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Resolución Paso a Paso del Ejercicio muy completo de Equilibrio Químico para Química de Bachillerato

RESOLUCIÓN DEL EJERCICIO DE EQUILIBRIO QUÍMICO, MUY COMPLETO, PARA QUÍMICA DE BACHILLERATO:

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EJERCICIO Q2BE1841:

En un matraz de 2 litros se introducen 9,85 g de NOCl y se calienta a 350º. A dicha temperatura se establece el equilibrio:

Si el porcentaje de disociación del NOCl es del 25%. Calcular:

a)Las constantes de equilibrio Kc y Kp a la temperatura dada.

b)La presión parcial de cada gas en el equilibrio.


RESOLUCIÓN:

 

A)


El equilibrio de disociación:

En nuestro caso, los moles iniciales no; teniendo en cuenta que la Masa Molecular del NOCl es 65,5 umas:

El grado de disociación α=0,25: que corresponde al número de moles disociados entre los moles iniciales:

La dificultad de este ejercicio radica en que el trabajo con el grado de disociación es mucho más sencillo cuando en la reacción de disociación el reactivo que se disocia tiene un coeficiente estequiométrico igual a la unidad. En este caso, notar como hemos tenido que tener en cuenta en los moles disocialdos el coeficiente estequiométrico de 2. Normalmente en los ejercicios habituales directamente podemos poner que x=n0·α, que no es posible en este caso.

El valor de la constante Kc, para este equilibrio:

Para obtener la constante Kp:

Teniendo en cuenta, LAS RELACIONES ENTRE LAS CONSTANTES DE EQUILIBRIO Kp y Kc:

Notar que Δn (incremento de los moles –productos menos reactivos-) es igual a tres-dos=uno.

B) Para las presiones parciales de cada gas en el equilibrio:

Moles de NOCl: 0,15-2x= 0,15-2·0,01875=0,1125

Moles de NO: 2x=2·0,01875=0,0375

Moles de Cl2: 1x=0,01875

Moles totales, la suma de los anteriores = 0,16875

Las Fracciones Molares:

Como la presión total la podemos obtener de la ecuación de los gases ideales aplicada en el equilibrio; V=2 litros; T=350ºC; Moles totales en el equilibrio= 0,16875

Por ello:

Las presiones parciales también se podían haber calculado utilizando la ley de los gases ideales, aplicada cada gas:

Evidentemente mucho más sencillo, aunque es probable que los alumnos no elijan este camino.

Por confirmar, el valor de Kp, que obtuvimos en el apartado A) en nuestro caso es:

 

OTRO MODO DE REALIZAR EL EJERCICIO, teniendo en cuenta que se aconseja al trabajar con grado de disociación que el ajuste de la reacción, del equilibrio sea el que conduce a que el compuesto que se disocia tenga un coeficiente estequiométrico igual a la unidad.

La reacción entonces, ajustada según lo anterior es la que sigue, pero tener en cuenta que tiene una expresión y un valor diferente de la que nos dan y nos piden.

El valor y la expresión de Kc para esta reacción:

El valor de la constante de este equilibrio no es la que nos piden, ya que la que nos solicitan corresponde a esta reacción multiplicada por dos, por ello el valor de la constante que tenemos que dar es: VER CONSTANTE DE EQUILIBRIO KC, PRIMERA REGLA

Kc=0,0321232=1,03·10-3, que salvando el redondeo coincide con lo obtenido por el proceso anterior.

Al tomar de nuevo la reacción inicial, podemos obtener el valor de Kp igual que en el proceso anterior.

Para las presiones parciales, con los nuevos valores:

Que salvando los redondeos coincide con lo obtenido en el proceso anterior.

PERO SIN DUDA EL MEJOR SISTEMA CUANDO TENEMOS QUE TRABAJAR CON EL GRADO DE DISOCIACIÓN EN EQUILIBRIO QUÍMICO Y NUESTRA REACCIÓN TIENE UN COEFICIENTE ESTEQUIOMÉTRICO EN EL COMPUESTO QUE SE DISOCIA DIFERENTE DE UNO:

El equilibrio de disociación, teniendo en cuenta que es lo mismo pensar en que dos moles de NOCl producen dos moles de NO y uno de Cl2, que pensar que un mol de NOCl produce un mol de NO y medio de Cl2, ya que se mantienen las proporciones entre reactivos y productos y con esta manera de razonar, NO TENEMOS QUE ESTAR CAMBIANDO EL AJUSTE DE LA REACCIÓN QUE NOS DAN.

En nuestro caso, los moles iniciales no;

El grado de disociación α=0,25: que corresponde al número de moles disociados entre los moles iniciales: (en este caso se disocian x moles que es lo que normalmente utilizamos)

Por ello, el valor de la constante, que en este caso, para este ajuste y tal como hemos elegido completar el cuadro del equilibrio de disociación:

Que prácticamente coincide con lo que hemos calculado por los otros dos modos.

El resto de los procesos una vez obtenida la constante igual que en los casos anteriores.

 

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