EQUILIBRIO QUÍMICO. 2 HI (g)

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1 EQUILIBRIO QUÍMICO 1- EQUILIBRIO QUÍMICO APLICADO A REACCIÓNS EN FASE GASOSA EN CONDICIÓNS IDEAIS. Se itroducimos H 2 (g) e I 2 (g) u recipiete pechado e matemos a temperatura costate podemos apreciar que o hidróxeo e o iodo reaccioa, polo que as súas cocetraciós dimiúe co tempo. Ó reaccioar o hidróxeo e o iodo vaise formado HI (g), polo que a súa cocetració aumeta co tempo. 1) H 2 (g) + I 2 (g) 6 2 HI (g) O HI (g) descompose dado H 2 (g) e I 2 (g). 2) 2 HI (g) 6 H 2 (g) + I 2 (g) Chega u mometo o que as cocetraciós do H 2 (g), I 2 (g) e HI (g) permaece costates, o porque cese a reacció seó porque o HI formado pola reacció 1) queda compesado co que desaparece pola reacció 2) e o mesmo ocorre co H 2 (g) e o I 2 (g). Esta situació a que dede o puto de vista macroscópico o ocorre ada ( as variables termodiámicas permaece costates ) recibe o ome de equilibrio químico. No quere dicir esto que a ivel microscópico o exista reacció; as moléculas de H 2 (g) e de I 2 (g) cotiúa dado lugar a moléculas de HI (g), pero, ó mesmo tempo, estas disóciase dado H 2 (g) e I 2 (g), polo que o seu cosumo e producció queda compesados. Esta reacció simbolízase por : H 2 (g) + I 2 (g) W 2 HI (g) 2- DEFINICIÓN TERMODINÁMICA DE K P. G = H - TS H = U + pv G = U + pv - TS dg = du + pdv + Vdp - TdS - SdT a T= cte. dt = dg = du + pdv + Vdp - TdS Para u proceso reversible ds=q/t ; Q=TdS dg = du + pdv + Vdp - Q Segudo o 1º pp. U = Q - W ; du = Q - pdv ; Q = du + pdv dg = Q + Vdp - Q Temos etoces que para u proceso reversible a temperatura costate : dg = Vdp Cosideremos u estado iicial 1 e u estado fial 2, I G G( 1 ) dg = I p p ) Vdp para u gas ideal pv = RT ; V = RT / p I G G( 1 ) dg = I p p ) RT / p dp = RT I p p ) 1/p dp G 2 - G 1 = RT( l p 2 - l p 1 ) = RT l p 2 /p 1 Páxia 1 de 5

2 G - Gº = RT l p/1atm = RT l p Para p 1 = pº = 1 atm ; G 1 = Gº p 2 = p ; G 2 = G ( e rigor p/1atm) G = Gº + RT l p Para u mol : ( G e Joules) G = Gº + RT l p ( G e J/mol) Sexa o proceso ΔG = G fial - G iicial = G productos - G reactivos ΔG = cgº C + crt l p c + dgº D + drt l p D - agº A - art l p A - bgº B - brt l p B ΔG = cgº C + dgº D - agº A - bgº B + crt l p c + drt l p D - art l p A - brt l p B ΔG = ΔGº + RT l (p c C A p d D / p a A A pb) b No equilibrio, ΔG = e p i = ctes = ΔGº + RT l K p Se K p >>1 está favorecida a formació dos productos. Se K p <<1 está favorecida a formació dos reactivos. 3- EXPRESIÓN DE K P A PARTIR DE ECUACIÓNS QUÍMICAS. CaCO 3 (s) W CaO (s) + CO 2 (g) C (s) + ½ O 2 (g) W CO (g) Na expresió das costates de equilibrio soamete etra as fases gasosas ou disoluciós, o etra sólidos ou líquidos puros. 4- K C E A SÚA RELACIÓN CON K P. Páxia 2 de 5

3 5- CÁLCULO DE K P A PARTIR DE DATOS TERMODINÁMICOS. ΔH f º ( i) Datos: ΔH f º (i) ; Sº i ; T ; K p? f f ΔH = ΣΔH ( p) ΣΔH ( r) ΔHº B Sº (i) Δ S =Σ S ( p ) Σ S ( r ) ΔSº D ΔG = ΔH TΔS ΔG = RTl K p C ΔGº K P 6- CÁLCULO DE K p A PARTIR DA COMPOSICIÓN DE EQUILIBRIO. a) Datos: 2A (g) W B (g) + C (g) ; p i Y K p = p B Ap C / p A ² b) Datos: m i ; V ; T. = m / M pv = RT r m i i p i K p c) Datos: [i], T. P= crt c 1 ) [i] p i K p c 2 ) [i] K C K p 7- CÁLCULO DA COMPOSICIÓN DE EQUILIBRIO. a) 4 A W 2 B + 1 C ; Datos: (A) ; V ; C ; K C? A B C / mol (A) / mol C Δ i / mol 3º) -4 C 2º) +2 C 1º) + C =(- ) / mol (A) - 4 C 2 C C [i] = /V / molal -1 ( (A) - 4 C )/ V 2 C / V C / V 1- Nu reactor de 2 L itroducimos 2 mol de itróxeo e 4 mol de hidróxeo. Quetámolos ata acadar a temperatura de 345ºC, e o equilibrio temos 2,28 mol de amoíaco. Calcula K C para o proceso N 2 + 3H 2 W 2NH 3, a esa temperatura. S) (mol/l) -2 Páxia 3 de 5

4 b) b 1 ) AB 2 W A + 2 B ; Datos: ; V ; A ; K C? α? / mol A Δ i / mol 3º) - A 1º) + A 2º) +2 A / mol - A A 2 [i] = /V / molal -1 ( - A ) / V A / V 2 A / V α = grao de disociació = Número de moles disociados co relació ó úmero de moles iicialmete presetes = úmero de moles disociados por cada mol iicialmete presete. α = dis dis = α α = úm. de mol de AB 2 disociados / úm. de mol de AB 2 iiciais ( = A / ; = x/ ) b 2 ) AB 2 W A + 2 B ; Datos: ; V ; α ; K C? Δ i / mol 1º) - α 2º) + α 3º) +2 α / mol (1-α) α 2 α [i] = /V / molal -1 c (1-α) c α 2c α c) AB 2 W A + 2 B ; Datos: ; V ; K C ; A ; α? Δ i / mol 1º) -x 2º) +x 3º) +2x / mol - x x 2x [i] = /V / molal -1 ( - x) / V x / V 2x / V K [ ][ ] A B [ AB2 ] sustituese e despexase x c A = 2 = x ; α = x Páxia 4 de 5

5 c) (Outro método) AB 2 W A + 2 B ; Datos: ; V ; K C ; A ; α? Δ i / mol 1º) - α 2º) + α 3º) +2 α / mol (1-α) α 2 α K c [ ][ ] A B [ AB2 ] sustituese e despexase α = α = x A = 2 [i] = /V / molal -1 ( (1-α) / V α / V 2 α / V 1- O HI (g) disóciase segudo: HI (g) W ½ I 2 (g) + ½ H 2 (g) ; K c =,148 a 49ºC. Nu matraz de 4,5 L quetamos,5 mol de HI ata a temperatura de 49ºC. Catos mol de cada sustacia haberá o equilibrio? Cal será o grao de disociació? S-,382 ;,589 ;,589 ;;, Nu matraz de 5 L itroducimos 1,25 mol de petacloruro de fósforo. Quetámolos ata acadar a temperatura de 3ºC. Sabedo que a esa temperatura o grao de disociació do petacloruro de fósforo vale,4 (= é do 4%), calcula K C para o proceso PCl 5 W Cl 2 + PCl 3, a esa temperatura. S),66 mol/l 8- PRINCIPIO DE LE CHATELIER. ESTUDIO CUALITATIVO DA MODIFICACIÓN DO ESTADO DE EQUILIBRIO POR VARIACIÓN DA: a) cocetració dos reactivos. b) presió. c) temperatura. d) volume do reactor. Se sobre u sistema químico e equilibrio exercemos uha perturbació, o sistema respode desprazado o equilibrio o setido o que se opó á perturbació. É dicir, si o efriamos o sistema trata de que aumete a temperatura, si aumetamos a presió o sistema respode procurado que dimiúa, si aumetamos a cocetració dos reactivos o sistema cosumirá reactivos para que a sua cocetració dimiúa,... a) Cocetració dos reactivos. Se aumetamos a cocetració dos reactivos o equilibrio desprazase favorecedo a formació de productos ( á dereita), co que a cocetració dos reactivos dimiúe. Se dimiuímos a cocetració de reactivos o sistema desprázase á esquerda, favorecese a formació dos reactivos. Todo esto e cosecuecia do valor costate da costate de equilibrio. b) Presió. Se aumetamos a presió total o equilibrio desprázase o setido o que dimiúe o úmero de moles gaseosos. (O haber meor úmero de moles de gas a presió será meor). Se dimiuimos a presió total o equilibrio desprázase o setido o que aumeta o úmero de moles gaseosos. (O haber maior úmero de moles de gas a presió aumetará). ( As variaciós de presió o iflúe as fases codesadas) c) Temperatura. Se o proceso directo é exotérmico, ó aumetar a temperatura o equilibrio desprázase cara á esquerda (o proceso iverso será edotérmico e absorberá calor), ó dimiuír a temperatura o equilibrio desprazarase cara a dereita (setido o que se desprede calor). Cado o proceso directo é edotérmico os mesmos razoametos levaros ós desprazametos correspodetes. d) Volume. U aumeto o volume do reactor dimiúe a presió total polo que o equilibrio desprázase o setido o que se favorece a formació do maior úmero de moles gaseosos. Se dimiuímos o volume do reactor debemos razoar de xeito similar. 1- Temos e equilibrio o sistema 2 A (g) + B (s) W C (g) + D (g) ; ΔH >. Idica cara que lado se despraza o equilibrio se: a) egadimos A. b) egadimos B (s). c) Aumetamos a temperatura. d) dimiuimos a presió total. e) Pasamos todo a u recipiete meor. f) Extraemos D do reactor. S) a)6 b) c)6 d) e) f)6 Páxia 5 de 5