QuímicaFácilCuestión · 2 pts

Problema resuelto de Química: Desplazamiento del equilibrioSelectividad (PAU) · Comunitat Valenciana 2019 · Julio · Opción B

Enunciado

Razone el efecto que tendrá sobre la cantidad de

\text{Cl}_2(g)

formada cada una de las siguientes acciones realizadas sobre una mezcla de los cuatro componentes en equilibrio.

4\,\text{HCl}(g) + \text{O}_2(g) \rightleftharpoons 2\,\text{H}_2\text{O}(g) + 2\,\text{Cl}_2(g) \qquad \Delta H = -115\ \text{kJ}

a) Aumentar la temperatura de la mezcla a presión constante. (0,5 puntos)

b) Reducir el volumen del recipiente a temperatura constante. (0,5 puntos)

c) Añadir

\text{O}_2(g)

a temperatura y volumen constantes. (0,5 puntos)

d) Eliminar parte del

\text{H}_2\text{O}(g)

formado a temperatura y volumen constantes. (0,5 puntos)

Comprobar el resultadocompara con lo que te ha salido

Resultado

a) Disminuye: la reacción es exotérmica y al calentar el equilibrio se desplaza hacia la izquierda.

b) Aumenta: se desplaza hacia donde hay menos moles de gas (4 frente a 5), la derecha.

c) Aumenta: se consume parte del

\text{O}_2

añadido y se desplaza hacia la derecha.

d) Aumenta: se repone parte del agua retirada y se desplaza hacia la derecha.

Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo

Estrategia

Es una aplicación directa del principio de Le Chatelier: si se perturba un sistema en equilibrio, este evoluciona en el sentido que contrarresta la perturbación. Se mira qué cambia en cada acción:

La temperatura es la única que cambia el valor de $K$ : hay que mirar el signo de $\Delta H$ .
El volumen importa porque los moles de gas no son iguales a cada lado: $4 + 1 = 5$ a la izquierda y $2 + 2 = 4$ a la derecha.
Añadir o quitar una sustancia cambia el cociente de reacción $Q$ , que deja de ser igual a $K$ .

Más

\text{Cl}_2

quiere decir desplazamiento hacia la derecha.

Desarrollo

a) Aumentar la temperatura

La reacción directa es exotérmica (

\Delta H < 0

): desprende calor. Al calentar, el sistema contrarresta el aporte de calor desplazándose en el sentido que lo absorbe, el endotérmico, que es el inverso. Dicho con la constante: en una reacción exotérmica

K

disminuye al subir la temperatura. El equilibrio se desplaza hacia la izquierda y disminuye la cantidad de $\text{Cl}_2$ .

b) Reducir el volumen

Al reducir el volumen aumenta la presión total. El sistema la contrarresta desplazándose hacia donde hay menos moles de gas: de 5 mol a la izquierda a 4 mol a la derecha. Con la constante: con

\Delta n = 4 - 5 = -1

Q_c = \frac{[\text{H}_2\text{O}]^2\,[\text{Cl}_2]^2}{[\text{HCl}]^4\,[\text{O}_2]} = \frac{n_{\text{H}_2\text{O}}^2\,n_{\text{Cl}_2}^2}{n_{\text{HCl}}^4\,n_{\text{O}_2}}\cdot V

al bajar

V

baja

Q_c

por debajo de

K_c

y la reacción avanza hacia la derecha. Aumenta la cantidad de $\text{Cl}_2$ .

c) Añadir $\text{O}_2$

Al aumentar la concentración de un reactivo, el sistema tiende a consumirlo:

Q_c

disminuye (el

\text{O}_2

está en el denominador) y la reacción avanza hacia la derecha. Aumenta la cantidad de $\text{Cl}_2$ .

d) Eliminar parte del $\text{H}_2\text{O}$

Al retirar un producto, el sistema tiende a reponerlo:

Q_c

disminuye (el

\text{H}_2\text{O}

está en el numerador) y la reacción avanza hacia la derecha. Aumenta la cantidad de $\text{Cl}_2$ .

Consejo

Lee con cuidado qué te preguntan: aquí es la cantidad de $\text{Cl}_2$ , no hacia dónde se desplaza el equilibrio. Termina cada apartado con la frase «aumenta» o «disminuye».

En b) cuenta solo los moles de gas de cada lado; y recuerda que solo la temperatura cambia el valor de $K$ : en b), c) y d) $K$ es la misma y lo que cambia es $Q$ .