Equilibrio Químico y Principio de Le Chatelier: Ejercicios Resueltos

1. Reacción de Descomposición del Peróxido de Bario

Para la siguiente reacción en equilibrio: 2 BaO₂(s) ⇌ 2 BaO(s) + O₂(g) con ΔH > 0

a) Expresión de las constantes de equilibrio K_c y K_p

Dado que el BaO₂ y el BaO se encuentran en estado sólido, sus concentraciones no se incluyen en las expresiones de las constantes de equilibrio:

• K_c = [O₂]
• K_p = P_O2

b) Desplazamiento del equilibrio al elevar la temperatura

Aplicando el principio de Le Chatelier, si sobre un sistema en equilibrio se actúa aumentando la temperatura, el equilibrio evoluciona oponiéndose a la acción externa. Es decir, se desplaza en el sentido que disminuye la temperatura, hacia donde se absorbe calor (sentido endotérmico). Por lo tanto, al aumentar la temperatura, el equilibrio se desplaza hacia la derecha.

c) Evolución del equilibrio al elevar la presión a temperatura constante

Si se aumenta la presión al sistema, el equilibrio se desplaza en el sentido que se opone a esta acción, desplazándose hacia donde haga disminuir la presión. Para ello, el sistema evoluciona hacia donde menos moles gaseosos hay; en este caso, se desplaza hacia la izquierda.

2. Equilibrio de Óxidos de Nitrógeno a 298 K

A 298 K se establece el siguiente equilibrio químico: 2 NO(g) + O₂(g) ⇌ 2 NO₂(g) con ΔH < 0.

Razone la veracidad o falsedad de las siguientes afirmaciones:

a) La relación entre K_c y K_p es K_p = K_c · R · T

Falso. La relación entre K_c y K_p viene dada por la expresión: K_p = K_c · (R · T)^Δn. Siendo Δn el incremento de moles gaseosos que tiene lugar en la reacción (moles de productos gaseosos menos moles de reactivos gaseosos):

Δn = 2 - (2 + 1) = -1

Por lo tanto, la expresión anterior no es correcta; la relación real es K_p = K_c · (R · T)^-1.

b) Si se aumenta la temperatura, K_c aumenta

Falso. Al aumentar la temperatura, el equilibrio se desplaza en el sentido que tiende a disminuirla (absorbiendo calor). En esta reacción, al ser exotérmica (ΔH < 0), el sentido endotérmico es hacia la izquierda. Por tanto, al aumentar la temperatura, el equilibrio se desplaza hacia la izquierda (aumentando la cantidad de reactivos y disminuyendo la de productos), por lo que disminuye la constante de equilibrio.

c) El equilibrio se puede desplazar hacia los productos con la adición de un catalizador adecuado

Falso. La presencia de un catalizador no desplaza el equilibrio. Los catalizadores solo afectan a la velocidad de reacción y no a la composición termodinámica del equilibrio. Los catalizadores simplemente alteran la rapidez con que se alcanza el equilibrio, pero no lo desplazan en ningún sentido.