Question

En un reactor de 10 litros a la temperatura de 520 °C el HI se descompone de acuerdo a
2HI ↔ I2 + H2 ( todos gases), cuyo Kc=1/64 .

Si se mezclan a 25°C, 3 moles de I2, 3 moles de H2 y 5 moles de HI y se calienta hasta 520 °C.¿Hallar la concentración molar del HI en el equilibrio?

Answer 1

Respuesta:

Explicación:

2 HI ⇄ I2 + H2

Lo primero es comprobar si el sistema está en equilibrio con las cantidades dadas; para eso calculamos el cociente de reacción:

Q = (3/10) · (3/10) / (5/10)^2 = 9/25, que es mayor que 1/64.

Como esa expresión tiene que valer 1/64 cuando se alcance el equilibrio, el sistema ha de evolucionar para que el cociente de reacción disminuya hasta alcanzar el valor de 1/64 y así alcanzar el equilibrio.

¿Cómo disminuye el valor de Q? Disminuyendo el numerador y aumentando el denominador, es decir, reaccionando parte del I2 con parte del H2, con lo que disminuyen las concentraciones del I2 e H2 y aumentan la concentración de HI. El sistema, por tanto, evoluciona hacia la izquierda.

Supongamos que reaccionan x mol de I2. Por estequiometría, reaccionarán con x mol de H2 y se formarán 2x mol de HI, con lo que, cuando se alcance el equilibrio, tendremos las siguientes concentraciones:

[I2] = (3 - x) / 10

[H2] = (3 - x) / 10

[HI] = (5 + 2x) / 10

Kc = [(3-x) / 10 · (3-x) / 10] / [(5+2x) / 10]^2

1 / 64 = (3-x) · (3-x)] / (5+2x)^2

1 / 64 = (3-x)^2 / (5+2x)^2

Extrayendo la raíz en los dos miembros,

1/8 = (3-x) / (5+2x)

5 + 2x = 8 · (3 - x)

5 + 2x = 24 - 8x

10x = 19

x = 1.9 mol

Por lo tanto, tendremos en el equilibrio

[I2] = 3 - 1.9 = 1.1 mol

[H2] = 3 - 1.9 = 1.1 mol

[HI] = 5 + 2 · 1.9 = 8.8 mol

Comprobamos:

(1.1/10)^2 · (1.1/10)^2 / 8.8^2 = 0.0156

que es lo mismo que 1/64