Ejercicio resuelto de Equilibrio químico · Química · 2021

Dada la reacción a 25 °C y 1 atm de presión $\text{N}_2\text{(g)} + \text{O}_2\text{(g)} \rightleftharpoons 2\,\text{NO(g)}$; $\Delta H = 180{,}2\ \text{kJ}$, razone si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones:

a) La constante de equilibrio $K_p$ se duplica si se duplica la presión. [0,5 puntos]

b) El sentido de la reacción se favorece hacia la izquierda si se aumenta la temperatura. [0,5 puntos]

c) El valor de la constante de equilibrio para este proceso depende del catalizador utilizado. [0,5 puntos]

$\textbf{a) La constante de equilibrio }K_p\textbf{ se duplica si se duplica la presión. [0,5 puntos]}$

Falsa, por dos razones independientes.

La primera es general: la constante de equilibrio solo depende de la temperatura. Cambiar la presión puede desplazar el equilibrio, pero nunca modifica el valor de $K_p$.

La segunda es propia de esta reacción. Contando moles de gas a cada lado:

$\Delta n = 2 - (1 + 1) = 0$

Como el número de moléculas gaseosas no cambia, comprimir el sistema ni siquiera desplaza el equilibrio: las concentraciones de los tres gases suben en el mismo factor y el cociente no se altera.

$\textbf{b) El sentido de la reacción se favorece hacia la izquierda si se aumenta la temperatura. [0,5 puntos]}$

Falsa. La entalpía es positiva, así que la reacción directa es endotérmica y el calor se puede escribir como un reactivo:

$\mathrm{N_2(g)} + \mathrm{O_2(g)} + \text{calor} \rightleftharpoons 2\,\mathrm{NO(g)}$

Al calentar, el sistema se desplaza en el sentido en que absorbe ese calor, es decir, hacia la $\textbf{derecha}$, formando más NO. Es exactamente lo contrario de lo que dice la afirmación, y explica por qué los óxidos de nitrógeno se generan en los motores y no a temperatura ambiente.

$\textbf{c) El valor de la constante de equilibrio para este proceso depende del catalizador utilizado. [0,5 puntos]}$

Falsa. Un catalizador rebaja la energía de activación, pero la rebaja igual en los dos sentidos: acelera tanto la reacción directa como la inversa.

$v_{\text{directa}} \uparrow \qquad v_{\text{inversa}} \uparrow$

El equilibrio se alcanza antes, pero la composición final es la misma y $K_p$ no cambia. Lo único que modifica el valor de la constante es la temperatura.