Question

La constante de equilibrio Kc para la reacción 2NH3(g) ↔ N2(g) + 3H2(g) es de 0.83 a 375°C. Una muestra de 14.6 g de amoniaco se coloca en un matraz de 4.00 L y se calienta a 375°C. Calcule las concentraciones de todos los gases cuando se alcanza el equilibrio.

Answer 1

La concentración final del amoníaco es de 0,089 moles por litro, la del nitrógeno es de 0,126 moles por litro y la del hidrógeno es de 0,378 moles por litro.

Explicación:

Para hallar las concentraciones recurrimos a la expresión de la constante de equilibrio en función de las concentraciones de los reactivos y de los productos, donde los exponentes son los coeficientes estequiométricos:

$K_C=\frac{[N_2][H_2]^3}{[NH_3]^2}$

La concentración molar del amoníaco es:

$n=\frac{14,6g}{14\frac{g}{mol}+3.1\frac{g}{mol}}=0,859mol=0,215M$

Según la ecuación química, cada 2 moles de amoníaco se forman 1 mol de nitrógeno y 3 moles de hidrógeno, por lo que en términos de las concentraciones molares queda:

$2NH_3\rightarrow N_2+3H_2\\0,215-\alpha\rightarrow \alpha + 3\alpha$

Entonces queda:

$K_C=\frac{\alpha(3\alpha)^3}{(0,215-\alpha)^2}\\\\0,83=\frac{27\alpha^4}{(0,215-\alpha)^2}$

Resolviendo la ecuación por aproximaciones sucesivas queda $\alpha=0,126$,  con lo cual, la concentración de nitrógeno es 0,126M, la de hidrógeno es $3.0,126M=0,378M$ y la de amoníaco es $0,215M-0,126M=0,089M$