Constantes de equilibrio 07

 
En un recipiente de un litro se encuentran en equilibrio la mezcla de gases siguientes: dióxido de nitrógeno, dióxido de azufre, trióxido de azufre y monóxido de nitrógeno, de acuerdo con la siguiente reacción química: SO2 (g) + NO2 (g) ⇔ SO3 (g) + NO (g), las concentraciones en el equilibrio son: [SO2] = 0,8 M; [NO2] = 0,1 M; [SO3] = 0,6 M; [NO] = 0,4 M. Manteniendo constante la temperatura, se desea conocer los moles que han de añadirse de NO, para que la concentración en NO2 sea de 0,3 M.
 
Solución:
 
Datos:
 

 
Puesto que ya conocemos las concentraciones en el equilibrio, tanto de los productos como de los reactivos, podemos aplicar directamente la ley de Acción de Masas o de Guldberg y Waage. Recordemos que dicha ley, permite el cálculo de constantes de equilibrio.
 
En este caso podemos calcular Kc (en función de las concentraciones) que al ser un equilibrio en sistema homogéneo gaseoso y no haber cambio en el número de moles de productos a reactivos, coincidirá con Kp (en función de las presiones parciales), con K(en función de las fracciones molares) y con Kn (en función del número de moles).
 
Así pues: Kc = Kp = Kx = Kn (No llevará unidades en este caso)
 

 

 

El hecho de mantener constante la temperatura permite afirmar que la constante del equilibrio no varía al añadir x moles de NO, ya que dicha constante variaría o podría variar al cambias la temperatura. Lo que sí ocurre es un desplazamiento del equilibrio tendiendo a desaparecer NO y por tanto a formar NO2 (Ley de Le Chatelier–Braun)

 
Podremos por tanto en este supuesto, volver aplicar la expresión de la ley Guldberg y Waage, para calcular ahora la cantidad añadida x de NO.
 
Hacemos las siguientes consideraciones:
 
Si la concentración de NO2 varió con la adición de NO desde 0,1 M a 0,3 M, han aparecido 0,2 moles.
 
La concentración de SO2 será ahora de (0,8 + 0,2) M = 1 M.
 
La concentración de SO3 será ahora de (0,6 – 0,2) M = 0,4 M
 
La concentración de NO será ahora de (0,4 + x – 0,2) M = (0,2 + x), siendo x la cantidad añadida.
 
Por tanto la expresión de la ley de Acción de Masas queda como sigue:
 

 

Se han de añadir 2,05 moles de NO.

 

Constantes de equilibrio 04

 

Nos dan un recipiente que contiene, en equilibrio, 0,102 M en NH3; 1,03 M en N2 y 1,62 M en H2. Calcular Kc, Kp y la presión total, a 727 ºC, para el equilibrio:

 
N2 (g) + 3 H2 (g) ⇔ 2 NH3 (g)
 
Solución:
 

 
Para hallar Kp y la presión total también se puede hacer de la siguiente forma:
 
Presiones parciales de cada uno de los compuestos:
 

 

Constantes de equilibrio 03

 

La constante de equilibrio Kc para la reacción reversible H2 (g) + I2 (g) ⇔ 2 HI (g) vale 54,3 a 703 K. Si a esta temperatura colocamos en un recipiente de 2 L, 0,42 moles de H2 (g), 0,32 moles de I2 (g) y 3,56 moles de HI (g), determina justificadamente:

 
a)      Sentido en que progresará para alcanzar el equilibrio.
 
b)      Concentración de cada sustancia cuando haya alcanzado el equilibrio.
 
Solución:
 
Datos:

 

Constante de equilibrio para la reacción anterior:
 

a)

 

Como K’c > Kc y para que la reacción esté en equilibrio han de ser iguales, el numerador de la fracción ha de disminuir y el denominador ha de aumentar, o sea, ha de disminuir el producto y aumentar los reactivos, por tanto la reacción se ha de desplazar hacia la izquierda, pues es el sentido en el que favorece la aparición de los reactivos.

 

b)

 

 

El resultado negativo no sirve.

 
Las concentraciones de cada sustancia en equilibrio son: