Reacción de descomposición del bicarbonato de sodio sólido (NaHCO3) en carbonato de sodio sólido(Na2CO3) , dióxido de carbono gaseoso (CO2) y agua gaseosa
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Respuestas
Respuesta:
M (NaHCO3) = 84 g · mol−1
.
a) La reacción de descomposición del hidrogenocarbonato de sodio ajustada es:
2 NaHCO3 (s) ⇆ Na2CO3 (s) + CO2 (g) + H2O (g).
Por tratarse de un equilibrio heterogéneo, solamente las sustancias gaseosas intervienen en la
constante de equilibrio, y por existir el mismo número de moles de sustancias gaseosas, agua y dióxido de
carbono, la presión total en el interior del recipiente es la suma de las presiones parciales de cada gas, es
decir, la presión parcial de cada gas es la mitad de la presión total, =
2
,0 962 atm 0,481 atm, por lo que la
constante de equilibrio Kp vale: Kp = H2O CO2
P ⋅ P = 0,481 atm · 0,481 atm = 0,231 atm2
.
De la relación existente entre las constantes de equilibrio Kp y Kc
, se determina el valor de ésta.
El valor de ∆n = moles de productos gaseosos − moles de reactivos gaseosos = 2 − 0 = 2.
Kc
= =
⋅ ⋅ ⋅ ⋅
=
⋅
∆ −1 −1 2
2
,0( 082 673 )
,0 231
( ) atm L mol K K
atm
R T
K
n
p
7,58 · 10−5
mol2
· L−2
.
También se puede resolver el problema calculando los moles de CO2 y H2O de la ecuación de
estado de los gases ideales; la mitad de ellos es de CO2 y la otra mitad de H2O. Conocido los moles y el
volumen en el que se encuentran, se halla la concentración de cada uno, se lleva a la expresión de Kc
para
determinar su valor y de la relación anterior se obtiene el valor de Kp.
b) Del valor de la presión parcial de cualquiera de los dos gases, llevándola a la ecuación de
estado de los gases ideales, sustituyendo las variables conocidas por sus valores, despejando el número de
moles y operando, se obtiene su valor, a partir del cual se determinan los moles y masa del NaHCO3 que
se descomponen. Los moles de H2O o CO2 en los que se descompone el NaHCO3 son:
P · V = n · R · T ⇒ n = ,0 0174 .
,0 082 673
,0 481 2
2 2 1 1
moles CO o H O
atm L mol K K
atm L
R T
P V
=
⋅ ⋅ ⋅ ⋅
⋅
=
⋅
⋅
− −
Como es indiferente tomar los moles de H2O o CO2, pues en la descomposición se produce un
mol de cada uno, es decir, por cada 2 moles de NaHCO3 que se descompone se forma un mol de H2O y
un mol de CO2, tomando como sustancia de trabajo el CO2 y multiplicando sus moles por la relación
molar NaHCO3-CO2 y el correspondiente factor de conversión gramos-mol de NaHCO3, se obtienen los
gramos de sustancia que se descomponen:
⋅ ⋅ =
3
3
2
3
2
1
84
1
2
,0 0174
mol NaHCO
g NaHCO
mol CO
mol NaHCO
moles CO 2,92 g de NaHCO3.
c) En las condiciones expuestas, sea cual sea la cantidad de NaHCO3 que se introduzca, las Kc
y
Kp valen lo mismo cuando se alcanza el equilibrio, por lo que la cantidad de NaHCO3 que se descompone
es la que se ha obtenido en el apartado anterior, es decir, 2,92 g, y esta cantidad es superior a la que se
propone de partida.
Resultado: a) Kc
= 7,58 · 10−5
M2
; Kp = 0,231 atm2
; b) 2,92 g NaHCO3; c) No hay suficiente.
Explicación: