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1) En un recipiente de 2 L se introduce, a 1800 ºC, una mezcla en equilibrio formada por 0,9 mol de CO₂ y 0,4 mol de H₂, 1,2 mol de CO y 1,2 mol de H₂O. A esa misma temperatura se añaden a la mezcla 0,8 mol de H₂0. Estudia cómo evolucionará el sistema y calcula la composición de la mezcla en el nuevo equilibrio.
Dato: el proceso que experimentan estas sustancias es CO₂ (g) + H₂ (g) ↔ CO (g) + H₂O (g).
Solución: 1,01 mol de CO₂; 0,51 mol de H₂; 1,09 mol de CO y 1,89 mol de H₂0

2) En un recipiente de 2 L se introducen 198 g de gas fosgeno (COCl₂) y se calientan hasta cierta temperatura. El fosgeno se descompone parcialmente, según el proceso: COCl₂ (g) ↔ Cl₂ (g) + CO (g)
a) Cuando se alcanza el equilibrio, la concentración de CO es 0,4. Sin variar la temperatura, se añade más COCl₂ y, cuando se restablece el equilibrio, la concentración de ese gas llega hasta 1,6 M. ¿Cuál será ahora la concentración de CO?
b) Una vez se alcanza el equilibrio, y manteniendo la temperatura constante, se añaden al medio 2 mol de argón (Ar). Razona si el valor de la K_c del proceso se ve alterada y si se producen desplazamientos en el equilibrio.
Solución: a) 0,65 M.

Como el sistema está en equilibrio, podremos calcular Kc.

CO₂ + H₂   ⇔   CO + H₂O
0.9    0.4         1.2    1.2

        1.2/V·1.2/V
Kc = ------------- = 4
        0.9/V·0.4/V

Si se añaden 0.8 mol de agua, el sistema deja de estar en equilibrio y, por el principio de Le Chatelier, evolucionará hacia la izquierda. Supongamos que reaccionan x moles de agua. Por estequiometría, tendrán que reaccionar con x moles de CO y formarán x moles de CO₂ y x moles de H₂:

 CO₂    +    H₂         CO   +      H₂O
0.9 + x    0.4+x      1.2-x     1.2+0.8-x

      [(1.2-x)/V] [(1.2+0.8-x)/V]
4 = ----------------------------
        [(0.9+x)/V] [(0.4+x)/V

De aquí, x = 0.11 mol. La nueva composición será

CO₂: 0.9 + 0.11 = 1.01 mol CO₂

H₂: 0.4 + 0.11 = 0.51 mol H₂

CO: 1.2 – 0.11 = 1.09 mol CO

H₂O: 2.0 – 0.11 = 1.89 mol H₂O

Un saludo

a) Número de moles de fosgeno = 198 g / 99 g/mol = 2 mol COCl₂    -------->     M = 2 mol / 2 L = 1 mol/L

Si en el equilibrio la concentración del CO es 0.4 mol/L (inicialmente era nula), la del Cl₂ tiene que ser también, por estequiometría, 0.4 mol/L, y la de COCl₂ tiene que haber disminuído también en 0.4 mol/L, quedando entonces en 1 – 0.4 = 0.6 mol/L.

COCl₂   ⇔   Cl2 + CO
  0.6          0.4    0.4

         0.4 · 0.4
Kc = ------------ = 0.27
             0.6

Al aumentar ahora la cantidad de fosgeno, el equilibrio se desplazará hacia la derecha oponiéndose a ese aumento, con lo que se producirá más CO y más Cl₂. Siendo la concentración final de fosgeno 1.6 mol/L,

COCl₂   ⇔    Cl₂  +  CO
 1.6          0.4+x    0.4+x

           (0.4 + x)²
0.27 = -------------             ------------>        x = 0.26 mol/L
                1.6

De modo que la concentración del CO en el equilibrio es

[CO] = 0.4 + 0.26 = 0.66 mol/L

b) El valor de Kc depende exclusivamente de las concentraciones de las sustancias que intervienen en la reacción de equilibrio; a su vez, las concentraciones dependen del número de moles de cada especie y del volumen del recipiente. Como ninguna de estas cosas cambia por el hecho de añadir argón, el valor de Kc quedará inalterado.

Ya que se trata de una reacción en fase gas, se puede pensar que el equilibrio se desplaza al añadir el gas inerte, pero hay que tener en cuenta que, si bien aumenta la presión total, disminuyen en la misma proporción las fracciones molares de cada gas presente en el equilibrio, manteniéndose constante, pues, sus presiones parciales.

Un saludo