T5: Equilibrio químico · Equilibrio químico — QUIMICA PEvAU Andalucía 2022

T5: Equilibrio químico

Equilibrio químico

Cuestión

2022 · Extraordinaria · Suplente

El denominado gas de síntesis (mezcla de $\ce{CO}$ y $\ce{H2}$ ) posee muchas aplicaciones en la industria química y puede obtenerse mediante la siguiente reacción:

\ce{CH4(g) + H2O(g) <=> CO(g) + 3 H2(g)} \quad \Delta H > 0

Justifique si las siguientes actuaciones mejorarían el rendimiento de la obtención de gas de síntesis:

a) Aumentar la temperatura a volumen constante.b) Aumentar la concentración de vapor de agua.c) Disminuir el volumen del reactor a temperatura constante.

Principio de Le ChatelierRendimiento de reacciónGas de síntesis

Análisis del equilibrio de obtención del gas de síntesis

\ce{CH4(g) + H2O(g) <=> CO(g) + 3 H2(g)} \quad \Delta H > 0

a) Al aumentar la temperatura a volumen constante, el sistema evoluciona según el Principio de Le Chatelier en el sentido que absorba el calor suministrado. Puesto que la reacción es endotérmica (

\Delta H > 0

), el equilibrio se desplaza hacia la derecha, favoreciendo la formación de productos. Por tanto, esta actuación mejora el rendimiento de la obtención de gas de síntesis.b) Al aumentar la concentración de vapor de agua (

\ce{H2O}

), que actúa como reactivo, el sistema reacciona para contrarrestar este cambio consumiendo el exceso de reactivo añadido según el Principio de Le Chatelier. Esto provoca un desplazamiento del equilibrio hacia la derecha (formación de productos), lo cual mejora el rendimiento de la obtención de gas de síntesis.c) Una disminución del volumen del reactor conlleva un aumento de la presión total del sistema. Según el Principio de Le Chatelier, el sistema se desplazará hacia donde haya un menor número de moles de especies gaseosas para intentar reducir la presión. En los reactivos hay 2 moles de gas (

\ce{1 CH4 + 1 H2O}

) y en los productos hay 4 moles de gas (

\ce{1 CO + 3 H2}

). El equilibrio se desplazará hacia la izquierda (reactivos), por lo que el rendimiento de la obtención de gas de síntesis empeora.