Appunti Chimica

P

- se sono spontanee o no a condizioni standard

- se sono favorite o sfavorite da un aumento di pressione

- se sono favorite o sfavorite da un aumento di temperatura

reazione K Spontaneità Aumento pressione Aumento temperatura

P ∆ ∆ν ∆

a A B G°= - 20 Kcal/mole =0 H° =+50 Kcal/mole

P

B

K = <0 spontanea >0 favorita

P indifferente

P

A ∆ ∆

b A 2B 2 G°= - 20 Kcal/mole H° = -10 Kcal/mole

P ∆ν =1 > 0

B

K = <0 spontanea <0 sfavorita

P P sfavorita

A ∆ ∆ν ∆

c A + B C G° = +10 Kcal/mole = -1 < 0 H° =-50 Kcal/mole

P

C

K = >0 non spontanea favorita >0 sfavorita

P P P

A B ∆ ∆ν ∆

d A + B C+ G°= +20 Kcal/mole =0 H°= +10

P P

D

C

K =

D >0 non spontanea indifferente Kcal/mole>0 favorita

P P P

A B delle seguenti reazioni ed indicare se sono termodinamicamente

2) Scrivere la costante di equilibrio K

P

favorite o sfavorite:

A) da un aumento di pressione;

B) da un aumento di temperatura.

reazione Kp Aumento pressione Aumento temperatura

∆ν ∆

a C + CO 2 CO 2 =2-1=1 > 0 H° = +41,21 kcal/mole >0

P

(s) 2 (g) (g) = CO

Kp P

sfavorita Endotermica favorita

CO 2 ∆ν=1-2= ∆H°

b C + 2 H CH -1 < 0 = -17,89 kcal/mole <0

P

(s) 2 (g) 4 (g) CH

= 4

Kp 2

P

favorita Esotermica sfavorita

H 2 ∆ν=1-1=0 ∆H°

c N + O 2 NO 2 = + 43,2 kcal/mole >0

P

2(g) 2(g) (g) = NO

Kp P P

indifferente Endotermica favorita

N O

2 2

3) In un recipiente vuoto del volume di 10,0 litri vengono introdotte 0,30 moli di A e 0,30 moli di B. La

temperatura viene portata a 500 K e si stabilisce l’equilibrio:

A + B C + D

(g) (g) (g) (g)

Calcolare la costante di equilibrio K a 500 K, sapendo che all’equilibrio nel recipiente sono presenti

p

0,10 moli di C.

A + B C + D

(g) (g) (g) (g)

0,3 0,3 / / moli iniziali ∆n

-0,1 -0,1 +0,1 +0,1 reazione =∆n = -∆n = -∆n

D C A B

0,2 0,2 0,1 0,1 situaz. finale n RT

n RT 0,2x500x0,

0821 0,1x500x0,

0821

= = = = = = = =

C

A

p p 0,821atm 0,41atm

p p

C D

A B V 10 V 10

2

P (0,41)

= = =

C

K 0

, 25

×

P 2

P P (0,821)

A B

4) A 1000°C e alla pressione di 30 atmosfere, le frazioni molari all’equilibrio per la reazione:

C + CO 2 CO

(s) 2(g) (g)

Sono x = 0,17 e x = 0,83; calcolare K alla temperatura di esperienza.

CO2 CO p

= x P = 0,17x30 = 5,1 atm P = x P = 0,83x30 = 24,9 atm

P CO2 CO2 tot CO CO tot

2 2

P ( 24

,

9 )

= = =

CO

K 121

,

5

P P 5

,

1

CO 2

5) In un recipiente del volume di un litro viene introdotta 1 mole di PCl ; alla temperatura di 250° C il

5

composto si dissocia secondo la reazione: PCl PCl + Cl

5 (g) 3 (g) 2 (g)

e all’equilibrio si trova che sono presenti 0,467 moli di Cl .Calcolare le costanti di equilibrio della

2

reazione K e K a 250° C.

c p

PCl PCl + Cl

5 (g) 3 (g) 2 (g)

1 / / moli iniziali n = n = x= 0,467

PCl3 Cl2

1-x x x moli all’equilibrio n = 1-x= 1-0,467=0,533

PCl5

c = c = n /V= 0,467 c = n /V= 0,533

PCl3 Cl2 Cl2 PCl5 PCl5

2

c c ( 0

, 467 )

PCl Cl

= = =

3 2

K 0

, 409

c c 0

,

533

PCl 5

∆ν=1 = K (RT) = 0,409x0,0821x523=17,6

T=523 K K

p c

6) In un recipiente del volume di 20 l vengono introdotte 2,7 moli di H e 1,0 moli di I ; la miscela

2 2

viene riscaldata fino ad una data temperatura, alla quale avviene la reazione:

+ I 2 HI

H

2 (g) 2 (g) (g)

Sapendo che all’equilibrio si ottengono 1,9 moli di HI, calcolare la costante di equilibrio della reazione.

H + I 2 HI all’equilibrio

2 (g) 2 (g) (g)

2,7 1,0 / moli iniziali n = 2x= 1,9 x= n /2= 0,95

HI HI

-x -x +2x reazione n = 2,7-x= 2,7-0,95= 1,75

H2

2,7-x 1,0-x +2x moli all’equilibrio n = 1,0-x= 1,0-0,95= 0,05

I2

( ) ( )

2 2

2HI 2HI

n / V

c n 1

,

9 ∆ν=0

= = = = =

HI K =K

K 41

,

3

( ) ( ) c P

×

c c c n / V n / V n n 0

, 05 1

, 75

H I H I

H I

2 2 2 2

2 2

7) 2,0 grammi di NH Cl vengono introdotti in un recipiente vuoto del volume di 10 litri; alla temperatura

4

di 250 °C, si misura nel recipiente una pressione di 0,053 atm dovuta alla reazione:

→

←

NH Cl NH + HCl

4 (s) 3 (g) (g)

Calcolare: a) la costante di equilibrio della reazione K ;

p

→

←

NH Cl NH + HCl

4 (s) 3(g) (g)

0 – x x x n = n P = P

n NH3 HCl NH3 HCl

P = P + P P = P = P /2 =0,053/2=0,0265 atm

tot NH3 HCl NH3 HCl tot

. 2 -4

K = P P = (0,0265) = 7,02x10

p NH3 HCl

b) il numero di moli di NH e HCl prodotte;

3 ×

P V 0

, 0265 10

=

HCl

PV=nRT T= 523 K n = n = = 0,0062

NH3 HCl ×

RT 0

, 0821 523

c) il peso del residuo solido (NH Cl).

4 0

g 2

NH Cl

= = =

0 4

n

= PA +4PA + PA = 53,45 g/mol 0,0374 =n°

PM NH4Cl N H Cl NH Cl

4 PM 53

, 45

NH Cl

4

NH4Cl.

n = n°-x= 0,0374-0,0062= 0,0312 g = n PM = 0,0312x53,45 = 1,67 g

NH4Cl NH4Cl NH4Cl

8) In un recipiente del volume di 6,0 l vengono introdotte 0,20 moli di CO e 0,030 moli di H ; ad

2 2

una data temperatura si stabilisce l’equilibrio:

CO + H CO + H O

2 (g) 2 (g) (g) 2 (g) .

All’equilibrio sono presenti nel recipiente 0,020 moli di CO. Calcolare K

c

CO + H CO + H O

2 (g) 2 (g) (g) 2 (g)

0,2-x 0,03-x x x moli all’equilibrio

n = 0,02=x n = n = 0,02 n = 0,2-x = 0,18 n = 0,03-x = 0,01

CO H2O CO CO2 H2

2

c c ( n / V )( n / V ) n n ( 0

,

02

)

H O H O H O

= = = =

CO CO CO

2 2 2 0

, 22

=

K

c ×

c c ( n / V )( n / V ) n n 0

,

18 0

,

01

CO H CO H CO H

2 2 2 2 2 2

-3

9) 6,3 x10 moli di Br vengono introdotte in un recipiente del volume di 2,8 litri e la temperatura

2

viene portata a 1978 K. Ad alta temperatura Br si dissocia in Br monoatomico secondo la

2

reazione:

Br 2 Br

2 (g) (g)

Sapendo che all’equilibrio nel recipiente si misura una pressione totale pari a 0,449 atm, calcolare la

costante di equilibrio K .

P −

× × ×

3

RT 6

,

3 10 1978 0,0821

= × = = =

0 0B o

P n 0,365 atm P

B

r r V 2,8

2 2 0 0

Br 2 Br P = P –x +2 x = P +x = 0,449 atm

2 tot

0 0

P – x 2x x = P - P = 0,449 – 0,365 = 0,084 atm

tot 0

P = 2x = 2 x0,084 = 0,168 atm P = P – x = 0,365-0,084 = 0,281 atm

Br Br2

2 2

P ( 0

,

168

)

= =

Br

Kp= 0

,

100

P 0

, 281

Br

2

10) Calcolare Kp in atmosfere per la reazione

N O 2 NO

2 4 (g) 2 (g)

α=

sapendo che a 50°C e P = 344,4 torr 0,577.

N O 2 NO moli totali

2 4 (g) 2 (g)

n°(1-α) n°2α n°(1+α )

° α

n 2 2 x 0

,

577

= = 0

,

732

x = P = x P

NO2 NO2 NO2

° + α +

n (

1 ) 1 0

,

577

° − α −

n (

1 ) 1 0

,

577

= = 0

, 268

x = = 1- x P = x P

° + α +

N2O4 NO2 N2O4 N2O4

n (

1 ) 1 0

,

577

2 2NO 2

P x ( 0

,

732

)

NO = = × =

2 2 P 0

, 44 0

,

88

P = 0,44 atm K =

p P x 0

, 268

N O 4 N O 4

2 2