una mezcla de gases contiene 3,5 mol de nitrógeno diatomico, 5 mol de óxido nitroso y 1,3 mol de dióxido nitroso ¿cuál es la presión parcial de cada gas en la mezcla?
Respuestas
Respuesta:
- En un recipiente inicialmente vacío, se introducen dos gases A y B a la presión parcial de 1 atm. y 100 ºC. Manteniendo la temperatura y la presión constantes, se produce la siguiente reacción:
A(g) + 2 B(g) <--> 2 C(g) + D(s)
Cuando se alcanza el equilibrio el grado de disociación es de 0.25. Calcular las constantes Kc y Kp así como las presiones parciales de A, B y C.
Por ser las presiones parciales iniciales de A y B iguales, quiere decir que el número de moles de A y B son los mismos, y que llamaremos n
A(g) + 2B(g) <--> 2C(g) + D(s)
n(ini) n n
n(equi) n - 0.25n n - 0.50n 0.50n
n(totales) = 1.75n con los que podemos calcular las fracciones molares de los tres gases en el equilibrio, y como P = 2 atm. también las presiones parciales
X(A) = 0.75n = 0.43 X(B) = X(C) = 0.50n = 0.285
1.75n 1.75n
P(A) = 2·0.43 = 0.86 atm. P(B) = P(C) = 2·0.285 = 0.57 atm.
Aplicando la L.A.M. calculamos la constante de equilibrio:
Kp = P(C)2 = (0.57)2 = 1.2
P(A)·P(B) (0.86)·(0.57)2
Y por último:
Kc = Kp ·(RT)-Dn = 1.2·(0.082·373) = 36.7 , en donde Dn = -1
2.- Se ha encontrado que cuando la reacción:
3 NO2 + H2O <--> 2 HNO3 + NO
llega al equilibrio a 300ºC contiene 0.60 moles de dióxido de nitrógeno, 0.40 moles de agua, 0.60 moles de ácido nítrico y 0.80 moles de óxido nítrico. Calcular cuántos moles de ácido nítrico deben añadirse al sistema para que la cantidad final de dióxido de nitrógeno sea de 0.90 moles. El volumen del recipiente es de 1.00L.
Con los moles existentes en el equilibrio podemos calcular la constante del mismo
3 NO2 + H2O <--> 2HNO3 + NO
Eq(1) 0.60 0.40 0.60 0.80
Kc = (0.60)2 ·(0.80) = 3.3
(0.60)3 ·(0.40)
Al añadir una cantidad de HNO3 , que llamamos A, la reacción se desplaza hacia la izquierda hasta alcanzar un nuevo estado de equilibrio, en el cual tendremos:
3 NO2 + H2O <--> 2HNO3 + NO
Eq(2) 0.60 + 3x 0.40 + x 0.60 + A - 2x 0.80 -x
sabiendo que 0.60m + 3x = 0.90 con lo que x = 0.10 moles
Aplicando de nuevo la L.A.M. la única incógnita será A
3.3 = (0.40 + A)2·(0.70) A = 0.91 moles de HNO3 se añadieron
(0.90)3 · (0.50)
3.- La formación del trióxido de azufre por oxidación del dióxido es un paso intermedio en la fabricación del ácido sulfúrico. La constante de equilibrio (Kp) de la reacción:
2 SO2(g) + O2(g) <--> 2 SO3(g)
es 0.13 a 830ºC. En un experimento se hacen reaccionar 2.00 moles de dióxido de azufre con 2.00 moles de oxígeno. ¿Cúal debe ser la presión total de equilibrio para tener un rendimiento del 70% en trióxido de azufre?
Escribimos de nuevo la reacción con los moles en el equilibrio
2 SO2(g) + O2(g) <--> 2 SO3(g)
n(inic.) 2.00 2.00
n(equi.) 2.00 - 2x 2.00 -x 2x
n(totales) = 4.00 - x
Por ser el redimiento del 70% entonces 2x = 1.4 luego x = 0.7 moles
Calculamos las fracciones molares de cada gas en el equilibrio:
X(SO2) = 0.6/3.3 = 0.18 X(O2) = 1.3/3.3 = 0.40 X(SO3) = 0.42
Y aplicamos la expresión de la constante para calcular la presión total en el equilibrio:
0.13 = (0.42)2 · 1 de donde P = 105 atm.
(0.18)2 ·(0.40) P
4.- A 300ºC y una presión total de 629 atm. la reacción entre el cloruro de hidrógeno y el oxígeno para dar cloro y agua, alcanza el equilibrio cuando se ha completado en un 80%. ¿Cuál tendría que ser la presión para que la reacción alcanzara el equilibrio cuando se hubiese completado en un