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Una domanda sull'equilibrio chimico

Giada mi chiede cosa si osserva quando la reazione H2(g) + I2(g) = 2 HI(g) raggiunge l'equilibrio, sapendo che si fanno reagire in un contenitore chiuso 1 mol di H2 e 1 mol di I2, che la costante di equilibrio è 0.19 e che I2 è viola mentre H2 e HI sono incolori.
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Giada ha scritto: Buongiorno Prof., ho bisogno di aiuto perché non ho capito cosa fare. La ringrazio fin da ora. Data la reazione   H2(g) +  I2(g)   =  2 HI(g)  mi è chiesto cosa osservo, all'equilibrio, se metto a reagire in un contenitore chiuso una mole di idrogeno e una mole di iodio se la costante di equilibrio alla temperatura data è pari a 0.19, considerando che l'idrogeno e l'acido iodidrico sono incolori e lo iodio è viola. Sono in difficoltà. GRAZIE!!!!   Ecco l’aiuto: Ciò che avviene mettendo a reagire una mole di iodio e una di idrogeno è la loro parziale trasformazione in acido iodidrico; poiché una parte dello iodio scompare, si dovrebbe osservare in linea di principio una diminuzione dell’intensità del colore viola che lo caratterizza. Per il fatto che ti è dato anche il valore della costante di equilibrio, si può affinare la previsione sulla base di una considerazione qualitativa o di un calcolo quantitativo. L’espressione della costante di equilibrio è

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

Poiché il suo valore è piccolo, si può dedurre che la quantità di acido iodidrico presente all’equilibrio sia piccola; essendo il rapporto molare di reazione I2/HI pari a 1/2, la quantità di iodio che scompare è pari alla metà di quella di acido che si è formata ed è quindi molto piccola. La diminuzione di intensità del colore viola dello iodio potrebbe allora non essere visivamente apprezzabile. Dal punto di vista quantitativo è possibile calcolare le quantità all’equilibrio di ciascuna delle specie presenti nel contenitore; se si indica con 2x la quantità in moli di HI presente all’equilibrio e con V  il volume del recipiente in cui avviene la reazione, si ottiene quanto segue:

nequilibrio HI = 2x mol               nscomparse H2 = nscomparse I2 = x mol             niniziale H2 = niniziale I2 = 1 mol

nequilibrio H2 = nequilibrio I2 = niniziale - nscomparse = (1 - x) mol    

[HI]equilibrio = 2x/V         [H2] equilibrio = [I2] equilibrio = (1 - x)/V       (espressione della concentrazione molare)

Ke = (2x/V)2/ [(1 - x)/V]2      (si può semplificare il termine V)

0,19 = 4x2/(1 - x)2  

x = 0,179

nequilibrio I2 = 1 - x  = 0,821 mol    

In conclusione, se si mettono a reagire in un contenitore chiuso una mole di idrogeno e una mole di iodio si dovrebbe osservare una diminuzione di intensità del colore viola; l’effettiva percezione visiva del cambiamento dipende però dalle condizioni di osservazione dato che la quantità di iodio presente all’equilibrio, pari a 0,821 mol, è di poco inferiore a quella iniziale (1 mol).

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