Equilibri in fase gassosa

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1 Equilibri in fase gassosa 1) Le seguenti reazioni hanno luogo in fase gassosa; srivere la ostante di equilibrio ed indiare: - se sono spontanee o no a ondizioni standard; - se sono favorite o sfavorite da un aumento di pressione; - se sono favorite o sfavorite da un aumento di temperatura. a) G -0 al/mole H +50 kal/mole b) G -0 al/mole H -10 kal/mole ) + C G +10 al/mole H -50 kal/mole d) + C+ D G +0 al/mole H +10 kal/mole ) Srivere la ostante di equilibrio delle seguenti reazioni: a) C (s) + (g) (g) H +1,1 kal/mole b) C (s) + H (g) CH (g) H -17,89 kal/mole ) N (g) + O (g) NO (g) H + 3, kal/mole ed indiare se sono termodinamiamente favorite o sfavorite: ) da un aumento di pressione; ) da un aumento di temperatura. 3) In un reipiente vuoto del volume di 10,0 litri vengono introdotte 0,30 moli di e 0,30 moli di. La temperatura viene portata a 500 e si stabilise l equilibrio: (g) + (g) C (g) + D (g) Calolare la ostante di equilibrio p a 500, sapendo he all equilibrio nel reipiente sono presenti 0,10 moli di C. ) 1000 C e alla pressione di 30 atmosfere le frazioni molari all equilibrio per la reazione: C (s) + (g) (g) Sono x 0,17 e x 0,83; alolare p alla temperatura di esperienza. 5) In un reipiente del volume di un litro viene introdotta 1 mole di Cl 5 ; alla temperatura di 50 C il omposto si dissoia seondo la reazione: Cl 5 (g) Cl 3 (g) + Cl (g) e all equilibrio si trova he sono presenti 0,67 moli di Cl. Calolare le ostanti di equilibrio della reazione e p a 50 C. 6) In un reipiente del volume di 0 l vengono introdotte,7 moli di H e 1,0 moli di I ; la misela viene risaldata fino ad una data temperatura, alla quale avviene la reazione: H (g) + I (g) HI (g) Sapendo he all equilibrio si ottengono 1,9 moli di HI, alolare la ostante di equilibrio della reazione. 7),0 grammi di NH Cl vengono introdotti in un reipiente vuoto del volume di 10 litri; alla temperatura di 50 C, si misura nel reipiente una pressione di 0,053 atm dovuta alla reazione: NH Cl (s) NH 3 (g) + HCl (g) Calolare: a) la ostante di equilibrio della reazione p ; b) il numero di moli di NH 3 e HCl prodotte; ) il peso del residuo solido (NH Cl). 8) In un reipiente del volume di 6,0 l vengono introdotte 0,0 moli di e 0,030 moli di H ; ad una data temperatura si stabilise l equilibrio: (g) + H (g) (g) + H O (g) ll equilibrio sono presenti nel reipiente 0,00 moli di. Calolare.

2 9) 6,3 x10-3 moli di r vengono introdotte in un reipiente del volume di,8 litri e la temperatura viene portata a d alta temperatura r si dissoia in r monoatomio seondo la reazione: r (g) r (g) Sapendo he all equilibrio nel reipiente si misura una pressione totale pari a 0,9 atm, alolare la ostante di equilibrio p. 10) Calolare p in atmosfere per la reazione N O (g) NO (g) sapendo he, a 50 C e 33,, torr 0, ) In un reipiente inizialmente vuoto alla temperatura di 377 C vengono introdotti 519,6 torr di NOCl e 19,3 torr di NO. Quando la reazione NOCl (g) NO (g) + Cl (g) raggiunge l equilibrio si misura una pressione tot 867,1 torr; alolare p e. 1) 1000 la reazione C H (g) C H (g) + H (g) ha p,0 x10-3. Calolare il grado di dissoiazione e le pressioni parziali all equilibrio quando si risalda C H a T 1000 e tot 10,0 atm. 13) Un sistema gassoso ontente, e O si trova all equilibrio a 3000 quando le pressioni parziali sono O 0,0 atm, 0, atm e 0,60 atm. Calolare G a 3000 per la reazione: (g) (g) + 1/ O (g)

3 Soluzioni 1) Le seguenti reazioni hanno luogo in fase gassosa; srivere la ostante di equilibrio ed indiare: - se sono spontanee o no a ondizioni standard - se sono favorite o sfavorite da un aumento di pressione - se sono favorite o sfavorite da un aumento di temperatura a b d reazione Spontaneità umento pressione umento temperatura G - 0 al/mole ν0 H +50 al/mole <0 spontanea indifferente >0 favorita G - 0 al/mole H -10 al/mole ν1 > 0 <0 spontanea <0 sfavorita sfavorita + C G +10 al/mole ν -1 < 0 H -50 al/mole C >0 non spontanea favorita >0 sfavorita + C+ C G +0 al/mole ν0 H +10 D D >0 non spontanea indifferente al/mole>0 favorita ) Srivere la ostante di equilibrio delle seguenti reazioni ed indiare se sono termodinamiamente favorite o sfavorite: ) da un aumento di pressione; ) da un aumento di temperatura. reazione p umento pressione umento temperatura a C (s) + (g) (g) p ν-11 > 0 sfavorita H +1,1 kal/mole >0 Endotermia favorita b C (s) + H (g) CH (g) p CH H ν1- -1 < 0 favorita H -17,89 kal/mole <0 Esotermia sfavorita N (g) + O (g) NO (g) p NO N O ν1-10 indifferente H + 3, kal/mole >0 Endotermia favorita 3) In un reipiente vuoto del volume di 10,0 litri vengono introdotte 0,30 moli di e 0,30 moli di. La temperatura viene portata a 500 e si stabilise l equilibrio: (g) + (g) C (g) + D (g) Calolare la ostante di equilibrio p a 500, sapendo he all equilibrio nel reipiente sono presenti 0,10 moli di C. (g) + (g) C (g) + D (g) 0,3 0,3 / / moli iniziali -0,1-0,1 +0,1 +0,1 reazione n D n C - n - n 0, 0, 0,1 0,1 situaz. finale p n RT 0,x500x0,081 n CRT 0,1x500x0,081 p 0,81atm pc p D 0,1atm V 10 V 10 C (0,1) (0,81) 0,5

4 ) 1000 C e alla pressione di 30 atmosfere, le frazioni molari all equilibrio per la reazione: C (s) + (g) (g) Sono x 0,17 e x 0,83; alolare p alla temperatura di esperienza. x tot 0,17x30 5,1 atm (,9) 5,1 11,5 x tot 0,83x30,9 atm 5) In un reipiente del volume di un litro viene introdotta 1 mole di Cl 5 ; alla temperatura di 50 C il omposto si dissoia seondo la reazione: Cl 5 (g) Cl 3 (g) + Cl (g) e all equilibrio si trova he sono presenti 0,67 moli di Cl.Calolare le ostanti di equilibrio della reazione e p a 50 C. Cl 5 (g) Cl 3 (g) + Cl (g) 1 / / moli iniziali n Cl3 n Cl x 0,67 1-x x x moli all equilibrio n Cl5 1-x 1-0,670,533 Cl3 Cl n Cl /V 0,67 Cl5 n Cl5 /V 0,533 Cl3 Cl5 Cl (0,67) 0,533 0,09 ν1 T53 p (RT) 0,09x0,081x5317,6 6) In un reipiente del volume di 0 l vengono introdotte,7 moli di H e 1,0 moli di I ; la misela viene risaldata fino ad una data temperatura, alla quale avviene la reazione: H (g) + I (g) HI (g) Sapendo he all equilibrio si ottengono 1,9 moli di HI, alolare la ostante di equilibrio della reazione. H (g) + I (g) HI (g) all equilibrio,7 1,0 / moli iniziali n HI x 1,9 x n HI / 0,95 -x -x +x reazione n H,7-x,7-0,95 1,75,7-x 1,0-x +x moli all equilibrio n I 1,0-x 1,0-0,95 0,05 ( n / V) HI ( n / V) ( n / V) ( 1,9 ) HI n HI 1,3 ν0 n n 0,05 1,75 H I H I H I 7),0 grammi di NH Cl vengono introdotti in un reipiente vuoto del volume di 10 litri; alla temperatura di 50 C, si misura nel reipiente una pressione di 0,053 atm dovuta alla reazione: NH Cl (s) NH3 (g) + HCl (g) Calolare: a) la ostante di equilibrio della reazione p ; NH Cl (s) NH3(g) + HCl (g) n 0 x x x n NH3 n HCl NH3 HCl tot NH3 + HCl NH3 HCl tot / 0,053/0,065 atm p NH3. HCl (0,065) 7,0x10 - b) il numero di moli di NH 3 e HCl prodotte; VnRT T 53 n NH3 n HCl HCl V 0, ,006 RT 0, ) il peso del residuo solido (NH Cl). 0 g 0 NHCl M NH Cl N + H + Cl 53,5 g/mol n NH Cl 0,037 M 53,5 n NH Cl -x 0,037-0,006 0,031 NH Cl g NH Cl n NH Cl. M NH Cl 0,031x53,5 1,67 g

5 8) In un reipiente del volume di 6,0 l vengono introdotte 0,0 moli di e 0,030 moli di H ; ad una data temperatura si stabilise l equilibrio: (g) + H (g) (g) + H O (g) ll equilibrio sono presenti nel reipiente 0,00 moli di. Calolare. (g) + H (g) (g) + H O (g) 0,-x 0,03-x x x moli all equilibrio n 0,0x n H O n 0,0 n 0,-x 0,18 n H 0,03-x 0,01 (n / V)(n / V) n n H O HO HO (0,0) 0, (n / V)(n / V) n n 0,18 0,01 H H H 9) 6,3 x10-3 moli di r vengono introdotte in un reipiente del volume di,8 litri e la temperatura viene portata a d alta temperatura r si dissoia in r monoatomio seondo la reazione: r (g) r (g) Sapendo he all equilibrio nel reipiente si misura una pressione totale pari a 0,9 atm, alolare la ostante di equilibrio. RT V 6, ,081, r n 0,365atm r r r tot 0 x + x 0 +x 0,9 atm 0 x x x tot - 0 0,9 0,365 0,08 atm r x x0,08 0,168 atm r (0,168) p 0, 100 0,81 r 10) Calolare p in atmosfere per la reazione sapendo he a 50 C e 3, torr 0,577. N O (g) NO (g) moli totali (1-) (1+ ) x0,577 x NO 0, 73 (1 + ) 1+ 0,577 r 0 x 0,365-0,08 0,81 atm N O (g) NO (g) NO x NO (1 ) 1 0,577 x N O 0, x NO N O (1 + ) 1+ 0,577 x N O x NO NO (0,73) 0, atm p 0, 0, 88 x 0,68 NO NO o

6 11) In un reipiente inizialmente vuoto alla temperatura di 377 C vengono introdotti 519,6 torr di NOCl e 19,3 torr di NO. Quando la reazione: NOCl (g) NO (g) + Cl (g) raggiunge l equilibrio si misura una pressione tot 867,1 torr; alolare p e. NOCl 0,683 atm NO 0,53 atm tot 1,11 atm NOCl (g) NO (g) + Cl (g) pressione totale ressioni iniziali NOCl NO / tot NOCl + NO ressioni all equilibrio NOCl - NO + tot NOCl + NO + tot NOCl + NO + ( tot - NOCl - NO )0,05 atm Cl 0,05 atm NO NO + 0,663 atm NOCl NOCl - 0,73 atm NO Cl (0,663) (0,05) p 1, (0,73) NOCl 1) 1000 la reazione C H (g) C H (g) + H (g) ha p,0 x10-3. Calolare il grado di dissoiazione e le pressioni parziali all equilibrio quando si risalda C H a T 1000 e tot 10,0 atm. C H (g) C H (g) + H (g) moli totali (1-) (1+ ) x C H x H C H ( 1+ ) H x H tot ( 1+ ) 1 1 x C H C H 1+ x C H tot tot 1+ C p H CH H x x CH x CH H tot tot tot 1 / x10 - << 1 0, / tot 1 C H H x H tot tot 0,1 atm C H ( 1+ ) x C H tot tot 9,7 atm 1+ 13) Un sistema gassoso ontente, e O si trova all equilibrio a 3000 quando le pressioni parziali sono O 0,0 atm, 0, atm e 0,60 atm. Calolare G a 3000 per la reazione: 1/ (g) (g) + 1/ O (g) 1/ O (0,) (0,) p 0, 3 R 8,31 J mol -1-1 (0,6) G -RTln p -8,31x3000xln(0,3) J mol ,0 J mol ,18 al mol -1-1 tot