Una reazione di equlibrio da discutere

Giovanni ha scritto:
Salve, sono uno studente di 4^ Scientifico e mi sono bloccato su questo esercizio.

Data la reazione esotermica:

CaO + SO2 = CaSO3

  1. Scrivi la Kp della reazione.
  2. Stabilisci che cosa favorisce lo spostamento a destra dell’equilibrio e spiega perché.

 

Ecco la risposta:

A temperature ordinarie e in recipiente chiuso la reazione che mi proponi è un equilibrio eterogeneo in cui sono coinvolte specie solide, CaO e CaSO3, e specie gassose, SO2, e la sua equazione di reazione dovrebbe essere completata come segue:

CaO(s) + SO2(g) = CaSO3(s)

Per gli equilibri eterogenei in cui sono coinvolte specie gassose, la costante di equilibrio dipende soltanto dalla concentrazione delle specie gassose presenti nel recipiente; in questo caso, pertanto, dipende soltanto dalla concentrazione di SO2.

La costante di equilibrio, tuttavia, può essere espressa non soltanto in funzione della concentrazione delle specie coinvolte, ma anche in funzione della pressione parziali dei gas presenti nel sistema di reazione, e la si indica con Kp. Ciò che resta costante è il rapporto tra il prodotto delle pressioni parziali all’equilibrio dei prodotti e il prodotto delle pressioni parziali all’equilibrio dei reagenti, elevate ciascuna al proprio coefficiente stechiometrico. Nel caso della tua reazione, pertanto, la costante espressa in funzione della pressione è

Kp = 1 / p SO2

dove p indica la pressione parziale.

Per rispondere al quesito b., è necessario tenere presente il principio di Le Chatelier. Secondo tale principio, ogni sistema all’equilibrio tende a reagire ad una modifica impostagli dall’esterno minimizzandone gli effetti; le modifiche in grado di influire sui sistemi di equilibrio sono

  • variazione della concentrazione delle specie coinvolte
  • variazione della pressione, se la reazione avviene con variazione del numero di moli gassose
  • variazione della temperatura.

Nel tuo caso, allora, devi individuare quali cambiamenti spingono l’equilibrio verso destra, cioè verso la formazione di ulteriori quantità di prodotto. Essi sono:

  1. l’aumento della quantità del reagente SO2; il sistema, infatti, per minimizzare l’effetto del cambiamento, tende a consumare SO2 trasformandolo in prodotto;
  2. l’aumento della pressione sul sistema; la reazione, infatti, avviene con diminuzione del numero di moli gassose (con la formazione del prodotto sparisce l’unico gas presente nel recipiente) ed è sensibile alla variazione di pressione. Se si aumenta la pressione sul sistema, esso tende a minimizzare gli effetti del cambiamento imposto e sposta l’equilibrio verso la condizione che vede un minor numero di moli allo stato gassoso (meno moli gassose = minore pressione);
  3. diminuzione della temperatura del sistema; la reazione diretta, infatti, è esotermica, cioè libera calore. Raffreddando il sistema di reazione, cioè sottraendo calore, il sistema, per minimizzare gli effetti del cambiamento imposto, tende a produrre altro calore, cioè a far prevalere la reazione diretta esotermica.

Va tutto bene, ora?

Per la lezione