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Principio de Le Chatelier
Teoría
2020 · Ordinaria · Reserva
B2
Examen

Justifique la veracidad o falsedad de las siguientes afirmaciones:

a) Para un equilibrio, KpK_p nunca puede ser más pequeña que KcK_c.b) Para aumentar la concentración de NOX2\ce{NO2} en el equilibrio: NX2OX4(g)2NOX2(g)\ce{N2O4 (g) <=> 2 NO2 (g)}, ΔH=+58,2 kJ/mol\Delta H = +58{,}2 \text{ kJ/mol}, tendremos que calentar el sistema.c) Un incremento de presión en el siguiente equilibrio: 2C(s)+2HX2O(g)COX2(g)+CHX4(g)\ce{2 C (s) + 2 H2O (g) <=> CO2 (g) + CH4 (g)} aumenta la producción de metano gaseoso.
Le Chatelierconstante de equilibrio
a) Falso. La relación entre la constante de equilibrio expresada en presiones parciales (KpK_p) y la constante expresada en concentraciones molares (KcK_c) se establece mediante la ecuación Kp=Kc(RT)ΔnK_p = K_c (RT)^{\Delta n}.

En esta expresión, Δn\Delta n representa la variación en el número de moles de las especies gaseosas (moles de productos gaseosos menos moles de reactivos gaseosos). Si el número de moles de productos gaseosos es menor que el de reactivos gaseosos, el valor de Δn\Delta n es negativo.Si se cumple que Δn<0\Delta n < 0 y el producto RT>1RT > 1 (lo cual es habitual, ya que a 25C25^{\circ} \text{C} el valor de RTRT es aproximadamente 24,4524,45), el término (RT)Δn(RT)^{\Delta n} será menor que 11. En consecuencia, KpK_p será menor que KcK_c, invalidando la afirmación de que KpK_p nunca puede ser más pequeña.

b) Verdadero. El proceso de descomposición propuesto es una reacción endotérmica, como indica el signo positivo de la variación de entalpía:
NX2OX4(g)<=>2NOX2(g)ΔH=+58,2 kJ/mol\ce{N2O4 (g)} <=> \ce{2 NO2 (g)} \quad \Delta H = +58{,}2 \text{ kJ/mol}

Según el principio de Le Chatelier, si se aumenta la temperatura de un sistema en equilibrio mediante la adición de calor, el sistema evolucionará en el sentido en que se consuma dicho calor para minimizar la perturbación. Al ser la reacción directa endotérmica, el equilibrio se desplazará hacia la derecha, favoreciendo la formación de NOX2\ce{NO2} y aumentando su concentración en el equilibrio.

c) Falso. Para analizar el efecto de la presión sobre el equilibrio, se debe calcular la variación de los moles gaseosos (Δngas\Delta n_{gas}) en la ecuación ajustada:
2C(s)+2HX2O(g)<=>COX2(g)+CHX4(g)\ce{2 C (s) + 2 H2O (g)} <=> \ce{CO2 (g) + CH4 (g)}

En los reactivos, el carbono se encuentra en estado sólido y no ejerce presión, por lo que solo se contabilizan los 2 moles de HX2O(g)\ce{H2O (g)}. En los productos, hay 1 mol de COX2(g)\ce{CO2 (g)} y 1 mol de CHX4(g)\ce{CH4 (g)}, sumando un total de 2 moles gaseosos. El cálculo resulta en:

Δngas=(1+1)2=0\Delta n_{gas} = (1 + 1) - 2 = 0

De acuerdo con el principio de Le Chatelier, un aumento de presión desplaza el equilibrio hacia donde exista un menor número de moles de gas. Puesto que en este sistema el número de moles gaseosos es el mismo en ambos miembros (Δngas=0\Delta n_{gas} = 0), el cambio de presión no afecta a la posición del equilibrio ni altera la producción de metano.