Question

PROBLEMA 5.- En un recipiente de 5 L se introducen 3,2 g de COCl2 a 300 K. Cuando se alcanza el
equilibrio COCl2 CO + Cl2, la presión final es de 180 mm de Hg. Calcula:

a) Las presiones parciales de COCl2, CO y Cl2 en el equilibrio.


DATOS. R = 0,082 atm · L · mol–1 · K–1; Ar
(C) = 12 u; Ar
(O) = 16 u; Ar
(Cl) = 35,5 u.


Prueba de Selectividad Madrid, Junio 2011, QUIMICA

Answer 1

PROBLEMA 5.- En un recipiente de 5 L se introducen 3,2 g de COCl2 a 300 K. Cuando se alcanza el
equilibrio COCl2 CO + Cl2, la presión final es de 180 mm de Hg. Calcula:

a) Las presiones parciales de COCl2, CO y Cl2 en el equilibrio.


DATOS. R = 0,082 atm · L · mol–1 · K–1; Ar
(C) = 12 u; Ar
(O) = 16 u; Ar
(Cl) = 35,5 u. 

Las presiones parciales de los componentes del equilibrio se pueden calcular mediante la ecuación de gases ideales conocido el volumen, la temperatura y los moles de cada componente. 

$Pi \frac{niRT}{V}$

Para calcular los moles en el equilibrio hay que tener en cuenta que el fosgeno (COCl2) se disocia según el siguiente cuadro de reacción.

                                                   COCl₂ (g) CO (g) Cl (g) 
C iniciales (mol)                               n₀          -         -
C Equilibrio (mol)                         n₀ - x         x        x 

Siendo no el número de moles iniciales y x los moles de fosgeno (COCl₂) que se disocian.
 
El número total de moles en el equilibrio se puede calcular con los datos del equilibrio y como suma de los moles de cada uno de los componentes.  

$n_{Eq} = n(COCI _{2} ) _{Eq}+ n(CO) _{Eq} +n(CI _{2}) _{Eq}= n_{o}+x$

$n_{Eq}= \frac{P _{Eq}. V }{RT}= \frac{ \frac{180}{760}atm. 5L }{0,082 \frac{atm.L}{mol.K}. 300K } =0.048mol : n_{o}= \frac{m(COCI_{2}) }{M(COCI_{2})}= \frac{3,2g}{99g/mol}= 0,032mol$

Sustituyendo en la igualdad anterior:  048,0 = 032,0 + x : x = 016,0
 
Número de moles y presiones parciales en el equilibrio  

$n(COCI_{2})_{Eq} = n_{o}- x = 0,032- 0,016=0,016 : P_{COCI_{2} }=[tex] \frac{0,016mol.0,082 \frac{atm.L}{mol.K}.300K }{5L}= 0,08atm$ [/tex]

$n(CO)_{Eq}= n(CI_{2} )_{Eq} = x = 0,016:P_{CO}= P_{CI_{2} =$\frac{0,016mol.0,082 \frac{atm.L}{mol.K}.300K }{5L}= 0,08atm

El problema también se puede resolver en función de las presiones planteando el cuadro de reacción en función de la presión.

                                                   COCl₂ (g) CO (g) Cl (g) 
C iniciales (atm)                               p₀          -         -
C Equilibrio (atm)                         p₀ - x         x        x 

Siendo x la presión de equilibrio del monóxido de carbono y del cloro molecular.

$P_{T}= ∑ P_{i}= P_{COCI_{2} }+ P_{CO}+ P_{CI_{2} = P_{o} + x$

$P_{T} = \frac{180}{760}= 0,24atm: P_{o}= \frac{ n_{o}RT }{V}= \frac{ \frac{3,2g}{99g/mol}.0,082 \frac{atm.L}{mol.K}.300K }{5L}= 0,16atm$

0,24= x+ 0,16: x = 0,08 atm 
$P_{COCI_{2} }= P_{o}+x= 0,24= x+ 0,16: x = 0,08 atm: P_{CO}= P_{CI_{2}= x = 0,08atm$

Prueba de Selectividad Madrid, Junio 2011, QUIMICA