Question

Se calienta a 270 o C, exactamente 1 mol de H2 y 1 mol de I2 en una cámara de 30 L donde antes se había hecho vacío. El valor de k es 49,5 para determinar a) las moles de cada gas en equilibrio, b) la presión total de la cámara, c) las presiones parciales de cada gas en el equilibrio d) si se introduce un mol más de H2 en el sistema en equilibrio, calcular las moles de yodo que quedan sin reaccionar.

Answer 1

Para el calentamiento de H2(g) e I2(g) en la cámara se obtienen los valores siguientes:

a) Los moles de cada gas en el equilibrio son: H2g = 0.765 mol ; I2g= 0.765 mol

b) Presión total de la cámara es 2.271 atm

c) Presiones parciales son     (H2) = 1.135 atm     (I2)= 1.135 atm

d)     Moles de I2 sin reaccionar en el nuevo equilibrio :    0.234 mol    

 

Explicación:

Datos

T1= 270°C+273= 543 K

mol H2= 1  mol

mol I2= 1 mol        

Vcámara= 30 L

k= 49.5

a. mol equilibrio=?

b. Ptotal=?

c. Pparcial equilibrio=?

d. moles I2 sin reaccionar=?

Reacción

H2+I2⇄ 2HI

Mezcla de  gases

Cada gas se comporta como si estuviera solo en el recipiente

(H2)i = moles/L= 1 mol/30L= 0.0333 mol/L

(I2)i= moles/L= 1 mol/30L= 0.0333mol/L

        Conc. H2        Conc I2     Conc. HI

(i)         0.0333          0.0333            0

(e)       0.0333 -x       0.0333-x         x

Expresión para constante k en el equilibrio

k= (HI)2 / (H)2 * (I)2

k= x2 / (0.0333 -x)2  *  (0.0333 -x)2 = 49.5      

                                                                                                                                                           

El producto de estos dos términos es muy pequeño de aquí que se supone que x es mucho menor que 0.0333

49.5= x2 / 0.0333(2) * 0.0333(2)

49.5= x2/ 1.23* 10 (-6)

49.5 * 1.23 *10(-6) = x2  

6.1 *10(-5)= x2

x= √ 6.1*10(-5)

x = 7.8*10 (-3)= 0.0078

x es la concentración en equilibrio de HI

(H2) = 0.0333- 7.8*10 (-3)= 0.0255 mol/L

a)mol (H)2= M*V= 0.0255 mol/L* 30 L= 0.765 mol

  mol (I)2= M*V= 0.0255 mol/L* 30 L= 0.765 mol

b) Presión total de la cámara

Para determinar la presión total en el equilibrio, considerar la cantidad total de sustancia gaseosa que hay: 0.765 mol*2=1.53 moles entre los dos gases. Sustituyendo en la ecuación de los gases ideales

P*V =n RT

P= nRT/V

P= 1.53 mol* 0.082 atm*L* 543 K  / 30 L=  2.271 atm

c) Presiones parciales de cada gas

Se aplica Ley de Raoult

Pp H2= (0.765/1.53 )* 2.271 atm = 1.135 atm

Pp I2 =   (0.765/1.53 )* 2.271 atm = 1.135 atm

d)  nueva expresión para el equilibrio será

 

k= (HI)2 / (H)2 * (I)2

(H2)i = moles/L= 2 mol/30L= 0.0666 mol/L

(I2)i= moles/L= 1 mol/30L= 0.0333 mol/L

 Conc. H2          Conc I2       Conc. HI

(i)      0.0666          0.0333            0

(e)    0.0666 -x       0.0333-x         x

49.5= x2 / 0.0666(2) * 0.0333(2)

49.5= x2/0.0000049

49.5*0.0000049 =x2 =0.000244

x= √0.000244 = 0.0156

x= 0.0156 mol/L

Concentración equilibrio de I2

(I)2 e) 0.0333 -x = 0.0333 - 0.0156 = 0.0177 mol/L

mol (I)2= M*V= 0.0177 mol/L* 30 L= 0. 531 mol

Moles  I2 sin reaccionar = 0.765 mol - 0.531 mol= 0.234 mol