Question

Pregunta B4.- En un recipiente cerrado de 10 L, que se encuentra a 305 K, se introducen 0,5 mol de N2O4 (g).
Este gas se descompone parcialmente según la reacción N2O4 (g) ⇆ 2 NO2 (g), cuya constante de equilibrio Kp
es 0,25 a dicha temperatura.
a) Calcule el valor de la constante de equilibrio Kc.
b) Determine las fracciones molares de los componentes de la mezcla en el equilibrio.
c) Calcule la presión total en el recipiente cuando se ha alcanzado el equilibrio.
Dato. R = 0,082 atm·L·(mol^-1)·(K^-1)
.
Prueba selectividad para la comunidad de Madrid. Convocatoria Jun 2014-2015. Química.

Answer 1

Pregunta B4.-

En un recipiente cerrado de 10 L, que se encuentra a 305 K, se introducen 0,5 mol de N2O4 (g).

Este gas se descompone parcialmente según la reacción N2O4 (g) ⇆ 2 NO2 (g), cuya constante de equilibrio Kp es 0,25 a dicha temperatura.

a) Calcule el valor de la constante de equilibrio Kc.

Kp = Kc . (R x T)Δⁿ
0,25 = Kc . (0,082 . 305 K)
Kc = 0,25 ÷ 25,01 = 0,0099
Kc = 0,0099

NOTA:
Δⁿ= moles de productos menos moles de reactivos

Respuesta: 
La constante de equilibrio Kc es de 3,831.

b) Fracciones molares de los componentes de la mezcla en el equilibrio.

Fracción molar = $\frac{Moles/de/soluto}{Moles/de/la/disolucion}$

Moles iniciales =                 N2O4 (g) ⇆ 2 NO2 (g)
                                                0,5                0
Moles en el equilibrio=              1                 2

Las concentraciones en el equilibrio de ambas especies es:

N₂O₄ = 1 - x ÷ 10 L =  $\frac{1-x}{10L}$
NO₂ = 2 . x ÷ 10 L = $\frac{2 . x }{10L}$

...Que llevadas a la constante de equilibrio Kc, se tiene:

Kc = (NO₂)² ÷ (N₂O₄) → 3,831 = $\frac{x^2} {5^2} / \frac{1-x} {20}$ → Se lleva a una ecuación de segunda grado que nos lleva a 2,36 como el resultado de X.

N₂O₄ = 1 - x / 1 + x = 1 - 2,36 / 1 + 2,36 = -1,36 / 3,36 = -0,40
NO₂ = 2 . x / 1 + x = 2 . 2,36 / 1 + 2,36 = 4,72 / 3,36 = 1,40

c) Calcule la presión total en el recipiente cuando se ha alcanzado el equilibrio.

                                                         PT . V = NT . R . T

Donde:
PT = presión total.
V = volumen.
R = constante de los gases ideales (0,082 atm.L.mol⁻¹.K⁻¹)
T = temperatura (en K)

PT . 10L = 0,5 ₓ 0,082 ₓ 305 K
PT = 15,505 ÷ 10L
PT = 1,2505

Prueba selectividad para la comunidad de Madrid.
Convocatoria Jun 2014-2015. Química.