QuímicaFácilCuestión · 1,5 pts

Desplazamiento del equilibrio

Andalucía · 2017 · Reserva 4 · Opción A
Enunciado
Opción A · Cuestión 3. Sea el sistema en equilibrio: CaCO3(s)⇌CaO(s)+CO2(g)\text{CaCO}_3(s) \rightleftharpoons \text{CaO}(s) + \text{CO}_2(g), indique, razonadamente, si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas:

a) La presión total del reactor será igual a la presión parcial del CO2\text{CO}_2.

b) Si se añade más CaCO3(s)\text{CaCO}_3(s) se produce más CO2\text{CO}_2.

c) KPK_P y KCK_C son iguales.
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Resultado
  a) Verdadera: el CO2 es el uˊnico gas  \boxed{\;\textbf{a) Verdadera: el } \text{CO}_2 \text{ es el único gas}\;}  b) Falsa: el soˊlido puro no interviene en el equilibrio  \boxed{\;\textbf{b) Falsa: el sólido puro no interviene en el equilibrio}\;}  c) Falsa: Δn=+1⇒KP=KC (RT)  \boxed{\;\textbf{c) Falsa: } \Delta n = +1 \Rightarrow K_P = K_C\,(RT)\;}
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Estrategia

Anota los dos datos que gobiernan las tres respuestas:
  • Es un equilibrio heterogéneo con dos sólidos y un solo gas. Ninguno de los sólidos aparece en las constantes:
KP=PCO2KC=[CO2]K_P = P_{\text{CO}_2} \qquad\qquad K_C = [\text{CO}_2]
  • Moles de gas: 00 a la izquierda y 11 a la derecha, luego Δn=+1\Delta n = +1.
Con eso, a) se resuelve viendo que el CO2\text{CO}_2 es el único gas, b) con la regla del sólido puro y c) con la relación KPK_P–KCK_C.
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Desarrollo

a) Verdadera.

El dióxido de carbono es el único componente gaseoso del sistema (los otros dos son sólidos). Por la ley de Dalton, la presión total es la suma de las presiones parciales de todos los gases presentes; al haber uno solo:Ptotal=PCO2P_{\text{total}} = P_{\text{CO}_2}(Se sobreentiende que el reactor se ha evacuado previamente. Si contuviera aire u otro gas inerte, la presión total sería mayor, aunque la parcial del CO2\text{CO}_2 —y por tanto KPK_P— seguiría siendo la misma.)

b) Falsa.

El CaCO3\text{CaCO}_3 es un sólido puro: su actividad es constante y no interviene en la expresión de la constante. Añadir más cantidad no modifica la presión parcial del CO2\text{CO}_2, así que el equilibrio no se desplaza y no se produce más gas.KP=PCO2=constante a cada temperaturaK_P = P_{\text{CO}_2} = \text{constante a cada temperatura}Lo único que cambia es la superficie de contacto, que puede acelerar el proceso (efecto cinético), pero no altera la posición final del equilibrio. Es la razón de que la descomposición de la caliza alcance siempre la misma presión de CO2\text{CO}_2 a una temperatura dada, se ponga la cantidad de piedra que se ponga.

c) Falsa.

La relación entre ambas constantes es:KP=KC (RT)Δn,Δn=1−0=+1K_P = K_C\,(RT)^{\Delta n}, \qquad \Delta n = 1 - 0 = +1KP=KC (RT)≠KCK_P = K_C\,(RT) \neq K_CComo Δn≠0\Delta n \neq 0, no coinciden; de hecho, al ser RT≫1RT \gg 1, resulta KP≫KCK_P \gg K_C. Solo serían iguales si el número de moles gaseosos fuera el mismo a ambos lados, cosa que aquí no ocurre (a la izquierda no hay ningún gas).
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Consejo

La regla del sólido puro es la que más se pregunta en los equilibrios heterogéneos: ni añadir ni retirar sólido desplaza nada. Solo cambian las cosas si se altera la concentración o la presión de una especie que sí figura en la constante.

Al calcular Δn\Delta n, cuenta solo los gases: aquí, 1−0=+11 - 0 = +1. Si se contaran los sólidos saldría 2−1=+12 - 1 = +1 por casualidad, pero en otros equilibrios el error sería evidente.

Y distingue el efecto termodinámico del cinético: más superficie de caliza acelera la descomposición, pero no cambia la presión final de CO2\text{CO}_2. Ese matiz es exactamente lo que se valora.
Paso 1 de 3
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