Ejercicio resuelto de Equilibrio químico · Química · 2023

Justifique si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas:

a) En una reacción entre gases del tipo $\text{A(g)} + 2\,\text{B(g)} \rightleftharpoons 2\,\text{C(g)}$, los valores de $K_c$ y $K_p$ son iguales. [0,5 puntos]

b) Para una reacción endotérmica en equilibrio, se produce un incremento de la cantidad de productos al aumentar la temperatura. [0,5 puntos]

c) Cuando una mezcla de reacción alcanza el equilibrio la formación de productos se detiene. [0,5 puntos]

$\textbf{a) En una reacción entre gases del tipo A(g) + 2 B(g) ⇌ 2 C(g), los valores de }K_c\textbf{ y }K_p\textbf{ son iguales. [0,5 puntos]}$

Falsa. La relación entre las dos constantes es:

$K_p = K_c\,(R\,T)^{\Delta n}$

donde $\Delta n$ es la variación del número de moles de gas. Aquí:

$\Delta n = 2 - (1 + 2) = -1$

Como $\Delta n \neq 0$, las dos constantes son distintas; de hecho $K_p = K_c/(R\,T)$, bastante menor. Solo coincidirían si el número de moles gaseosos no cambiara.

$\textbf{b) Para una reacción endotérmica en equilibrio, se produce un incremento de la cantidad de productos al aumentar la temperatura. [0,5 puntos]}$

Verdadera. En una reacción endotérmica el calor se puede tratar como un reactivo más:

$\text{reactivos} + \text{calor} \rightleftharpoons \text{productos}$

Al calentar, el principio de Le Chatelier dice que el sistema se desplaza en el sentido en que absorbe ese calor, es decir, hacia los productos. Además, el valor de la constante de equilibrio aumenta: la temperatura es la única variable que la modifica.

$\textbf{c) Cuando una mezcla de reacción alcanza el equilibrio la formación de productos se detiene. [0,5 puntos]}$

Falsa, y es el malentendido más habitual del tema. El equilibrio químico es dinámico, no estático: las dos reacciones siguen ocurriendo, solo que a la misma velocidad.

$v_{\text{directa}} = v_{\text{inversa}}$

Lo que deja de cambiar son las concentraciones, porque cada producto que se forma se compensa con otro que se descompone. Si la reacción se detuviera de verdad, no se podría desplazar el equilibrio añadiendo o retirando sustancias, y sí se puede.