EQULIBRI CHIMICI

Myttex Forum ha chiuso definitivamente. Non è più possibile inviare messaggi, ma il contenuto è ancora consultabile in questo archivio.

Carolina

2018-06-05 13:41

Help, aiutatemi a risolvere questo es, ho provato, ma arrivato a metà mi blocco e nn riesco a capire come continuare

 :-(

Calcolare il Kp della reazione:

NH4HCO3(s)=NH3(g)+CO2(g)+H2O(g)

Sapendo che mettendo a reagire 39.5 gr di NH4HCO3 e 89.70 L di NH3 (misurati in c.n.) in un recipiente inizialmente vuoto a 500 C, misuro all'equlibrio una pressione totale di 21 atm ed una pressione parziale di NH3 pari a 12,60 atm

Allora questo è quello che ho provato a fare:

 

Kp= 12.60*P(CO2)*P(H2O) (nn considero la pressione del reagente in quanto solido ha attività unitaria, però in realtà nei reagenti ho anche NH3 secondo il testo..questa cosa mi confonde .. -.-';-)

P(CO2)=(nCO2/ntot)*21

P(H2O)=(nH2O/ntot)*21

e

P(NH3)=12.60=(nNH3/ntot)*21

ntot= PV/RT=21*V/[0,0821*(500+273)]=21*V/773=V/0,33

è corretto pensare che avendo i prodotti della reazioni gli stessi coefficienti stechiometrici abbiano lo stesso numeri di moli, quindi che nNH3=(V/0,33)/3=V/0,99? 

Però se tutti e 3 i prodotti della reazione avesso lo stesso numero di moli, allora hanno anche la stessa pressione parziale, ma ciò non coincide con i dati iniziali :-( 

Ho provato a vedere se mi torna utile calcolare le moli iniziali di NH4HCO3 facendo g/PF= 39,5/79=0.5, ma nn riesco a capire come e dove posso utilizzare questo dato......

please help me !!!

LuiCap

2018-06-05 16:02

Io lo risolverei così:

eq gas etero__.jpg
eq gas etero__.jpg

I seguenti utenti ringraziano LuiCap per questo messaggio: Carolina

Carolina

2018-06-06 08:07

Grazie mille, in effetti uno dei risultati era 222,26.

A proposito della legge di stato del gas, volevo farle una domanda, io spesso negli esercizi come V considero non quello del gas, ma quello del reattore a volume costante, è corretto? (immagino che il gas raggunga la massima espansione), ho un po di confusione su quando e come applicare la legge nelle reazioni...

Tipo di esercizio che ho risolto, può dirmi se secondo lei è corretto?

Il carbonato di ammonio si decompone a 300K secondo la reazione:

NH4CO2NH2(s)=2NH3(g)+CO2(g)

Introducendo in un reattore di volume costante pari a 0,1m3, 420 grammi di carbammato si ottiene dopo la reazione a 300k, una pressione totale pari a 0,2 atm. Calcolare Kp.

Risoluzione:

PV=nRT 

n=PV/RT

nCarbammato=n= 0,2*100/0,0821*300=20/24,63=0,81

Poi ho considerato che i prodotti della reazione hanno come coefficiente 2 e 1,

quindi:

nNH3=0,81/3*2=0,54

nCO2= 0,81/3= 0,27

P(NH3)=X(NH3)P=0,54/0,81=0,66*0,2=0,132

P(CO2)=X(CO2)P=0.27/0,81=0,33*0,2=0,066

Kp= P(NH3)^2*P(CO2)=0,0011

LuiCap

2018-06-06 10:43

Il risultato numerico della Kp nel primo esercizio che hai postato non cambia, però mi sono accorta che avevo sbagliato il calcolo iniziale delle moli di NH3 perché avevo stupidamente utilizzato una temperatura di 773 K anziché 273 K.

Mi sono anche accorta che il dato di massa iniziale di NH4HCO3 fornito dal testo (39,5 g) è sbagliato, ecco la dimostrazione:

eq gas etero__2.jpg
eq gas etero__2.jpg

La risoluzione del secondo esercizio che hai postato è sbagliata perché non puoi applicare la legge generale dei gas sul reagente iniziale solido.

Il volume del reattore coincide sempre con il volume totale dei gas contenuti ala suo interno perché il reattore è un sistema chiuso; se fosse aperto non si potrebbe instaurare alcun tipo di equilibrio perché i gas si disperderebbero nell'ambiente.

eq gas etero__3.jpg
eq gas etero__3.jpg
eq gas etero__4.jpg
eq gas etero__4.jpg

I seguenti utenti ringraziano LuiCap per questo messaggio: Carolina

Carolina

2018-06-06 10:55

grazie mille,

vado in ordine con le domande:

sul primo esercizio anch'io avevo considerato 773 perchè 500 gradi C +273 per convertirli in K, lei lascia 273 perchè nella traccia dice 39, 5 gr misurati in c.n?

LuiCap

2018-06-06 11:30

No, perché la traccia dice 89,70 L di NH3 (misurati in c.n.); le c.n. per un gas sono 1 atm e 273 K.

Il numero di moli di NH3 contenuto in 89,70 L a c.n. non cambia al variare di T e P.

La massa iniziale di reagente solido è un dato inutile per il calcolo della Kp; serve solo per controllare che la legge di conservazione della massa sia rispettata e infatti, come ti ho dimostrato, il dato fornito a mio parere è sbagliato.

Infatti questa verifica nel secondo esercizio risulta corretta.

I seguenti utenti ringraziano LuiCap per questo messaggio: Carolina

Carolina

2018-06-06 13:25

si ok, volevo dire 89,70, perfetto chiarissimo,

Nel secondo esercizio NH4CO2NH2 avevo ignorato fosse solido -.-'

Altre due domande, le sembreranno ovvie, per noi studenti ignoranti non lo sono :-D :

1) per quanto riguarda la legge di stato dei gas, quando è possibile, si può applicare sia a un singolo reagente, quindi inserendo le moli del reagente o a tutto il sistema inserendo le moli tot?

2) quando in una reazione abbiamo dei solidi se si parla di Kc e Kp hanno attività unitaria = 1, però quando, come nel nostro caso, (2° es) ci serve il numero delle moli totali, inseriamo i valori nello specchietto, senza poi ovviamente considerarle nella somma delle molti tot dato che applichiamo la legge dei gas?

Carolina

2018-06-06 14:04

3) rivedendo la mia risoluzione (es 2)  in realtà, io inserisco nella legge di stato dei gas gli stessi valori che inserisce lei, cioè il fatto che il carbonato sia solido non interessa il mio procedimento perchè io pongo n finale come obiettivo e inserisco valori T P e R.... dov'è l'errore?

LuiCap

2018-06-06 14:09

1) per quanto riguarda la legge di stato dei gas, quando è possibile, si può applicare sia a un singolo reagente, quindi inserendo le moli del reagente o a tutto il sistema inserendo le moli tot?

Certo:

Pi · Vi = ni · R · T

Ptot · Vtot = ntot · R · T

2) quando in una reazione abbiamo dei solidi se si parla di Kc e Kp hanno attività unitaria = 1, però quando, come nel nostro caso, (2° es) ci serve il numero delle moli totali, inseriamo i valori nello specchietto, senza poi ovviamente considerarle nella somma delle molti tot dato che applichiamo la legge dei gas?

Certo: negli equilibri gassosi in fase eterogenea Kp, Kc e Kx si calcolano solo considerando le moli dei componenti gassosi.

Sia nell'esercizio 1 che 2 la variazione del numero di moli va calcolata solo considerando i componenti in fase gassosa:

1) Δn = (1+1+1) - 0 = 3

2) Δn = (2+1) - 0 = 3

Se la reazione fosse:

CH4(g) + 4 Cl2(g) <--> CCl4(l) + 4 HCl(g)

Δn = (0+4) - (1+4) = -1

Ricordati inoltre queste relazioni:

se Δn = 0 si ha: Kp = Kc = Kx

se Δn ≠ 0 si ha:

Kp = Kc(RT)^Δn

Kp = KxPtot^Δn

I seguenti utenti ringraziano LuiCap per questo messaggio: Carolina, Rosa

Carolina

2018-06-06 15:49

tutto chiarissimo,duemila grazie

ma, rivedendo la mia risoluzione dell'es 2 in realtà, io inserisco nella legge di stato dei gas gli stessi valori che inserisce lei, cioè il fatto che il carbonato sia solido non interessa il mio procedimento perchè io pongo n finale come obiettivo e inserisco valori T P e R.... dov'è l'errore?

LuiCap

2018-06-06 16:35

3) rivedendo la mia risoluzione (es 2)  in realtà, io inserisco nella legge di stato dei gas gli stessi valori che inserisce lei, cioè il fatto che il carbonato sia solido non interessa il mio procedimento perché io pongo n finale come obiettivo e inserisco valori T P e R.... dov'è l'errore?

Hai ragione, mi ero soffermata solo sul primo passaggio:

n carbammato = 0,812 mol

In realtà quelle sono le moli di carbammato presenti all'equilibrio che sono uguali alle moli della miscela gassosa NH3 + CO2 che si ottiene al raggiungimento dell'equilibrio.

Quindi meglio scrivere:

nf carbammato = nf (BH3+CO2) = (0,2·100)/(0,0821·300) = 0,812 mol

I valori numerici che tu ottieni sono arrotondati; io invece nei calcoli conservo tutte le cifre numeriche e arrotondo solo il risultato finale.

Carolina

2018-06-07 06:40

a proposito di questo, a parte la massa che per la legge di conservazione comporta Mi=Mf, il numero di moli iniziali non è uguale a quello finale perchè essendo per definizione la mole una quantità di materia che contiene 6,022*10^23 particelle, c'è diciamo in modo brutale , una riorganizzazione, riassemblaggio degli elementi durante la reazione che comporta la 'non conservazione' del numero delle moli ?

LuiCap

2018-06-07 10:52

La mole indica la quantità di sostanza.

La massa indica la quantità di materia.

1 mole di una qualsiasi sostanza contiene 6,022·10^23 particelle.

1 mole di una qualsiasi sostanza ha una massa in g numericamente uguale al peso atomico o al peso molecolare in u.

Esistono comunque reazioni in cui si conserva anche il numero di moli:

2 HI(g) <--> H2(g) + I2(g)

I seguenti utenti ringraziano LuiCap per questo messaggio: Carolina

Carolina

2018-06-07 14:33

Le chiedo un ultimo parere su questo esercizio, oltre che per la risoluzione anche per l'approssimazione.

TESTO:

A 900 gradi si introducono in un recipiente del volume di 3 litri contenente del Fe3O4 in eccesso, 22 millilitri di monossido di carbonio (misurati a 250 C e 1atm)

Calcolare a 900°C, la pressione parziale (in mmHg) dell'anidride carbonica all'equilibrio sapendo che Kc=0,09.

PF: (Fe)=55.85 (O)= 16.00 (C) =12,00

Fe3O4(s) + CO(g) = 3FeO(s) + CO2(g)

RISOLUZIONE:

- nCO:

PV=nRT  n=PV/RT   n=1*0,022/0,0821*(250+273)=0,00051  (E' esatto approssimare in quanto siamo alla fine del calcolo delle moli?o approssimare solo alla fine s'intende alla fine dell'esercizio?)

- Calcolo delle moli con lo specchietto e poi con valore Kc:

Moli                              Fe3O4       CO           FeO      CO2

Iniziali                             --         0,00051        --          0

Consumate/Prodotte         --            -X              --       +X

Finali                               --        0,00051-X        --       X

Kc= [CO2]/[CO]=0,09         x/3/(0,00051-x)/3=0,09    x=0,0000421

nCO=0,0004679

nCO2=0,0000421

ntot=0,00051

- Calcolo pressione:

PV=nRT   P=nRT/V     P=[0,00051*0,0821*(900+273)]/3=0,016371561  (devo approssimare a 0,02 in quanto siamo alla fine del calcolo di P o no) 

- Calcolo pressione parziale:

PCO2= (nCO2/ntot)*P =(0,0000421/0,00051)* P= dipende da come ho approssimato sopra

- Trasformo in mmHg

1atm:760mmHg=PCO2:x   

mi viene più o meno, 1,2 mmHg oppure 1,03 mmHg dipende da come approssimo..........

LuiCap

2018-06-07 15:58

Se il testo dell'esercizio fornisce i dati nel modo in cui li hai scritti non mi sembra proprio che si ponga il problema del numero di cifre significative con cui devono essere espressi i risultati intermedi e finali!!!

Kc = 0,09 è un valore numerico con 1 sola cifra significativa, quindi tutti i risultati dovrebbero essere espressi con 1 c.s.

Kc = 0,0900 è un valore numerico con 3 cifre significative, quindi tutti i risultati dovrebbero essere espressi con 3 c.s.

Il procedimento che hai svolto è corretto.

Per svolgere i calcoli si deve arrotondare solo il valore numerico ottenuto nel passaggio finale: non esiste "dipende da come ho approssimato sopra".

Questo significa che ad ogni operazione che svolgi, scrivi sulla carta il risultato con 3 cifre significative (sparo a caso perché i dati forniti scritti così non lo permetterebbero), però il calcolo successivo nel quale devi usare questo valore intermedio lo devi fare con tutte le cifre che ti fornisce la calcolatrice che, tra l'altro con una calcolatrice scientifica, scegli tu.

Per fare questo devi imparare ad usare le memorie della calcolatrice che, normalmente sono 4.

Non si scappa: io nelle verifiche scritte ho sempre penalizzato leggermente chi non usava queste regole. Come valuti il tuo docente non posso saperlo!!!

Ti mostro due procedimenti (il metodo b) è quello che hai usato tu, nel quale puoi vedere che il risultato finale è sempre lo stesso: P CO2 all'equilibrio = 1,03 mmHg

eq gas etero_a.jpg
eq gas etero_a.jpg
eq gas etero_b.jpg
eq gas etero_b.jpg

I seguenti utenti ringraziano LuiCap per questo messaggio: Carolina

Carolina

2018-06-08 07:32

Il nostro docente non è pignolo per queste cose, anzi le dico che dopo le reminiscenze delle scuole medie (-.-';-) ho ri-approfondito ora questi concetti grazie a un allegato del Bagatti che lei mi aveva inviato qualche mese fa. Però forse non mi è chiara una cosa, allora si arrotonda solo nel procedimento finale ok, e dal Bagatti apprendo che in un'operazione si considera il numero che ha meno cifre significative, ma partendo per esempio dalla risoluzione B, in base a cosa, nel primo passaggio, lei approssima 5,12*10^-4 , cioè approssima a 3 cifre significative???? Cioè approssimiamo nel primo passaggio non alla fine... e non capisco perchè 3 cifre... ps. e' necessario saper usare la calcolatrice scientifica?

Carolina

2018-06-08 08:04

vedi modifica sopra

LuiCap

2018-06-08 10:45

Infatti ho scritto di aver indicato 3 c.s. sparando a caso perché i dati così come sono scritti consentirebbero solo 1 c.s. ;-)

Infatti i risultati intermedi del metodo b), stando ai dati forniti, andrebbero scritti così:

ni CO = 5·10^-4 mol

neq CO2 = 4·10^-5 mol

neq CO = 5·10^-4 mol

Peq CO2 = 1·10^-3 atm = 1 mmHg

Peq CO = 2·10^-2 atm = 1·10^1 mmHg

Spero che tu capisca che in questo modo si perdono molte informazioni: ad esempio le moli di CO sembrano non variare.

Per esprimere i risultati con 3 c.s. il testo dovrebbe essere scritto in questo modo:

A 900°C si introducono in un recipiente del volume di 3,00 L, contenente del Fe3O4 in eccesso, 22,0 mL di monossido di carbonio (misurati a 250°C e 1,00 atm)

Calcolare a 900°C, la pressione parziale (in mmHg) dell'anidride carbonica all'equilibrio sapendo che Kc = 0,0900.

E tu cosa usi al posto della calcolatrice scientifica, quella del cellulare?!?!

Non mi sembra proprio il caso.

Ritengo che l'uso della calcolatrice scientifica sia indispensabile nelle discipline scientifiche... e soprattutto senza mettere nel dimenticatoio le sue istruzioni d'uso. ;-)

Carolina

2018-06-08 11:44

Si magari qualcuno doveva insegnarci ad usarla, la calcolatrice scientifica :-D

Uso quella ma senza saper usare per esempio le memorie :-D

Ora è tutto chiarissimo, grazie infinite, ma chi glielo fa fare di star dietro a tutti noi??? Le sue spiegazioni sono davvero preziose, grazie grazie grazie

LuiCap

2018-06-08 12:22

Ma perché siete disposti ad imparare a far tutto e di più con lo strumento smartphone (tra un po' anche il caffè espresso) e non siete disposti ad imparare ad usare uno strumento base per la vostra professione quale è la calcolatrice scientifica?!?!

... ma chi glielo fa fare di star dietro a tutti noi???

La passione per la mia ex-professione, ora sono in pensione. ;-)

I seguenti utenti ringraziano LuiCap per questo messaggio: Carolina, Rosa

Carolina

2018-06-08 13:04

ok..allora.. grazie alla sua passione, saremo tutti un po meno ignoranti <3

Ultimissima domanda, lei ha scritto che se il testo fosse stato:

a 900°C si introducono in un recipiente del volume di 3,00 L, contenente del Fe3O4 in eccesso, 22,0 mL di monossido di carbonio (misurati a 250°C e 1,00 atm)

Calcolare a 900°C, la pressione parziale (in mmHg) dell'anidride carbonica all'equilibrio sapendo che Kc = 0,0900.

allora per quanto riguarda il primo passaggio del metodo b il primo risultato sarebbe stato 5,12 * 10^-4, 3 cifre significative (mi è chiaro ora il perchè), però in questo caso approssimiamo fin dal primo passaggio non alla fine, e manteniamo le3 cifre approssimate fino alla fine, è una scelta obbligata farlo fin dal primo passaggio?

LuiCap

2018-06-08 14:03

No, scrivi sulla carta 5,12·10^-4, ma per il calcolo successivo tieni in calcolatrice 5,12303088...·10^-4.

Poi calcoli neq CO2 = 4,23052091·10^-5 e scrivi sulla carta 4,23^-5, ma per il calcolo successivo tieni tutte le cifre.

E così via fino alla fine di tutti i passaggi.

eq gas etero_b1.jpg
eq gas etero_b1.jpg

I seguenti utenti ringraziano LuiCap per questo messaggio: Carolina, Rosa