Problemas resueltos de equilibrio químico: Cálculo de concentraciones y constantes, Monografías, Ensayos de Cálculo

¡Descarga Problemas resueltos de equilibrio químico: Cálculo de concentraciones y constantes y más Monografías, Ensayos en PDF de Cálculo solo en Docsity! Problemas resueltos de equilibrio químico 1 Cálculo de la composición de equilibrio a partir de la constante El equilibrio de formación del HI tiene una constante Kc= 54,4 a 698 K. En un matraz de 10 L se introducen 0,1 moles de H2 y 0,1 moles de I2. Calcular las concentraciones en el equilibrio H2(g) + I2(g) ======= 2 HI (g) [ ]o M01,0 L10 mol1,0 = M01,0 L10 mol1,0 = 0 [ ] reac x x 2x [ ] Forma [ ] e 0,01 -x 0,01 - x 2x [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] M x x x x x x x x xx x IH HIKc 3 2 2 2 2 2 22 22 2 10.9,7 9,4 0,074 x 9,4x;0,074 2x; x 7,4-0,074 ; 01,0 27,4 ; 01,0 2 54,4 ; 01,0 24,54 01,0 2 01,001,0 2 −==== − = − = − = − = −•− = • = H2(g) + I2(g) ======= 2 HI (g) [ ] e 0,01 –x= 0,01 - 7,9.10-3= 2,1.10-3M 0,01 –x= 0,01 - 7,9.10-3= 2,1.10-3M 2x=2.7,9.10-3= 0,016M El mismo ejercicio se podría resolver planteando como incógnita el grado de disociación del H2 de la siguiente manera: H2(g) + I2(g) ======= 2 HI (g) [ ]o M01,0 L10 mol1,0 = M01,0 L10 mol1,0 = 0 [ ] reac 0,01α. 0,01α. 2.0,01α . [ ] Forma [ ] e 0,01--0,01α= 0,01(1-.α) 0,01--0,01α= 0,01(1-.α) 0,02 α. [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] 0,74 ; )1(01,0 02,07,4 ; )1(01,0 02,054,4 )1(01,0 02,04,54 ; )1(01,0 02,0 IH HIKc 2 2 2 2 2 2 22 2 = − = − = − = − = • = α α α α α α α α α [ ] e 0,01(1-.α)= 2,6.10-3 M 0,01(1-.α)= 2,6.10-3 M 0,02 α= 0,015M. Importante: Si en un problema no se conoce el volumen del recipiente no se podrá conocer la concentración inicial a partir del nº de moles. En esos casos combiene plantear el problema en moles ( moles iniciales, moles que reaccionan y moles en el equilibrio) y al llegar a las condicioines de equilibrio se divide entre el volumen V para expresar la concentración de equilibrio 1) A partir de los cantidades iniciales se calculan las concentraciones iniciales de los reactivos. 2) Suponemos que reacciona una cantidad x de uno de los reactivos y de ahí, por estequiometría se deduce la cantidad de los otros reactivos que reaccionan y la cantidad de productos que se forman 3) Conociendo las cantidades iniciales y las que reaccionan se deducen las concentraciones en el equilibrio 4) Se llevan estas concentraciones a la constante de equilibrio y se calcula x. Conocida x se calculan las concentraciones de equilibrio 1) A partir de los cantidades iniciales se calculan las concentraciones iniciales de los reactivos. 2) Suponemos que el grado de disociación del H2 es α . Por tanto la cantidad de H2 que reacciona es 0,01α. A partir de este dato, por estequiometría, se conoce la cantidad de I2 que reacciona y la cantidad de HI que se obtiene 3) Conociendo las cantidades iniciales y las que reaccionan se deducen las concentraciones en el equilibrio 4) Se llevan estas concentraciones a la constante de equilibrio y se calcula α. Conocida α se calculan las concentraciones de equilibrio Problemas resueltos de equilibrio químico 2 Cálculo de Kp y/o Kc a partir de datos iniciales y algún dato de equilibrio Al calentar dióxido de nitrógeno en un recipiente cerrado, se descompone según: 2 NO2(g) ====== 2 NO (g) + O2(g) Un recipiente contiene inicialmente 0,0189 mol/ L de NO2. Se calienta hasta 327 °C y, una vez alcanzado el equilibrio, la concentración de NO2 es de 0,0146 mol/l. Calcula Kp , Kc y P total en el equilibrio. 2 NO2(g) ======== 2 NO (g) + O2(g) [ ] 0,0189 0 0 [ ] rea 4,3 . 10-3 4,3 . 10-3 2,15 10-3 [ ] forma [ ] e 0,0146 4,3 . 10-3 2,15 10-3 Ppe= c.R.T 0,72 0,21 0,11 3 2 2 2 2 2 2 10.3,9 72,0 11,0.21,0 )NO(P )O(P)NO(PKp −= • = • = Kc= Kp/ (RT)∆n= 9,3.10-3 / (0,082. 600 ) 3-1 = 1,9 .10 - 4 PT= 0,72 + 0,21+0,11 =1,04 atm Cálculo de Kp y/o Kc a partir de datos iniciales y del grado de disociación Se denomina Grado de disociación, α, de un reactivo a la Fracción de cada mol de reactivo que reacciona en un equilibrio químico α= concentración o moles de reactivo que reaccionan / concentración o moles de reactivo inicial cα= concentración o moles de reactivo que reacciona (Esta expresión es independiente del ajuste del equilibrio) Con frecuencia en los problemas encontramos el dato del grado de disociación expresado en %. Para utilizarlo debemos calcularlo en tanto por uno, es decir dividirlo entre cien. P8. A 200ºC se produce la siguiente reacción : Xe (g) + 2 F2 (g) == XeF4(g). Se mezclan0,4 moles de Xe con 0,8 moles de flúor en un recipiente de 2 L. Cuando se alcanza el eqquilibrio solo el 60% de Xe se ha convertido en XeF4. Determina las constantes Kc y Kp y la presión en el equilibrio Xe (g) + 2 F2 (g) == XeF4(g). [ ]o 0.4/2=0.2 0.8/2 = 0.4 0 [ ] reac co. α= 0,2x0,6= 0,12 2.co. α = 2.0,12= 0,24 co. α = 0,12 [ ] e 0,2 – 0,12 = 0,08 0,4 – 0,24 = 0,16 0,12 Pp equil= cRT 0,08.RT 0,16 RT 0,12.RT 1) A partir de la concentración inicial de NO2 y la concentración en el equilibrio, calculamos la concentración que reacciona de NO2 = 0,0189 – 0,0146= 4,3.10-3 M 2) Conociendo la concentración de NO2 que reacciona se determina, por estequiometría, la cantidad de NO y O2 que se obtienen. Así se conocen todas las concentraciones en el equilibrio. 3) Para determinar las presiones parciales en el equilibrio se aplica la expresión Pp = c.R.T 4) Se calcula Kp a traves de su expresión y P total sumando las presiones parciales 1. En primer lugar se determinan las concentraciones iniciales 2. Por la definición de grado de disociación se deduce que la cantidad de Xe que ha reaccionado es coα=0.2 x 0,6 3. A partir de esta cantidad, por estequiometría se deduce la cantidad de F2 que reacciona y la cantidad obtenida de XeF4 4. Se obtienen las concentraciones en el equilibrio y las presiones parciales 5. En último lugar se aplica la ley de Dalton de los gases: PT = ΣPp