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• Leydi Carolina Vargas Ramos

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Paso 3 Individual Equilibrio Químico Constantes de Equilibrio

Para la siguiente reacción, la constante de equilibrio a una temperatura de 950°F es de Kc = 2.3 ��4 (�) +�2� (�) ↔ (�) + 3�2(�) a. Calcule el valor de Kp para la misma reacción. b. Si las presiones parciales del metano y del vapor de agua al inicio de la reacción son de 4000mmHg, ¿cuáles serán las presiones parciales de todas las sustancias involucradas al llegar al equilibrio? Solución ejercicios: CH 4 ( g ) + H 2 O ( g ) ↔ CO ( g ) +3 H 2 ( g ) K C =2.3 ° T =950° F

Según el principio de Chatelier Kp=?

a)

Kp=K C ( RT ) ∆ n Estando: Kc=2,3 R=1,987

Cal K .mol

5 T = ( 950 ℉−32 ) =510℃ +273=783 K 9 ∆ n=( c +d )−( a+b ) Donde: CH 4 ( g ) + H 2 O ( g ) ↔ CO ( g ) +3 H 2 ( g )

a

b

1- ∝

d ∝

c

+ ∝

+ ∝

+3 ∝

∆ n=( 1+3 )−( 1+1 ) ∆ n=4−2=2 Entonces:

(

K P =2.3 1,987

cal ∗783 K ² ° K mol

)

K P =5567331 a)

PCH 4 y P H 2 O=4000 mmHg PCO y P H 2=? 1 atm→ 760 mmHg

x ← 4000 mmHg x=5.26 atm

CH 4 ( g ) + H 2 O ( g ) ↔ CO ( g ) +3 H 2 ( g ) 5,26 - ∝ + 5,26 - ∝

Kc=

+∝

+3∝

[ producidos ] [reactivos]

Kc=

Kc=

[ ∝ ][ 3 ∝ ] ᵌ [ 5,26−∝ ] [5,26−∝] [ 27 ∝ ] ⁴

[27,67−5,26 ∝+ ∝−5,26 ∝]

Kc=

2,3=

27 ∝ ⁴ ∝ −10,52 ∝27,67 2

27 ∝ ⁴ ∝ −10,52∝+27,67 2

8. La constante de equilibrio para la síntesis de amoniaco es 6.8 x 105 a 298 K y su reacción química es: 3�2(�)+�2(�)↔2��3 (�) Prediga su valor a 400 K si se conoce que la entalpía estándar de formación del compuesto NH3 es -46,11 kJ/mol.

3H2(g) + N2(g) ↔ 2NH3(g) Kc = 6,8 * 10⁵ T˚ = 298 K Kc= ? → Tꜙ = 400 K HNH3 = - 46,11 KJ/mol Kc=

[ productos ] [ reactivos] 3H2(g) + N2(g) ↔2NH 3(g)

1 - 3∝

+∝

Kc=

[2 ∝]² [ 1−3 ∝ ] ᵌ [∝]

+2∝

6,8∗10⁵=

[2 ∝]² [ 1−3 ∝ ] ᵌ [∝]

5 [∝]² 6,8∗10 −1ᵌ = 2 [ 3 ∝ ] ᵌ [∝]

3,4∗10⁵=

[∝] ² [ 3 ∝ ] ᵌ [∝]

Según el efecto de la temperatura en el principio de Chatellier dice que: La Kc no varía porque no tiene relación con la temperatura.

10. Se tiene un recipiente a una temperatura T = 373 K con la reacción de descomposición en equilibrio del tetróxido de dinitrógeno en dióxido de nitrógeno como sigue: �2�4↔2 ��2 Dentro del recipiente hay 0,1 atm de N2O4 y 0,8 atm de NO2 y se conoce que la constante de equilibrio a esa temperatura tiene un valor Kp = 6,4. Describa qué cambios tendrá el sistema si se le agrega 0,1 atm de NO2 a la mezcla. N2O 4 ↔ 2 NO2 ↓

T˚= 373 K

↓

Kp= 6,4

0,1Atm 0,8Atm Qué pasa si se agrega 0,1 Atm NO2 a la mezcla?

N2 O4 0,1 Atm – X 0,1 Atm - X

Kp=

↔

2 NO2 0,8 Atm + 0,1 Atm + 2X 0,9 Atm +2 X

[ productos] [reactivos ]

6,4=

[0,9 Atm+2 X ] [0,1 Atm−X ]

6,4−0,1 Atm 2 X = −0,9 Atm −X

−7=

−2 X X

-7 = -2X 7 x= =3,5 2 Al agregar 0,1 Atm de presión en los productos el valor de Kp se reduce casi a la mitad.

13. A 300°C la constante de velocidad de la reacción de obtención de propano C3H6 es de 2.3x10⁻10 seg⁻1 y a 520°C es de 1.26x10⁻4 seg⁻1. Con base a lo anterior calcule los valores de la energía de activación y posteriormente, utilice este valor para determinar cuál será el valor de la constante de velocidad a una temperatura de 600 °C. Kvr C3 H6 = 2,3 * 10¯¹⁰ Seg¯¹→300˚C ↙ʸ¹ Kvr C3 H6 = 1,26 * 10 ¯⁴ Seg¯¹→ 520˚C ↙ʸ² Según la teoría de Arrhenius de energía de activación Ea.

−Ea

m=

R→ 8,314

J .K mol

m=

T(K) Eje X

1 T

Y 2−Y 1 X 2−X 1

K(S¯¹)

Eje Y(lnk)

Y1 → 0,0017

300°C = 573K

2,3*10¯¹⁰

-22,193

Y2 → 0,0012

520°C = 793K

1,26* 10¯⁴

- 8,98

m=

(−8,98 )−(−22,193 ) 13,213 = ( 0,0012 ) −( 0,0017 ) −0,005 m=−2642,6 K m=

−Ea R

Ea = -m*R Ea = (2642,6K) * (8,314 J/mol) Ea = 21970,57 J/mol

Ea = 21970,57 J/mol T1 = 600°C = 873K K1 = ? T2 = 300°C = 579K K2 = 2,3 *10¯¹⁰ Seg¯¹ K 1 Ea 1 1 In ¿ K 2 = R ( T 2 − T 1 )

K 1=

Ea 1 1 − R T2 T1

(

K 1=℮

)

Ea 1 1 − ∗K 2 R T 2 T1

(

)

K 1=℮

21970,57 1 1 − ∗2,3∗10 ¯ ¹⁰ 8,314 573 873

(

)

K1= 19,486 * 10¯¹¹ Seg¯¹

20.De acuerdo con el siguiente diagrama de fases: Determine las composiciones para líquido y vapor utilizando la regla de la palanca si se tienen las siguientes mezclas: a) Fracción molar de benceno: 0,45. Temperatura T = 370 K b) Fracción molar de benceno: 0,70. Temperatura T = 362 K c) Fracción molar de benceno: 0,20. Temperatura T = 376 K

a) Fracción molar benceno 0,45 Tꜙ =370°K

L=

RRPR 0,45−0,35 0,1 RP = = =0,5∗100=50 P ⌀ R 055−0,35 0,2 PR V=

RR ⌀ R 0,55−0,45 0,1 R = = =0,5∗100=50 P ⌀ R 0,55−0,35 0,2 PR

b) Fracción molar benceno 0,70 Tꜙ 362K %L=

0,7−0,6 =0,5∗100=50 %V =50 0,8−0,6

c) Fracción molar benceno 0,20

%L=

Tꜙ 372K

0,2−0,17 0,03 = =0,23∗100=23 %V =77 0,3−0,17 0,13