Gas all'equilibrio. KP KC etc
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Ciao a tutti,mi dareste una mano con questo esercizio?

In un reattore di 5 litri in cui è stato fatto il vuoto si introducono 1.60n di CO2 e 1.60n H20. Si aumenta la temperatura a un valore prefissato di T (>> 100C) e quando la reazione CO2 + H2 ---- CO + H2O ha raggiunto l'equilibrio nel reattore sono presenti 1.20n di CO.
Si calcoli Kp.
A temperatura costante, nel reattore si introducono 0.60n di CO calcola la quantità molare di CO2 quando la reazione ha ripristinato l'equilibrio.

CO 2   +    H2     -------     CO   +    H20
1.60    +  1.60    -------     -             -
-1.20   +  -1.20   ------     -             -
0,40    +   0,40   ------   1,20  +     1,20

Dopo aver impostato la seguente reazione ho calcolato Kp
Kp= Pi prodotti / Pi reagenti
Pi= ni (moli parziali)* P totale

P totale = n.tot * R*T/ V = 3,20 atm

ni= 0,40 / 3,2 = 0.125
ni= 1,20 /3,2 = 0,375

Pi= 0,125* 3,2 = 0,4 atm
Pi= 0,375* 3.2 = 1,2 atm

Kp= (1,2)^2 / (0,4)^2 = KP= 9

A temperatura costante nel reattore si introducono 0,60n di CO. Calcola la qnt di CO2 all'equilibrio

Ho nuovamente scritto la reazione:
 CO2     +       H2     -------   CO       +     H2O
0,40      +      0,40   -------  1,20      +    1,20
                                       +0,60
0,40+x   +   0,40-x  -------  1,80      +    1,20 -x

trovo la Kc

Kc= Kp/(R*T)^deltaV

Kc= 9/(0,082*373k) ^0 (2-2)  =9

metto a sistema:

Kc= CO * H20 / CO2 * H2 = ovvero:

9= 1,80 * (1,20 -x)/ (0,40-x) * (0,40-x) = mi escono due risultati ovviamente

X= -1,07
X= 0,074

tengo solo il secondo e faccio quindi: CO2 all'equilibrio= 0,074+0,040= 0,474 oppure devo sottrarre?


Grazie mille! per suggerimenti aiuti e svolgimento.
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Ho risolto da solo, grazie lo stesso per chiunque abbia anche solo letto il post.

L'errore stava nel sistema che va impostato ponendo i prodotti a reagire e i reagenti a formarsi.
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Non posso sapere come tu abbia poi risolto da solo l'esercizio, ma vorrei farti notare che nel primo tentativo avevi commesso diversi errori.

- Non ti è possibile calcolare la pressione totale del primo equilibrio perché non conosci la temperatura alla quale viene raggiunto.

- Questa relazione non esiste:
Pi = ni (moli parziali) · P totale
Esiste invece:
Pi = Xi · P totale

- La Kp la calcoli molto semplicemente osservando che, essendo il Δn della reazione = 0, la Kp è uguale alla Kc

- Quello che tu chiami sistema è in realtà un'equazione di 2° grado.

La risoluzione corretta è la seguente:

   

Nell'allegato mi sono dimenticata di scrivere che, addizionando altre moli di un prodotto (CO) ad una reazione giunta all'equilibrio, il quoziente di reazione aumenta:
Qr = (1,80/5)(1,20/5)/(0,40/5)^2 = 13,5
Poiché Qr > Kc, per giungere ad un nuovo stato di equilibrio le moli dell'altro prodotto (H2O) devono diminuire e le moli dei reagenti (CO2 e H2) devono aumentare in modo tale che Qr torni ad eguagliare Kc.
Ciao
Luisa

Dal laboratorio se ne usciva ogni sera, e più acutamente a fine corso, con la sensazione di avere “imparato a fare una cosa”;
il che, la vita lo insegna, è diverso dall’avere “imparato una cosa”.
(Primo Levi)


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andxme
(2017-06-20, 19:29)LuiCap Ha scritto: Non posso sapere come tu abbia poi risolto da solo l'esercizio, ma vorrei farti notare che nel primo tentativo avevi commesso diversi errori.

- Non ti è possibile calcolare la pressione totale del primo equilibrio perché non conosci la temperatura alla quale viene raggiunto.

- Questa relazione non esiste:
Pi = ni (moli parziali) · P totale
Esiste invece:
Pi = Xi · P totale

- La Kp la calcoli molto semplicemente osservando che, essendo il Δn della reazione = 0, la Kp è uguale alla Kc

- Quello che tu chiami sistema è in realtà un'equazione di 2° grado.

La risoluzione corretta è la seguente:



Nell'allegato mi sono dimenticata di scrivere che, addizionando altre moli di un prodotto (CO) ad una reazione giunta all'equilibrio, il quoziente di reazione aumenta:
Qr = (1,80/5)(1,20/5)/(0,40/5)^2 = 13,5
Poiché Qr > Kc, per giungere ad un nuovo stato di equilibrio le moli dell'altro prodotto (H2O) devono diminuire e le moli dei reagenti (CO2 e H2) devono aumentare in modo tale che Qr torni ad eguagliare Kc.

Grazie mille per avermi risposto in maniera cosi esaustiva, ho controllato tutti i calcoli e ho fatto esattamente cosi. Solo che pensavo fosse corretto anche il metodo usato per trovare la Kp in quanto la temperatura mi viene detta di 100 °C quindi usando la legge dei gas ideali ho pensato di trovare la pressione totale e poi moltiplicarla per le frazioni molari e ottenere cosi la Pi e di conseguenza kp anche se in effetti il ragionamento inverso ovvero trovare direttamente la Kc e poi la Kp è più logico e semplice. Nell'equazione di secondo grado ho impostato al contrario i rapporti ma penso sia la stessa cosa, ovvero ho inserito 1,80-x e 1,20-x e 0,40+x 0,40+x il risultato non cambia semplicemente nell'equazione di secondo grado ho usato il risultato positivo 0,067.
Grazie ancora per la spiegazione. Gentilissima

Ne approfitto, quando hai tempo si intende, per sottoporti all'attenzione un altro problema sempre sui gas per il quale non riesco invece a trovare una risoluzione. Sto preparando l'esame e quindi vorrei fugare questi dubbi quanto prima.

Il problema in questione è questo:

Alla temperatura di 18 C, 100ml di un idrocarburo di formula CxHy vengono miscelati con 700 ml di O2. Dopo combustione e raffreddamento a 18 C, il volume della miscela gassosa è di 550 ml. Dopo assorbimento su KOH solido, avviene la reazione KOH + CO2 ---> KHCO3 e si misura una diminuzione del volume della miscela gassosa pari a 400 ml. I volumi sono misurati tutti a pressione atmosferica. Calcola la formula molecolare dell'idrocarburo.

Ora in questo problema non riesco a capire come impostare i calcoli.

il mio ragionamento è stato: se ho sottoposto a combustione la miscela avrò 550 ml risultanti di CO2 e H2O secondo la reazione di combustione di un idrocarburo quindi sapendo che dopo trattamento con KOH il volume è sceso di 400ml posso assumere che:

ci sono 400ml di CO2 e 150ml di H2O e che iniziamente avevo 700ml di O2 che sono andati tutti "bruciati" assieme all'idrocarburo.

ora però anche se mi trovo le moli di ogni sostanza usando la legge dei gas ideali e per l'acqua facendo semplicemente 150ml/mm come faccio a risalire alla formula dell'idrocarburo??
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Sto provando a risolvere nuovamente il problema che mi sta facendo impazzire :-) in quanto non capisco perchè dovrebbe essere un idrocarburo C2H2 piuttosto che C4H4 e cosi via, ovvero il rapporto tra le moli che ho trovato nella risoluzione mi da un rapporto 1 a 1 tra carbonio e ossigeno. NON mi sembra il metodo risolutivo corretto C1H1. Quando hai un secondo saresti cosi gentile da darmi qualche dritta. Grazie mille
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Ci ho provato diverse volte anch'io, ma c'è sempre qualcosa che non mi torna e quindi non ho scritto niente.

Quello che a me sfugge è: nei 550 mL della miscela finale ci sono solo la CO2 e l'H2O formate o c'è anche dell'O2 che non ha reagito???

Magari se mettiamo insieme le forze ce la facciamo ;-)
Ciao
Luisa

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(Primo Levi)


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andxme
(2017-06-21, 20:22)LuiCap Ha scritto: Ci ho provato diverse volte anch'io, ma c'è sempre qualcosa che non mi torna e quindi non ho scritto niente.

Quello che a me sfugge è: nei 550 mL della miscela finale ci sono solo la CO2 e l'H2O formate o c'è anche dell'O2 che non ha reagito???

Magari se mettiamo insieme le forze ce la facciamo ;-)

Volentieri  :-) , proviamoci. Io ho fatto cosi:

100 ml di un idrocarburo sono miscelati con 700 ml di Ossigeno. Il testo non mi dice che avanza dell'Ossigeno quindi ho supposto che tutto l'idrocarburo e tutto l'O2 si bruciano e producono 550 ml di miscela formata da CO2 e H2O. Qui però nasce il primo problema ovvero se suppongo che 550 ml siano CO2 + H2O e che la CO2 viene assorbita tramite reazione con KOH quello che avrò alla fine è 400 ml di CO2 sottratti a 550 ml di miscela e di conseguenza avanzeranno 150 ml di H20 che però a 18 gradi non sono vapore ma semplice acqua liquida.

Supponendo ciò posso trovarmi le moli di CO2 e di H2O in quanto le condizioni sono 18°C e 1 atm:
n CO2: 0,400ml*1 /0,082 * 291 =0,016
n H20: 0,150g/18.02= 0,008

scrivo la reazione dell'idrocarburo XY
                                                 
                         CxHy   +    O2  =   CO2   +   H2O
                            x      +    x     
                                                = 0,016   + 0,008

da qui ho pensato che sicuramente le moli di C e H sono le stesse date dall'idrocarburo che è l'unico nella reazione ad avere gli atomi di C ed H quindi ho pensato di dividere le moli per il valore minore dei due:
0,016/0,008= 2 C
0,008/0,008= 1 H
e quindi il rapporto della formula molecolare minima sarebbe di 2 a 1 ma sicuramente è errato.  O_o primo perchè credo che l'unico composto in questo rapporto sia il diacetilene C4H2 e secondo perchè il mio problema è che io non so i rapporti tra CO2 e H2O che potrebbero sicuramente essere diversi da questi.

Cercando su alcuni manuali di chimica Inorganica ho trovato questo esercizio che è molto simile! Finalmente ho capito va impostato cosi:

testo:
"36ml di un idrocarburo e 245ml di O2 sono posti a reagire. Dopo raffreddamento si misura un volume di 173ml. Dopo aver fatto passare la miscela attraverso un colonna di KOH si misura un volume di 65ml. Calcolare la formula molecolare dell'idrocarburo. Volumi misurati a 20C° e 1atm"

Scrivo la reazione di Combustione:
                                       CxHy + (x+y/4) O2 ----> x Co2 + y/2 H2O


La miscela una volta che è stata combusta è formata da CO2 e O2 non reagito. l'acqua essendo liquida può essere trascurata.

Quindi tolta la CO2 quello che resta è O2 non reagito. 173-65 = 108ml di CO2. 
La differenza tra 245-65=180ml sono il volume di O2 bruciato.

V idrocarburo= 36ml
V O2 = 180 ml
V Co2= 108ml

per cui:
x=VCo2/VCxHy= 108/36=3


x+y/4= VO2 reagito/V CxHy = 180/36=5

x=3, y=8

sostituendoli alla formula iniziale si ha C3H8


E' molto più semplice del previsto quello che era fuorviante era il testo del problema!
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Accidenti a chi scrive testi non chiari.

A questo punto però, per una questione di orgoglio personale ( :-D ) posto lo stesso quello a cui ero giunta dando per scontato che tutto l'O2 reagisse con l'idrocarburo:

   

Ovvio che la risoluzione è sbagliata *Tsk, tsk*
Ciao
Luisa

Dal laboratorio se ne usciva ogni sera, e più acutamente a fine corso, con la sensazione di avere “imparato a fare una cosa”;
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(Primo Levi)


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andxme
(2017-06-21, 23:37)LuiCap Ha scritto: Accidenti a chi scrive testi non chiari.

A questo punto però, per una questione di orgoglio personale ( :-D ) posto lo stesso quello a cui ero giunta dando per scontato che tutto l'O2 reagisse con l'idrocarburo:



Ovvio che la risoluzione è sbagliata *Tsk, tsk*

Sei stata gentilissima comunque nell'aiutarmi, davvero mille grazie.
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