Prerrequisitos
- La expresión de Kc solo incluye especies gaseosas o en disolución, cada una elevada a su coeficiente estequiométrico
- Principio de Le Chatelier: un cambio de temperatura desplaza el equilibrio en la dirección que absorbe (endotérmica) o libera (exotérmica) ese cambio
- En una reacción exotérmica, aumentar la temperatura desplaza el equilibrio hacia los reactivos, disminuyendo Kc
a) Existe un equilibrio entre el PCl3 y el PCl5: PCl3(g)+Cl2(g)⇌PCl5(g). Entalpías de formación: PCl3(g)=-306,4 kJ/mol; PCl5(g)=-398,9 kJ/mol. b) El ácido metanoico se puede producir por hidrogenación del dióxido de carbono: CO2(g)+H2(g)⇌HCOOH(g).
a.i
Calcule la variación de entalpía estándar (ΔH) para la reacción directa, en kJ/mol.
[1]
a.ii
Indique la expresión de la constante de equilibrio, Kc, para esta reacción.
[1]
a.iii
Indique, dando una razón, el efecto de un aumento de temperatura sobre la posición de este equilibrio.
[1]
b
Indique la expresión de la constante de equilibrio para la hidrogenación del CO2.
[1]
c
Deduzca como se vería afectado el valor de Kc por un aumento de temperatura en el equilibrio de hidrogenación del CO2, sabiendo que la reacción directa es endotérmica.
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Pistas progresivas
- 1General - esta ficha combina dos equilibrios distintos para practicar expresiones de Kc y el efecto de la temperatura en ambos sentidos (reacción exotérmica y endotérmica).
- 2Apartado a.i) - ΔH = ΔHf(productos) - ΔHf(reactivos) = ΔHf(PCl5) - ΔHf(PCl3).
- 3Apartado a.ii) - Kc = [producto]/([reactivo1][reactivo2]), con cada especie elevada a su coeficiente (todos son 1 en esta ecuación).
- 4Apartado a.iii) - con ΔH negativo (reacción exotérmica), un aumento de temperatura desplaza el equilibrio HACIA LOS REACTIVOS (para absorber el exceso de calor añadido).
- 5Apartados b) y c) - la expresión de Kc sigue el mismo patrón que en (a.ii); para el efecto de la temperatura, como esta reacción es ENDOTÉRMICA (al contrario que la de a), el razonamiento de Le Chatelier va en sentido opuesto: un aumento de temperatura favorece la reacción directa, aumentando Kc.
Teoría básica
- La expresión de Kc incluye solo especies gaseosas o disueltas, cada una elevada a su coeficiente estequiométrico.
- Principio de Le Chatelier: un cambio de temperatura desplaza el equilibrio en la dirección que absorbe ese cambio (hacia la reacción endotérmica si sube la temperatura).
- En una reacción exotérmica, subir la temperatura desplaza el equilibrio hacia los reactivos (Kc disminuye); en una endotérmica, lo desplaza hacia los productos (Kc aumenta).
Refuerzo
Libro — Chemistry 2023 Oxford - Reactividad 2.3, Le Chatelier y temperatura.
Cuadernillo — Examen: EXAMENES AÑOS ANTERIORES/2021/NOVIEMBRE/Chemistry_paper_2__SL_Spanish.pdf preg. 3(c), y 2023/NOVIEMBRE 2023/Chemistry_paper_2__SL_Spanish.pdf preg. 2(b),(d); mark schemes en las mismas carpetas.
Vídeo —
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Apartado a.i) —
ΔH = -398,9 - (-306,4) = -92,5 kJ/mol.
Apartado a.ii) —
Kc = [PCl5]/([PCl3][Cl2]).
Apartado a.iii) —
Se desplaza hacia la izquierda/hacia los reactivos, porque la reacción directa es exotérmica (ΔH negativo).
Apartado b) —
Kc = [HCOOH]/([CO2][H2]).
Apartado c) —
Kc aumenta, porque la reacción directa es endotérmica y el equilibrio se desplaza hacia la derecha/los productos al aumentar la temperatura.