Secundaria Equilibrio químico

[The Higgs Particle]

Tengo un ejercicio de equilibrio químico en el que necesito un cable, la verdad.

"En un recipiente de 2 L, en el que inicialmente se ha realizado el vacío, se introducen 0,30 moles de H₂ (g); 0,20 moles de NH₃ (g) y 0,10 moles de N₂ (g). La mezcla se calienta hasra 400 ºC estableciéndose el equilibrio: ${N}_{2} (g) + 3 {H}_{2} (g) \Leftrightarrow 2 N{H}_{3} (g)$ ".La presión total de la mezcla gaseosa en el equilibrio es de 20 atmósferas.

a) Indique el sentido en que evoluciona el sistema inicial para alcanzar el equilibrio. Justifique la respuesta.
b) Calcule el valor de la constante ${K}_{c}$ para el equilibrio a 400 ºC

a) No sé cómo saber el sentido en el que evoluciona el sistema inicial si no tengo ${K}_{c}$ para compararlo con $Q$. Para ello, tendría que hacer primero el segundo apartado, ¿no?

b) He pensado que ${P}_{T} V = {n}_{T} \cdot RT \to {n}_{T } = \frac{{P}_{T}V}{RT }$, de donde saco que ${n}_{T} = 0,725$ moles.

Al mismo tiempo, y con ayuda de esta tabla, veo que ${n}_{T} = (0,3 - 3x) + (0,1 - x) + (0,2 + 2x)$; $-2x = 0,725 - 0,6 \to x = -0,625$ moles en el equilibrio, valor inaceptable, pues los moles no pueden ser negativos.

La idea era seguir haciendo ${K}_{c} = \frac{{[N{H}_{3}]}^{2}}{[{N}_{2}] \cdot {[{H}_{2}]}^{3} }$, pero no puedo.

Gracias!

[pilimafiqui]

Re: Equilibrio químico

No se porque pones el volumen de 2 litros . Yo en el enunciado veo L litros.
Si trabajas con L litros los moles /L da 0,3624

[The Higgs Particle]

Re: Equilibrio químico

Había copiado mal el enunciado; son 2 litros (el símbolo " está en la misma tecla y se me ha ido); ya lo he corregido. Gracias por hacérmelo ver .

Sin embargo, sigue saliendo lo mismo...

[pilimafiqui]

Re: Equilibrio químico

Al dar los moles negativos tienes que cambiar el sentido de la reacción de manera que de Nitrógeno serìa 0,1 + x , de hdrógeno 0,3+3x y de amoníaco 0,2 - 2x

[The Higgs Particle]

Re: Equilibrio químico

Pero, así a voz de pronto, ¿cómo contestar al apartado a)? Porque he llegado a saber el sentido haciendo todo este proceso.

[pilimafiqui]

Re: Equilibrio químico

Al calcular los moles y ver que te dan negativos ya sabes que la reacción va en el otro sentido y no te hace falta calcular Kc para saberlo.

[The Higgs Particle]

Re: Equilibrio químico

Ya, pero tengo que hacer todo ese proceso (que en el examen es tiempo valioso ). ¿No hay ninguna forma, viendo las cantidades iniciales, de saber automáticamente hacia qué lado se desplaza?

[arivasm]

Re: Equilibrio químico

Al mismo tiempo, y con ayuda de esta tabla, veo que ${n}_{T} = (0,3 - 3x) + (0,1 - x) + (0,2 + 2x)$; $-2x = 0,725 - 0,6 \to x = -0,625$ moles en el equilibrio, valor inaceptable, pues los moles no pueden ser negativos.

Como $0,6-2 x=0,725$ resulta $x=-0,0625$ Imagino que tu -0,625 es un error de escritura.

Claro que puede ser negativo (x no son los moles en el equilibrio, sino los de N2 que reaccionan): significa que parte del amoníaco se disocia en nitrógeno e hidrógeno. Lo que no puede ser negativo es el número de moles de las substancias. En concreto, de amoníano quedarán 0,2-2*0,01625 = 0,075 moles, que es un valor perfectamente admisible.

De hecho, el apartado a) lo resuelves inmediatamente viendo las cifras totales: se introduce un total de 0,6 moles pero en el equilibrio hay 0,725. Conclusión: el sistema se desplazará hacia el aumento del número de moles, es decir, hacia la izquierda.

[pilimafiqui]

Re: Equilibrio químico

Si no te dan mas datos ,no.
No obstante esos cálculos ya te valen para el apartado b) y recuerda que para calcular la constante Kc es como pusiste tu aunque la reacción va en sentido contrario

[The Higgs Particle]

Re: Equilibrio químico

Arivasm, cierto que puedo ver los números de moles iniciales totales y comparalos con los de equilibrio, ¿pero cómo sé hacia dónde se desplaza el equilibrio? Supongo que es como en el principio de Le Chatelier al variar la presión, ¿no? Se desplaza hacia la parte en la que haya más o menos moles gaseosos (en este caso, al ser los moles iniciales menos que en el equilibrio, se desplaza hacia donde hay más; es decir, hacia la izquierda). ¿Es correcto?

[arivasm]

Re: Equilibrio químico

La verdad es que no lo relaciono ni con Le Chatelier, sino con la lógica más patatera. Tenemos tres posibilidades:

• No pasa nada: la situación inicial ya era la de equilibrio, luego el total de moles iniciales ya es igual al de equilibrio
• El sistema evoluciona consumiendo hidrógeno y nitrógeno y produce amoníaco: eso implica que por cada cuatro moles de gas que desaparecen aparecen otros dos; el balance neto de esa evolución es que se reduce el total de moles; conclusión: al principio debería haber más moles en total que los que finalmente hay en el equilibrio
• El sistema evoluciona produciendo hidrógeno y nitrógeno y consume amoníaco; justo al revés del anterior: inicialmente hay más moles totales que en el equilibrio.

Por supuesto, este enfoque sólo nos sirve para casos en los que la suma de los coeficientes estequiométricos es diferente en un lado que en el otro. Si son iguales el total no podrá cambiar entre la situación inicial y la de equilibrio. Es decir, en ese caso las dos respuestas posibles serían "es imposible" (si el total de moles cambia) o "necesito más datos" (si no cambia y no dan la constante de equilibrio).

[The Higgs Particle]

Re: Equilibrio químico

Con lo de Le Chatelier me refería a que cuando aumenta la presión, disminuye el volumen, incrementándose la concentración. El sistema se opone a ese cambio y, por lo tanto, tiende a disminuir el número de moles, para conseguir la misma concentración que había antes, por lo que el equilibrio se desplaza a un lado o a otro.

En cualquier caso, muchas gracias a ambos por las respuestas.

[arivasm]

Re: Equilibrio químico

Lo que sucede es que aquí no dicen nada de las condiciones iniciales. No sabemos si la presión aumentó o no (pues no sabemos cuál era la temperatura inicial).