QuímicaMedioCuestión · 1,5 pts

Desplazamiento del equilibrio

Andalucía · 2019 · Septiembre · Opción A

Enunciado

Opción A · Cuestión 3. Un recipiente de

2\ \text{L}

contiene

1{,}37

moles de

\text{FeBr}_3

2{,}42

moles de

\text{FeBr}_2

1{,}34

moles de

\text{Br}_2

, a una temperatura dada. Sabiendo que para la reacción:

2\,\text{FeBr}_3(s) \rightleftharpoons 2\,\text{FeBr}_2(g) + \text{Br}_2(g)

la constante de equilibrio,

K_C

, a esa temperatura, vale

0{,}683

, responda razonadamente a las siguientes cuestiones:

a) ¿Se encuentra el sistema en equilibrio?

b) Si no lo está, ¿en qué sentido evolucionará?

c) Una vez en equilibrio, ¿qué ocurrirá si aumentamos el volumen del recipiente?

Comprobar el resultadocompara con lo que te ha salido

Resultado

\boxed{\;\textbf{a) No: } Q = 0{,}981 \neq K_C = 0{,}683\;}

\boxed{\;\textbf{b) Hacia la izquierda } (Q > K_C): \text{ se forma más } \text{FeBr}_3(s)\;}

\boxed{\;\textbf{c) Hacia la derecha: se descompone más sólido}\;}

Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo

Estrategia

Es un equilibrio heterogéneo: el

\text{FeBr}_3

es un sólido puro y no aparece en la constante, así que sus

1{,}37

moles son un dato irrelevante para el cálculo.

K_C = [\text{FeBr}_2]^2\,[\text{Br}_2]

Para saber si el sistema está en equilibrio se calcula el cociente de reacción

Q

con las concentraciones actuales y se compara con

K_C

Q < K_C \;\Rightarrow\; \text{evoluciona} \rightarrow \qquad Q = K_C \;\Rightarrow\; \text{equilibrio} \qquad Q > K_C \;\Rightarrow\; \text{evoluciona} \leftarrow

Y para c), cuenta los moles gaseosos:

0

a la izquierda (el sólido no cuenta) frente a

3

a la derecha.

Desarrollo

a) El sistema no está en equilibrio.

Concentraciones de las especies gaseosas (

V = 2\ \text{L}

[\text{FeBr}_2] = \frac{2{,}42}{2} = 1{,}21\ \text{M} \qquad\qquad [\text{Br}_2] = \frac{1{,}34}{2} = 0{,}67\ \text{M}

Q = [\text{FeBr}_2]^2\,[\text{Br}_2] = (1{,}21)^2 \cdot 0{,}67 = 1{,}464 \cdot 0{,}67 = 0{,}981

Q = 0{,}981 \;>\; K_C = 0{,}683

Como

Q \neq K_C

, el sistema no está en equilibrio.

b) Evolucionará hacia la izquierda.

Al ser

Q > K_C

, hay demasiados productos respecto a la situación de equilibrio. El sistema reacciona consumiéndolos para que

Q

disminuya hasta igualar a

K_C

2\,\text{FeBr}_2(g) + \text{Br}_2(g) \longrightarrow 2\,\text{FeBr}_3(s)

Es decir, se forma más $\text{FeBr}_3$ sólido y disminuyen las concentraciones de los dos gases.

c) Al aumentar el volumen, el equilibrio se desplaza hacia la derecha.

Aumentar el volumen equivale a disminuir la presión total. Por el principio de Le Châtelier, el sistema responde desplazándose hacia el lado con más moles de gas:

\underbrace{0\ \text{mol de gas}}_{\text{FeBr}_3(s)} \;\longrightarrow\; \underbrace{2 + 1 = 3\ \text{mol de gas}}_{\text{FeBr}_2 + \text{Br}_2}

El desplazamiento es hacia la derecha: se descompone más sólido y aumentan las cantidades de

\text{FeBr}_2

\text{Br}_2

. (El valor de

K_C

, en cambio, no cambia: solo lo modificaría una variación de temperatura.)

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

Consejo

Lo primero es reconocer que el equilibrio es heterogéneo: los moles de $\text{FeBr}_3$ son un dato distractor. Incluir el sólido en $Q$ daría un valor completamente distinto y arruinaría los tres apartados.

El criterio $Q$ frente a $K$ es la herramienta más versátil del bloque de equilibrio: dice a la vez si el sistema está equilibrado y hacia dónde se moverá si no lo está. Calcúlalo siempre con las concentraciones actuales, no con las iniciales de un problema anterior.

Y en c), cuenta solo los moles gaseosos. Que a la izquierda haya cero es lo que hace que el desplazamiento sea tan claro: cualquier expansión favorece la formación de gas.