Equilibri in fase gassosa. Esercizi

Una reazione chimica è all’equilibrio quando la velocità della reazione diretta è uguale alla velocità della reazione inversa. Nelle condizioni di equilibrio le concentrazioni di tutte le specie chimiche restano costanti nel tempo; trattandosi di un equilibrio dinamico le due reazioni continuano a verificarsi sempre con la stessa velocità.

Se le specie coinvolte nell’equilibrio si trovano in fase gassosa oltre alla costante di equilibrio Kc viene definita la costante Kp in cui al posto delle concentrazioni sono presenti le pressioni parziali delle specie presenti.

La relazione che correla Kp e Kc viene data dalla seguente espressione:

Kp = Kc(RT)Δn

dove Δn è uguale alla differenza della somma dei coefficienti stechiometrici dei prodotti e dei reagenti.

Esercizi

1)      Dato l’equilibrio PCl3(g) + Cl2(g) ⇌ PCl5(g) a una determinata temperatura è stato trovato che: [PCl3] = 3.0 ∙ 10-1 M, [Cl2] = 2.0 ∙ 10-3 M, [PCl5] = 6.7 ∙ 10-3 M. Determinare:

a)        Kc

b)       la costante di equilibrio relativa all’equilibrio: PCl5(g) ⇌ PCl3(g) +  Cl2(g)

c)        prevedere in quale direzione si sposta l’equilibrio se [PCl3] = 6.3 ∙ 10-2 M, [Cl2] = 5.0 ∙ 10-4 M, [PCl5] = 3.8 ∙ 10-3 M

a) La costante Kc è data da:

Kc = [PCl5]/[PCl3][Cl2]

Sostituendo nell’espressione della Kc i valori dati si ottiene:

Kc = 6.7 ∙ 10-3 / 3.0 ∙ 10-1 x 2.0 ∙ 10-3 = 11

b) L’espressione della costante relativa all’equilibrio PCl5(g) ⇌ PCl3(g) +  Cl2(g) è:
K = [PCl3][Cl2]/[PCl5] che è il reciproco dell’espressione di Kc pertanto K = 1/Kc= 1/11=0.091

c) Per poter prevedere in quale direzione si sposta l’equilibrio calcoliamo il quoziente di reazione:

Q = 3.8 ∙ 10-3 / 6.3 ∙ 10-2 x  5.0 ∙ 10-4 = 121

Poiché risulta Q >> Kc l’equilibrio si sposta a sinistra

2)      Dato l’equilibrio 2 SO2(g) + O2(g) ⇌ 2 SO3(g) per il quale Kc = 4.00 ∙ 102 alla temperatura di 750°C calcolare la concentrazione di SO2 quando [O2] = 2.0 ∙ 10-1 M e [SO3]= 3.0 M

L’espressione di Kc è:
Kc = [SO3]2/[SO2]2[O2]

Sostituendo si ha:

4.00 ∙ 102 = (3.0)2/ [SO2]2(2.0 ∙10-1)

Da cui [SO2]= 0.34 M

3)      Dato l’equilibrio N2(g) + 3 H2(g) ⇌ 2 NH3(g) per il quale Kc a 600 K vale 4.1 calcolare Kp.

Δn rappresenta la variazione del numero di moli pertanto Δn = 2 – 1 – 3 = -2

Kp = 4.1( 0.08206 x 600)-2 = 1.7 ∙ 10-3

 

4)      L’idrogeno viene fatto reagire con lo iodio alla temperatura di 400°C. Quando viene raggiunto l’equilibrio H2 + I2 ⇌ 2 HI le concentrazioni delle specie sono: [H2] = 2.00M [I2] = 2.49 x 10-2M [HI] = 1.5 M. Determinare: Kc e Kp

La costante Kc è data da:

Kc = [HI]2 /[H2][I2]

Sostituendo i valori dati si ha:

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Author: Chimicamo

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