Soluzione Dai dati di energia libera standard di formazione si può ricavare il G per la reazione:

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1 La metilammia, reagisce co acqua allo stato gassoso portado alla formazioe di alcool metilico e ammoiaca secodo la reazioe: (g) + H (g) H(g) + (g). Soo oti i segueti dati a 5 C G f (kj mol -1 ) (g).16 H(g) H (g) (g) -16,45 Calcolare il valore della costate d'equilibrio a 5 C. I u recipiete a 690 C vegoo itrodotte 0,0 mo li di (g), 0,0 di H (g), 0,0 di H(g) e 0,0 di (g). Determiare la composizioe del sistema quado ha raggiuto l equilibrio. Soluzioe Dai dati di eergia libera stadard di formazioe si può ricavare il G per la reazioe: G G f(h) + G f() -( G f() + G f(h) ) ( ) 18 kj mol -1 E ora possibile calcolare la costate di equilibrio a 690 C per la reazioe utilizzado l equazioe: G K e RT e Ua volta ota la costate di equilibrio si può determiare come evolve il sistema per raggiugere l'equilibrio calcolado il quoziete di reazioe relativo alla situazioe iiziale: Q [ H] [ ] [ ] [ ] H H H H Risulta che: Q > K Quidi il sistema evolverà dai prodotti verso i reageti; essedo uitari i coefficieti stechiometrici di tutti i composti, questo sigifica che ua quatità di icogita () 1

2 dovrà essere sottratta alle dei due reageti iizialmete preseti el sistema metre la stessa quatità dovrà essere sommata alle dei due reageti iizialmete preseti el sistema. Lo schema sarà quidi: (g) + H (g) H(g) + (g). Moli iiziali Moli all equilibrio A questo puto possiamo determiare l icogita utilizzado la costate di equilibrio: K [ H] [ ] [ ] [ ] H H (0. ) (0. ) (0. + ) (0. + ) (0. ) (0. ) (0. + ) (0. + ) ( ) Risolviamo ora l equazioe di secodo grado ± ± , Soluzioi: Delle due soluzioi solamete ua ha u sigificato fisico legato al fatto che l uico valore accettabile è quello che o comporta valori di umero di egativo; quidi il valore accettabile dovrà essere compreso ell itervallo: 0 < < 0. tale codizioe è soddisfatta solo per la secoda radice ( ). Sostituedo si ha quidi:

3 (g) + H (g) H(g) + (g). Moli iiziali Moli all equilibrio Moli all equilibrio Possiamo ora esprimere la composizioe del sistema i termii di umero di, frazioe molare o cocetrazioe a secoda della specifica richiesta dell esercizio: - Numero di - Cocetrazioe [ ] [ ] [ ] H H / l 4 [ ] 910 / l / l / l - Frazioe molare

4 Esercizi proposti 1) A 800 K si itroduce i u recipiete di 10,00 dm ua miscela costituita da 0.1 di H (g) e 0.1 di C (g). All equilibrio soo preseti di C (g) grazie alla reazioe: C (g) + H (g) C (g) + H (g) Quali soo le cocetrazioi di tutte le specie all equilibrio? Quale sarà la cocetrazioe delle specie all equilibrio se la miscela iiziale è costituita da 1,00 di H (g) e 0,100 di C (g)? ) Il valore di G 0 f per HI (g) è pari a 1. kj/mole a 5 C. Calcolare la composi zioe della miscela all equilibrio otteuta mescolado di H (g) e 0.4 di I (g) i u recipiete di volume pari a 0 litri e la pressioe che si stabilisce el recipiete all equilibrio a T5 C. ) A 50 C per la reazioe: PCl 5(g) PCl (g) + Cl (g) la costate di equilibrio Kp è pari a I u esperimeto 0.7 di PCl 5 vegoo itrodotte i u reattore e portate a 50 C. A equi librio raggiuto la pressioe è 1 atm. Calcolare le pressioi parziali dei tre compoeti gassosi all equilibrio 4) Si cosideri la reazioe di formazioe dell estere CC H 5 a partire da acido acetico e alcol etilico: C H 5 H + CH CC H 5 + H La costate di equilibrio per questa reazioe è K 4 a 100 C. Se iizialmete le cocetrazioi di C H 5 H, CH e H soo rispettivamete pari a 0,,,0 e 0,01 /dm e l estere è totalmete assete, quali soo le cocetrazioi delle specie a equilibrio raggiuto? 4

5 5) Per la geerica reazioe: A (g) + B (g) C (g) Sapedo che K p 0.6 a 80 K calcolare la composizioe della miscela all equilibrio se a questa temperatura soo itrodotte 0. di A e 0.1 di B i u recipiete del volume di dm. 6) 9 g di HI (g) vegoo messi i recipiete chiuso e riscaldati a 1107 K. Si stabilisce l equilibrio: HI (g) I (g) + H (g) Se la costate di equilibrio a 1107 K è pari a 0,059 e la pressioe è 6,45 atm, quale sarà la pressioe parziale delle specie all equilibrio? 7) L S si decompoe ad alta temperatura i u recipiete sigillato S (g) S (g) + (g) Iizialmete il recipiete è caricato a 1000 K co S a cocetrazioe di M. All equilibrio la cocetrazioe di S è M. Calcolare il valore di K c a 1000 K. 8) Per la reazioe N (g) N 4 (g). soo oti: G f N 4 (g) 98,8 kj mol -1 G f N (g) 51,84 kj mol -1. Calcolare la costate d'equilibrio della reazioe a 5 C. I u recipiete a volume costate, a 5 C e iizia lmete vuoto, viee itrodotta ua pressioe di 8,0 atm di N 4 (g). Calcolare la pressioe parziale di N (g) ad equilibrio raggiuto. 5

6 Soluzioi 1) [C] [H ] /dm ; [C ] [H ] /dm [C] /dm ; [H ] /dm ; [C ] [H ] /dm ) H 1.8 ; I 0. ; HI 0.6 P tot tot RT/.9 atm ) P PCl atm; P PCl P Cl atm 4) [C H 5 H] /dm ; [ CH].1 /dm ; [ CC H 5 ] /dm ; [H ] 0.06 /dm 5) [A] 0.17 /dm ; [B] /dm ; [C] /dm 6) P HI 4.91 atm; P I P H 0.77 atm 7) Kc ) Kp 8.84; P N 0.9 atm 6