QuímicaMedioCuestión · 1,5 pts

Desplazamiento del equilibrio

Andalucía · 2018 · Reserva 2 · Opción A

Enunciado

Opción A · Cuestión 3. Para la obtención de

\text{O}_2

se utiliza la siguiente reacción:

4\,\text{KO}_2(s) + 2\,\text{CO}_2(g) \rightleftharpoons 2\,\text{K}_2\text{CO}_3(s) + 3\,\text{O}_2(g)

Sabiendo que

K_P

28{,}5

25\ ^\circ\text{C}

, justifique si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas:

a) Una vez alcanzado el equilibrio, la presión total del sistema es la presión parcial de

\text{O}_2

elevado al cubo.

b) La constante

K_C

tiene un valor de

28{,}5

.

c) Un aumento de la cantidad de

\text{KO}_2

implica una mayor obtención de

\text{O}_2

Comprobar el resultadocompara con lo que te ha salido

Resultado

\boxed{\;\textbf{a) Falsa: } P_{\text{total}} = P_{\text{CO}_2} + P_{\text{O}_2}\;}

\boxed{\;\textbf{b) Falsa: } \Delta n = +1 \Rightarrow K_C = K_P/RT = 1{,}17\;}

\boxed{\;\textbf{c) Falsa: el sólido puro no interviene en el equilibrio}\;}

Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo

Estrategia

Anota los dos datos que gobiernan las tres respuestas:

Es un equilibrio heterogéneo: los sólidos $\text{KO}_2$ y $\text{K}_2\text{CO}_3$ no aparecen en la constante.

K_P = \frac{P_{\text{O}_2}^3}{P_{\text{CO}_2}^2}

Moles de gas: $2$ a la izquierda frente a $3$ a la derecha, luego $\Delta n = +1$ .

Con eso, a) es una confusión entre constante y presión total, b) se resuelve con la relación

K_P

–

K_C

y c) con la regla del sólido puro.

Desarrollo

a) Falsa.

La presión total de una mezcla gaseosa es la suma de las presiones parciales de sus componentes (ley de Dalton):

P_{\text{total}} = P_{\text{CO}_2} + P_{\text{O}_2}

La afirmación confunde la presión total con el numerador de la constante de equilibrio. El

P_{\text{O}_2}^3

aparece en

K_P

por el coeficiente estequiométrico del oxígeno, no porque tenga nada que ver con la presión del sistema.

b) Falsa.

La relación entre las dos constantes es:

K_P = K_C\,(RT)^{\Delta n}, \qquad \Delta n = 3 - 2 = +1

Como

\Delta n \neq 0

, no coinciden. Despejando, con

T = 298\ \text{K}

K_C = \frac{K_P}{RT} = \frac{28{,}5}{0{,}082 \cdot 298} = \frac{28{,}5}{24{,}44} = 1{,}17

Solo serían iguales si el número de moles gaseosos fuera el mismo a ambos lados. (Y recuerda que en el recuento de

\Delta n

los sólidos no cuentan.)

c) Falsa.

El

\text{KO}_2

es un sólido puro: su actividad es constante y no interviene en la expresión de

K_P

. Añadir más cantidad no modifica las presiones parciales de los gases, así que el equilibrio no se desplaza y la cantidad de

\text{O}_2

producida no varía.

Lo único que cambia es la superficie de contacto, que puede acelerar el proceso (efecto cinético), pero no altera la posición final del equilibrio. Para obtener más oxígeno habría que aumentar la presión parcial de

\text{CO}_2

, retirar

\text{O}_2

del sistema o modificar la temperatura.

Simulación interactivaVisualiza este problema en una simulación (se abre en una nueva pestaña)

Consejo

Las tres afirmaciones son falsas, y cada una ataca un concepto distinto: la ley de Dalton, la relación $K_P$ – $K_C$ y el papel de los sólidos puros. Identificar cuál toca en cada apartado es medio ejercicio resuelto.

Al calcular $\Delta n$ , cuenta solo los gases: aquí, $3 - 2 = +1$ . Incluir los sólidos daría $5 - 6 = -1$ y un $K_C$ completamente distinto.

Y ten claro el matiz de c): añadir sólido no desplaza el equilibrio, pero sí puede acelerarlo si aumenta la superficie de contacto. Distinguir el efecto termodinámico del cinético es exactamente lo que se valora.