Question

PROBLEMA 2.- En un recipiente de 14 L se introducen 3,2 moles de N2 (g) y 3 moles de H2 (g).
Cuando se alcanza el equilibrio: N2 (g) + 3 H2 (g) ⇆ 2 NH3 (g), a 200 ºC se obtiene 1,6 moles de
amoniaco. Calcula:
a) El número de moles de H2 (g) y N2 (g) en el equilibrio y el valor de la presión total.
b) Los valores de las constantes Kc y Kp a 200 ºC.
DATOS: R = 0,082 atm · L · mol–1 · K–1

Prueba de Selectividad, Comunidad de Andalucia, Junio 2016, QUIMICA

Answer 1

Respuesta para el problema 2 de la Prueba de Selectividad, Comunidad de Andalucia, Junio 2016, QUIMICA

a) Para calcular cual es el número de moles de H₂ (g) y N₂(g) en equilibrio, aplicamos estequiometria basados en la reacción química que nos indican. En ella un  mol de N₂ reacciona con tres moles de H₂, con lo que se produce dos moles de NH₃, partiendo de allí:


          N₂ (g)  +  3H₂ (g)  ⇆  2NH₃ (g)
   n₀        3,2         3                  -  
   Δn        -X       -3X                +2X
   neq    3,2X      3-3X              2X             = 1,6 moles 

Considerando que están en equilibrio:

2x = 1,6
x = $\frac{1,6}{2} =$ 0,8 moles

Tomando también en cuenta que estamos ante una mezcla de gases en equilibrio:

N₂ = 3,2 - 0,8 = 2,4 moles
H₂ = 3 - 2,4 = 0,6 moles

Por lo tanto la cantidad total de moles es:

ntotal = 2,5 + 0,6 + 1,3 = 4,6 moles

Estos moles totales ejercen una presión total de:

ptotal = $\frac{ n_{total}.R.T }{V} = \frac{4,6.0,082.473}{14} =$ 12,7 atm

 

b) Calculamos la constante Kc, a raíz de conocer cual es la concentración en equilibrio de cada especie dada:

[N₂] = $\frac{2,4 moles}{14 L} =$ 0,17 M

[H₂] = $\frac{0,6 moles}{14 L} =$ 0,043 M

[NH₃] = $\frac{1,6 moles}{14 L} =$ 0,11 M

Con esto podemos determinar que Kc es:

Kc = $\frac{[NH_{3} ]^{2} }{[N_{2} ]^{2}.[H_{2} ]^{2} }$ = $\frac{0,11^{2} M^{2} }{ 0,17M.0,043^{3} M^{3} } =$ 895,2

Para el caso de la constante Kp despejamos de la constante de equilibrio:

                                 Kc = Kp.(R.T)^(-Δn)
                                 Kp = Kc.(R.T)^( Δn)

Donde Δn = 2 - 4 = -2 y sustituyendo en la ecuación:
 
Kp = Kc.(R.T)^( Δn) = 895,2 moles².L².(0,082 atm.L. mol⁻¹.K⁻¹.473K)⁻²
Kp = 0,6