Problemes Tema 7 (amb respostes) (2009)

Ejercicio Español
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Ciencias Ambientales - 1º curso
Asignatura Termodinàmica i Cinètica química
Año del apunte 2009
Páginas 3
Fecha de subida 25/05/2014
Descargas 4
Subido por

Vista previa del texto

TERMODINÀMICA I CINÈTICA QUÍMICA Ciències ambientals. 2007/08 Lliçó 7. EQUILIBRI QUÍMIC 1. Tenim una mescla de gasos a 298 K i 1 atm formada per un 60% de trans-2buté (C4H8) i un 40% de cis-2-buté (C4H8).
trans-C4H8 cis-C4H8 a. Discutiu si la mescla es troba en equilibri.
b. Si es provoca el procés adequat per arribar a l’equilibri, indiqueu com evolucionarà el sistema.
c. Calculeu les pressions parcials dels dos isomers a l’equilibri.
Dades: ∆fHo,298 (trans-C4H8)= -11.17 kJ mol-1, : ∆fHo298 (cis-C4H8)= - 6.99 kJ mol-1 So298(trans-C4H8)= 296.6 J mol-1K-1, So298(cis-C4H8)= 300.9 J mol-1K-1 R: a. no b. Cap a reactius c. Ptrans = 0.763 atm, Pcis = 0.237 atm 2. En un recipient de 30 litres s’introdueixen 1 mol de H 2 i 1 mol de I2. La mescla s’escalfa fins a 450ºC. El valor de la constant de l’equilibri de formació del iodur d’hidrogen a 450ºC és: H2(g) + I2(g) 2HI(g) Kp = 50.
Calcular: a. Quants mols de I2 hi ha en l’equilibri? b. Quina és la pressió total? c. Quines són les pressions parcials del I2 i del HI en l’equilibri? d. Si s’introdueix 1 mol de H2 a la barreja en equilibri, quants mols de I2 hi ha en el nou equilibri? R: a. 0.22 mols de I2 b. 3.95 atm c. PI2 = 0.43 atm, PHI = 3.08 atm d. 0.07 mols de I2 3. A certa temperatura la constant d'equilibri Kp és 3.83·10-3 per a la reacció 2 HBr(g) H2(g) + Br2(g) Es fa un experiment a aquesta temperatura partint d'una mostra pura de bromur d’hidrogen i en l'equilibri la pressió parcial del HBr és 0.998 atm.
Quina és la pressió parcial de l’hidrogen? R: 0.0617 atm.
4. La constant d'equilibri Kc de la reacció COCl2(g) CO(g) + Cl2(g) és igual a 0.329 mol·l-1 a 1000 K.
Si introduïm x mols de COCl2 en un recipient de 1 litre, Quin ha de ser el valor de x per tal de que en l'equilibri la meitat dels àtoms de clor estiguin en forma de COCl2? R: 0. 658 mols 5. Un recipient de 20 litres conté NH3(g), N2(g) i H2(g) en equilibri a 1000 K. Dir si hi haurà variació en el nombre de mols de NH3 en els casos següents: a. En afegir N2 b. En afegir H2 c. En augmentar la temperatura (la formació de l'amoniac és un procés exotèrmic) d. En augmentar el volum del recipient e. En afegir un gas que no reaccioni amb cap dels components, com per exemple Ne.
6. A 1000 K, la Kp del següent equilibri: 2 CO(g) C(s) + CO2(g) és igual a 1.72 atm.
Calcular les pressions parcials del CO i del CO 2 en equilibri si la pressió total és igual a 4.70 atm.
R: PCO2 = 2.59 atm PCO = 2.11 atm 7. La Kp de la reacció: Fe3O4(s) + CO(g) 3 FeO(s) CO2(g) és 1.15 a 600oC.
S'escalfa fins a aquesta temperatura una barreja constituida inicialment per 1.00 mols de Fe3O4, 2.00 de CO, 0.50 de FeO i 0.30 de CO2.
a. Està el sistema en equilibri? b. Cap a on es desplaçarà la reacció c. Quina quantitat de cadascuna de les substàncies hi ha quan s'arriba a l'equilibri? R: a. no b. Cap a Productes c. Fe3O4 = 0.07 mols, CO = 1.07 mols FeO 3.29 mols, CO2 = 1.23 mols 8. Els òxids de nitrogen (NOX) són un dels contaminants atmosfèrics principals.
Per NOX s’entén la mescla de diversos òxids de nitrogen presents a l’atmosfera, entre els quals destaquen: N2O, NO, NO2, NO ... La seva descomposició per formar O2 i N2 és una de les vies principals per evitar-ne l’emissió a l’atmosfera. En el cas concret del NO: 2 NO(g) O2(g) + N2(g) a. Determinar la ∆rGo, la KP i la Kc d’aquest equilibri a 3000 K, disposant dels següents paràmetres termodinàmics: ∆fHo,3000(NO)=90,4 kJ mol-1, So3000(NO)=211 J.mol-1K-1, So3000(O2)=205 J.mol-1K-1 i So3000(N2)=191,6Jmol-1K-1.
b. Suposar que aquesta reacció es fa dins d’un recipient tancat d’ 1l de capacitat. Un cop assolit l’equilibri a 3000 K, la pressió total dins del recipient és d’ 1 atm. Determinar el nombre de mols de NO, O 2 i N2 que romandrán en equilibri.
R : a. Kp = Kc = 66.7 b. nO2 = nN2 = 0.00203 mols nNO = 6 x 10-5 mols 9. Per a la reacció: N2O4(g) 2 NO2(g) a. Calculeu Kp i Kc a 298 K, si sabem que ∆fGo(N2O4)298= 102.0 kJ/mol i fGo (NO2)298= 51.3 kJ.mol-1 b. Quina ha de ser la pressió total en l'equilibri a 298 K per tal que el N2O4 estigui dissociat en un 50%? R : a. Kp = 0.785 atm; Kc = 0.032 b. P = 0.59 atm 10. La dimerització de ClO a l’estratosfera de l’hivern Antàrtic juga un paper molt important en la destrucció de la capa d’ozó. A continuació es mostren les constants d’equilibri mesurades per a la reacció 2ClO (g) --> (ClO)2 (g), que es varen publicar a Nature, 332, 796, 1988.
T/K K 233 4.13x1 248 5.00x1 258 1.45x1 268 5.37x1 273 3.20x1 280 9.62x1 288 4.28x1 295 1.67x1 303 7.02x1 08 07 07 06 06 05 05 05 04 a. Determina els valors de ∆rH0 i ∆rS0 d’aquesta reacció.
b. Calcula l’entalpia de formació ∆fH0 del dimer (ClO)2 sabent que fH0 (ClO) = 101.8 kJ mol-1 R: a.∆rH0 = -72.4 kJ mol-1, ∆S0 = -144 J K-1 mol-1 b. ∆fH0 = 131.2 kJ·mol-1 ...