Se calienta una mezcla de 1.374 g de H2 y 70.31 g de Br2, en un recipiente de 2L a 700 K. Estas sustancias
reaccionan parcialmente formando bromuro de hidrógeno, de acuerdo con la ecuación
H2(g) + Br2(g) ⇌ HBr(g)
Cuando las concentraciones de reactivos y productos se mantienen constantes (se alcanza el equilibrio),
se determina que hay en la mezcla 0.566 g de H2. Calcule (a) las presiones parciales de hidrógeno, bromo
y bromuro de hidrógeno; (b) el valor de la constante de equilibrio. (c) ¿Es el valor de la constante Kp igual
al de la constante Kc? Explique.
Regalo 50 puntos
Respuestas
Al calentarse una mezcla de hidrógeno y bromo, cuando se alcanza el equilibrio:
Las presiones parciales del hidrógeno, bromo y bromuro de hidrógeno son, respectivamente, 8.12 atm, 1.033 atm y 23.19 atm.
El valor de la constante Kp es 64.113.
El valor de la constante Kp es igual a Kc.
Explicación:
a) Presión parcial del hidrógeno:
De la Ley de Gases ideales:
PV= nRT
P= nRT/V
R= 0.082 atm L/ mol K
Número de moles:
MW H₂= 2 g/mol
n= 0.566 g * (1 mol / 2 g) = 0.283 mol H₂
Reemplazando:
Pe(H₂)= (0.283 mol)(0.082 atm L/ mol K)(700 K)/(2 L)
Pe(H₂)= 8.12 atm
Presión parcial del bromo:
Las moles iniciales de los reactivos son:
Moles H₂= 1.374 g *(1 mol / 2 g)= 0.687 mol
MW Br₂= 159.81 g/mol
Moles Br₂= 70.31 g * (1 mol/ 159.81 g)= 0.44 mol
Cantidad de H₂ que reacciona:
moles iniciales - moles equilibrio= 0.687-0.283= 0.404 mol H₂
Cantidad de Br₂ que reacciona:
moles Br₂= 0.404 mol H₂* (1 mol Br₂/ 1 mol H₂)= 0.404 mol Br₂
Moles de Br₂ en el equilibrio:
moles iniciales - moles que reaccionan= 0.44 - 0.404 = 0.036 mol Br₂
La presión parcial en el equilibrio de Br₂ es:
Pe(Br₂)= (0.036 mol)(0.082 atm L/ mol K)(700 K)/(2 L)
Pe(Br₂)= 1.033 atm
Presión parcial del bromuro de hidrógeno:
Moles de HBr en el equilibrio= moles que se forman:
moles de HBr= 0.404 mol H₂* (2 mol HBr/ 1 mol H₂)= 0.808 mol HBr
La presión parcial en el equilibrio de HBr es:
Pe(HBr)= (0.808 mol)(0.082 atm L/ mol K)(700 K)/(2 L)
Pe(HBr)= 23.19 atm
b) En términos de las presiones parciales:
Kp= Pe²(HBr) / (Pe(H₂)*Pe(Br₂))
Kp= (23.19)² / (8.12*1.033)= 64.113
c) La expresión de la constante de equilibrio en términos de las concentraciones es:
Kc= [HBr]²/ ([H₂][Br₂])
Expresando la presión parcial en términos de las concentraciones:
Kp= Pe²(HBr) / (Pe(H₂)*Pe(Br₂)) = ([HBr]RT)²/ (([H₂]RT)*([Br₂]RT))
Kp= [HBr]²/ ([H₂][Br₂])= Kc
El valor de la constante Kp es igual al de la constante Kc.
Respuesta:
Al calentarse una mezcla de hidrógeno y bromo, cuando se alcanza el equilibrio:
Las presiones parciales del hidrógeno, bromo y bromuro de hidrógeno son, respectivamente, 8.12 atm, 1.033 atm y 23.19 atm.
El valor de la constante Kp es 64.113.
El valor de la constante Kp es igual a Kc.
Explicación:
a) Presión parcial del hidrógeno:
De la Ley de Gases ideales:
PV= nRT
P= nRT/V
R= 0.082 atm L/ mol K
Número de moles:
MW H₂= 2 g/mol
n= 0.566 g * (1 mol / 2 g) = 0.283 mol H₂
Reemplazando:
Pe(H₂)= (0.283 mol)(0.082 atm L/ mol K)(700 K)/(2 L)
Pe(H₂)= 8.12 atm
Presión parcial del bromo:
Las moles iniciales de los reactivos son:
Moles H₂= 1.374 g *(1 mol / 2 g)= 0.687 mol
MW Br₂= 159.81 g/mol
Moles Br₂= 70.31 g * (1 mol/ 159.81 g)= 0.44 mol
Cantidad de H₂ que reacciona:
moles iniciales - moles equilibrio= 0.687-0.283= 0.404 mol H₂
Cantidad de Br₂ que reacciona:
moles Br₂= 0.404 mol H₂* (1 mol Br₂/ 1 mol H₂)= 0.404 mol Br₂
Moles de Br₂ en el equilibrio:
moles iniciales - moles que reaccionan= 0.44 - 0.404 = 0.036 mol Br₂
La presión parcial en el equilibrio de Br₂ es:
Pe(Br₂)= (0.036 mol)(0.082 atm L/ mol K)(700 K)/(2 L)
Pe(Br₂)= 1.033 atm
Presión parcial del bromuro de hidrógeno:
Moles de HBr en el equilibrio= moles que se forman:
moles de HBr= 0.404 mol H₂* (2 mol HBr/ 1 mol H₂)= 0.808 mol HBr
La presión parcial en el equilibrio de HBr es:
Pe(HBr)= (0.808 mol)(0.082 atm L/ mol K)(700 K)/(2 L)
Pe(HBr)= 23.19 atm
b) En términos de las presiones parciales:
Kp= Pe²(HBr) / (Pe(H₂)*Pe(Br₂))
Kp= (23.19)² / (8.12*1.033)= 64.113
c) La expresión de la constante de equilibrio en términos de las concentraciones es:
Kc= [HBr]²/ ([H₂][Br₂])
Expresando la presión parcial en términos de las concentraciones:
Kp= Pe²(HBr) / (Pe(H₂)*Pe(Br₂)) = ([HBr]RT)²/ (([H₂]RT)*([Br₂]RT))
Kp= [HBr]²/ ([H₂][Br₂])= Kc
El valor de la constante Kp es igual al de la constante Kc.
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Explicación: