Question

PROBLEMA 2.- En un recipiente de 25 L de volumen, en el que previamente se ha hecho el vacío, se
depositan 10 moles de CO y 5 moles de H2O a la temperatura de 900 ºC, estableciéndose el siguiente
equilibrio: CO (g) + H2O (g) ⇆ CO2 (g) + H2 (g) Kc = 8,25 a 900 ºC. Calcula, una vez alcanzado el
equilibrio:

a) La concentración de todos los compuestos (en mol · L–1).
b) La presión total de la mezcla.

DATOS: R = 0,082 atm · L · mol–1 · K–1

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

Answer 1

PROBLEMA 2.- En un recipiente de 25 L de volumen, en el que previamente se ha hecho el vacío, se depositan 10 moles de CO y 5 moles de H₂O a la temperatura de 900 ºC, estableciéndose el siguiente equilibrio:

CO (g) + H₂O (g) ⇆ CO₂ (g) + H₂ (g)

Kc = 8,25 a 900 ºC.

Calcula, una vez alcanzado el equilibrio:

a) La concentración de todos los compuestos (en mol · L⁻¹).

Llamando x a los moles de CO que reaccionan, los moles de cada especie al inicio y en el equilibrio son:

                                                                                 CO (g) + H2O (g) ⇆ CO2 (g) + H2 (g)

Moles iniciales:                                                             10       5                   0           0

Moles en el equilibrio:                                              10 – x   5 – x              x           x

Sus concentraciones molares son: $[CO]= \frac{(10-x)moles}{25L}M$, y llevando estos valores a la constante de equilibrio, operando y resolviendo la ecuación de segundo grado que aparece, sale para x el valor:

$K_{c}= \frac{[CO_{2}].[H_{2}]}{[CO].[H_{2}O]}=\ \textgreater \ 8,25= \frac{x^{2} }{(10-x).(5-x)}=\ \textgreater \ 7,25.x^{2}$$-123,75.x+412,5=0, x_{1}=12,53moles$ que no sirve por ser superior a los que se introduce de CO y x2 = 4,54 moles, que es la solución correcta.

Siendo la concentración de las especies en el equilibrio: [CO] = 0,22 M; [H2O] = 0,018 M; [CO2] = [H2] = 0,182 M.

b) La presión total de la mezcla.

Los moles totales en el equilibrio son: nt = 5,46 + 0,46 + 4,54 + 4,54 = 15 moles, que llevados a la ecuación de estado de los gases ideales después de despejar la presión, sustituir las demás variables y operar, sale para P el valor:

$P.V=n.R.T=\ \textgreater \ P= \frac{n.R.T}{V}= \frac{15moles.0,082atm.L.mol^{-1}.K^{-1}.1113K}{25L}$$=57,71atm$

DATOS: R = 0,082 atm · L · mol–1 · K–1

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