VELOCIDAD DE REACCION EN EL EQUILIBRIO QUIMICO

1.- A 60ºC y 1 atm de presión, el tetróxido de dinitrógeno está disociado un 53,0%.

Calcular:    a) el porcentaje de disociación a a misma temperatura y 2000 mm Hg de presión    b) la presión a la cual el tetróxido estaría disociado en un 67% a la misma temperatura.

    La reacción que tiene lugar es:

                                N2O4(g)  <-->   2 NO2(g)

    Equilibrio               n(1 - a)               2na    Moles totales = n(1 + a)Podemos calcular la constante de equilibrio en función de las presiones parciales:

        Kp  =      (P NO2) 2         =          P 2     (2na/n(1 + a))       =      (2·0,53) 2        =  1,56                        PN2O4            P · (n(1 - a)/ n(1 + a))            1 - 0,532     a)    Cuando P = 2000/760 = 2,63 atm  calculamos a aplicando la Kp cuyo valor acabamos de determinar:

            1,56 =   2,63· 4a 2          de donde a = 0,36                             1 - a2     b)  Para un valor de a = 0,67 calculamos la nueva presión usando de nuevo la Kp 

            1,56 =      P' · 4 · 0,67 2              siendo P' = 0,48 atm                            1 -  0,672 

2.-Para la siguiente reacción:

                4 HCl(g)  +  O2(g)   <---->   2 Cl2(g)  +  2 H2O(g)

                    0,80         0,20                 1,60            1,60

los valores indicados corresponden a los moles de cada una de las especies cuando el sistema alcanza el equilibrio a 300ºC y una presión total de 629 atm. ¿A qué presión habrá que llevar al sistema para que se reduzca el número de moles de cloro a 1,00?

El número de moles totales es n = 0,80 + 0,20 + 1,60 + 1,60 = 4,20 moles. Con éste valor y el de la presión total podemos determinar la presión parcial de cada gas

PHCl = 629·(0,80/4,20) = 120 atm        PCl2 = PH2O = 629·(1,60/4,20) = 239 atm

PO2 = 629·(0,20/4,20) = 30,2 atm

Kp =      _ (239) 4 ___   = 0,52                  (120)4·(30,2)

Para que el número de moles de cloro (y de agua) se reduzca a 1,0 se tendrá que desplazar el equilibrio hacia la izquierda                                    4 HCl(g)  +  O2(g)   <---->   2 Cl2(g)  +  2 H2O(g)  

                    0,80         0,20                 1,60            1,60

                        + 4x           + x                  - 2x             - 2x

siendo 1,60 - 2x = 1,0    luego x = 0,3

    En en nuevo estado de equilibrio el número de moles de todas las especies será:

      EQ.2       4 HCl(g)  +  O2(g)   <---->   2 Cl2(g)  +  2 H2O(g)   

                     2,0             0,5                   1,0             1,0n' = 2,0 + 0,5 + 1,0 + 1,0 = 4,5 moles    Usando de nuevo la expresión de la constante de equilibrio, determinamos la nueva presión total:

        0,52 =   1    ·           (1,0/4,5) 4                     de donde P = 1,1 atm                    P    (2,0/4,5)4· (0,5/4,5)

FACTORES QUE MODIFICAN LA VELOCIDAD DE REACCION

1. Temperatura2. Superficie de contacto3. Agitación4. Luz5. Concentración6. Catalizadores

PROPIEDADES DE SOLUCIONES

Ejercicio Nº1: La presión de vapor sobre el agua pura a 120°C es 1480 mmHg. Si se sigue la Ley deRaoult ¿Que fracción de etilenglicol debe agregarse al agua para reducir la presión devapor de este solvente a 760 mmHg?

Paso 1: Ordenar los datos.Soluto etilenglicol : no hay datosSolvente agua : PºA = 1480 mmHgSolución : PA = 760 mmHg

Paso 2: Pregunta concreta ⇒ determinar la fracción molar de etilenglicol (XB) en una solución cuya presión de vapor es 760 mmHg.

Paso 3: Aplicamos la Ley de RaoultPºA - PA = PºA XB

Paso 4: Cálculo de la fracción molar de etilenglicol (XB)1480 mmHg - 760 mmHg = (1480 mmHg) XB XB =1480 mmHg - 760 mmHg

1480 mmHgXB = 0,486RESPUESTA: La fracción molar de etilenglicol que se debe agregar al agua para que la solución resultante presente una presión de vapor de 760 mmHg es de 0,486.

Ejercicio Nº2: Calcular la reducción en la presión de vapor causada por la adición de 100 g de sacarosa (masa molar = 342) a 1000 g de agua. La presión de vapor de agua pura a25°C es 23,69 mmHg.Paso 1: Ordenar los datos.

Soluto sacarosa : masa = 100 gmasa molar = 342 g/mol

Solvente agua : PºA = 23,69 mmHgmasa = 1000 gmasa molar = 18 g/mol

Solución : no hay datos.

Paso 2: Pregunta concreta ⇒ determinar la disminución de la presión de vapor (ΔPV) al adicionar 100 g de sacarosa a 1000 g de agua.

Paso 3: Aplicamos la Ley de RaoultΔPV = PºA XB

Paso 4: Necesitamos conocer la fracción molar de soluto (XB), como conocemos las masas y las masa molar de cada componente, podemos determinar el número de moles de soluto ysolvente.sacarosa: 342 g ----- 1 mol agua: 18 g ----- 1 mol

100 g ----- X 1000 g ----- XX = 0,292 moles X = 55,556 moles

Por lo tanto, la fracción molar es:XB = (0,292 moles) = 5,229 x 10 -3

(0,292 moles + 55,556 moles)

Paso 5: Cálculo de la disminución de la presión de vapor.ΔPV = (23,69 mmHg) (5,229 x 10-3)ΔPV = 0,124 mmHg

RESPUESTA: La disminución de la presión de pavor que se produce al agregar 100 g de sacarosa a 1000 g de agua es de 0,125 mmHg.

Ejercicio Nº3: La presión de vapor del agua pura a una temperatura de 25°C es de 23,69 mmHg.Una solución preparada con 5,5 g de glucosa en 50 g de agua tiene una presión de vapor de 23,42 mmHg. Suponiendo que la Ley de Raoult es válida para esta solución, determine la masa molar de glucosa.

Paso 1: Ordenar los datos.Soluto glucosa : masa = 5,5 gmasa molar = ?

Solvente agua : masa = 50 gmasa molar = 18 g/molPºA = 23,69 mmHg

Solución : PA = 23,42 mmHg

Paso 2: Pregunta concreta ⇒ determinar la masa molar de glucosaPaso 3: Aplicamos la Ley de RaoultPºA - PA = PºA XB

Paso 4: Cálculo de la fracción molar de glucosa (XB)23,69 mmHg - 23,42 mmHg = (23,69 mmHg) XBXB =23,69 mmHg - 23,42 mmHg

23,69 mmHgXB = 0,011

Paso 5: Calcular el número de moles de agua (nA).50 g

nA = 18 g/mol = 2,778 moles

Paso 6: Cálculo del número de moles de glucosa (nB).número de moles soluto

XB = número de moles de totales nB

XB =nB + nA nB

0,011 =nB + 2,778

nB = 0,031 molesPaso 7: Cálculo de la masa molar de glucosa.

nB = masa de glucosa masa molar

0,031 moles =5,5 gmasa molar

masa molar = 177,42 g/mol

RESPUESTA: La masa molar de glucosa es 177,42 (masa molar real de glucosa es 180)

Ejercicio Nº4: A una temperatura de 26°C, la presión de vapor del agua es 25,21 mmHg. Si a estatemperatura se prepara una solución 2,32 molal de un compuesto no electrolito, novolátil. Determinar la presión de vapor de esta solución suponiendo comportamientoideal.Paso 1: Ordenar los datos.Soluto desconocido : no hay datos.Solvente agua : PºA = 25,21 mmHgSolución : concentración = 2,32 mPaso 2: Pregunta concreta ⇒ determinar la presión de vapor de la solución (PA).Paso 3: Aplicamos la Ley de Raoult

PºA - PA = PºA XB

Paso 4: A partir de la molalidad podemos calcular la fracción molar de soluto (XB)2,32 molal significa que se disolvieron 2,32 moles de soluto en 1000 g de agua. Como lamasa molar de agua es 18 g/mol, tenemos que:18 g ----1 mol1000 g ----- X ⇒ X = 55,56 molesEntonces tenemos 2,32 moles de soluto (nB) en 55,56 moles de solvente (nA), luego lafracción molar de soluto será:

XB = número de moles solutonúmero de moles de totales

XB = nBnB + nA

XB = 2,32 moles2,32 moles + 55,56 moles

XB = 0,04

Paso 5: Ahora podemos aplicar la ecuación de la Ley de Raoult.PºA - PA = PºA XB25,21 mmHg - PA = (25,21 mmHg) (0,04)PA = 24,20 mmHg.

RESPUESTA: La presión de vapor de la solución 2,32 molal es 24,20 mmHg.

REPRESENTE LA LEY DE HENRY

1.- El CO2 del cava se produce por fermentación de la glucosa del zumo de uva según la reacción siguiente: C6H12O6(aq) ---> 2C2H5OH(aq) + 2CO2(g)

Las botellas normales poseen un volumen de 825 mL y en ellas fermentan 750 mL de zumo de uva (densidad 1 g/cm^3) hasta que la concentración de etanol (densidad 0,79 g/cm^3) es de 12% en volumen. Si suponemos que el CO2 de una botella de cava cumple la ley de Henry, calcule la presión de CO2 en el interior de la botella y su solubilidad en el líquido a 25ºC. La constante de He

SOLUCION:

Observa la Estequiometría utilizando los factores de conversión.La cantidad de Etanol en los 750ml de zumo, después de fermentar, nos dará la cantidad de CO2 a 25ºC(= 298ºK)será:

750ml sol(12ml Etanol/100ml sol)(0,79g Etanol/1ml Etanol)(1mol-g Etanol/46g Etanol)

( 2mol-g CO2/2mol-g Etanol)(22,4 litros CO2/ 1mol-g CO2)= 34,62 litros CO2 a 0ºC(=273ºK)

Pero a CN, la presión es 1 atm, los 34,62 litros encerrados en solo 825 -750=75ml=0,075 litros originarán una presión parcial del CO2, a 298ºk ,calculada según:1atm(34,62/0,075)(298/273)= 503,87 atm.Rpta.

Luego aplicando la Ley de Henry:S= (0,031mol-g/atmxlitros)(503,87 atm)= 15,62mol-g / litro. a 25ºC. Rpta.Bueno resultados son resultados, un poco alto para ser verdad, en fin así se hace los cálculos.nry para el CO2 a 25ºC es 0,031 mol/atm*L