Efectos de presión y temperatura en equilibrios químicos: síntesis de amoníaco (NH3) y descomposición de N2O4

Equilibrio: N2 (g) + 3 H2 (g) ⇌ 2 NH3 (g) — ΔH < 0

Ecuación: N2 (g) + 3 H2 (g) ⇌ 2 NH3 (g) — ΔH < 0

Respuestas

1. a. Si se disminuye la presión, el equilibrio se desplaza en el sentido que tiende a aumentar la presión. Para ello se favorece la semirreacción que conlleva aumentar el número de moles gaseosos. En este caso esa reacción es la inversa: el amoníaco se desintegra en N2 y H2. Disminuir la presión perjudica la obtención de amoníaco.
2. b. Si se aumenta la temperatura, el equilibrio se desplaza favoreciendo la reacción que tiende a disminuirla. Dicha reacción debe ser endotérmica. Teniendo en cuenta que el dato ΔH < 0 se refiere a la reacción directa, es evidente que la reacción endotérmica es la inversa. Al igual que en el caso anterior, aumentar la temperatura perjudica la obtención de amoníaco.
3. c. Si se extrae amoníaco, el equilibrio se desplaza de modo que se forma nuevo amoníaco. Para ello se favorece la reacción directa. Este es un modo de mejorar la obtención de amoníaco.
4. d. La presencia de un catalizador no altera la posición de equilibrio. Un catalizador es una sustancia que se añade a una reacción química para aumentar la velocidad de reacción y que se recupera inalterada al final de la misma. Si se utiliza el catalizador desde el comienzo de la reacción, el equilibrio se alcanza más rápido, pero su composición es la misma.

Equilibrio: N2O4 (g) ⇌ 2 NO2 (g)

Ecuación: N2O4 (g) ⇌ 2 NO2 (g)

Respuestas

1. a. (Si se comprime la mezcla, razona qué ocurrirá con la cantidad de dióxido de nitrógeno) Si se aumenta la presión, el equilibrio se desplaza en el sentido que contribuye a disminuirla. Para ello se favorece la semirreacción que conlleva disminuir el número de moles gaseosos. En este caso esa reacción es la inversa; como consecuencia, la cantidad de NO2 disminuye.
2. b. Si se aumenta la temperatura, el equilibrio se desplaza favoreciendo la reacción que tiende a disminuirla, es decir, la endotérmica. Si al aumentar la temperatura aumenta la concentración de NO2, indica que se está favoreciendo la reacción directa. En conclusión, la reacción directa (descomposición de N2O4) es endotérmica.