Problemas de Equilibrio Quimico

PROBLEMA
Dada la siguiente reacción:

PCl5 (g) <----> PCl3 (g) + Cl2 (g) Kc = 0,0224 a 500K

a) Calcular cuantos moles de reactivo hay que agregar a un recipiente de 5 L para que la concentración de PCl5 en equilibrio sea de 0,4 mol/L.
b) Si Kc = 33.3 a 760K, indicar si la reaccione s endotérmico o exotérmica y a cual de dichas temperaturas es más estable el PCl5 (g)


SOLUCION AL PROBLEMA
Parte a)


Reaccion: PCl5 (g) <----> PCl3 (g) + Cl2 (g)

Ademas,

K c = [PCl3][Cl2]/[PCl5] = 0,0224

x.x/0,4 = 0,0224 (500K), despejando x; x = 0.0995M (mol/L)

i-x = o,4 si x es igual a 0.0995 entonces i = 0,4-0,0995 = 0,495 moles/L
Como el envases es de 5 Litros entonces:

1 L ........0,495 moles
5 L ........ X

x= 2,475 moles (solucion a la parte a del problema)

Parte b)

El PCl5 sera mas estable a la temperatura en la que el equilibrio este desplazado hacia los productos (izquierda). Observando las dos Kc:

Kc (500) = 0,0224

Kc (760) = 33,3

Vemos que a 500 la Kc es menor. Como Kc es un cociente (productos)/(reactivos) entonce a 500K el equilibro esta desplazado hacia la izquierda (que es precisamente donde se encuentra el PCl5).

Solucion a la parte b: El PCl5 es mas estable a la temperatura de 500K (menor)

OJO como la Kc aumenta con el aumento de temperatura entonces la reaccion es endotermica. Por que?

Si Kc aumenta (de 0.0224 a 33.3) entonces quiere decir que el eq. se ha desplazado a la derecha, esto es, mas productos (numerador) menos reactivos (denominador). Entonces, si se aumenta la temperatura y el equilibrio se ha desplazado a la derecha, el calor actua como un reactivos mas:

PCl5 (g) + calor <----> PCl3 (g) + Cl2 (g)

Este tipo de reaccion es endotermica

PROBLEMA
Un estudiante, trabajando en equilibrio

I2(g) <----> 2I (g)

A alta temperatura pone 0,10 moles de I2(g) en un recipiente de 1L, observa que la presión total de equilibrio es un 40% mas alta que la inicial. Cual es el valor de Kc para esta reacción?

SOLUCION AL PROBLEMA:

I2(g) <----> 2I (g) ecuación en el equilibrio

0,1 <----> 0,00 inicialmente

-x <----> +2x cambio para llegar al equilibrio
(el signo – significa se consume, el + se forma)

0,1- x <---->2x..............en el equilibrio


Recuerden que la presión de un sistema gaseoso depende del número de moles que hay en el sistema (PV =nRT), entonces si un sistema aumenta su presión un 40% es de suponer que el numero de moles ha subido en un 40% mas (si no ha cambiado el volumen, ni la temperatura).

Por tanto en este problema en el equilibrio habrá 40% mas de número de moles que al inicio, esto es;

n moles en equilibrio = 1,4 x n moles iniciales (1,4 significa matemáticamente 40% más)
n mol eq. = 1,4 x 0,1 moles = 0,14 moles

Entonces:

En el equilibrio:

(0,1 – x) + 2x = 0,14 por lo que x = 0,04 (despejando x)

La Ecuación de Kc es:

Kc = [I]2/[I2] = (2x)2/(0,1-x) = [2(0,04)]2/(0,1-0,04) = 0,11

PROBLEMA

Un recipiente a 700K contiene H2(g) e I2(g) en concent. iniciales de 0,1110 y 0,0995 M respectivamente. Si al cabo de un tiempo, cuando la reaccion ha llegado al equilibrio, la concentracion de H2(g) es 0,0288 M. Cual sera el valor de Kc?
H2(g) + I2(g) <-----> 2HI (g)

SOLUCION

H2(g) + I2(g) <-----> 2HI (g)







pero en el equilibrio la concentracion de H2(g) es 0,0288, entonces:
0,111-x = 0,0228 -----> x = 0.111-0,0228 = 0,0822M

Sustituyendo x en la ecuacion de la contante de equilibrio para esta reaccion

Kc = (2.0,0822)(2.0,0822)/(0,0288)(0,0885-0,0822) = 54,19