H₂] = [I₂] = 0,25 mol/L

6Errores frecuentes

  • Olvidar los exponentes. Un coeficiente de 2 significa que la concentración se eleva al cuadrado.
  • Poner los reactivos arriba. Kc es siempre productos entre reactivos.
  • Usar las concentraciones iniciales en Kc en lugar de las de equilibrio.
  • Olvidar multiplicar x por el coeficiente en la fila de cambio: 2HI cambia en 2x, no en x.
  • Usar la aproximación “x es pequeña” cuando no lo es. Si x es más del 5 % del valor inicial, resuelve la ecuación de segundo grado.
  • Quedarse con la raíz negativa de la ecuación de segundo grado, que da una concentración negativa.
Autoevaluación Para H₂ + I₂ ⇌ 2HI, las concentraciones de equilibrio son [H₂] = 0,1, [I₂] = 0,1 y [HI] = 0,4 mol/L. ¿Cuánto vale Kc?
  1. 0,0625
  2. 16
  3. 40
  4. 80

Respuesta: 16. Kc = 0,4² / (0,1 · 0,1) = 0,16 / 0,01 = 16. Sin el cuadrado se obtiene 40, y con los productos debajo de los reactivos se obtiene 0,0625.

7Cómo son las preguntas de examen

  • Fácil: Kc a partir de las concentraciones. Se dan todas las concentraciones de equilibrio; escribe Kc y calcúlala.
  • Medio: tabla ICE. H₂ + I₂ ⇌ 2HI a partir de cantidades iniciales iguales; toma la raíz cuadrada para hallar x y después una concentración.
  • Difícil: tabla ICE con una ecuación de segundo grado. Una sustancia como PCl₅ ⇌ PCl₃ + Cl₂ se descompone a partir de un estado inicial conocido; resuelve x² + Kc·x − Kc·c₀ = 0.

Ejemplo de pregunta difícil: 0,5 mol/L de PCl₅ con Kc = 0,2 da x² + 0,2x − 0,1 = 0, así que x = 0,232 mol/L de Cl₂ y [PCl₅] = 0,268 mol/L.

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Ejemplos resueltos

Ejemplo 1Fácil
N2​O4​0,08mol/L⇌2NO2​0,05mol/LKc​ = ?

Para la reacción N2O4 ⇌ 2NO2, las concentraciones en el equilibrio son [N2O4] = 0,08 mol/L, [NO2] = 0,05 mol/L. Calcula la constante de equilibrio Kc.

[N2O4] = 0,08[NO2] = 0,05

Calcula Kc

Mostrar pistas
  1. Los productos van en el numerador y los reactivos en el denominador.
  2. Cada concentración se eleva a su coeficiente.
  3. K = [NO2]2/([N2O4]).
Mostrar la respuesta y la solución paso a paso

Equilibrio químico: para aA + bB ⇌ cC + dD, la constante de equilibrio es Kc = [C]c[D]d/([A]a[B]b), con las concentraciones en el equilibrio. Una tabla ICE (Inicial, Cambio, Equilibrio) relaciona las cantidades iniciales con las de equilibrio mediante una única incógnita x, multiplicada por los coeficientes.

Expresión de Kc

Kc = [NO2]2/([N2O4])

Sustituir

Kc = 0,052/(0,08) = 0,03125

Respuesta

Kc = 0,03125
Ejemplo 2Media
H2​I2​HII0,20,20C−x−x+2xE0,2 − x0,2 − x2x

Se introducen 0,2 mol/L de H₂ y 0,2 mol/L de I₂ en un recipiente y reaccionan: H₂ + I₂ ⇌ 2HI, con Kc = 4. Calcula la concentración en el equilibrio [HI].

[H₂]₀ = [I₂]₀ = 0,2 mol/LKc = 4

Calcula [HI] (mol/L)

Mostrar pistas
  1. Plantea una tabla ICE en la que reaccionan x mol/L de H₂.
  2. Kc = (2x)²/((c₀ − x)²). Ambos miembros son cuadrados, así que saca la raíz cuadrada.
  3. √K = 2 = 2x/(0,2 − x).
Mostrar la respuesta y la solución paso a paso

Equilibrio químico: para aA + bB ⇌ cC + dD, la constante de equilibrio es Kc = [C]c[D]d/([A]a[B]b), con las concentraciones en el equilibrio. Una tabla ICE (Inicial, Cambio, Equilibrio) relaciona las cantidades iniciales con las de equilibrio mediante una única incógnita x, multiplicada por los coeficientes.

Expresión de equilibrio

4 = (2x)²/(0,2 − x)²

Saca la raíz cuadrada

2 = 2x/(0,2 − x) → x = 0,2·2/(2 + 2) = 0,1 mol/L

Concentración en el equilibrio

[HI] = 2x = 0,2 mol/L

Respuesta

[HI] = 0,2 mol/L
Ejemplo 3Difícil
PCl5​PCl3​Cl2​I0,2500C−x+x+xE0,25 − xxx

El PCl₅ se descompone: PCl₅ ⇌ PCl₃ + Cl₂, con Kc = 0,04 a la temperatura de reacción. Un recipiente contiene al principio solo 0,25 mol/L de PCl₅. Calcula la concentración en el equilibrio [Cl2].

[PCl₅]₀ = 0,25 mol/LKc = 0,04

Calcula [Cl2] (mol/L)

Mostrar pistas
  1. Tabla ICE: el PCl₅ disminuye en x, y el PCl₃ y el Cl₂ aumentan cada uno en x.
  2. K = x²/(c₀ − x), que se reordena como x² + K·x − K·c₀ = 0.
  3. Usa la fórmula de la ecuación de segundo grado y quédate con la raíz positiva.
Mostrar la respuesta y la solución paso a paso

Equilibrio químico: para aA + bB ⇌ cC + dD, la constante de equilibrio es Kc = [C]c[D]d/([A]a[B]b), con las concentraciones en el equilibrio. Una tabla ICE (Inicial, Cambio, Equilibrio) relaciona las cantidades iniciales con las de equilibrio mediante una única incógnita x, multiplicada por los coeficientes.

Expresión de equilibrio

0,04 = x²/(0,25 − x) → x² + 0,04·x − 0,01 = 0

Resuelve la ecuación de segundo grado

x = (−0,04 + √(0,04² + 4·0,01))/2 = 0,08198 mol/L

Concentración en el equilibrio

[Cl₂] = x = 0,08198 mol/L

Respuesta

[Cl2] = 0,08198 mol/L

Preguntas y respuestas

Equilibrio químico: ¿qué es?

Muchas reacciones no llegan a completarse. En cuanto se forma algo de producto, empieza a reaccionar de vuelta hacia los reactivos. La doble flecha ⇌ lo indica.

Al principio la reacción directa es rápida, porque hay mucho H₂ y I₂. A medida que se consumen, se hace más lenta, mientras que la reacción inversa se acelera.

Equilibrio químico: ¿cómo se resuelven los ejercicios paso a paso?
  1. Escribe Kc con productos entre reactivos, cada uno elevado a su coeficiente.
  2. Plantea una tabla ICE: Inicial, Cambio (en múltiplos de x por los coeficientes), Equilibrio.
  3. Sustituye las expresiones de equilibrio en Kc y despeja x.
  4. Comprueba si x es lo bastante pequeño para aproximar; si no, resuelve la ecuación de segundo grado.
Equilibrio químico: ¿cuáles son los errores más comunes?
  • Olvidar los exponentes en Kc.
  • Usar las concentraciones iniciales en lugar de las de equilibrio.
  • Usar la aproximación de x pequeño cuando x no es pequeño.
Equilibrio químico: ¿qué se practica?
  • Fácil: Kc a partir de las concentraciones
  • Media: Tabla ICE
  • Difícil: tabla ICE con ecuación de segundo grado

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