APLICACIÓN DE LE CHATELIER EN EJERCICIOS

Carmen J 02/12/2014

1

Pregunta 5A Septiembre 2010-2011 Cuando se ponen 0,7 moles de N2O4 en un reactor de 10 L a 359 K se establece el equilibrio : N2O4 (g) 2 NO2 (g) y la presión es de 3,3 atm. Calcule:

a) La concentración molar de todas las especies en el equilibrio b) El valor de Kc c) Si el sistema se comprime hasta reducir el volumen a 8 L ¿cuál sería la presión total en

el equilibrio? SOLUCIÓN

a) N2O4 (g) 2 NO2

0,7 – x 2x moles totales equilibrio = 7-x+2x; moles T equilibrio = 7+x

Por otro lado: PT · V = NT · R · T; 3,3 · 10 = NT · 0,082 · 359; NT equilibrio = 1,12

Igualamos ambas expresiones matemáticas: 0,7+x = 1,12; X = 0,42 moles

2 · 0,42 0,7 – 0,42 [NO2]= = 0,084 mol·L-1; [NO2]= = 0,028 mol·L-1

10 10

b) [NO2]2 (0,084)2 Kc = = = 0,025 mol·L-1; Kc = 0,025 mol·L-1

[N2O4] 0,028 c)

N2O4 (g) 2 NO2

0,7 – x´ 2x´

Al no variar la temperatura el valor de Kc es el mismo. [NO2]2 (2x´/8)2

Kc = = = 0,025. Operando esto sale la ecuación [N2O4] 0,7-x´ 8

4 X2 + 2,016 X -1,4112 = 0. Resolviendo esta ecuación sale: x = 0,39 moles

Moles de NO2 = 2·X = 2· 0,39 = 0,78 moles

Moles N2O4 = 0,7 – 0,39 = 0,31 moles Moles totales = 0,78 + 0,31 = 1,09

PT · V = NT · R · T; PT · 8 = 1,09 · 0,082 · 359; PT = 4,01 atm

¿Qué conclusión se tiene que sacar en este apartado? Si se reduce el volumen es que se aumenta la presión y si se aumenta la presión el equilibrio va hacia donde menos moles hay, es decir, hacia los reactivos, es decir se desplaza hacia la izquierda, por eso al principio hay en el equilibrio 0,84 moles de NO2 y luego 0,78, porque disminuye el número de moles de productos y aumenta el de reactivos, al principio de N2O4 había 0,28 y luego 0,31. Los moles en el equilibrio en el apartado a) son 1,12 y en el apartado b) 1,09 NO

COINCIDEN. Si el volumen se reduce mucho más, los moles en el equilibrio serán menores Problema 1B.- Septiembre 2007-2008 El valor de la constante de equilibrio a 700 K para la reacción 2HI (g) H2 (g) + I2 (g) es 0,0183. Si se introducen 3,0 moles de HI en un recipiente de 5 L que estaba vacío y se deja alcanzar el equilibrio:

a) ¿Cuántos moles de I2 se forman? b) ¿Cuál es la presión total? c) ¿Cuál será la concentración de HI en el equilibrio si a la misma temperatura se

aumenta el volumen al doble? SOLUCIÓN

a) 2HI (g) H2 (g) + I2 (g)

3 – 2x x x

5 5 5

X 2 [ H2] [ I2] 5 X Kc = ; 0,0183 = ; 0,1353 = [HI] 3-2x 2 3-2X

5

El volumen se va, es lógico ya que An = 0. Realizando la operación tenemos:

0,4059 = 1,2706 X; X= 0,319 = 0,32 moles Moles I2 = 0,32

b) Para calcular la presión total en el equilibrio, primero tenemos que saber los moles totales en el equilibrio. Moles I2 = moles H2 = 0,32. Moles HI = 3 – 2·0,32= 2,36 Moles totales = 2 · 0,32 + 2,36 = 3 moles

PT · V = NT · R · T; PT · 5 = 3 · 0,082 · 700; PT = 34,44 atm.

c)

2HI (g) H2 (g) + I2 (g)

3 – 2x x x

10 10 10

X 2 [ H2] [ I2] 10 X Kc = ; 0,0183 = ; 0,1353 = [HI] 3 – 2X 2 3-2x

10 Luego sale la misma ecuación que en el apartado a), por tanto x = 0,32. Lógico, en este caso el An = 0 y por tanto aunque el volumen ha aumentado, lo que implica que la presión se ha reducido, no afecta para nada al equilibrio, como dice Le Chatelier.