)))  NoNONOKcSiCOClClCOKbNoOHCOHCOKa Per quale delle seguenti reazioni la costante di equilibrio dipende dalle unita' di concentrazione?

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)

  

  

  

 

   

 ^{NO N}  ^No

K O c

COCl Si Cl K CO

b

O No H

CO

H K CO

a

2 / 1 2 2

/ 1 2

2 2 2

2 2

) ) )







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 :

   

2

I K  I

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 CO₂(g) + H₂(g) CO(g) + H₂O(g) a 823 °K.

CoO(s) + H₂(g) Co(s) + H₂O(g), K₁ = 67;

Co(s) + CO₂(g) CoO(s) + CO(g), K _2i = 1/490

CO₂(g) + H₂(g) CO(g) + H₂O K

 

   





2 2

2

1 ;

CO K CO

H O

K  H _i 

  







 K K _i

CO H

CO O

K H

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) 2 NH₃(g) + CO₂(g) P_T = 0.116 atm

 ^NH

 

^CO

 ^{; K}

^P

^P

K   

2 2

2

2 3

2 3

CO CO

CO T

CO NH

T

CO NH

P 3 P

P 2 P

P P

P

P 2 P



















3

P

 P

3 CO CO

2 CO CO

2 NH

p

P

P

( 2 P

) P

4 P

K       

4 3 3

T

P

2 . 31 10

27 116 . 4 0 3

4 P

K    



 



 

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) + I₂(g) 2 HI(g) 0.02 atm 0.02 atm 0.70 atm

K = 55.3 ; K_p = K

    

RT P RT P

RT P I

H Q HI

2

I H

2 HI I

H

2 HI

2 2

2

2 2 2

2

 

 





 









Il valore Q è maggiore di K quindi l’equilibrio si sposta a sinistra e si consumerà HI.

V M

; n RT

P V

; n nRT

PV  

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) + I₂(g) 2 HI C- C- 2

  

 

K

2

2 2

2

 







 





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 

) 4 K

( 2

KC )

4 K

( 4 )

KC 2

( KC

2







 



ax²+bx+c=0

a 2

ac 4 b x b

2 



 

Sostituendo i valori di K e C

) e impossibil (

36 . 1

788 . 0 2

6 . 102

75 . 29 6

. 110

3 . 51 2

3 . 55 3

. 51 4

) 6 . 110 (

3 . 55 2





 













 



= 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?

K_p= 2.4

Peso SO₂Cl₂ = 6.7 g

PM SO₂Cl₂ = 32+16*2+35.5*2=135.0 T = 375 K

Calcolo pressione SO₂Cl₂

atm.

1 1.53

375 082

. 0 0 . 135

7 . 6 V

P

nRT  





SO₂Cl₂(g) SO₂(g) + Cl₂(g)

P₀-P_Cl2 P_SO2 P_Cl2 P_SO2 = PCl2

2 2

2 2

2 2

Cl 0

2 Cl Cl

SO Cl SO

P

P P

P P

P P

K   

2

K P 4 K

P K

2 P P

Cl₂





 

0 K P

- K P

P

K P

- K P

P

P 0

P Cl

2 Cl

P Cl

P 0

2 Cl

2 2

2 2















 

 

 





 

atm 3.45

-

atm 1.05

2

4.5 2.4

- 2

7 . 14 76

. 5 4

. P 2

Cl2

atm 0.48

1.05 -

1.53 P

atm 1.05

P

atm 1.05

P

2 2 2 2

Cl SO SO Cl









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) SO₂(g) + Cl₂(g) 1.53-x x 1.0-x

) 2.4 x 53 . 1 (

x ) x 0 . 1 ( P

P P

K

2 2

2 2

Cl SO

Cl SO

P







 



 







 







 

















26 . 4

86 . 0 2

12 . 5 4 . 3 2

67 . 3 4 4

. 3 4

. x 3

0 67

. 3 x 4 . 3 x

x 2.4 - 1.53 2.4

x x

2 2

2

atm 0.67

86 - 0 - 1.53 P

atm 0.86

P

1.86atm 0.86

1.0 P

2 2 2 2

Cl SO SO Cl













atm 0.48

P

atm 1.05

P

atm 1.05

P

2 2 2 2

Cl SO SO Cl







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) NO(g) + 1/2 Br₂(g) K_p = 0.15 0.5 atm 0.4 atm 0.2 atm

35 . 5 0

. 0

4 . 0 2

. 0 P

P Q P

2 / 1

NOBr NO 2 / 1

Br₂

  



Quindi deve aumentare NOBr e diminuire gli altri.

Si consumerà Br₂

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(g) + H₂(g) CO(g) + H₂O(g) 0.1-x 0.1-x x x

[CO₂]=[H₂O]=0.5/5=0.1M

  

      

 





 























 































 







 



046 . 0

024 . 0 8

. 1

0036 .

0 0004 .

0 02

. 0

) K 1 ( 2

) K 01 . 0 )(

K 1 ( 4 K

2 . 0 K

2 . x 0

0 K 01 . 0 Kx 2 . 0 ) K 1 ( x

x K 2 . 0 x

K K 01 . 0 x

x 2 . 0 x

01 . 0

x x

1 . 0 x 1 . 0

x x H

CO

O H K CO

2 2

2 2

2 2

2 2

2

 

atm 3

. 4 P

atm 3

. 5 4

690 082

. 0 38 . P 0

moli 38

. 0 5 076 .

0 V M CO

moli

M 076 .

0 024

. 0 1 . 0 CO

2 2

H CO

2 2



 

 

















atm 36

. 1 P

atm 36

. 5 1

690 082

. 0 12 . P 0

moli 12

. 0 5 024 .

0 V M CO

moli

O H CO

2



 

 











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) K₁ = 1.9

CaCO₃(s) CaO(s) + CO₂ (g) K₂ = P_CO2 = 3.9 10^-2

atm 27 . 0 0741

. 0 10

9 . 3 9 . 1 P

10 9 . 3 9 . 1 K

K P

9 ; . 1 P P

10 9 . 3 P

K

; 9 . P 1

K P

2

2 2

1 2

CO 2

CO CO

2 CO

2 CO

2 1 CO

2

2 2





































