Salvo ha scritto:
Buonasera Professoressa. Le scrivo in quanto non riesco a risolvere questo esercizio.
La costante di equilibrio Kc per la reazione H2 + I2 = 2 HI è uguale a 54,8 a 425 °C. Calcolare la concentrazione di ciascuna specie all'equilibrio quando si introducono 5,00 g di I2, 2,03 g di H2 e12,45 g di HI in un recipiente di 5 litri alla stessa temperatura.
Un mio compagno lo ha risolto utilizzando i grammi e senza convertirli in moli, ma non capisco come nelle concentrazioni possa utilizzare grammi e moli indistintamente. La ringrazio anticipatamente..
Ecco la risoluzione:
Hai ragione tu, massa e quantità in moli sono due grandezze diverse e la concentrazione che compare nell’espressione della costante di equilibrio deve essere espressa in mol/L.
La prima operazione da fare, pertanto, è il calcolo della concentrazione molare delle specie messe a reagire; si può così calcolare il quoziente di reazione, Qc, che consente di stabilire se, per raggiungere l’equilibrio, la reazione procede verso destra o verso sinistra. Si indica poi con x la diminuzione di concentrazione di una delle specie e si esprimono in funzione dell’incognita le concentrazioni all’equilibrio di reagenti e prodotti tenendo conto dei rapporti molari di reazione. Tali relazioni, introdotte nell’espressione di Kc, originano un’equazione da cui si ricava il valore dell’incognita.
I calcoli in dettaglio sono questi:
n = m/mmolare
n I2 = 5,00 g/253,8 g/mol = 1,97·10-2 mol
n H2 = 2,03 g/2,016 g/mol = 1,01 mol
n HI = 12,45 g/127,9 g/mol = 9,73·10-2 mol
M = n/V
[I2] iniziale = 1,97·10-2 mol / 5 L = 0,394·10-2 mol/L
[H2] iniziale = 1,01 mol / 5 L = 0,202 mol/L
[HI] iniziale = 9,73·10-2 mol / 5 L = 1,95·10-2 mol/L
Qc = [HI]2/[H2]·[I2] = (1,95·10-2 mol/ L)2/(0,202 mol/L · 0,394·10-2 mol/L) = 0,478
Qc < Kc
la reazione procede verso destra, quindi [H2] e [I2] diminuiscono
Δ[I2] = Δ[H2] = -x mol/L
Δ[HI] = +2x mol/L
[H2] equilibrio = [H2] iniziale + Δ[H2]= (0,202 - x) mol/L
[I2] equilibrio = [I2] iniziale + Δ[I2]= (0,394·10-2 - x) mol/L
[HI]equilibrio = [HI] iniziale + Δ[HI] = (1,95·10-2 + 2x) mol/L
Kc = [(1,95·10-2 + 2x) mol/L]2/[(0,202 - x) mol/L · (0,394·10-2 - x) mol/L]
54,8 = (1,95·10-2 + 2x)2 / [(0,202 - x) · (0,394·10-2 - x)]
50,8x2 -11,37x + 4,32·10-2 = 0
x1 = 3,87·10-3 x2 = 0,220 non accettabile
Δ[I2] = Δ[H2]= -3,87·10-3 mol/L Δ[HI] = +7,74·10-3mol/L
[H2] equilibrio = (0,202 - 3,87·10-3) mol/L = 0,198 mol/L
[I2] equilibrio = (0,394·10-2 - 3,87·10-3) mol/L = 7,0·10-5 mol/L
[HI]equilibrio = (1,95·10-2 + 7,74·10-3) mol/L = 2,72·10-2 mol/L
In conclusione, le concentrazioni all’equilibrio di H2, I2 e HI sono, rispettivamente, 0,198 mol/L, 7,0·10-5 mol/L e 2,72·10-2 mol/L.
