Question

Calcular Kp para la reacción 4 HCl(g) + O2 (g) ⇄ 2 Cl2 (g)+ 2 H2O (g) si al mezclar 0,2 moles de HCl con 0,12 moles de O2 se forman a la presión de 1 atm 0,05 moles de Cl2. La temperatura es de 300 ᵒC. Calcular el volumen del recipiente.

Answer 1

- La constante de equilibrio de una reacción de compuestos gaseosos se puede determinar en función de sus concentraciones molares (Kc) o en función de sus presiones parciales (Kp).

- Para la reacción dada en el enunciado:

4 HCl(g) + O2 (g) → 2 Cl2 (g)+ 2 H2O (g)

- La constante de equilibrio Kp, es igual a:

Kp = [P Cl₂]² / ([P HCl]⁴ x [P O₂])

- Las presiones parciales de cada uno de los compuestos (Pi) es igual a su fracción molar x por la presión total del sistema Pt = 1 atm

Pi = Xi x Pt

- La fracción molar de cada compuesto (Xi) es la relación del número de moles del compuesto sobre el número de moles totales (nt) de la mezcla:

nt = 0,20 moles de HCl + 0,12 moles de O2 + 0,05 moles de Cl2

nt = 0,37 moles totales

XHCl = 0,020 moles/ 0,37 moles = 0,0541

XO2 = 0,12 moles/ 0,37 moles = 0,324

XCl2 = 0,05 moles/ 0,37= 0,1351

- Entonces, las presiones parciales de cada compuesto, es:

PHCl = 0,0541 x 1 atm = 0,0541 atm

PO2 = 0,0324 x 1 atm = 0,324 atm

PCl2₂ = 0,1351 x 1 atm = 0,1325 atm

- La constante de equilibrio Kp, en función de las presiones parciales se determina considerando R = 0,08205 atm L/mol x °K y T = 300°C (573°K)

Kp = [P Cl2]² / ([P HCl]4 x [P O2])

Kp = (0,1325² / (0,05414 x 0,0324))

Kp = (0,017556/(0,0000085 x 0,000015)) → Kp = 13.77 x 10⁷

- El volumen que ocupa el gas es igual al volumen del recipiente y está dado por:

PxV = n x R xT → V = (n x R x T)/ P

V = 0,37 moles x 0,08205 atm L/mol x °K x 573 °K / 1 atm

→ V = 17,40 L