Esercizi sugli equilibri gassosi (livello semplice)

In una reazione di equilibrio i reagenti e i prodotti possono essere in fase gassosa o in fase solida e gassosa; nel primo caso si parla di equilibrio omogeneo mentre nel secondo si parla di equilibrio eterogeneo.

In entrambi i casi, poiché le specie allo stato solido non sono presenti nella costante di equilibrio quest’ultima può essere espressa in termini di concentrazioni o in termini di pressioni parziali.

Esercizi

  • Dato l’equilibrio C(s) + 2 H2(g) ⇌ CH4(g) per il quale la costante di equilibrio Kp a 1000 °C vale 0.262 calcolare la pressione parziale di CH4 sapendo che all’equilibrio la pressione parziale di H2 è di 1.22 atm

L’espressione della Kp è:

Kp = p CH4/(p H2)2

Sostituendo i valori noti si ha:

0.262 = p CH4/(1.22)2 = p CH4/1.49

Moltiplicando ambo i membri per 1.49 si ha

 0.262 ∙1.49 = p CH4 = 0.390 atm

 

  • Dato l’equilibrio H2(g) + F2(g) ⇌ 2 HF(g) per il quale a 25°C il valore della costante Kc è pari a 115 calcolare le concentrazioni delle specie all’equilibrio se vengono messe a reagire, in un recipiente avente volume 1.0 L, 0.050 moli di ogni reagente e 0.600 moli di HF

Essendo inizialmente presenti sia i reagenti che i prodotti si deve innanzi tutto stabilire se l’equilibrio evolve verso destra o verso sinistra e, per far ciò, ci si avvale del quoziente di reazione.

Le concentrazioni iniziali delle specie sono:

[H2] = 0.050/1.0 = 0.050 M

[F2] = 0.050/1.0 = 0.050 M

[HF] = 0.600/1.0 = 0.60 M

Il quoziente di reazione vale Q = (0.60)2(0.050)(0.050) = 144

Poiché il valore del quoziente di reazione è maggiore di Kc l’equilibrio procede da destra verso sinistra.

In questa tipologia di esercizi conviene costruire una I.C.E. chart indicando la concentrazione iniziale, la variazione di concentrazione di ciascuna specie ed infine la concentrazione all’equilibrio:

  H2 F2 2 HF
Concentrazione iniziale 0.050 0.050   0.60
Variazione +x +x   -2x
All’equilibrio 0.050+x 0.050+x   0.60-2x

 

L’espressione della costante di equilibrio relativa a questo equilibrio è:

Kc = [HF]2/[H2][F2]

Sostituiamo i valori ricavati:

115 = (0.60-2x)2/(0.050+x)(0.050+x)

Estraiamo la radice quadrata da ambo i membri:

10.7 = 0.60-2x/0.050+x

Moltiplichiamo ambo i membri per 0.050+x

0.535 + 10.7x = 0.60-2x

0.065 = 12.7x

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Author: Chimicamo

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