Esercizio Equilibrio Gassoso

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xshadow

2015-09-29 00:24

Salve, Vorrei un aiuto,un suggerimento, per risolvere questo esercizio: Alla T= 825 K per l'equilibrio in fase gassosa COCl2 <--> CO + CL2 la costante di equilibrio Kc= 7.1 x 10^-2 Calcolare la pressione totale nel recipiente di reazione affinchè la decomposizione di COCl2 sia del 30% Ora non so bene come muovermi... In particolare non capisco bene questa "pressione totale" da calcolare a cui fa riferimento QUALE sia!!!...Nel senso è la pressione prima dell'equilibrio che si trova nell'ambiente di reazione(nel recipiente) causata da cosa?? dalle molecole totali di COCl2 (prima che la reazione avvenga)che urtano sulle pareti del recipiente o è una "pressione esterna" ai protagonisti della reazione in questione , che per ciò non c'entra nulla con la pressione iniziale esercitata dalle molecole di COCl2 ??? Capire ciò penso mi aiuti già ad abbozzare un tentativo di risoluzione al problema. Potete chiarirmi questa cosa?? Grazie in anticipo!!

LuiCap

2015-09-29 08:46

All'equilibrio abbiamo:

[COCl2] = x - 30%x

[CO] = [Cl2] = 30%x

perciò

Kc = 7,1·10^-2 = (0,3x)^2/(x - 0,3x)

Risolvendo x = 0,55 mol

[COCl2] = 0,39 mol/L

[CO] = [Cl2] = 0,17 mol/L

La pressione totale che devi calcolare non è altro che la somma delle pressioni parziali delle specie presenti all'equilibrio:

pCOCl2 = 0,39 mol/L x 0,0821 L·atm/K·mol x 825 K = 26 atm

pCO = pCl2 = 0,17 mol/L x 0,0821 L·atm/K·mol x 825 K = 11 atm

ptot = 49 atm

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xshadow

2015-09-29 09:18

Grazie mille Luisa... Dunque intendeva il calcolo della pressione esercitata all'equilibrio da tutti i singoli componenti coinvolti nella reazione ... Del resto ora se ci penso bene in effetti è sensata come richiesta dal momento che la pressione totale all'equilibrio è funzione delle frazioni molari dei vari componenti... Infatti se ho ben afferrato se ipoteticamente il COCl2 si fosse dissociato per il 50% la pressione totale non sarebbe piu la stessa ma sarebbe maggiore dal momento che da una molecola di COCl2 se ne formano 2 di prodotti. Ora l'ultimo quesito/dubbio che ho è: Cosa fa si che il COCl2 si dissoci per il 30% piuttosto che per il 50% (sono due esempi eh,potevano essere due numeri diversi) o viceversa?? La Kc è una costante a quella temperatura quindi suppongo ci siano dei fattori esterni che intervengano a determinare i rapporti tra specie di COCl2 dissociata e non...ma non mi sono troppo chiari quali ?!?! Grazie.

LuiCap

2015-09-29 10:28

I fattori che agiscono sulla variazione dello stato di equilibrio in fase omogenea:

Concentrazione

aumento della concentrazione del o dei reagenti  --> l'equilibrio si sposta a dx

aumento della concentrazione del o dei prodotti  --> l'equilibrio si sposta a sx

Temperatura

reazioni endotermiche  --> Kc aumenta se la T aumenta

reazioni esotermiche  --> Kc diminuisce se la T aumenta

Pressione

n prodotti > n reagenti  --> l'equilibrio si sposta a sx se P aumenta

n prodotti < n reagenti  --> l'equilibrio si sposta a dx se P aumenta

n prodotti = n reagenti  --> l'equilibrio non si sposta se P aumenta

Aggiunta di un gas inerte

a P costante  con n prodotti > n reagenti --> l'equilibrio si sposta a dx

a P costante  con n prodotti < n reagenti --> l'equilibrio si sposta a sx

a P costante  con n prodotti = n reagenti --> l'equilibrio non si sposta

a V costante  --> l'equilibrio non viene alterato

In un qualsiasi testo che tratti l'equilibrio in fase gassosa trovi le dimostrazioni.

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xshadow

2015-09-29 13:03

Si i fattori che da un punto di vista teorico possono variare la quantità di reagente/prodotto all'equilibrio li conosco grazie al principio di le chatelier :-)

Quello che volevo dire è che il testo chiede poi sempre alla stessa T di calcolare la pressione totale per una dissociazione del 60%.

Ora si riesce a capire solo dal testo del problema citato inizialmente quale tra quei parametri da te citati è variato (con T=cost) in modo per cui l'equilibrio si preserva solo se ora la quantità di COCl2 dissociata è del 60%??

Cioè si riesce a individuare la causa per cui ora la frazione dissociata di reagente è dello 0,60 (60%)?? o è un informazione non acquisibile dal testo??

Grazie !

Ciao.

LuiCap

2015-09-29 16:04

Premetto che non sono ferratissima in materia, però al momento io ragionerei in questo modo.

Se la decomposizione del COCl2 avviene al 60%, rifacendo tutti i calcoli, si ottiene:

pCOCl2 = 0,032 mol/L x 0,0821 L·atm/K·mol x 825 K = 2,1 atm

pCO = pCl2 = 0,047 mol/L x 0,0821 L·atm/K·mol x 825 K = 3,2 atm

ptot = 8,5 atm

Quindi una decomposizione maggiore del reagente conduce ad una minore pressione totale del sistema all'equilibrio.

Dato che PxV=k deduco che la causa sia stata un aumento del volume del sistema, cioè una sua espansione: lo stesso numero di moli di reagenti e prodotti si trova in un volume maggiore, quindi la loro concentrazione diminuisce.

Quando si parla di effetto della pressione sull'equilibrio si intende una pressione esercitata all'esterno del sistema.

Sperando che il mio ragionamento sia corretto, altro non so dirti.

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xshadow

2015-09-29 17:20

grazie mille Luisa :-) !!!

Mario

2015-09-29 18:19

A vedere certi risultati il dubbio mi assale.

Abbiamo una reazione di decomposizione dove da una mole se ne generano due.

Fatti i dovuti calcoli, viene fuori che con una % di decomposizione del 30% si ha una pressione totale di 49 atm.

Più avanti si ipotizza una decomposizione al 60% e si ricalcola la P totale che, sorprendentemente, risulta  di sole 8,5 atm.

Mi aspettavo un aumento, non un calo.

Sono io che mi stò rimbambendo oppure.......

saluti

Mario

xshadow

2015-09-29 18:37

Mario ha scritto:

A vedere certi risultati il dubbio mi assale.

Abbiamo una reazione di decomposizione dove da una mole se ne generano due.

Fatti i dovuti calcoli, viene fuori che con una % di decomposizione del 30% si ha una pressione totale di 49 atm.

Più avanti si ipotizza una decomposizione al 60% e si ricalcola la P totale che, sorprendentemente, risulta  di sole 8,5 atm.

Mi aspettavo un aumento, non un calo.

Sono io che mi stò rimbambendo oppure.......

saluti

Mario

Ciao !!

Ho controllato  i risultati che ci ha dato il professore e sono rispettivamente:

a) 48.6  atm per decomposizione del 30%

b) 8.56 atm per decomposizione del 60%

Non ne  sei convinto??

Io penso come ha lasciato intuire implicitamente LuiCap che non bisogna farsi ingannare da una pressione maggiore per l'equilibrio in cui prevale la specie indissociata COCl2 rispetto a quella dissociata (che presenta due molevole per ogni molecola dissociata) dal momento che pare che la decomposizione del 60% avviene contemporaneamente ad un aumento di volume nell'ambiente di reazione ( il che causa un crollo sostanziale della pressione)...:

Ma non so se ho capito bene quindi aspetto la replica nuovamente di qualcuno piu sapiente.

(E in effetti forse è leggermente contro intuitivo come ragionamento rispetto ai soliti esempi che leggevo sui libri in merito alla perturbazione di un equilibrio e il principi dell'equilibrio mobile ma tant'è )

Grazie.

Mario

2015-09-29 18:41

Vuol dire allora che è mi sto proprio rimbambendo. Saluti Mario

xshadow

2015-09-29 18:53

Mario ha scritto:

Vuol dire allora che è mi sto proprio rimbambendo. Saluti Mario

Anche a me inizialmente sembrava opposto al modo di ragionare di sempre...

Ma effettivamente se uno ci pensa bene...

Comunque se qualcun altro vuole esprimere un parere a riguardo è ben accetto.

La discussione non è mai una cosa negativa!

Saluti!

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LuiCap

2015-10-01 10:48

Che fa una a Milano mentre aspetta ore e ore per entrare ai Padiglioni di EXPO con colleghi e studenti???

Chiede ad una collega più esperta in chimica fisica delucidazioni sull’equilibrio chimico in fase gassosa!!!

Dunque, l’altro giorno i miei calcoli e il mio ragionamento mi avevano condotta a pensare che la ragione di una minor pressione totale all’equilibrio all’interno del recipiente di reazione con un aumento della % di decomposizione del reagente fosse dovuta ad un aumento del volume del sistema, in modo tale che PxV=k.

Grazie all’aiuto della collega, oggi (forse ;-) ) sono riuscita a dimostrarlo con i calcoli (che allego).

Kc Kp Kx.xls
Kc Kp Kx.xls

I risultati numerici mi consentono di affermare che:

a) a temperatura costante i valori numerici della KC e della KP rimangono costanti, in quanto queste due grandezze dipendono solo dalla temperatura;

b) la KX, invece, dipende dalla temperatura e dalla pressione, perciò nel caso specifico, a T=k, la KX varia al variare della pressione totale che si genera all’interno del recipiente di reazione;

c) con una decomposizione al 60% la KX aumenta rispetto ad una decomposizione al 30%; questo significa che la reazione di equilibrio sarà maggiormente spostata verso i prodotti;

d) adesso tutto torna: il volume di reazione aumenta per effetto di una diminuzione della pressione, perciò la concentrazione del reagente diminuisce e questo provoca una maggior percentuale di decomposizione con conseguente aumento della KX.

È la stessa cosa che accade per gli elettroliti deboli in soluzione acquosa: minore è la concentrazione iniziale dell’elettrolita, maggiore sarà il suo grado di dissociazione:

Keq = 1,8·10-5

per soluzioni 0,1 M --> α = 1,3%

per soluzioni 0,0001M --> α = 42%

S.E.&O.

xshadow

2015-10-01 19:05

waoh sabato 26 sono andato anche io all'EXPO con dei miei amici(mi è piaciuto molto)... Comunque sia grazie per il tuo contributo (e per i calcoli) che pare sensato :-) In effetti poi tutto questo discorso si può risolvere facilment(inizialmente non ci ho pensato) attraverso la legge di Ostwald, la quale attraverso una serie di passaggi matematici ti conduce all'espressione: alpha = sqrt(Kc/C_0) dove alpha è il grado di dissociazione e C_0 la concentrazione iniziale della specie che si dissocia. Da questa espressione è evidente che il grado di dissociazione è inversamente proporzionale alla concentrazione iniziale C_0 della specie AB coinvolta nella dissociazione A+ +B- Cioè piu aumenta la concentrazione e meno sarà la sua dissociazione. Dunque una specie AB che presenta una dissociazione del 60% dovrà avere una C_0 ben minore della stessa specie AB che però ha subito una dissociazione del 30%... Perciò le mol/L della specie AB che ha subito la dissociazione del 60% sono in numero assai maggiore rispetto a quelle presenti nel caso di alpha=30% Da qui anche l'apparente contraddizione di una pressione totale maggiore per la dissociazione di 30% rispetto al caso di 60%( se si ragiona in ambo i casi su 1L di "campione";-) : infatti le molecole della specie AB in 1L con alpha=30% son in numero ben piu numeroso e dunque esercitano una pressione assai piu importante di quelle esercitate all'equilibrio dalle specie AB,A+,B- con alpha=60% sebbene qui le specie A+ e B- se ne siano formate in proporzione (ripeto in proporzione) di piu.

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