Ejercicio resuelto de Principio de Chatelier · Química · 2020

Sobre la reacción: $\text{O}_2(g) + \text{N}_2(g) \rightleftharpoons 2\,\text{NO}(g);\quad \Delta H > 0$. Explique cómo evolucionaría el sistema en equilibrio, si aumentamos:

i) la temperatura. [0,50 puntos]

ii) la presión total. [0,50 puntos]

iii) la concentración de monóxido de nitrógeno. [0,50 puntos]

iv) la concentración de nitrógeno. [0,50 puntos]

$\textbf{i) la temperatura. [0,50 puntos]}$

Al aumentar la temperatura el equilibrio se desplaza en el sentido en que se absorbe calor. Como la reacción directa es endotérmica ($\Delta H > 0$), ese sentido es $\textbf{hacia la derecha}$: se forma más monóxido de nitrógeno y la constante de equilibrio aumenta.

Es, de hecho, la razón de que el NO se genere en los motores de combustión y en los rayos: hace falta muchísima temperatura para que el nitrógeno y el oxígeno del aire reaccionen apreciablemente.

$\textbf{ii) la presión total. [0,50 puntos]}$

Aquí no pasa nada. Contando los moles de gas a un lado y a otro:

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

Como $\Delta n = 0$, no hay un lado que ocupe menos volumen que el otro, así que un aumento de presión $\textbf{no desplaza}$ el equilibrio: las cantidades de las tres especies siguen igual.

$\textbf{iii) la concentración de monóxido de nitrógeno. [0,50 puntos]}$

Al añadir producto, el cociente de reacción queda por encima de la constante y el sistema evoluciona consumiéndolo, es decir, $\textbf{hacia la izquierda}$: se formará más nitrógeno y más oxígeno hasta recuperar el valor de $K_c$.

$\textbf{iv) la concentración de nitrógeno. [0,50 puntos]}$

Al añadir uno de los reactivos ocurre lo contrario: el cociente queda por debajo de la constante y el equilibrio se desplaza $\textbf{hacia la derecha}$, consumiendo nitrógeno y oxígeno y formando más monóxido de nitrógeno.

En ninguno de estos tres últimos casos cambia el valor de la constante; solo lo hace en el primero, porque la constante únicamente depende de la temperatura.