En un recipiente de 10 litros a una temperatura de 270℃ donde previamente se hizo el vacio se introducen 2.5 moles de PCl5 y se cierra hermeticamente. La presion en el interior comienza a elevarse como resultado de la disociacion del PCl5
Hasta que se estabiliza a 15.68atm.Sabiendo que la reaccion es exotermica,calcula.
a)El valor de la constante Kc a dicha temperatura
b)la fraccion molar y la presion parcial de todas las especies en el equilibrio
c)Señala la influencia de la temperatura y de la presion en el equilibrio.
R＝0.082atm L mol-1K-1
Respuestas
Respuesta:
Explicación:
El equilibrio es en fase gaseosa
PCl5 (g) ⇄ PCl3(g) + Cl2(g)
Inicialmente,
P · 10 = 2.5 · 0.082 · 543
P = 11.13 atm
En el equilibrio,
15.68 · 10 = n · 0.082 · 543
n = 3.52 mol
Este es el número de moles total, sumando los que quedan de PCl5 con los que se formaron de PCl3 y de Cl2.
Supongamos que de los 2.5 mol iniciales de PCl5 se disociaron x mol; por estequiometría se habrán formado x mol de PCl3 y x mol de Cl2, quedando sin disociar 2.5 - x mol de PCl5.
La suma de todos estos moles es
2.5 - x + x + x = 2.5 + x
Como el número de moles total es 3.52,
2.5 + x = 3.52
x = 1.02 mol
moles de PCl3 = 1.02 mol
moles de Cl2 = 1.02 mol
moles de PCl5 = 2.5 - 1.02 = 1.48 mol de PCl5
con lo que las concentraciones en el equilibrio son, en mol/L,
[PCl5] = 1.48 / 10 = 0.148 mol/L
[PCl3] = 1.02 / 10 = 0.102 mol/L
[Cl2] = 1.02 / 10 = 0.102 mol/L
a)
Kc = [PCl3] · [Cl2] / [PCl5] = 0.102 · 0.102 / 0.148 = 0.07
b)
x(PCl5) = 1.48 / 3.52 = 0.42
x(PCl3) = 1.02 / 3.52 = 0.29
x(Cl2) = 1.02 / 3.52 = 0.29
La presión total en el equilibrio es 15.68 atm, así que las presiones parciales serán
p(PCl5) = 0.42 · 15.68 = 6.59 atm
p(PCl3) = 0.29 · 15.68 = 4.55 atm
p(Cl2) = 0.29 · 15.68 = 4.55 atm
c)
Respondo a la pregunta tal como está escrita, aunque la reacción hacia la derecha no es exotérmica, sino endotérmica. La respuesta real debería ser justamente al revés de como la escribo.
Como la reacción es exotérmica hacia la derecha, es decir, desprende calor al descomponerse el PCl5, una elevación de la temperatura (que se consigue suministrando calor al sistema) hará que el equilibrio se desplace en el sentido de que absorba calor, oponiéndose así al suministro de calor (Le Chatelier). El sentido en el que la reacción absorbe calor es hacia la izquierda, así que si elevamos la temperatura inhibimos la descomposición del PCl5, puesto que parte del PCl3 reaccionará con parte del Cl2 para producir más PCl5, desplazándose el equilibrio hacia la izquierda. Lo contrario ocurrirá si enfriamos el sistema.
En la reacción hacia la derecha aumenta el número de moles, puesto que de cada mol de PCl5 que se disocia se forman dos moles; al aumentar el número de moles aumenta la presión. Así que si nosotros aumentamos la presión el sistema evolucionará en el sentido en el que disminuya la presión, es decir, hacia la izquierda. Lo contrario ocurrirá si disminuimos la presión.