Ejercicio 4B · Química PAU Madrid Ordinaria 2025

Tema: Equilibrio químico · Del examen Ordinaria (2025)

Enunciado

En un recipiente de 2,50 L2{,}50\text{ L} se introducen 0,0200 mol0{,}0200\text{ mol} de N2\text{N}_2 y 0,0300 mol0{,}0300\text{ mol} de H2\text{H}_2. Se eleva la temperatura hasta 400 ∘C400\text{ }^\circ\text{C}, y la reacción N2 (g)+3 H2 (g)⇌2 NH3 (g)\text{N}_2\text{ (g)} + 3\text{ H}_2\text{ (g)} \rightleftharpoons 2\text{ NH}_3\text{ (g)} alcanza el equilibrio, obteniéndose ΔHr<0\Delta H_r < 0 y una concentración de NH3 (g)\text{NH}_3\text{ (g)} de 0,00375 mol⋅L−10{,}00375\text{ mol}\cdot\text{L}^{-1}.

Dato: R=0,0820 atm⋅L⋅mol−1⋅K−1R = 0{,}0820\text{ atm}\cdot\text{L}\cdot\text{mol}^{-1}\cdot\text{K}^{-1}.

a)

Calcule las presiones parciales de cada sustancia en el equilibrio y la presión total.

b)

Obtenga KpK_p y KcK_c.

c)

Justifique si el rendimiento del proceso aumenta realizándolo a menor temperatura.

d)

Razone cómo varía la concentración de N2\text{N}_2 cuando se añade al equilibrio un gas inerte como el Ar\text{Ar} a volumen y temperatura constantes.

Enunciado: Ejercicio 4B · Química PAU Madrid Ordinaria 2025

Solución

Según los criterios oficiales de corrección

a) Calcule las presiones parciales de cada sustancia en el equilibrio y la presión total (Presión parcial de N₂):

Solución: 0,3380{,}338 atm

a) Presión parcial de H₂ en el equilibrio:

Solución: 0,3510{,}351 atm

a) Presión parcial de NH₃ en el equilibrio:

Solución: 0,2070{,}207 atm

a) Presión total en el equilibrio:

Solución: 0,8960{,}896 atm

b) Obtenga Kp:

Solución: 2,932{,}93

b) Obtenga Kc:

Solución: 89208920

c) Justifique si el rendimiento del proceso aumenta realizándolo a menor temperatura.

Solución: Sí, el rendimiento aumenta. Al ser un proceso exotérmico (ΔHr<0\Delta H_r < 0), al disminuir la temperatura el equilibrio se desplaza en el sentido en que se desprende calor (hacia la formación de productos).

d) Razone cómo varía la concentración de N₂ cuando se añade al equilibrio un gas inerte como el Ar a volumen y temperatura constantes.

Solución: No varía. La adición de un gas inerte a volumen y temperatura constantes no modifica las presiones parciales ni las concentraciones de las sustancias reactivas ni altera el equilibrio.

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