Se calienta a 270 o C, exactamente 1 mol de H2 y 1 mol de I2 en una cámara de 30 L donde antes se había hecho vacío. El valor de k es 49,5 para determinar a) las moles de cada gas en equilibrio, b) la presión total de la cámara, c) las presiones parciales de cada gas en el equilibrio d) si se introduce un mol más de H2 en el sistema en equilibrio, calcular las moles de yodo que quedan sin reaccionar.
Respuestas
Para el calentamiento de H2(g) e I2(g) en la cámara se obtienen los valores siguientes:
a) Los moles de cada gas en el equilibrio son: H2g = 0.765 mol ; I2g= 0.765 mol
b) Presión total de la cámara es 2.271 atm
c) Presiones parciales son (H2) = 1.135 atm (I2)= 1.135 atm
d) Moles de I2 sin reaccionar en el nuevo equilibrio : 0.234 mol
Explicación:
Datos
T1= 270°C+273= 543 K
mol H2= 1 mol
mol I2= 1 mol
Vcámara= 30 L
k= 49.5
a. mol equilibrio=?
b. Ptotal=?
c. Pparcial equilibrio=?
d. moles I2 sin reaccionar=?
Reacción
H2+I2⇄ 2HI
Mezcla de gases
Cada gas se comporta como si estuviera solo en el recipiente
(H2)i = moles/L= 1 mol/30L= 0.0333 mol/L
(I2)i= moles/L= 1 mol/30L= 0.0333mol/L
Conc. H2 Conc I2 Conc. HI
(i) 0.0333 0.0333 0
(e) 0.0333 -x 0.0333-x x
Expresión para constante k en el equilibrio
k= (HI)2 / (H)2 * (I)2
k= x2 / (0.0333 -x)2 * (0.0333 -x)2 = 49.5
El producto de estos dos términos es muy pequeño de aquí que se supone que x es mucho menor que 0.0333
49.5= x2 / 0.0333(2) * 0.0333(2)
49.5= x2/ 1.23* 10 (-6)
49.5 * 1.23 *10(-6) = x2
6.1 *10(-5)= x2
x= √ 6.1*10(-5)
x = 7.8*10 (-3)= 0.0078
x es la concentración en equilibrio de HI
(H2) = 0.0333- 7.8*10 (-3)= 0.0255 mol/L
a)mol (H)2= M*V= 0.0255 mol/L* 30 L= 0.765 mol
mol (I)2= M*V= 0.0255 mol/L* 30 L= 0.765 mol
b) Presión total de la cámara
Para determinar la presión total en el equilibrio, considerar la cantidad total de sustancia gaseosa que hay: 0.765 mol*2=1.53 moles entre los dos gases. Sustituyendo en la ecuación de los gases ideales
P*V =n RT
P= nRT/V
P= 1.53 mol* 0.082 atm*L* 543 K / 30 L= 2.271 atm
c) Presiones parciales de cada gas
Se aplica Ley de Raoult
Pp H2= (0.765/1.53 )* 2.271 atm = 1.135 atm
Pp I2 = (0.765/1.53 )* 2.271 atm = 1.135 atm
d) nueva expresión para el equilibrio será
k= (HI)2 / (H)2 * (I)2
(H2)i = moles/L= 2 mol/30L= 0.0666 mol/L
(I2)i= moles/L= 1 mol/30L= 0.0333 mol/L
Conc. H2 Conc I2 Conc. HI
(i) 0.0666 0.0333 0
(e) 0.0666 -x 0.0333-x x
49.5= x2 / 0.0666(2) * 0.0333(2)
49.5= x2/0.0000049
49.5*0.0000049 =x2 =0.000244
x= √0.000244 = 0.0156
x= 0.0156 mol/L
Concentración equilibrio de I2
(I)2 e) 0.0333 -x = 0.0333 - 0.0156 = 0.0177 mol/L
mol (I)2= M*V= 0.0177 mol/L* 30 L= 0. 531 mol
Moles I2 sin reaccionar = 0.765 mol - 0.531 mol= 0.234 mol