H2(g) + S(s) = H2S(g)
1) Calcolare K per la reazione all'equilibrio. 2) La massa di zolfo viene aumentata a 10,0 g. Quali sono le pressioni parziali di H2 e H2S quando si ristabilisce l'equilibrio? 3) La pressione di H2S viene aumentata a 1,0 atm. Quali sono le pressioni parziali di H2 e H2S quando si ristabilisce l'equilibrio? Ecco l’aiuto: L’equilibrio in questione è un equilibrio eterogeneo; il valore della sua costante è influenzato unicamente dai valori di concentrazione o di pressione delle specie gassose coinvolte. Se esprimiamo la costante di equilibrio in funzione delle pressioni parziali e ne calcoliamo il valore, si ottiene:Kp = PH2S / PH2 = 0,40 atm / 6,0 atm = 0,067
Se non cambia la temperatura, tale valore non cambia, e non cambia neppure se si aumenta la quantità di zolfo solido dato che essa non incide sulla posizione dell’equilibrio; le pressioni parziali di H2 e H2S, pertanto, non variano. Se si aumenta, invece, la pressione parziale di H2S, il sistema reagisce contrapponendosi alla variazione apportata (ricorda il principio di Le Chatelier!); la conseguenza è che, a fronte di un aumento del prodotto di reazione, il sistema tende a consumarlo in modo da minimizzare la variazione apportata. Quando si raggiunge il nuovo equilibrio, pertanto, la pressione parziale di H2S sarà certamente inferiore a 1,0 atm, ma sicuramente superiore a 0,40 atm; poiché l’H2S si trasforma in H2(g) e S(s), aumenta invece la quantità di idrogeno e quindi la sua pressione parziale, a equilibrio raggiunto, sarà maggiore di 6,0 atm. Per procedere al calcolo, devi indicare con x la diminuzione di pressione parziale di H2S necessaria per raggiungere il nuovo stato di equilibrio, considerare che la pressione parziale di H2 deve aumentare di una quantità pari a x (il rapporto molare di reazione H2 / H2S è 1 /1), e tenere presente che il valore della costante di equilibrio, non essendo variata la temperatura, resta lo stesso. L’equazione che si ottiene e i calcoli relativi al nuovo stato di equilibrio sono questi:PH2S = (1,0 – x) atm PH2 = (6,0 + x) atm
PH2S / PH2 = (1 – x) / (6 + x) = 0,067
1,067 x = 0,6
x = 0,56
PH2S = (1,0 – 0,56) = 0,44 atm
PH2 = (6,0 + 0,56) = 6,56 atm
In conclusione, le pressioni parziali di H2 e H2S, espresse con il corretto numero di cifre significative, quando si ristabilisce di nuovo l'equilibrio sono, rispettivamente, 6,6 atm e 0,44 atm.