QuímicaMedioCuestión · 2 pts

Desplazamiento del equilibrio

Andalucía · 2025 · Reserva 4 · Opción B

Enunciado

Dado el siguiente equilibrio:

2\,\text{NO}(g) + \text{Cl}_2(g) \rightleftharpoons 2\,\text{NOCl}(g) \qquad \Delta H^0 = 42\ \text{kJ}\,\text{mol}^{-1}

Conteste razonadamente a cada una de las siguientes cuestiones:

a) ¿Qué efecto producirá sobre la concentración de

\text{NO}(g)

la adición de

\text{Cl}_2(g)

?

b) ¿Hacia dónde se desplazará el equilibrio al aumentar la temperatura?

c) ¿Qué efecto producirá sobre la concentración de

\text{NOCl}(g)

aumentar el volumen del reactor a temperatura constante?

d) ¿Hacia dónde se desplazará el equilibrio al añadir un catalizador?

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Resultado

\boxed{\;\textbf{a) } [\text{NO}] \text{ disminuye (se desplaza a la derecha)}\;}

\boxed{\;\textbf{b) Hacia la derecha (endotérmica); } K \text{ aumenta} \qquad \textbf{c) } [\text{NOCl}] \text{ disminuye}\;}

\boxed{\;\textbf{d) No se desplaza: solo se alcanza antes el equilibrio}\;}

Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo

Estrategia

Antes de contestar, anota los dos datos que gobiernan todas las respuestas:

$\Delta H^0 = +42\ \text{kJ}\,\text{mol}^{-1} > 0$ : la reacción directa es endotérmica, así que puedes escribir el calor como reactivo: $2\text{NO} + \text{Cl}_2 + \text{calor} \rightleftharpoons 2\text{NOCl}$ .
Moles de gas: $2 + 1 = \mathbf{3}$ a la izquierda y $\mathbf{2}$ a la derecha. No son iguales, así que este equilibrio sí responde a los cambios de presión y volumen, desplazándose hacia el lado con menos moles gaseosos cuando la presión sube (o hacia el lado con más moles cuando baja).

A partir de ahí, todo es principio de Le Châtelier.

Desarrollo

a) Al añadir $\text{Cl}_2$ , la concentración de $\text{NO}$ disminuye.

Aumentar la concentración de un reactivo hace que el cociente de reacción sea menor que $K$ :

Q = \frac{[\text{NOCl}]^2}{[\text{NO}]^2[\text{Cl}_2]} \;\downarrow\; < K

El sistema responde consumiendo el exceso de cloro, es decir, desplazándose hacia la derecha. Y para formar más

\text{NOCl}

hace falta gastar también

\text{NO}

[\text{NO}] \;\textbf{disminuye} \qquad [\text{NOCl}] \text{ aumenta}

Es un recurso industrial habitual: se añade el reactivo más barato en exceso para consumir al máximo el más caro.

b) Al aumentar la temperatura, el equilibrio se desplaza hacia la derecha.

Como

\Delta H^0 > 0

, el calor actúa como un reactivo más:

2\,\text{NO}(g) + \text{Cl}_2(g) + \text{calor} \rightleftharpoons 2\,\text{NOCl}(g)

Si aportamos calor, el sistema lo consume avanzando en el sentido endotérmico, o sea, hacia la formación de $\text{NOCl}$ . Además, la temperatura es la única variable de la lista que modifica el valor de $K$ : aquí

K

aumenta.

c) Al aumentar el volumen, la concentración de $\text{NOCl}$ disminuye.

Aumentar el volumen a temperatura constante equivale a bajar la presión. Por Le Châtelier, el sistema se opone desplazándose hacia el lado con más moles de gas, para volver a subir la presión:

\underbrace{3\ \text{mol de gas}}_{\text{izquierda}} \quad\text{frente a}\quad \underbrace{2\ \text{mol de gas}}_{\text{derecha}}

El desplazamiento es, por tanto, hacia la izquierda: se descompone

\text{NOCl}

y se forman

\text{NO}

\text{Cl}_2

. La cantidad (y la concentración) de

\text{NOCl}

disminuye, por partida doble: porque se descompone y porque el mismo número de moles se reparte ahora en más volumen.

d) El catalizador no desplaza el equilibrio.

Un catalizador rebaja la energía de activación de la reacción directa y de la inversa por igual, así que acelera ambas en la misma proporción. Consecuencias:

El equilibrio se alcanza antes.
Las concentraciones finales y el valor de $K$ no cambian.

No hay desplazamiento en ningún sentido.

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

Consejo

En b) hay que fijarse en el signo de $\Delta H$ antes de nada. Con $\Delta H > 0$ (endotérmica), calentar favorece los productos; si fuera exotérmica, sería justo al revés. Escribir el calor dentro de la ecuación es el truco más fiable para no equivocarse.

En c) no basta con decir "se desplaza a la izquierda": el enunciado pregunta por la concentración de $\text{NOCl}$ , así que hay que rematar diciendo que disminuye. Y cuenta los moles de gas: si fueran iguales a los dos lados, el volumen no tendría ningún efecto.

En d) la respuesta correcta es "no se desplaza". Decir que "aumenta el rendimiento" es el error más extendido del tema.