QuímicaFácilCuestión · 1 pts

Constante de equilibrio y grado de disociación

Castilla-La Mancha · 2023 · Junio

Enunciado

A una temperatura determinada, la

K_c

para la descomposición del fluoruro de hidrógeno

2\,\text{HF}(g) \rightleftharpoons \text{H}_2(g) + \text{F}_2(g)

tiene un valor de

1{,}0\cdot 10^{-13}

. Al cabo de cierto tiempo se encuentran las siguientes concentraciones:

[\text{HF}] = 0{,}5\ \text{M}

;

[\text{H}_2] = 1\cdot 10^{-3}\ \text{M}

;

[\text{F}_2] = 4\cdot 10^{-3}\ \text{M}

.

a) (0,5 puntos) Justifique por qué el sistema no se encuentra en equilibrio.

b) (0,5 puntos) ¿Cómo ha de evolucionar el sistema para alcanzar el equilibrio?

Comprobar el resultadocompara con lo que te ha salido

Resultado

\boxed{\begin{gathered}\text{a) } Q = 1{,}6\cdot 10^{-5} \neq K_c = 1{,}0\cdot 10^{-13}\text{: no está en equilibrio} \\ \text{b) } Q > K_c\text{: evoluciona hacia la izquierda (se forma HF)}\end{gathered}}

Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo

Estrategia

Para saber si una mezcla está en equilibrio se calcula el cociente de reacción $Q$ : la misma expresión que

K_c

, pero con las concentraciones que hay en ese momento. Si

Q = K_c

, está en equilibrio; si no, el sistema reacciona en el sentido que acerque

Q

K_c

Desarrollo

a) Cociente de reacción.

Q = \frac{[\text{H}_2]\,[\text{F}_2]}{[\text{HF}]^2} = \frac{(1\cdot 10^{-3})(4\cdot 10^{-3})}{(0{,}5)^2} = \frac{4\cdot 10^{-6}}{0{,}25} = 1{,}6\cdot 10^{-5}

Comparamos con la constante:

Q = 1{,}6\cdot 10^{-5} \neq K_c = 1{,}0\cdot 10^{-13}

Como

Q \neq K_c

, el sistema no está en equilibrio. De hecho,

Q

es unos

10^8

veces mayor que

K_c

: hay muchísimo más

\text{H}_2

\text{F}_2

del que corresponde al equilibrio. Una

K_c

tan pequeña indica que en el equilibrio el HF apenas se descompone.

b) Sentido de la evolución.

Como

Q > K_c

, el numerador (productos) es demasiado grande respecto al denominador (reactivo). Para que

Q

disminuya hasta igualar a

K_c

, la reacción tiene que avanzar hacia la izquierda:

\text{H}_2(g) + \text{F}_2(g) \longrightarrow 2\,\text{HF}(g)

Se consumirán

\text{H}_2

\text{F}_2

y se formará HF, hasta que

Q = K_c = 1{,}0\cdot 10^{-13}

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

Consejo

No basta con decir « $Q$ es distinto de $K$ »: hay que calcularlo con la expresión correcta, con el $[\text{HF}]$ al cuadrado por su coeficiente 2. Sin el cuadrado sale $Q = 8\cdot 10^{-6}$ .

Regla para b): si $Q > K$ , sobran productos y va hacia los reactivos (izquierda); si $Q < K$ , hacia los productos (derecha).