Problema
Problemas s resueltosresueltos
1.
1. Sabiendo que la constante de equilibrio para la reacción entre el ácido acético y el etanol es 4,Sabiendo que la constante de equilibrio para la reacción entre el ácido acético y el etanol es 4, calcular las composiciones del equilibrio cuando se parte de: a) 2 moles de alcohol y 1 mol de calcular las composiciones del equilibrio cuando se parte de: a) 2 moles de alcohol y 1 mol de ácido; b) 2 moles de éster, 10 moles de alcohol y 1 mol de agua.
ácido; b) 2 moles de éster, 10 moles de alcohol y 1 mol de agua. Resp. a) 1,155 M acético, 0,155Resp. a) 1,155 M acético, 0,155 M etanol, 0,845 M éster
M etanol, 0,845 M éster y agua.y agua. Solución.
Solución. a)
a)El equilibrio correspondiente a la reacción indicada es:El equilibrio correspondiente a la reacción indicada es: H
H33C – C – COOH COOH + + CC22HH55OH OH HH33C – COO – CC – COO – C22HH55 + + HH22OO Moles iniciales: Moles iniciales: 1 1 2 2 0 0 00 Moles reaccionan: Moles reaccionan: - - x x - - x x + + x x + + xx Moles equilibrio Moles equilibrio 1 1 – – x x 2 2 – – x x x x xx Aplicando la
Aplicando la expresión dexpresión de la constane la constante de equilibrte de equilibrio a dicha reacio a dicha reacción tendremoción tendremos:s:
Resolviendo la ecuación de 2º grado que se obtiene, resulta
Resolviendo la ecuación de 2º grado que se obtiene, resulta x x ==0,845 moles0,845 moles
Como no nos indica el volumen, para poder calcular las composiciones de cada una de las Como no nos indica el volumen, para poder calcular las composiciones de cada una de las especies presentes en el equilibrio suponemos que V = 1 L., con lo que tendremos que:
especies presentes en el equilibrio suponemos que V = 1 L., con lo que tendremos que: [H
[H33C – COOH] = 1 – x = 1 – 0,845 = 0,155 moles /1 L = 0,155 MC – COOH] = 1 – x = 1 – 0,845 = 0,155 moles /1 L = 0,155 M [C
[C22HH55OH] OH] = 2 – x = 2 = 2 – x = 2 – 0,845 – 0,845 = 1,155 mol= 1,155 moles/1 L = 1,155 M.es/1 L = 1,155 M. [H
[H33C – COO – CC – COO – C22HH55] = [H] = [H22O] = x O] = x = 0,8= 0,845 mol45 moles/1 L = 0,845 es/1 L = 0,845 MM
b)
b)Si ahora partimos de 2 moles de éster, 10 moles de alcohol y 1 mol de agua, es planteamientoSi ahora partimos de 2 moles de éster, 10 moles de alcohol y 1 mol de agua, es planteamiento ha de tener en cuenta que ahora el agua y el éster reaccionan para dar alcohol y ácido, es decir, la ha de tener en cuenta que ahora el agua y el éster reaccionan para dar alcohol y ácido, es decir, la reacción se desplazaría hacia la izquierda.
reacción se desplazaría hacia la izquierda. H
H33C – C – COOH COOH + + CC22HH55OH OH HH33C – COO – CC – COO – C22HH55 + + HH22OO Moles iniciales: Moles iniciales: 0 0 10 10 2 2 11 Moles reaccionan: Moles reaccionan: + + x x + + x x - - x x - - xx Moles equilibrio Moles equilibrio x x 10 10 + + x x 2 2 – – x x 1 1 – – xx Volvemos a aplicar la expresión de la constante de equilibrio:
Volvemos a aplicar la expresión de la constante de equilibrio:
De donde resulta que:
De donde resulta que: x x ==0,046 moles (suponemos V = 1 0,046 moles (suponemos V = 1 L) y tendremos que:L) y tendremos que: [H
[H33C – COOH] = C – COOH] = x = 0,046 x = 0,046 = 0,046 = 0,046 momoles /1 L = 0,046 Mles /1 L = 0,046 M [C
[C22HH55OH] OH] = 10 + x = 10 = 10 + x = 10 + 0,046 + 0,046 = 10,045 = 10,045 momolesles/1 L = 10,046 /1 L = 10,046 M.M. [H
[H33C – COO – CC – COO – C22HH55] = 2 – x = 1,954 mol] = 2 – x = 1,954 moles/1 L = 1,954 Mes/1 L = 1,954 M [H
[H22O] = 1 – x = 1 – 0,046 = 0,954 moles/1 L = 0,954 M.O] = 1 – x = 1 – 0,046 = 0,954 moles/1 L = 0,954 M.
ooo0ooo ooo0ooo
---2.
2. A 27ºC y A 27ºC y 1 atmósfera, el N1 atmósfera, el N22OO44 está disociado un 20% en NO está disociado un 20% en NO22. Determinar: a) el valor de K. Determinar: a) el valor de Kpp; b) El; b) El porcentaje de disociación de una muestra de 69 g de N
porcentaje de disociación de una muestra de 69 g de N22OO44 confinado en una vasija de 20 litros, a confinado en una vasija de 20 litros, a 27ºC.
27ºC. Resp. a) 0,167 atm; b) 21%.Resp. a) 0,167 atm; b) 21%. Solución.
Solución. a)
a)En el equilíbrio correspondiente a la disociación hemos de tener en cuenta que se disocia en unEn el equilíbrio correspondiente a la disociación hemos de tener en cuenta que se disocia en un 20%, por lo cual
20%, por lo cual debemos expresar las concentraciones debemos expresar las concentraciones en función de grado de en función de grado de disociación (disociación ( ):): El equilibrio de disociación es pues:
El equilibrio de disociación es pues: K
Kcc == [H
[H33C - COOH] [CC - COOH] [C22HH55OHOH]] [H [H33C - COO - CC - COO - C22HH55] ] [H[H22O]O] = = xx2 2 (1 - x) (2 - x) (1 - x) (2 - x) == xx22 - - 3x 3x + + 22 x x22 = = 44 K Kcc == [H
[H33C - COOH] [CC - COOH] [C22HH55OHOH]] [H [H33C - COO - CC - COO - C22HH55] [] [HH22O]O] = = == 10 x 10 x + + xx22 x x22 - 3x + 2 - 3x + 2 = = 44 (2 - x) (1 - x) (2 - x) (1 - x) x (10 + x) x (10 + x)
Moles iniciales
Moles iniciales; ; n n 0 0 00
Moles
Moles reaccionanreaccionan:: - - n n 0 0 22n n o o
Moles equilíbrio:
Moles equilíbrio: n n o o – – n n o o = n = n o o ((1 1 – – )) 22 n n o o
Como vamos a
Como vamos a proceder al cálculo deproceder al cálculo de K K p p ,,haremos uso de la expresión de las presiones parcialesharemos uso de la expresión de las presiones parciales
que a su vez vienen dadas en función de las fracciones molares, por lo cual se recomienda que a su vez vienen dadas en función de las fracciones molares, por lo cual se recomienda calcular el número todal de moles.
calcular el número todal de moles. Nº total de moles = n
Nº total de moles = nTT = n = noo(1 –(1 – ) + 2 n) + 2 noo = n = noo(1 +(1 + ))
Las presiones parciales de cada uno de los componentes de la mezcla viene dada por: Las presiones parciales de cada uno de los componentes de la mezcla viene dada por:
Sustituyendo en la expresión de Sustituyendo en la expresión de K K p p ::
Sustituyendo valores nos queda: Sustituyendo valores nos queda:
b)
b) En este caso partimos de 69 g de NEn este caso partimos de 69 g de N22OO44 que ocupan un volumen de 20 L a 27 ºC. Comoque ocupan un volumen de 20 L a 27 ºC. Como conocemos la cantidad inicial, el número de moles es:
conocemos la cantidad inicial, el número de moles es:
El equilibrio de disociación es: El equilibrio de disociación es:
N
N22OO44(g) (g) 2 2 NONO22 (g) (g) Moles iniciales
Moles iniciales; ; n n 0 0 00
Moles
Moles reaccionanreaccionan:: - - n n 0 0 22n n o o
Moles equilíbrio:
Moles equilíbrio: n n o o – – n n o o = = n n o o ((1 1 – – )) 22 n n o o n n total total = = n n o o (1 (1 + + ))
Necesitamos obtener cual será la presión total en las nuevas condiciones: Necesitamos obtener cual será la presión total en las nuevas condiciones:
P
Ptotaltotal x V = nx V = ntotaltotal x R x T x R x T Sustituyendo valores nos queda:
Sustituyendo valores nos queda: P
Ptotaltotalx x 20 20 == nnoo(1 +(1 + ) x 0,082 x 300) x 0,082 x 300 Despejando nos queda que:
Despejando nos queda que: P P totaltotal= = 0,9225 0,9225 (1 (1 + + ) ) atm.atm.
Al
Al igual igual que que en en el el apartado apartado a) a) sustituimos sustituimos las las expresiones expresiones de de las las presiones presiones parciales parciales en en lala expresión de K
expresión de Kpp y nos queda: y nos queda:
Resultado: Resultado:
Ya que como las condiciones de temperatura son las mismas el valor de K
Ya que como las condiciones de temperatura son las mismas el valor de Kpp no varía. Despejando no varía. Despejando nos queda entonces que:
nos queda entonces que: = 0,1913 = 0,1913 , es decir se ha disociado un, es decir se ha disociado un 19,13 %19,13 %.. P PNN22OO44 == == . . PPtotaltotal (1 + (1 + (1 -(1 - )) P
PNONO22 = = == . P. Ptotaltotal
(1 + (1 + )) 2 2 P Ptotaltotal K Kpp == (P (PNONO22 P PNN22OO )) == (1 -(1 - 22)) 4 4 . . PPtotaltotal K Kpp == 4 4 22 (1 -(1 - ) (1 +) (1 + )) . . PPtotaltotal 0,9225 0,9225 (1 +(1 + )) K Kpp == 3,693,69 2 2 (1 -(1 - )) == 0,1670,167 N N22OO44 . . PPtotal =total = n n00(1 -(1 - )) n n00(1 + ))(1 + . . PPtotaltotal N NOO22 . . PPtotal =total = n n22 n n00 0 0(1 +(1 + . P . Ptotaltotal 4 4 . P . Ptotaltotal (1 + (1 + 2 2 ))22 4 4 = = 2 2 (1 (1 -(1 + (1 + )) . P. Ptotaltotal = = (1 -(1 - )(1 +)(1 + K Kpp == 4.(0,2) 4.(0,2)22 1 - (0,2) 1 - (0,2)22 x x 11 = 0,167= 0,167 n n00 = = 69 g69 g 92
92 g/g/mmolol = 0,75 moles= 0,75 moles
)) )) )) (1 -(1 - ) (1 +) (1 + )) 4 4 22 = =
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3. A 690 K, la K A 690 K, la Kpp del equilibrio CO + H del equilibrio CO + H22OO CO CO22 + H + H22 vale 10, y el calor de reacción ( vale 10, y el calor de reacción (ΔΔHº) es -42,68Hº) es -42,68 KJ/mol. Determinar la presión de cada uno de los gases en el estado de equilibrio, si se parte de KJ/mol. Determinar la presión de cada uno de los gases en el estado de equilibrio, si se parte de 0,4 moles de CO y 0,2 moles de H
0,4 moles de CO y 0,2 moles de H22O en un reactor de 5 litros que opera a 500 K.O en un reactor de 5 litros que opera a 500 K. Resp. 1,62 atmResp. 1,62 atm de CO
de CO22 y de H y de H22, 1,649 atm de CO, 9,52×10, 1,649 atm de CO, 9,52×10-3-3 atm de H atm de H22O.O.
Solución. Solución.
Como nos piden presión de los gases en el equilibrio a 500 K habrá que calcular el valor Como nos piden presión de los gases en el equilibrio a 500 K habrá que calcular el valor de K
de Kpp a esa a esa temperatura, para lo cual hacemos uso de la ecuación de Vant´hoff.temperatura, para lo cual hacemos uso de la ecuación de Vant´hoff.
Resultando que: Resultando que:
De donde resulta que:
De donde resulta que: KKp2p2 = 169,2 = 169,2
Una vez conocida la constante de equilibrio procedemos al plantear el equilibrio: Una vez conocida la constante de equilibrio procedemos al plantear el equilibrio:
CO CO (g) (g) + H+ H22O O (g) (g) COCO22(g) + H(g) + H22 (g) (g) Moles iniciales: Moles iniciales: 0,4 0,4 0,2 0,2 0 0 00 Moles reaccionan: Moles reaccionan: - - x x - - x x + + x x + + xx Moles equilbrio: Moles equilbrio: 0,0,4 4 – – x x 0,0,2 2 – – x x x x xx
Como trabajamos con presiones parciales es necesario el número total de moles que es: Como trabajamos con presiones parciales es necesario el número total de moles que es:
N
N total total = 0,4 + 0, 2 = 0,6 moles = 0,4 + 0, 2 = 0,6 moles
La presión total será: La presión total será:
P
Ptotaltotalx V = nx V = ntotaltotalx x R R x x T T , , sustituyendo: sustituyendo: PPtotaltotal x 5 (L) = 0,6 x 0,082 x 500x 5 (L) = 0,6 x 0,082 x 500 De donde resulta que:
De donde resulta que: P P totaltotal= 4,92 atm.= 4,92 atm.
Las presiones parciales de cada una de las especies presentes son: Las presiones parciales de cada una de las especies presentes son:
Sustituyendo en la expresión de K Sustituyendo en la expresión de Kpp::
De donde resulta:
De donde resulta: xx = 0,1988 moles.= 0,1988 moles. Por lo tanto las presiones parciales serán: Por lo tanto las presiones parciales serán:
ln ln K Kpp11 K Kpp22 == HHoo R R 1 1 T T11 T T22 1 1 = = - 46,28- 46,28 8,31.10 8,31.10-3-3 1 1 11 69 6900 500 500 ln ln K Kpp11 K Kpp22 = = 2,2,82828 8 dde e ddondonde e lln n K Kpp22 = 5,131 = 5,131 P PCOCO == 0,4 - x0,4 - x 0,6 0,6 PPtotaltotal P Ptotaltotal 0,6 0,6 0,2 - x 0,2 - x P PHH22OO == P Ptotaltotal 0,6 0,6 x x P PCOCO22 = = PPHH22 == 0,4 - x 0,4 - x 0,6 0,6 PPtotaltotal P Ptotaltotal 0,6 0,6 0,2 - x 0,2 - x P Ptotaltotal 0,6 0,6 x x K Kpp == 2 2 x x22 = = x x22 - 0,6 x + 0,08 - 0,6 x + 0,08 = 169,2= 169,2 P PCOCO == 0,4 - x0,4 - x 0,6 0,6 PPtotaltotal P Ptotaltotal 0,6 0,6 0,2 - x 0,2 - x P PHH22OO == P Ptotaltotal 0,6 0,6 x x P PCOCO22 = = PPHH22 == = = 1,641,6498 98 atatmm = 9,84.10 = 9,84.10-3-3 atatmm = 1,63 atm = 1,63 atm
4.
4. La presión de disociación del NHLa presión de disociación del NH44Cl, según la reacción NHCl, según la reacción NH44Cl (s)Cl (s) HCl (g) + NH HCl (g) + NH33 (g), es de 40 (g), es de 40 mm de Hg a 245ºC y 400 mm de Hg a 317ºC. a) Calcular el calor de reacción correspondiente a mm de Hg a 245ºC y 400 mm de Hg a 317ºC. a) Calcular el calor de reacción correspondiente a dicho proceso; b) Si se introduce un exceso de NH
dicho proceso; b) Si se introduce un exceso de NH44Cl en un recipiente que contiene 1 atmósferaCl en un recipiente que contiene 1 atmósfera de NH
de NH33 a 245ºC, calcular las presiones parciales de HCl y NH a 245ºC, calcular las presiones parciales de HCl y NH33 a esa temperatura. a esa temperatura. Resp. a) 39095Resp. a) 39095 Cal; b) 6,91×10
Cal; b) 6,91×10-4-4 atm de HCl y atm de HCl y 1,000691 atm de NH1,000691 atm de NH33..
Solución Solución a)
a)Nos piden el calor de reacción del proceso de disociación del cloruro de amonio. La expresiónNos piden el calor de reacción del proceso de disociación del cloruro de amonio. La expresión que nos relaciona el calor de
que nos relaciona el calor de reacción (entalpía de reacción) con las constantes de equilibrio es lareacción (entalpía de reacción) con las constantes de equilibrio es la Ecuación de Van´t Hoff. Como nos dan la presión de disociación del NH
Ecuación de Van´t Hoff. Como nos dan la presión de disociación del NH44Cl a Cl a distintas temperatura,distintas temperatura, P Pdisociacióndisociación (NH(NH44Cl) = 40 mm de Hg (a 245 ºC = 51Cl) = 40 mm de Hg (a 245 ºC = 518 K)8 K) P Pdisociacióndisociación (NH(NH44Cl) = 400 mm de Hg Cl) = 400 mm de Hg (a 317 ºC = 58(a 317 ºC = 580 ºK).0 ºK). El equilibrio es: El equilibrio es: NHNH44Cl Cl (s) (s) NHNH33 (g) + HCl (g) (g) + HCl (g) Moles
Moles iniciales: iniciales: exceso exceso 0 0 00 Moles
Moles reaccionanreaccionan: : - - x x + + x x + + xx Moles
Moles equilibrio: equilibrio: exceso exceso x x xx Teniendo en cuenta que por cada mol de NH
Teniendo en cuenta que por cada mol de NH44Cl disociado se forman igual cantidad de reactivos,Cl disociado se forman igual cantidad de reactivos, podemos cons
podemos considerar que en iderar que en el equilibrioel equilibrio: : PPHClHCl = P = PNH3NH3 y por lo tanto tendremos que:y por lo tanto tendremos que:
P
P disociacióndisociación= = P P total total = = P P HClHCl + + P P NHNH3 3 y como ambas presiones son iguales,y como ambas presiones son iguales,
P
P disociacióndisociación= = 2 2 P P HClHCl= = 2 2 P P NHNH3 3 , es decir:, es decir: P P HClHCl = = P P NH3NH3= = P P disociación disociación /2 /2
Hecha esta aproximación procedemos a calcular las constante K
Hecha esta aproximación procedemos a calcular las constante Kpp a a las diferentes temperaturas:las diferentes temperaturas:
T = 518 K
T = 518 K , tendremos:, tendremos: P P 1 1 (HCl)(HCl)==P P 1 1 (NH3)(NH3)= = P P disocidisoci ación ación 1 /2 /2 = 1 = 4040/2 /2 = = 20 20 mm mm de de HgHg
Luego entonces:
Luego entonces: K K p1 p1 = P= PHClHClx Px PNH3NH3 = (20) = (20)22 = 400 = 400
T = 590 K
T = 590 K , tendremos:, tendremos: P P 2 2 (HCl)(HCl)= = P P 2 2 (NH3)(NH3)= P = P disociación2 disociación2 /2 /2 = = 40400/0/2 2 = = 20200 0 mm mm de de HHgg
De igual forma:
De igual forma: K K p2 p2 ==P P 2 2 (HCl)(HCl)==P P 2 2 (NH3)(NH3) ==(200)(200)22 = 40000. = 40000. Sustituyend
Sustituyendo en o en la Ecuación de la Ecuación de Vant´Hoff:Vant´Hoff:
Sustituyend
Sustituyendo o valores:valores:
b)
b)Si tenemos 1 atm de NHSi tenemos 1 atm de NH33 y se le añade un exceso de NH y se le añade un exceso de NH44Cl el Cl el equilibrio de disociación es:equilibrio de disociación es: :: NHNH44Cl Cl (s) (s) NHNH33 (g) + HCl (g) (g) + HCl (g)
Moles iniciales:
Moles iniciales: exceso exceso 0 0 11 Moles
Moles reaccionanreaccionan: : - - x x + + x x + + xx Moles
Moles equilibrio:equilibrio: exceso exceso x x 1 1 + + xx Como ahora conocemos Kp a 518 K,
Como ahora conocemos Kp a 518 K, cuyo valor vamos a calcular cuyo valor vamos a calcular en atm, teniendo en cuenta queen atm, teniendo en cuenta que las presiones serían P
las presiones serían PHClHCl= P= PNH3NH3 = 20 mm Hg = 0,026316 atm, y por tanto el valor de la constante = 20 mm Hg = 0,026316 atm, y por tanto el valor de la constante es:
es: K
Kpp = P = PHClHClx Px PNH3NH3 = (0,026316) = (0,026316)22 = 6,925.10 = 6,925.10-4-4 Si ahora lo aplicamos al caso que
Si ahora lo aplicamos al caso que estamos tratando tenemos que:estamos tratando tenemos que: K
K p p = P = P HClHClx x P P NHNH3 3 = x (1 + x) = x + x = x (1 + x) = x + x 2 2 = 6,925.10 = 6,925.10 -4 -4
Resolviendo la ecuación de 2º grado nos da:
Resolviendo la ecuación de 2º grado nos da: x = 6,92.10 x = 6,92.10 -4 -4 atm. atm.Luego las presiones son:Luego las presiones son:
P(HCl) = x = 6,92.10 P(HCl) = x = 6,92.10 -4 -4 atm atm P(NH P(NH ) ) = 3 3 = 1 1 + + x x = = 1,1,0000060692 92 atm.atm. R R .. ln ln KKpp22 K Kpp11 == H Hoo R R 1 1 T T22 TT11 1 1 de donde: de donde: HHoo == KKpp11 K Kpp22 ln ln 1 1 T T11 T T22 1 1 H Hoo == 1 1 518 518 590 590 1 1 (- 1,987) . ln (- 1,987) . ln 4000040000 400
ooo0ooo ooo0ooo
---5.
5. El cloro puede obtenerse en la industria mediante el proceso Deacon, en el que se quema en unEl cloro puede obtenerse en la industria mediante el proceso Deacon, en el que se quema en un recipiente una mezcla gaseosa de ácido
recipiente una mezcla gaseosa de ácido clorhídrico y oxígeno, originando como producto adicionalclorhídrico y oxígeno, originando como producto adicional vapor de agua. a) Si en un recipiente a 390°C y 1 atmósfera se mezclan 0,08 moles de HCl y vapor de agua. a) Si en un recipiente a 390°C y 1 atmósfera se mezclan 0,08 moles de HCl y 0,100 moles de O
0,100 moles de O22, y se forman 0,0332 moles de cloro, calcular el valor de K, y se forman 0,0332 moles de cloro, calcular el valor de Kpp y K y Kcc; b) ¿Cuál es el; b) ¿Cuál es el rendimiento del proceso?.
rendimiento del proceso?. Resp. a) KResp. a) Kpp=69,58 atm=69,58 atm-1-1, K, Kcc=1,2798 M=1,2798 M-1-1; b) 83%.; b) 83%.
Solución. Solución. a)
a)El proceso Deacon consiste en el siguiente equilibrio:El proceso Deacon consiste en el siguiente equilibrio: 4 4 HCl HCl + + OO22 2 Cl2 Cl22 + + 2 H2 H22OO Moles iniciales Moles iniciales 0,08 0,08 0,100 0,100 0 0 00 Moles reaccionan: Moles reaccionan: - - 4x 4x - - x x + + 2x 2x + + 2x2x Moles equiilibrio: Moles equiilibrio: 0,08 0,08 – – 4x 4x 0,100 0,100 –x –x 2x 2x 2x2x El número total de moles
El número total de moles presentes en el equilibrio es:presentes en el equilibrio es: n
n total total = 0,08 – 4x + 0,100 –x + 2x + 2x = 0,18 – x = 0,08 – 4x + 0,100 –x + 2x + 2x = 0,18 – x
Si tenemos en cuenta que según el enunciado se forman 0,0332 moles de cloro tendremos que: Si tenemos en cuenta que según el enunciado se forman 0,0332 moles de cloro tendremos que:
2x = 0,0332,
2x = 0,0332, de dondede dondex x ==0,0332/2 = 0,0166 moles0,0332/2 = 0,0166 moles Por lo tanto el
Por lo tanto el número de moles de cada compuesto presente en el número de moles de cada compuesto presente en el equilibrio es:equilibrio es: n (
n (HCl) HCl) = 0,08 – = 0,08 – 4x 4x ==0,08 – 4 (0,0166) = 0,0136 moles0,08 – 4 (0,0166) = 0,0136 moles n
n (O (O ) ) =2 2 =0,100 – x = 0,0834 moles0,100 – x = 0,0834 moles
n(H
n(H 2 2 O) = n (Cl O) = n (Cl ) ) =2 2 =2x = 2 (0,0166) = 0,0332 moles2x = 2 (0,0166) = 0,0332 moles
n
n totaltotal = 0,= 0,18 18 – – x x ==0,18 – 0,0166 = 0,1634 moles0,18 – 0,0166 = 0,1634 moles
Conocidos los moles de cada compuesto hemos de conocer el volumen que ocupan para poder Conocidos los moles de cada compuesto hemos de conocer el volumen que ocupan para poder calcular las concentraciones
calcular las concentraciones. Para . Para ello tenemos que:ello tenemos que: P x V
P x V = n x R = n x R x T, sustituyendo valores: x T, sustituyendo valores: 1 x V = 1 x V = 0,1634 x 0,082 x 6630,1634 x 0,082 x 663 Resultado que el volumen es:
Resultado que el volumen es: V = 8,V = 8,888834 li34 litrotross
Conocido el volumen total las concentraciones de cada una de las especies es: Conocido el volumen total las concentraciones de cada una de las especies es:
[Cl [Cl ] ] = 2 2 = [H [H 2 2 OO]] = 0,0332/8,8834 == 0,0332/8,8834 = 3,74.10 3,74.10 -3-3MM [HCl] = [HCl] =0,0136/8,8834 =0,0136/8,8834 = 1,53.10 1,53.10 -3-3MM [O [O ] ] =2 2 =0,0834/8,8834 =0,0834/8,8834 =9,39.10 9,39.10 -3 -3 MM
Conocidas las concentraciones aplicamos la expresión de K
Conocidas las concentraciones aplicamos la expresión de Kcc y tendremos que: y tendremos que:
Conocido K
Conocido Kcc podemos calcular K podemos calcular Kpp haciendo uso de la expresión que relaciona las dos constantes: haciendo uso de la expresión que relaciona las dos constantes: K
Kpp = K = Kcc (RT) (RT) suponiendo todas suponiendo todas las las especies en especies en estado gaseoso:estado gaseoso: n = 4 – 5 = -1n = 4 – 5 = -1 Luego nos queda que:
Luego nos queda que: K
Kpp = = 3802,4 (0,082.663)3802,4 (0,082.663)-1-1 = 69,94. = 69,94.
También se podría haber resuelto este apartado calculando las presiones parciales de cada También se podría haber resuelto este apartado calculando las presiones parciales de cada compuesto presente en el equilibrio y calcular primero K
compuesto presente en el equilibrio y calcular primero Kpp y después procediendo de igual forma y después procediendo de igual forma obtener K
obtener Kcc. En ese caso sería:. En ese caso sería:
Sustituyendo en la expresión de K
Sustituyendo en la expresión de Kpp tendremos que: tendremos que: K Kcc = = [C [Cll22]]22 [ [HH22O]O]22 [HCl] [HCl]44 [O[O22]] == (3,74.10 (3,74.10-3-3))22 (3,74.10 (3,74.10-3-3))22 (1,53.10 (1,53.10-3-3))44 (9,39.10 (9,39.10-3-3)) = 3802,4= 3802,4 P PClCl22 = = PPHH22OO == 0,03320,16340,03320,1634 PPtotaltotal P PHClHCl == PPtotaltotal 0,1634 0,1634 0,0136 0,0136 P POO22 = = 0,16340,16340,08340,0834 PPtotaltotal K Kpp = = P P22ClCl 2 2 . . PP22HH22OO P P44HClHCl . P. POO 2 2 = = nn 0,0332 0,0332 0,1634 0,1634 PPtotaltotal P Ptotaltotal 0,1634 0,1634 0,0136 0,0136 P Ptotaltotal 0,1634 0,1634 0,0834 0,0834 2 2 22 P Ptotaltotal 0,1634 0,1634 0,0332 0,0332 4 4 == 1,698.10 1,698.10-3-3 2,429.10 2,429.10-5-5 = 70,16= 70,16
Conocido K
Conocido Kpp podemos calcular K podemos calcular Kcc haciendo uso de la expresión que relaciona las dos constantes: haciendo uso de la expresión que relaciona las dos constantes: K
Kpp = K = Kcc (RT) (RT) suponiendo todas suponiendo todas las las especies en especies en estado gaseoso:estado gaseoso: n = 4 – 5 = -1n = 4 – 5 = -1 Luego nos queda que:
Luego nos queda que: 70,16 = K
70,16 = Kcc (0,082.663) (0,082.663)-1-1, de donde resulta que:, de donde resulta que: KKcc = 3814,3 = 3814,3
b)
b) Para calcular el rendimiento del proceso, en primer lugar tenemos que proceder al cálculo delPara calcular el rendimiento del proceso, en primer lugar tenemos que proceder al cálculo del rendimiento teórico. Como partimos de cantidades conocidas de los dos reactivo, tendremos que rendimiento teórico. Como partimos de cantidades conocidas de los dos reactivo, tendremos que calcular el reactivo limitante.
calcular el reactivo limitante.
Según la estequiometría por cada mol de O
Según la estequiometría por cada mol de O22 se requieren 4 moles de HCl, si partimos de 0,1 se requieren 4 moles de HCl, si partimos de 0,1 moles de O
moles de O22 nos harán falta entonces 0,4 moles de HCl, pero solo disponemos de 0,08 moles de nos harán falta entonces 0,4 moles de HCl, pero solo disponemos de 0,08 moles de HCl, por lo tanto el reactivo limitante es el HCl.
HCl, por lo tanto el reactivo limitante es el HCl. Por lo tanto tomaremos la
Por lo tanto tomaremos la cantidad de HCl como referencia para calcular la cantidad de Clcantidad de HCl como referencia para calcular la cantidad de Cl 22 teórica teórica .Entonces tendremos que:
.Entonces tendremos que:
Se obtienen 0,04 moles de Cl
Se obtienen 0,04 moles de Cl22 por cada por cada 0,08 moles de HCl 0,08 moles de HCl que reaccionan, pasando esta cantidadque reaccionan, pasando esta cantidad a masa tendremos que la
a masa tendremos que la rendimiento teórico de Clrendimiento teórico de Cl22 es: es:
m (Cl
m (Cl ) ) = 2 2 = n n T T x M = 0,04 x 71 = x M = 0,04 x 71 =2,84 g de Cl2,84 g de Cl22
Pero según los cálculos del equilibrio que hemos hecho, en realidad se obtiene 0,0332 moles de Pero según los cálculos del equilibrio que hemos hecho, en realidad se obtiene 0,0332 moles de Cl
Cl22, cuya cantidad en gramos sería el , cuya cantidad en gramos sería el rendimiento real:rendimiento real:
m (Cl
m (Cl ) ) = 2 2 = n n x x M M = = 0,0,030332 32 x x 71 71 == 2,3573 g de Cl2,3573 g de Cl22 Por lo tanto el
Por lo tanto el rendimiento del proceso es:rendimiento del proceso es:
ooo0ooo ooo0ooo --- n n(C(Cll22) ) == n n(HC(HCl) l) xx 2 moles de Cl2 moles de Cl22 4 4 mmoles oles dde HCle HCl = = 0,08 0,08 xx 2 2 4 4 = = 0,04 0,04 mmoles de oles de ClCl22 Rendimiento =
Rendimiento = Rendimiento real Rendimiento real
Rendimiento teóric Rendimiento teóric oo x 100 =x 100 = 2,3572 2,3572 2,84 2,84 x 100 =x 100 = 83 %83 % nn
