3 QUIMICA Schaum

PROBLEMAS RESUELTOS 265
EQUILIBRIO
16.8. Para la reacción en fase gaseosa:
PCl 5 (g)
PCl 3 (g) Cl 2 (g)
explique el efecto que tienen sobre el equilibrio: a) el aumento de la temperatura; b) el aumento de la presión;
c) mayor concentración de Cl 2 ; d ) mayor concentración de PCl 5 , y e) la presencia de un catalizador.
a) El efecto de aumentar la temperatura es el desplazamiento del equilibrio en la dirección que absorba calor. Con la tabla
7-1 se puede determinar que la reacción directa, tal como está escrita, es endotérmica,
H (1 mol) H o f (PCl 3)(1 mol) H o f (Cl 2)(1 mol) H o f (PCl 5)
287.0 0 (374.9) 87.9 kJ
Entonces, al aumentar la temperatura se producirá la disociación de PCl 5 .
b) Cuando se aumenta la presión de un sistema en equilibrio, el punto de equilibrio se desplaza en dirección del volumen
menor. Un volumen de PCl 3 y uno de Cl 2 (2 volúmenes de gas) forman un volumen de PCl 5 . El aumento de presión
desplazará la reacción hacia la izquierda.
c) Al aumentar la concentración se desplazará el equilibrio en la dirección que reduzca esa concentración, para tratar de
volver a establecer el equilibrio. El desplazamiento será hacia la derecha.
d )
Con el mismo razonamiento que en c), el desplazamiento será hacia la izquierda.
e) Como los catalizadores aceleran las reacciones directa e inversa en la misma cantidad, y no favorecen alguna dirección,
no hay diferencia en el estado de equilibrio.
16.9. ¿Qué condiciones se podrían sugerir para obtener amoniaco por el proceso Haber?
N 2 (g) 3H 2 (g) 2NH 3 (g) H 22 kcal
De acuerdo con el signo de ∆H, la reacción directa es exotérmica (produce calor), por lo que se favorece la reacción
directa. Sin embargo, se puede desplazar el equilibrio hacia la derecha bajando la temperatura, pero las reacciones avanzarán
con más lentitud a bajas temperaturas. Con un catalizador se podría aumentar la velocidad de la reacción, pero, por sí
mismo, el catalizador no aumentaría el rendimiento de amoniaco.
Se puede desplazar la reacción hacia la derecha aumentando la concentración de N 2 , de H 2 o de ambos reactivos.
También sucederá un desplazamiento hacia la derecha si se elimina NH 3 . Incluso se puede producir un desplazamiento hacia
la derecha efectuando la reacción a alta presión (4 volúmenes en la izquierda, 2 volúmenes en la derecha). Si se tuviera que
efectuar la reacción a alta presión y a alta temperatura (para aumentar la velocidad de la reacción), sería de esperarse el
desplazamiento hacia la derecha.
16.10. Todos los reactivos y productos son gases.
a) Calcule ∆G o y K p para la siguiente reacción, a 25°C:
b) Calcule ∆G o y K p para la reacción inversa:
2NO 2 N 2 O 4
N 2 O 4 2NO 2
c) Calcule ∆G o y K p para la reacción de la parte a) escrita con distintos coeficientes:
NO 2
1
2 N 2O 4
d ) Repita el cálculo de la parte a) para una presión de estado estándar de 1 bar (un poco mayor que 1 atm).
Para NO 2 (g), G o f = 51.32 kJ/mol, y para N 2O 4 (g), G o = 97.89 kJ/mol (ambas a 1 bar).
f