Problema resuelto de Química: Desplazamiento del equilibrioSelectividad (PAU) · Comunitat Valenciana 2023 · Julio

a) Añadir $\text{H}_2$ a T y V constantes. Al aumentar $[\text{H}_2]$ crece el denominador del cociente de reacción, así que $Q < K_c$. El sistema contrarresta la perturbación consumiendo parte del $\text{H}_2$ añadido: el equilibrio se desplaza hacia la derecha y aumenta la cantidad de $\text{NH}_3$.

b) Reducir el volumen a la mitad. Todas las concentraciones se duplican en el primer instante. Sustituyendo en el cociente:$$Q = \frac{(2[\text{NH}_3])^2}{(2[\text{N}_2])\,(2[\text{H}_2])^3} = \frac{4}{16}\,K_c = \frac{K_c}{4} < K_c$$El equilibrio se desplaza hacia la derecha, que es el sentido con menos moles de gas (4 mol de reactivos frente a 2 de productos): así el sistema contrarresta el aumento de presión. Aumenta la cantidad de $\text{NH}_3$.

c) Duplicar todas las concentraciones a V constante. Es la misma situación de partida que en b): en el primer instante $Q = K_c/4 < K_c$, porque el numerador lleva el exponente total 2 y el denominador, 4. El equilibrio se desplaza hacia la derecha y la cantidad de $\text{NH}_3$ aumenta: por el $\text{NH}_3$ añadido y, además, por el que se forma al restablecerse el equilibrio. (Duplicar las concentraciones equivale a aumentar la presión total.)

d) Aumentar la temperatura. La reacción directa es exotérmica ($\Delta H < 0$), así que la inversa absorbe calor. Al calentar, el sistema contrarresta la perturbación favoreciendo el proceso endotérmico: el equilibrio se desplaza hacia la izquierda y disminuye la cantidad de $\text{NH}_3$. Aquí cambia la constante: $K_c$ disminuye al aumentar la temperatura.