Problema n° 2 de equilibrio químico, principio de Le Châtelier, variación de la presión, la temperatura y con catalizador - TP03
Enunciado del ejercicio n° 2
Se tiene:
PCl₅(g) ⇌ PCl₃(g) + Cl₂(g)
Explicar:
a) El efecto que tiene la concentración de las sustancias en equilibrio ante un aumento de la temperatura.
b) El efecto que tiene la concentración de las sustancias en equilibrio ante un aumento de la presión.
c) El efecto que tiene la concentración de las sustancias en equilibrio ante un aumento de la concentración de Cl₂.
d) El efecto que tiene la concentración de las sustancias en equilibrio ante un aumento de la concentración de PCl₅.
e) El efecto que tiene la concentración de las sustancias en equilibrio ante la presencia de un catalizador.
Solución
a)
Dada la reacción equilibrada, buscamos en la tabla de entalpías de formación la entalpía de cada sustancia:
| PCl₅ | ⇌ | PCl₃ | + | Cl₂ |
| -89,526 | = | -68,5356 | + | 0 |
| -89,52612 | = | -68,5356 | ||
Planteamos la ecuación:
ΔH = Hₚ - Hᵣ
Reemplazamos y calculamos:
ΔH = -68,5356 kcal/mol - (-89,52612 kcal/mol)
ΔH = -68,5356 kcal/mol + 89,52612 kcal/mol
ΔH = 20,99052 kcal/mol
La reacción es endotérmica, desprende calor dado que ΔH = 21 kcal/mol < 0.
La reacción original quedaría:
PCl₅ ⇌ PCl₃ + Cl₂ - 21 kcal/mol
Según el principio de Le Châtelier, si se aumenta la temperatura el sistema reaccionará al cambio formando más productos.
Respuesta a): aumenta la disociación de PCl₅.
b)
Veamos nuevamente la reacción:
PCl₅(g) ⇌ PCl₃(g) + Cl₂(g)
Es una reacción de descomposición, todas las sustancias son gaseosas.
| PCl₅ | ⇌ | PCl₃ | + | Cl₂ |
| 1 volumen | = | 1 volumen | + | 1 volumen |
| 1 volumen | < | 2 volúmenes | ||
En la reacción intervienen más volúmenes de productos que de reactantes.
Según el principio de Le Châtelier, con el aumento de presión se produce más pentacloruro de fósforo. La reacción se desplaza hacia la izquierda.
| PCl₅ | Presión ⟵ | PCl₃ | + | Cl₂ |
Nótese el cambio de la doble flecha (⇌) por la flecha simple (⟵) en la reacción.
Respuesta b): aumenta la concentración de PCl₅.
c)
La reacción, en equilibrio, está planteada como reacción de descomposición con la doble flecha (⇌):
PCl₅(g) ⇌ PCl₃(g) + Cl₂(g)
Según el principio de Le Châtelier, el aumento de las concentraciones de los productos produce un aumento de los reactantes de reacción para contrarrestar el aumento de las concentraciones de los productos para mantener el equilibrio (mientras no varíe la temperatura). La reacción se desplaza hacia la izquierda.
Por lo tanto, si aumenta la concentración de cloro aumentará la concentración de pentacloruro de fósforo.
PCl₅ ⟵ PCl₃ + Cl₂
Nótese el cambio de la doble flecha (⇌) por la flecha simple (⟵) en la reacción.
Respuesta c): aumenta la formación de PCl₅.
d)
La reacción, en equilibrio, está planteada como reacción de descomposición con la doble flecha (⇌):
PCl₅(g) ⇌ PCl₃(g) + Cl₂(g)
Según el principio de Le Châtelier, el aumento de las concentraciones de los productos produce un aumento de los reactantes de reacción para contrarrestar el aumento de las concentraciones de los productos para mantener el equilibrio (mientras no varíe la temperatura). La reacción se desplaza hacia la izquierda.
Por lo tanto, si aumenta la concentración de pentacloruro de fósforo aumentará la concentración de tricloruro de fósforo y de cloro.
PCl₅ ⟶ PCl₃ + Cl₂
Nótese el cambio de la doble flecha (⇌) por la flecha simple (⟶) en la reacción.
Respuesta d): aumenta la formación de Cl₂ y PCl₃.
e)
Según el principio de Le Châtelier, los catalizadores no modifican el equilibrio, solamente permiten que el equilibrio se alcance más rápidamente.
Respuesta e): no varía la concentración.
Autor: Ricardo Santiago Netto. Argentina
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Ejemplo, cómo se comporta una reacción con la variación de la presión, de la temperatura y con un catalizador