Problema n° 6 de equilibrio químico, principio de Le Châtelier, variación de la presión, la concentración y la temperatura - TP03
Enunciado del ejercicio n° 6
Se tiene:
N₂(g) + O₂(g) ⇌ 2·NO(g) -43 kcal
Explicar:
a) El efecto que produce elevar la temperatura.
b) El efecto de disminuir la presión.
c) El efecto de aumentar la concentración de oxígeno.
d) El efecto de disminuir la concentración de nitrógeno.
e) El efecto de aumentar la concentración de NO.
f) El efecto ante la presencia de un catalizador.
Solución
a)
La reacción es exotérmica, desprende calor.
N₂ + O₂ ⇌ 2·NO
ΔH = 43 kcal
Podemos verificarlo tomando los datos de la tabla de entalpías de formación y calcular la entalpía:
| N₂ | + | O₂ | ⟶ | 2·NO |
| 0 | + | 0 | = | 2·21,5813112 |
| 0 | = | 43,1626224 | ||
Planteamos la ecuación:
ΔH = Hₚ - Hᵣ
Reemplazamos y calculamos:
ΔH = 43,1626224 kcal/mol - 0 kcal/mol
ΔH = 43,163 kcal/mol
Según el principio de Le Châtelier, si se aumenta la temperatura en un sistema exotérmico este reaccionará al cambio desprendiendo menos calor y, formando menos óxido nítrico (NO).
Respuesta a): disminuye la formación de óxido nítrico.
b)
Veamos nuevamente la reacción:
N₂(g) + O₂(g) ⇌ 2·NO(g)
Es una reacción de formación, todas las sustancias son gaseosas, consideremos las siguientes condiciones:
| Suma de los volúmenes de los reactantes | > | Suma de los volúmenes de los productos | ⟶ |
| Suma de los volúmenes de los reactantes | = | Suma de los volúmenes de los productos | ⇌ |
| Suma de los volúmenes de los reactantes | < | Suma de los volúmenes de los productos | ⟵ |
Comparamos los volúmenes que intervienen de cada sustancia:
| N₂ | + | O₂ | ⇌ | 2·NO |
| 1 volumen | + | 1 volumen | = | 2 volúmenes |
| 2 volúmenes | = | 2 volúmenes | ||
En la reacción intervienen iguales volúmenes de reactantes y de productos.
Según el principio de Le Châtelier, disminuir la presión favorece a la parte de mayor volumen, los volúmenes son iguales.
| N₂ | + | O₂ | Presión ⇌ | 2·NO |
Respuesta b): disminuir la presión no afecta a la reacción.
c)
La reacción, en equilibrio, está planteada como reacción de formación con la doble flecha (⇌):
N₂(g) + O₂(g) ⇌ 2·NO(g)
Según el principio de Le Châtelier, el aumento de las concentraciones de los reactantes produce un aumento de los productos de reacción para contrarrestar el aumento de las concentraciones de los reactantes para mantener el equilibrio (mientras no varíe la temperatura). La reacción se desplaza hacia la derecha.
Por lo tanto, si aumenta la concentración de oxígeno aumentará la concentración de óxido nítrico y disminuirá la concentración de nitrógeno.
N₂ + O₂ ⟶ 2·NO
Nótese el cambio de la doble flecha (⇌) por la flecha simple (⟶) en la reacción.
Respuesta c): aumenta la formación de óxido nítrico.
d)
La reacción, en equilibrio, está planteada como reacción de formación con la doble flecha (⇌):
N₂(g) + O₂(g) ⇌ 2·NO(g)
Según el principio de Le Châtelier, la disminución de las concentraciones de los reactantes produce una disminución de los productos de reacción para contrarrestar la disminución de las concentraciones de los reactantes para mantener el equilibrio (mientras no varíe la temperatura). La reacción se desplaza hacia la izquierda.
Por lo tanto, si disminuye la concentración de nitrógeno disminuirá la concentración de óxido nítrico y aumentará la concentración de oxígeno.
N₂ + O₂ ⟵ 2·NO
Nótese el cambio de la doble flecha (⇌) por la flecha simple (⟵) en la reacción.
Respuesta d): disminuye la formación de óxido nítrico.
e)
La reacción, en equilibrio, está planteada como reacción de formación con la doble flecha (⇌):
N₂(g) + O₂(g) ⇌ 2·NO(g)
Según el principio de Le Châtelier, el aumento de las concentraciones de los productos produce un aumento de los reactantes para contrarrestar el aumento de las concentraciones de los productos y mantener el equilibrio (mientras no varíe la temperatura). La reacción se desplaza hacia la izquierda.
Por lo tanto, si aumenta la concentración de óxido nítrico aumentará la concentración de nitrógeno y de oxígeno.
N₂ + O₂ ⟵ 2·NO
Nótese el cambio de la doble flecha (⇌) por la flecha simple (⟵) en la reacción.
Respuesta e): disminuye la formación de óxido nítrico.
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 afecta.
Autor: Ricardo Santiago Netto. Argentina
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Ejemplo, cómo se comporta una reacción con la variación de la presión, de la concentración y de la temperatura