D6 Equilibrio 1

D6-1)
Per quale delle seguenti reazioni la costante di equilibrio dipende dalle
unita' di concentrazione?
(a) CO(g) + H2O(g)
CO2(g) + H2(g)
(b) COCl2(g)
CO(g) + Cl2(g)
(c) NO(g)
1/2 N2(g) + 1/2 O2(g)
a) K 
CO2 H 2 
COH 2O 
b) K 
COCl2 
COCl2 
Si
O2 1/ 2 N 2 1/ 2
NO
No
c)
K 
No
D6-2)
Azoto ed idrogeno reagiscono formando ammoniaca secondo la reazione
1/2 N2 + 3/2 H2 = NH3,
H = - 11,0 kcal
Se una miscela dei tre gas fosse in equilibrio, quale sarebbe l'effetto sulla
quantita' di NH3 se
(a) la miscela venisse compressa;
(b) la temperatura crescesse;
(c) fosse introdotto dell'altro H2?
a)
Se viene compressa l’equilibrio si sposta verso destra ( prodotti). Perché ci sono
un minor numero di moli. NH3 aumenta.
b)
Il Processo è esotermico quindi un aumento della temperatura si oppone alla
reazione, che si sposta verso sinistra (reagenti ). NH3 diminuisce.
c)
Una aggiunta di H2 sposta l’equilibrio verso destra (prodotti). NH3 aumenta.
D6-3)
La costante di equilibrio della reazione
I2(g) = 2 I(g)
aumenta o diminuisce all'aumentare della temperatura? Perchè?
Il processo è endotermico perché per separare una molecola diatomica c’è bisogno di
energia.
Quindi :
K 
I 2
I 2 
Se aumenta la temperatura la reazione si sposta a destra.
K aumenta.
D6-4)
Le costanti di equilibrio delle seguenti reazioni sono state misurate a 823 °K:
CoO(s) + H2(g)
Co(s) + H2O(g),
K1 = 67;
CoO(s) + CO(g)
Co(s) + CO2(g),
K2 = 490.
Da questi dati, si calcoli la costante di equilibrio della reazione
CO(g) + H2O(g) a 823 °K.
CO2(g) + H2(g)
CoO(s) + H2(g)
Co(s)
Co(s)
+ CO2(g)
CoO(s) +
CO2(g) + H2(g)
K1 
K 
H 2O 
H 2 
H 2O CO
H 2 CO2 
+
CO(g)
;
K 2i 
 K1  K 2 i 
H2O(g),
K1 = 67;
CO(g),
K 2i = 1/490
+
H2O
CO
CO2 
67
 0.14
490
K
D6-5)
Si suggeriscano quattro modi in cui la concentrazione all'equilibrio di
SO3 possa venire aumentata in un recipiente chiuso se la sola reazione è
SO2(g) + 1/2 O2(g) = SO3(g),
H = - 23,5 Kcal.
a)
Aumentando la pressione.
b)
Se si aumenta la concentrazione di SO2
c)
Aumentando la concentrazione di O2
d)
Diminuendo la temperatura perché è un processo esotermico.
D6-6)
Il carbammato di ammonio solido, NH4CO2NH2, si dissocia completamente in
ammoniaca e diossido di carbonio quando evapora, come indica l'equazione
NH4CO2NH2(s)
2 NH3(g) + CO2(g)
A 25°C, la pressione totale dei gas in equilibrio con il solido è di 0,116 atm. Qual è
la costante di equilibrio della reazione? Se si introduce 0,1 atm di CO2 dopo aver
raggiunto l'equilibrio, la pressione finale di CO2 sara' maggiore o minore di 0,1
atm? La pressione di NH3 aumenterà o diminuirà?
NH4CO2NH2(s)
K  NH3  CO2  ;
2
2 NH3(g) + CO2(g)
PT = 0.116 atm
2
K p  PNH
 PCO 2
3
PNH3  2  PCO 2
PT  PNH3  PCO 2
PT  2  PCO 2  PCO 2  3  PCO 2
PCO 2
PT

3
2
2
3
K p  PNH

P

(
2

P
)

P

4

P
CO 2
CO 2
CO 2
CO 2
3
3
0.116
P 
K P  4 T   4
 2.3110  4
27
 3
3
La pressione di CO2 sarà maggiore di 0.1 atm
La pressione di NH3 diminuirà. (Principio di Le Chatelieur).
D6-7)
Per la reazione
H2(g) + I2(g)
2 HI(g),
K = 55.3 a 699K.
In una miscela costituita da 0.70 atm e 0.02 atm ciascuna di H2 e I2 a 699K avviene
realmente qualche reazione? Se così fosse HI si consumerà o si formerà ?
H2(g) +
0.02 atm
I2(g)
0.02 atm
PV  nRT ;
K = 55.3 ; Kp = K
2 HI(g)
0.70 atm
n
P

;
V RT
n
M
V
2
 PHI 


2
2

HI 
PHI
0.7 2
RT 

Q



1225
P
P
H 2 I 2  H 2 I2 PH 2  PI2 0.02  0.02
RT RT
Il valore Q è maggiore di K quindi l’equilibrio si sposta a sinistra e si
consumerà HI.
D6-8)
L'idrogeno e lo iodio reagiscono a 699K, secondo
H2(g) + I2(g)
2 HI
Se 1,00 mole di H2 e 1,00 mole di I2 sono posti in un recipiente da 1 litro e fatti
reagire, quanto acido iodidrico sarà presente all'equilibrio? A 699K, k = 55,3.
H2(g)
C-
2

HI 
K
 55.3 ;
H 2 I 2 
+
I2(g)
C-
2 HI
2
(2) 2
K
 55.3
(C  )(C  )
Svolgendo l’espressione:
42 = K(C2+2-2C)
42 = KC2+K2-2KC ;
0 = KC2+K2-2KC-42
Riordinando
K2 - 42 - 2KC + KC2 = 0
Raggruppando
(K – 4)2 - 2KC + KC2 = 0
(K – 4)2 - 2KC + KC2 = 0
Otteniamo una equazione di secondo grado, e risolvendo in 
ax2+bx+c=0
 b  b 2  4ac
x
2a
2KC  (2KC) 2  4(K  4)KC2

2(K  4)
Sostituendo i valori di K e C
2  55.3  (110.6) 2  4  51.3  55.3

2  51.3
110.6  29.75
1.36( impossibile )

 0.788
102.6
= 0.788moli e come il volume è un litro
[HI] = 2 = 2·0.788 = 1.576 M
PM HI = 126.9 + 1.0 = 127.9
g di HI = moli · PM = 1.576·127.9 = 202.1 g
D6-9)
A 375K, la costante di equilibrio Kp della reazione
SO2Cl2(g)
SO2(g) + Cl2(g)
è 2,4 se le pressioni vengono espresse in atmosfere. Si supponga che 6,7 g di SO2Cl2
siano posti in un pallone da 1 litro e che la temperatura venga innalzata a 375K.
Quale sarebbe la pressione di SO2Cl2 se non si dissociasse per nulla? Quali sono le
pressioni di SO2, Cl2 e SO2Cl2 all'equilibrio?
Kp= 2.4
Peso SO2Cl2 = 6.7 g
PM SO2Cl2 = 32+16*2+35.5*2=135.0
T = 375 K
Calcolo pressione SO2Cl2
6.7
0.082  375
nRT 135.0
P0 

 1.53 atm.
V
1
SO2Cl2(g)
SO2(g) + Cl2(g)
P0-PCl2
PSO2
KP 
PSO 2 PCl 2
PSO 2Cl 2

PCl2 2
P0  PCl 2
PCl2 2  P0  K P - PCl 2  K P
PCl2 2  PCl 2  K P - P0  K P  0
PCl 2
 K P  K 2P  4P0 K P

2
PCl2
PSO2 = PCl2
PCl 2
 2.4  5.76  14.7 - 2.4  4.5  1.05 atm



2
2
- 3.45 atm
PCl 2  1.05 atm
PSO 2  1.05 atm
PSO 2Cl 2  1.53 - 1.05  0.48 atm
D6-10)
Si calcolino le pressioni di SO2Cl2, SO2 e Cl2 in un pallone da 1 litro (a 375K) a
cui siano stati aggiunti 6,7 g di SO2Cl2 e 1,0 atm di Cl2 (a 375K). Si usino i dati
forniti nel Problema 9. Si confronti la risposta con quella ottenuta per il problema 9
e si giudichi se essa è in accordo col principio di Le Chatelier.
SO2Cl2(g)
1.53-x
KP 
PSO 2 PCl 2
PSO 2Cl 2
SO2(g) + Cl2(g)
x
1.0-x
(1.0  x )  x

 2.4
(1.53  x )
x  x 2  2.4 1.53 - 2.4  x
x 2  3.4  x  3.67  0
 3.4  3.4 2  4  3.67  3.4  5.12  0.86
x


2
2
 4.26
PCl 2  1.0  0.86  1.86atm
PSO 2  0.86 atm
PSO 2Cl 2  1.53 - 0 - 86  0.67 atm
PCl 2  1.05 atm
PSO 2  1.05 atm
PSO 2Cl 2  0.48 atm
D6-11)
Il composto gassoso NOBr si decompone secondo la reazione
NOBr(g) = NO(g) + 1/2 Br2(g).
A 350K, la costante di equilibrio Kp è uguale a 0,15. Se 0,50 atm di NOBr,
0,40 atm di NO e 0,20 atm di Br2 vengono mescolati a questa temperatura,
avverrà realmente qualche reazione? Se così fosse, Br2 si consumerà o si formerà?
NOBr(g)
0.5 atm
Q
1/ 2
PBr
PNO
2
PNOBr
NO(g) +
0.4 atm
1/2 Br2(g)
0.2 atm
0.21/ 2  0.4

 0.35
0 .5
Quindi deve aumentare NOBr e diminuire gli altri.
Si consumerà Br2
Kp = 0.15
D6-12)
La costante di equilibrio della reazione
CO2(g) + H2(g) = CO(g) + H2O(g)
è
K = 0.10 a 690 K
Qual è la pressione di equilibrio di ogni sostanza in una miscela preparata
mescolando 0.50 mole di CO2 e 0.50 mole di H2 in un pallone da 5 litri a 690 K ?
[CO2]=[H2O]=0.5/5=0.1M
CO2(g)
0.1-x
+
H2(g)
0.1-x
CO(g)
x
+
H2O(g)
x

COH 2 O
xx
x2
K


CO2 H 2  0.1  x  0.1  x  0.01  x 2  0.2  x
x 2  0.01  K  K  x 2  0.2  K  x
x 2 (1  K )  0.2  Kx  0.01  K  0
x
 0.2  K 
0.2  K 2  4  (1  K )(0.01 K )
2(1  K )
 0.02  0.0004  0.0036  0.024


1.8
 0.046
CO2  0.1  0.024  0.076M
moli CO 2  M  V  0.076  5  0.38 moli
0.38  0.082  690
PCO 2 
 4.3 atm
5
PH 2  4.3 atm
moli CO  M  V  0.024  5  0.12 moli
0.12  0.082  690
1.36 atm
5
 1.36 atm
PCO 
PH 2O
D6-13)A 1000K, la pressione di CO2 all'equilibrio con CaCO3 e CaO è uguale a 3.9·10-2 atm.
La costante di equilibrio della reazione
C(s) + CO2(g)
2 CO(g)
è 1,9 alla stessa temperatura se le pressioni vengono espresse in atmosfere. il carbonio solido,
CaO e CaCO3 vengono mescolati e portati all'equilibrio a 1000K in un recipiente chiuso. Qual
è la pressione di CO all'equilibrio?
C(s)
+ CO2(g)
2 CO(g)
CaCO3(s)
CaO(s)
2
PCO
K1 
 1.9;
PCO 2
PCO 2
2
PCO

;
1.9
K 1 = 1.9
+ CO2 (g)
K 2  PCO 2  3.9 10  2
2
PCO
 K1  K 2  1.9  3.9 10  2
PCO  1.9  3.9 10  2  0.0741  0.27atm
K2 = PCO2 = 3.9 10-2