Question

5. En un recipiente de 4.2 L se introducen 5 moles de SO2 (g) y 2 moles de O2 (g), para producir SO3 (g). Este sistema se calienta a 650 °C. Si en el equilibrio se encuentran 4,2 mol de SO2, determine las concentraciones en el equilibrio de cada una de las sustancias y calcule las constantes de equilibrio Kc y Kp.

Answer 1

Datos:

V = Volumen = 4.2 L

n SO2 = número de moles iniciales de SO2 = 5 moles

n O2 = número de moles de O2 disponibles = 2 moles

ne SO2 = número de moles en el equilibrio = 4,2 moles

T = Temperatura 650°C = 923°K

Solución:

La reacción química descrita en el enunciado, es:

SO2 (g) + 1/2 O2 (g) → SO3 (g)

- La cantidad de moles de SO2 que reaccionan son:

Moles SO2 q reacc = 5 moles - 4,2 moles  

→ Moles SO2 q reacc = 0,8 moles

- De acuerdo a reacción se requiere 0,5 moles de oxígeno por cada mol de SO2 para producir 1 mol de SO3. Entonces, para reaccionar 0,8 moles de SO2, se requieren:

Moles de O2 requeridos = 0,8 moles SO2 x 0,5 moles de O2/ 1 mol SO2

Moles de O2 requeridos = 0, 4 moles

- Los moles de SO3 producidos son:

Moles de SO3 producidos = 0,8 moles de SO2 x 1 mol SO3 / 1mol de SO2

Moles de SO3 producidos = 0, 8 moles

- Las concentraciones molares de los reactivos y productos de la reacción son:

[SO2] = 0,8 moles / 4,2 L →   [SO2] = 0,1905 M

[O2] = 0,4 moles / 4,2 L  →  [SO2] = 0,09524 M

[SO3] = 0,8 moles / 4,2 L →  [SO3] = 0,1905 M  

- La constante de equilibrio de la  reacción de compuestos gaseosos en función de sus concentraciones molares (Kc), es:  

Kc = [SO3]¹ / ([SO2]¹ x [O2]¹/²)  

Kc = 0,1905 M / 0,1905 M x (0,09524)1/2 M  

Kc = 3,240  

- La constante de equilibrio Kp, en función de Kc queda:

Kp = Kc x (RT)Δn

Donde:

 Δn = es la diferencia del número de moles de productos menos reactantes  

Δn = 1 – (1 + ½) = - ½

R = 0,08206 atm L/mol x °K

Kp = 3,240 x (0,08206 atm.L/mol°K x 923°K)-1/2

Kp = 5.648 x 10-4 atm