Question

A 200 °C, en un recipiente con un émbolo móvil, se está llevando a cabo lasiguiente reacción:


#PSU

Answer 1

Para determinar si la reacción química que se está llevando a cabo en un recipiente con émbolo móvil se encuentra en equilibrio o no en un momento dado, debemos comparar el cociente de reacción Q con la constante de equilibrio K. Si Q = K, el sistema está en equilibrio químico.

Matemáticamente el cociente de reacción Q se expresa de igual manera que K, esto es:

Q = [productos]/[reactivos], elevados a sus coeficientes estequiométricos.

Para la reacción química dada:

2 NO (g) + O₂ (g) ⇄ 2 NO₂ (g)

 0.1 M        0.1 M        0.1 M          en cierto momento

Q = $\frac{[NO_{2} ]^{2} }{[NO]^{2} [O_{2}]} = \frac{0.1^{2}}{0.1^{2} 0.1 } = 10 = Q$

Como podemos ver, Q es distinto a K (3.0 x 10⁶), por lo  que el sistema NO se encuentra en equilibrio. De aquí se desprende que las opciones E y D son incorrectas, la primera de ellas por no cumplirse para este ejercicio particular, y la segunda por ser conceptualmente errónea: para que el sistema esté en equilibrio, la razón entre los productos y los reactantes debe ser la misma que la de la constante de equilibrio, ni mayor ni menor.

Por otra parte, en el caso de la opción C, si bien es cierto que el sistema no se encuentra en equilibrio, el volumen no es una variable que pueda emplearse para alcanzarlo. Lo único en lo que afectaría es en el desplazamiento de la reacción en un sentido u otro. En este caso, un aumento del volumen implica una disminución de la presión, por lo que el sistema se desplazaría hacia donde haya mayor número de moles gaseosos, en este caso hacia los reactantes.

Al ser Q menor que K, el sistema evoluciona hacia los productos, por lo que la opción A es la correcta, ya que al formarse más dióxido de nitrógeno, aumenta el cociente de reacción, hasta que en algún punto alcanza el valor de K.

Finalmente, la opción B se descarta por los mismos motivos que la opción C.