A 200º C un recipiente de 2 litros de capacidad y en presencia de un catalizador hay 3 mol de nitrógeno molecular y 4 moles de hidrógeno molecular, alcanzan al equilibrio formando 0,0838 moles de amoniaco. CalculaKc y kp para dicha reacción.
Respuestas
La constante de equilibrio (Keq) se define como el cociente entre las concentraciones molares de los productos y las de los reactivos, cada cual elevada a su coeficiente estequiométrico.
En este caso, el recipiente tiene un volumen de 2 L, y por definición sabemos que la concentración molar se expresa en moles de soluto, cada 1000 mL (1 L) de disolución. Por lo tanto, debemos tener en cuenta que:
2 L ----- 3 moles N₂
1 L ------ x = 1,5 moles N₂ → concentración 1,5 M
De igual manera, hacemos el cálculo para el hidrógeno y concluimos que su concentración molar es 2 M.
Para el equilibrio químico en cuestión, planteamos 3 situaciones: inicio, cambio y equilibrio.
N₂ (g) + 3 H₂ (g) ⇄ 2 NH₃ (g)
1,5 M 2 M ------ inicio
-x -3x +2x cambio
1,5 M - x 2 M - 3x 2x equilibrio
En el caso de los reactivos, en el cambio RESTAMOS a razón de x (-1 para el nitrógeno y -3 para el hidrógeno, debido a los coeficientes estequiométricos de la reacción química) porque al ser reactivos son especies que se consumen. Esto implica que su concentración en el equilibrio será menor. Con el producto pasa exactamente al revés: en el cambio escribimos +2x porque el amoníaco se genera (y, nuevamente, el 2 viene dado por el coeficiente estequiométrico que acompaña al amoníaco), con lo cual su concentración en el equilibrio será mayor que al inicio.
Ahora nos queda considerar los 0,0838 moles de amoníaco formados en el equilibrio, según se nos aclara en el enunciado. Debemos tener en cuenta que esos moles se encuentran presentes en todo el recipiente, es decir, en un volumen de 2L. Por lo tanto, la concentración molar de amoníaco en el equilibrio resultará 0,0419 M, debido a:
2 L ----- 0,0838 moles amoníaco
1 L ----- x = 0,0419 moles amoníaco → 0,0419 M
Pero nos falta considerar que en el equilibrio tenemos 2x de amoníaco, que equivalen a la concentración 0,0419 M, por lo que:
2x = 0,0419 M → x = 0,02095 M
En el equilibrio tendremos una concentración 1,47905 M de nitrógeno (1,5 M - 0,02095 M), una concentración 1,93715 M de hidrógeno (2 M - 3. 0,02095 M) y una concentración de amoníaco 0,0419 M, como se mostró antes.
Seguidamente, planteamos la constante de equilibrio Kc:
Kc =
Finalmente, a partir de la relación podemos calcular Kp. Simplemente reemplazamos el valor obtenido de Kc, el valor de la constante de los gases (0,08206), la temperatura (473K) y la diferencia de moles gaseosos (∆n, que en la ecuación se ve como una "a" porque el editor matemático no la deja como delta mayúscula) que para esta reacción es -2 (2 moles gaseosos de productos - 4 moles gaseosos de reactivos). De esa cuenta resulta Kp = 1,08 . 10⁻⁷
Se calculan los valores de Kp y Kc a 200 °C, para la reacción de formación de Amoniaco, con cantidades iniciales determinadas de reactivos. El resultado obtenido es:
- Kc = 1,63 × 10⁻⁴
- Kp = 1,08 × 10⁻⁷
Cálculo de constantes Kc y Kp
N₂(g) + 3 H₂(g) ⇄ 2 NH₃(g)
Inicial 3 mol 4 mol 0
Equilibrio 3 - x 4 - 3x 2 x
moles de NH₃ en equilibrio = 0,0838
Entonces:
2x = 0,0838 ⇒ x = 0,0419
N₂(g) + 3 H₂(g) ⇄ 2 NH₃(g)
Moles en Equilibrio 3 - x 4 - 3x 2 x
2,9581 3,8743 0,0838
Concentración (mol/L) 1,479 1,937 0,0419
Kc = [ NH³]² / [N₂] [H₂]³
Kc = ( 0,0419 )² / ( 1,479 ) ( 1,937)³
Kc = 1,63 × 10⁻⁴
Δn = 2 - (3 + 1 ) = -2
Kp = 1,63 × 10⁻⁴ (0,082 × 473 )⁻²
Kp = 1,08 × 10⁻⁷
Más ejercicios relacionados a Equilibrio Químico en:
https://brainly.lat/tarea/13934203
https://brainly.lat/tarea/44549942
#SPJ3
