PROBLEMAS DE EQUILIBRIO QUÍMICO

PROBLEMAS DE EQUILIBRIO QUÍMICO

1. A 298 K tenemos los datos siguientes:

Se colocan un mol de H2 y un mol de I2 en un recipiente a 500 K. A esa temperatura sólo están presentes gases y se establece el equilibrio

H2 + I2(g)→ 2HI(g)

Calcúlese Kp a 500 K y la fracción mol de HI presente de 500 K y 1 atm. ¿Cuál sería la fracción mol de HI a 500 K y 10 atm?

Información adicional:

SOLUCIÓN:

Inicialmente hay que determinar el valor del ∆Gor (kJ/mol) y ∆Hor a 25oC.

∆Gor= 2*(1.72)-(0)-(19.36)= -15.92 kJ/mol

∆Hor= 2*(26.36)-(0)-(62.421)= -9.7 kJ/mol

Con estos valores calculamos la constante a 298 K

[pic 1]

El valor de la constante a esta temperatura es Keq= 617.47

De acuerdo con el modelo de van’t Hoff la ecuación se puede aplicar de la siguiente manera:

[pic 2]

KeqT= Keqo*exp(=126.96[pic 3]

De acuerdo con la forma de la constante de equilibrio en términos de presiones parciales tenemos:[pic 4][pic 5]

[pic 6]

[pic 7]

Por lo tanto, no influye la presión sobre el equilibrio. El valor de la constante de equilibrio no varía más que con la temperatura.

b) La composición molar al equilibrio para 500 K y 1 atm, y para 10 atm es la misma. Por lo que el balance de materia se resolverá una sola vez.

Vamos a establecer la tabla de variación de cantidades molares:

 Entonces  = n HI /n totales= 2NAoXA/(2NAo)= XA[pic 8]

Sustituyendo estos términos en la ecuación de la constante tenemos:

Ky= 4XA2/( 1-XA)*(1-XA)= 4 XA2/(1-XA)2

XA= Ky/4/(1+ Ky/4)=0.8492[pic 9][pic 10]

La fracción mol de HI es de  yHI=0.8492,  es decir corresponde al valor de XA.

Ejercicio 1: Calcular a 350 K y a 450 K la conversión para una alimentación equimolar.

Ky@350 K= 345.15[pic 11]

Ky@450 K= 164.13

XA@350 K=0.90

XA@450 K= 0.86

NBo= 3NAo    % mol H2= 75%    25% I2

Ejercicio 2: Calcular a 500 K para una alimentación hidrógeno en exceso.

NT= 4NAo

XAeq= (NAo-NAeq)/NAo

Según la ecuación de van’t Hoff

[pic 12]

Ky=Kp=  (2NAoXA/4NAo)2/[(NAo(3-XA)/4NAo)*(NAo(1-XA)/4NAo)

Ky= 4XA2/[(3-XA)(1-XA)]

XA= 0.9848

1. Considérese el equilibrio siguiente a 25oC

PCl5(g) → PCl3(g) + Cl2(g)

1. A partir de los datos siguientes calcúlense ∆Gor y ∆Hor a 25oC.
2. Calcular el valor de Kp a 600 K
3. A 600 K, calcúlese el grado de disociación con una presión total de 1 atm y 5 atm.

Datos:

Cpo PCl5(g)= 112.8 J/mol K           ∆Cp= (71.8)+(33.91)-(112.8)= -7.09 J/mol K

Cpo PCl3(g)= 71.8 J/mol K

Cpo Cl2(g)= 33.91 J/mol K

∆G or= 37 kJ/mol

∆Hor=88 kJ/mol

Keq0= e(-∆G or/RT) = 3.26x10-7

+ ∆Cpln(T/To)- ∆CpTo (1/To – 1/T)[pic 13]

Keq@600 K= 16.01= Kp=Ky

Kp= Ky P∆n   ∆n=1    Kp=Ky (P=1 atm)

Nt= NAo(1+XA)  

Ky=  [XA/(1+XA)]*[XA/(1+XA)]/[(1-XA)/((1+XA)]  

...