Sofia ha scritto:
Gentile professoressa, fra pochi giorni ho l'esame di chimica e non riesco a portare a termine questi esercizi. Mi aiuti per favore. Grazie!
1. In un recipiente vuoto vengono introdotte 5,000 moli di H2O e carbonio in eccesso; il recipiente viene poi portato ad una temperatura t alla quale si stabilisce l'equilibrio: C(s) + H2O(g) = CO(g) + H2(g), per il quale è Kp = 10,5. Si calcoli il numero di g H2O presenti nel recipiente, all'equilibrio, noto che la pressione all'interno di esso vale P = 8,18 atm.
2. Una certa quantità di COCl2 introdotta in un recipiente inizialmente vuoto di volume 10,00 L, alla temperatura di 800 °C si decompone e dà origine all’equilibrio COCl2(g) = CO(g) + Cl2(g)
Se ne calcoli il Kp, noto che all’equilibrio si sono formate 0,074 moli di Cl2, e che la pressione all’interno del recipiente vale P = 5,40 atm.
Questa è la risposta:
Nel primo problema, poiché non si conoscono né il volume del recipiente né la temperatura a cui si trova, è necessario fare riferimento alla costante di equilibrio espressa in funzione delle frazioni molari, Kχ. Il suo valore può essere calcolato a partire dalla Kp tramite la relazione
Kp = Kχ × PΔn
dove Δn rappresenta la differenza tra la sommatoria dei coefficienti stechiometrici dei prodotti e la sommatoria dei coefficienti stechiometrici dei reagenti, che in questo caso vale 1 (C, essendo solido, non influisce sullo stato di equilibrio del sistema gassoso e il suo coefficiente non va quindi conteggiato)
Per esprimere la frazione molare di ciascun componente è necessario stabilire il numero totale di moli gassose presenti all’equilibrio; se indichiamo con x il numero di moli di acqua che si trasformano e teniamo conto dei rapporti molari di reazione possiamo scrivere:
neq H2O = 5,000 – x neq CO = x neq H2 = x
ntotale = 5,000 – x + x + x = 5,000 + x
Le frazioni molari pertanto sono:
χ H2O = (5 – x)/(5 + x) χCO = x/(5 + x) χH2 = x/(5 + x)
Tenendo presente che Kχ = (χ CO) · (χ H2)/(χ H2O), il valore dell’incognita si ricava impostando la seguente equazione:
10,5 = [x2/(25 – x2)] · 8,18
Per risolvere il secondo problema puoi utilizzare la stessa modalità; in questo caso, però, puoi determinare il numero totale di moli gassose presenti all’equilibrio a partire dall’equazione di stato dei gas ideali. Per esprimere le frazioni molari tieni presente che, se all’equilibrio ci sono 0,074 mol di Cl2, devono essercene altrettante di CO, e che le moli restanti sono di COCl2.
In un caso e nell’altro lascio a te i calcoli! Buon lavoro!