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Principio de Le Chatelier
Teoría
2019 · Ordinaria · Titular
3A
Examen

Uno de los métodos utilizados industrialmente para la obtención de dihidrógeno consiste en hacer pasar una corriente de vapor de agua sobre carbón al rojo, según la reacción:

C(s)+HX2O(g)<=>CO(g)+HX2(g)ΔH=+131,2 kJmol1\ce{C(s) + H2O(g)} <=> \ce{CO(g) + H2(g)} \quad \Delta H = +131,2 \text{ kJ} \cdot \text{mol}^{-1}

Explique cómo afectan los siguientes cambios al rendimiento de producción de HX2\ce{H2}:

a) La adición de C(s)\ce{C(s)}.b) El aumento de temperatura.c) La reducción del volumen del recipiente.
Equilibrio químicoLe Chatelier
a) La adición de C(s)\ce{C(s)}.

La adición de un reactivo o producto en estado sólido no modifica la posición del equilibrio, ya que su concentración no aparece en la expresión de la constante de equilibrio. Por tanto, la adición de C(s)\ce{C(s)} no afecta al rendimiento de producción de HX2\ce{H2}.

b) El aumento de temperatura.

La reacción es endotérmica (ΔH=+131,2 kJmol1\Delta H = +131,2 \text{ kJ} \cdot \text{mol}^{-1}). Según el Principio de Le Chatelier, un aumento de temperatura desplaza el equilibrio en la dirección en la que se absorbe calor. En este caso, el equilibrio se desplaza hacia la derecha, es decir, hacia los productos. Esto favorece la formación de HX2\ce{H2}, aumentando su rendimiento. El factor entálpico favorece la formación de productos al aumentar la temperatura.

c) La reducción del volumen del recipiente.

Una reducción del volumen del recipiente implica un aumento de la presión total del sistema. Según el Principio de Le Chatelier, un aumento de presión desplaza el equilibrio hacia donde hay menor número de moles de gas. Observando la estequiometría de la reacción ajustada:

C(s)+HX2O(g)<=>CO(g)+HX2(g)\ce{C(s) + H2O(g)} <=> \ce{CO(g) + H2(g)}

En el lado de los reactivos hay 1 mol de gas (HX2O(g)\ce{H2O(g)}) y en el lado de los productos hay 2 moles de gas (CO(g)\ce{CO(g)} y HX2(g)\ce{H2(g)}). Al haber más moles de gas en el lado de los productos, el equilibrio se desplazará hacia la izquierda (reactivos) para contrarrestar el aumento de presión. Esto disminuirá la cantidad de HX2\ce{H2} producido, reduciendo su rendimiento.