PROBLEMA TIPO DE EQUILIBRIO QUÍMICO
En un matraz de 5 litros se introducen 1,9 moles de PCl5, 1,1 moles de PCl3 y 0,1 moles de Cl2. Se eleva la temperatura a 250ºC. Sabemos que la constante para el equilibrio
PCl5 (g) ß à PCl3 (g) + Cl2 (g)
es Kc = 0,042 a 250ºC
a) Determinar si se encuentra el sistema en equilibrio y hacia dónde evolucionará en el caso de que no lo esté
b) Determinar los moles de cada una de las sustancias en el equilibrio
c) Si se reduce el volumen a la mitad, determinar los moles de cada una de las sustancias cuando se llegue de nuevo al equilibrio
RESOLUCIÓN
a) Determinamos el cociente de reacción
[PCl5]i = 1,9/5 = 0,38 Moles/l; [PCl3]i = 1,1/5 = 0,22 Moles/l; [Cl2]i = 0,1/5 = 0,02 Moles/l
Q = (0,22x0,02)/0,38 = 0,0116
NO SE ENCUENTRA EN EQUILIBRIO. Como el cociente de reacción Q es menor que la Kc, el sistema deberá evolucionar hacia la derecha (aumenta el numerador y disminuye el denominador para que Q se iguale a Kc).
b) La situación es la siguiente:
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PCl5 |
ß à |
PCl3 |
Cl2 |
|
|
Moles iniciales |
1,9 |
. |
1,1 |
0,1 |
|
Moles en equilibrio |
1,9 -x |
. |
1,1 + x |
0,1 + x |
|
Concent. en equilibrio |
(1,9 -x)/5 |
. |
(1,1 + x)/5 |
(0,1 + x)/5 |
|
Kc = |
(1,1 + x)/5 · (0,1 + x)/5 |
= 0,042 |
|
(1,9 -x)/5 |
Resolviendo la ecuación de 2º grado el valor de la incógnita es x = 0,18 moles
Por lo que los moles de cada componente en el equilibrio son:
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PCl5 |
ß à |
PCl3 |
Cl2 |
|
|
Moles en equilibrio |
1,9 -0,18 = 1,72 |
. |
1,1 + 0,18 = 1,28 |
0,1 + 0,18 = 0,28 |
c) Si se reduce el volumen a la mitad (2,5litros), el equilibrio evolucionará hacia la izquierda para reducir el número de moles. La nueva situación será:
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PCl5 |
ß à |
PCl3 |
Cl2 |
|
|
Moles iniciales |
1,72 |
. |
1,28 |
0,28 |
|
Moles en equilibrio |
1,72 + x |
. |
1,28 - x |
0,28 - x |
|
Concent. en equilibrio |
(1,72 + x)/2,5 |
. |
(1,28 - x)/2,5 |
(0,28 - x)/2,5 |
Y la nueva ecuación
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Kc = |
(1,28 - x)/2,5 · (0,28 - x)/2,5 |
= 0,042 |
|
(1,72 +x)/2,5 |
Resolviendo la ecuación de 2º grado resulta x = 0,115
Por lo que los moles de cada componente en el nuevo equilibrio serán:
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PCl5 |
ß à |
PCl3 |
Cl2 |
|
|
Moles en equilibrio |
1,72 + 0,115 = 1,835 |
. |
1,28 - 0,115 = 1,165 |
0,28 - 0,115 = 0,165 |