Esercizio su equilibrio chimico?
Si introduce in un recipiente di 5 l un campione di 100 g di PCl5 e si lascia raggiungere l'equilibrio a 350°con i suoi prodotti di decomposizione PCl3 e Cl2 (tutte le sostanze sono gassose a 350°). La Kc dell'equilibrio è 2,50.Calcolare la composizione della miscela all'equilibrio.
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@ Claudio : la Kp non è uguale 2 .5 in quanto è Kc = 2.5 !!!!!
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Calcoliamo la concentrazione di PCl5 = moli / V;
100g / 208.26 g/mole = 0.4815 moli
[PCl5 ] = 0.4815 moli / 5 L = 0.096 moli /L
___PCl5 <-------------->PCl3 + Cl2
0.096 - x____________x____ x
[PCl3 ] * [Cl2 ] /[PCl5] = Kc
x * x / (0.096 - x) = 2.5
Risolvendo per x
x = 0.09257
Queste sono concentrazioni :
Le moli all'equilibrio sono date dalla concentrazioni moltiplicate il volume :
moli Cl2 = moli PCl3 = 0.9257 * 5 ( moli/L * L) = 0.4628 moli
moli PCl5 = (0.096 - 0.09257) * 5 ( moli/L * L) = 0.01715 moli
Quindi la miscela è composta da : 0.4628 moli di Cl2 ; 0.04628 moli di PCl3 ; 0.01715 moli PCl5.
N.B
le moli totali sono 0.4628 + 0.4628 + 0.01715 = 0.94275
Se vuoi le % delle singole moli devi semplicemente applicare a formuletta :
moli componenete ( Es PCl3) / moli_totali * 100
% Cl2 = 0.4628 /0.94275 * 100 = 49.08%
%PCl3 = 0.4628 /0.94275 * 100 = 49.08%
% PCl5 = 0.01715 / 0.94275 * 100 = 1.82 %
La reazione che avviene è PCl5 = PCl3 + Cl2
Quindi da una mole di PCl5 che si dissocia se ne forma una di PCl3 e una di Cl2
Calcoliamo innanzi tutto la pressione dei 100 g di PCl5 (PM=208,2) nelle condizioni indicate:
P=nRT/V = 100/208,2 • 0,082 • 623/5 = 4,9 atm
La costante di equilibrio è:
Kp = P(PCl3) • P(Cl2)/ P(PCl5)
Indichiamo con Pi la pressione iniziale di PCl5. Poiché P(PCl3)=P(Cl2), possiamo scrivere:
Kp = P(Cl2)^2/(Pi - P(Cl2))
2,50 = P(Cl2)^2/(4,9 - P(Cl2))
P(Cl2)^2 + 2,5• P(Cl2) – 11,25 =0
P(Cl2) = 2,33
Quindi P(PCl3) =2,33
P(PCl5)= 4,9 – 2,33 = 2,57
Calcoliamo la composizione finale in peso.
Poiché le pressioni parziali di ciascun gas sono proporzionali al rispettivo numero di moli, possiamo esprimere le concentrazioni in % m/m come segue:
Cl2 : 2,33 * 70,9*100/( 2,33 * 70.9 + 2,33 * 137,3 + 2,57 * 208,3)
PCl3: 2,33 * 137,3*100/( 2,33 * 70.9 + 2,33 * 137,3 + 2,57 * 208,3)
PCl5: 22,57 * 208,3*100/( 2,33 * 70.9 + 2,33 * 137,3 + 2,57 * 208,3)
(Nella formula abbiamo utilizzato i pesi molecolari delle tre sostanze)
Otteniamo:
Cl2 16,2 % m/m
PCl3 31,4 % m/m
PCl5 52,4 % m/m