En un contenedor se colocan 12,7 gramos de óxido de Nitrógeno (IV) a una temperatura de 30 ºC produciéndose dióxido de nitrógeno, según la siguiente reacción, con una Kp de 0,142 y una presión total de 1,7 atmosfera: N2O4(g) -> NO2(g).
Calcular:
a) El grado de disociación.
b) Las presiones parciales de cada uno de los compuestos en el equilibrio.
c) El valor de Kc.
Respuestas
En esta reacción del tetraóxido de nitrógeno el grado de disociación es de 0,143, con lo que las presiones parciales quedan en 1,27 atm para el tetraóxido de nitrógeno y 0,43atm para el óxido nitroso. Y la constante de equilibrio en términos de la concentración molar kc queda en 0,077
Explicación:
Antes de comenzar a resolver equilibramos la ecuación química suponiendo que el único reactivo es el tetraóxido de nitrógeno, la ecuación equilibrada algebraicamente queda:
Lo que se interpreta como que dos moles de óxido nitroso se forman al reaccionar 1 mol de tetraóxido de nitrógeno, al inicio de la reacción tenemos:
Si metemos el coeficiente de disociación nos queda:
Estas son las cantidades de moles en equilibrio, las fracciones molares en equilibrio se obtienen dividiendo cada cantidad de moles por la total:
Y multiplicando estos valores por la presión total se obtienen las presiones parciales:
a) Ahora la constante de equilibrio kp es la relación entre las presiones parciales de los productos sobre las presiones parciales de los reactivos, en ambos casos elevadas a su coeficiente estequiométrico:
Si operamos queda:
b) Las presiones parciales son función del grado de disociación de esta manera según vimos al desglosar la ecuación química:
c) La constante de equilibrio en términos de las concentraciones molares kc se relaciona con la constante de equilibrio kp de esta forma:
Donde R es la constante de los gases ideales, T la temperatura en kelvins y los n, las cantidades de moles de los reactivos y de los productos. Queda:
Y el valor n es la cantidad de moles de tetraóxido de nitrógeno al inicio, si esa cantidad eran 12,7g, queda:
Ahora despejando la constante kc y reemplazando queda: