Foros Ciencias Galilei

Hola de nuevo a todos,
Hemos empezado este tema y voy super perdido, no entiendo nada... Me cuesta mucho hacer las relaciones estequimétricas cuando hay que empezar a poner X por ahí y luego sacarla también me cuesta un mundo, soy muy malo en matemáticas...

Me ayudaríais un montón si me resolviérais estos problemas y los fuérais explicando poco a poco (como química para un burro...), porque voy perdidísimo. Me he mirado muchas veces la teoría y otros temas de por aquí, pero no hay manera.

Como siempre, muchísimas gracias de antemano.
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1. La constante de equilibrio Kc para la reacción:

CO(g) + H₂O(g) ↔ CO_2(g) + H_2(g)

es, a 1000ºC Kc= 1,60

Un recipiente cerrado contiene 2 mol de Co, 2 mol de H₂O, 1 mol de CO₂ y 1 mol de H₂. El sistema de calientta hasta los 1000ºC.
Calcula la cantidad de cada una de las especies químicas en el equilibrio.

R:
n(CO)= n(H₂O) = 1,33mol
n(H₂) = n(CO₂) = 1,67 mol

Este por una parte
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2. A 35ºC la constante de equilibrio Kc para la reacción:

N₂O₄ ↔ 2NO₂      (ambos en estado gaseoso)

es igual a Kc=1,3x10^-2.
Un recipiente cerrado contiene inicialmente 2g de N₂O₄. Se calienta hasta 35ºC y se espera a que la reacción esté en equilibrio. Calcula la masa de N₂O₄ que queda en el recipiente sin descomponerse.

R:
1,358g N₂O₄
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MUCHAS gracias.

Te contesto al primero.

Cuando en un ejercicio tienes cantidades de todas las sustancias que intervienen, como es el caso, lo primero que has de saber es si el sistema está ya en equilibrio o no. Para saberlo, sustituye en la expresión de K las concentraciones iniciales (las que te dan). A este valor le llamaremos cociente de reacción, Q.

a) Si te da lo mismo que K (si Q = K), el sistema ya está en equilibrio y no evoluciona.

b) Si te da un número mayor que K (Q > K), significa que el sistema tiene valores de las concentraciones de las sustancias del 2º miembro (las que aparecen en el numerador) demasiado grandes, y/o demasiado pequeñas las del 1º miembro (denominador). El sistema evolucionará hacia la izquierda, produciendo más sustancias del 1º miembro a expensas de las del 2º miembro hasta que la expresión se haga igual a K.

c) Si te da un número menor que K (Q < K), ocurre lo contrario: el sistema evoluciona hacia la derecha.

Veamos en nuestro caso:

Q = ( [CO₂] * [H₂] ) / ( [CO] * [H₂O] )

Q = 1/V * 1/V / 2/V* 2/V = 0.25 (los volúmenes se van).

Ya que 0.25 < 1.6 (caso c) el sistema no está en equilibrio y evoluciona hacia la derecha, produciendo más CO₂ y H₂ a costa de reaccionar parte del CO con H₂O.

Supongamos que, de los 2 mol de CO que tienes, reaccionan x moles hasta que se alcanza el equilibrio. ¿Cuántos moles de H₂O reaccionan con ellos? La estequiometría de la reacción te dice que los mismos, x, ya que 1 mol de CO reacciona con 1 mol de H₂O. ¿Y cuántos moles se forman en el segundo miembro? Por la misma razón, x de CO₂ y x de H₂, así que el número de moles en el equilibrio va a ser:

CO: 2 - x (los que tenías menos los que reaccionaron)
H₂O: 2 - x (los que tenías menos los que reaccionaron)
CO₂: 1 + x (los que tenías más los que se formaron)
H₂: 1 + x (los que tenías más los que se formaron).

Sustituyes en la expresión de K y calculas x. Con x, calculas finalmente estos números de moles:

K = 1.60 = (1 + x) * (1 + x) / (2 - x) * (2 - x) (los volúmenes se van)

Para resolver la ecuación puedes extraer la raíz cuadrada en los dos miembros y te queda

x = 0.675 mol

n(CO) = n(H₂O) = 1.325 mol

n(CO₂) = n(H₂) = 1.675 mol

Un saludo

En este ejercicio falta el dato del volumen del reactor, ya que ahora no hay el mismo número de moles en ambos miembros de la ecuación.

Un saludo