Cociente de reacción

17.  La constante de equilibrio para la reacción:    es    a  986 ⁰C. Un  recipiente  de  un  litro contiene inicialmente una mezcla de 0,2 moles de H₂;  0,3 moles de CO₂;  0,4 moles de agua y 0,4 moles de CO a 986 ⁰C:

a)  Justifica por qué esta mezcla está en equilibrio.

b)  Si los gases reaccionan hasta alcanzar el estado de equilibrio a 986 ⁰C, calcula las concentraciones finales.

c)   Calcula la presión inicial y la presión final de la mezcla gaseosa.

a)  Para saber si la mezcla esta o no en equilibrio tenemos que calcular el cociente de reacción:

Como  la mezcla no está en equilibrio.

b)  Como  por lo que evolucionará hasta alcanzar el valor de la constante y, para eso, tendrá que desplazarse hacia la izquierda. Es decir, desaparecerá parte de la concentración de los productos y aparecerá una concentración mayor de reactivos.

Planteamos el cálculo de la constante de equilibrio de concentraciones:

Como sabemos el valor de la constante calculamos x:

Al operar obtenemos una ecuación de segundo grado:

Al resolverla obtenemos dos soluciones, pero nos quedamos con la positiva:

Conociendo la concentración que reacciona podemos calcular las concentraciones en el equilibrio:

c)   La presión inicial la calculamos con los moles iniciales totales a partir de la ecuación de los gases ideales:

La presión final de la mezcla es la misma, porque sumados los moles en equilibrio se obtienen exactamente los mismos que había al principio, y las condiciones son las mismas.