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)

 

NoNO

NOKc

SiCOCl

ClCOKb

NoOHCO

HCOKa

2/12

2/12

2

2

2

22

)

)

)

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

2

I

IK

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

22

21 ;

CO

COK

H

OHK i

14.0

490

6721

22

2 iKKCOH

COOHK

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) PT = 0.116 atm

23 CO

2NHp2

23 PPK;CONHK

222

23

23

COCOCOT

CONHT

CONH

P3PP2P

PPP

P2P

3

PP T

CO2

3COCO

2COCO

2NHp 22223

P4P)P2(PPK

433

TP 1031.2

27

116.04

3

P4K

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 ; Kp = K

1225

02.002.0

7.0

PP

P

RT

P

RT

PRTP

IH

HIQ

2

IH

2HI

IH

2

HI

22

2

2222

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

MV

n;

RT

P

V

n;nRTPV

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 HIC- C- 2

3.55

)C)(C(

)2(K;3.55

IH

HIK

2

22

2

Svolgendo l’espressione:

42 = K(C2+2-2C)42 = KC2+K2-2KC ; 0 = KC2+K2-2KC-42 RiordinandoK2 - 42 - 2KC + KC2 = 0Raggruppando(K – 4)2 - 2KC + KC2 = 0

(K – 4)2 - 2KC + KC2 = 0

Otteniamo una equazione di secondo grado, e risolvendo in

)4K(2

KC)4K(4)KC2(KC2 22

ax2+bx+c=0

a2

ac4bbx

2

Sostituendo i valori di K e C

)eimpossibil(36.1

788.0

2

6.102

75.296.1103.512

3.553.514)6.110(3.552

= 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= 2.4Peso SO2Cl2 = 6.7 gPM SO2Cl2 = 32+16*2+35.5*2=135.0T = 375 K

Calcolo pressione SO2Cl2

atm. 1.53 1

375082.00.135

7.6

V

nRT P0

SO2Cl2(g) SO2(g) + Cl2(g) 

P0-PCl2 PSO2 PCl2 PSO2 = PCl2

2

2

22

22

Cl0

2Cl

ClSO

ClSOP PP

P

P

PP K

2

KP4KKP P0

2PP

Cl2

0 KP -KP P

KP - KP P

P0PCl2Cl

PClP02Cl

22

22

atm 3.45-

atm 1.05

2

4.52.4-

2

7.1476.54.2P

2Cl

atm 0.48 1.05-1.53 P

atm 1.05 P

atm 1.05 P

22

2

2

ClSO

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 )x53.1(

x)x0.1(

P

PP K

22

22

ClSO

ClSOP

26.4

86.0

2

12.54.3

2

67.344.34.3x

067.3x4.3x

x2.4-1.532.4 x x

2

2

2

atm 0.67 86-0-1.53 P

atm 0.86 P

1.86atm 0.86 1.0 P

22

2

2

ClSO

SO

Cl

atm 0.48 P

atm 1.05 P

atm 1.05 P

22

2

2

ClSO

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) Kp = 0.150.5 atm 0.4 atm 0.2 atm

35.05.0

4.02.0

P

PPQ

2/1

NOBr

NO2/1

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

0036.00004.002.0

)K1(2

)K01.0)(K1(4K2.0K2.0x

0K01.0Kx2.0)K1(x

xK2.0xKK01.0x

x2.0x01.0

x

x1.0x1.0

xx

HCO

OHCOK

2

2

22

2

2

22

2

atm3.4P

atm3.45

690082.038.0P

moli38.05076.0VMCOmoli

M076.0024.01.0CO

2

2

H

CO

2

2

atm36.1P

atm36.15

690082.012.0P

moli12.05024.0VMCOmoli

OH

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 = PCO2 = 3.9 10-2

atm27.00741.0109.39.1P

109.39.1KKP;9.1

PP

109.3PK;9.1P

PK

2CO

221

2CO

2CO

CO

2CO2

CO

2CO

1

2

2

2