Kp

[ZeisChemistry]

Salve, per il seguente esercizio:

La costante di equilibrio per la reazione C (s) + 2H2 (g) <—> CH4 (g) vale 4,50 a 620 ºC. Calcolare la composizione % in volume alla pressione di 10,0 atm 

Considerando 2 moli iniziali di H2 ho calcolato le frazioni molari con il grado di dissociazione incognito, esse moltiplicate per la ptot mi danno la p parziale sia di H2 che di CH4, sostituendo tali valori nell’espressione della Kp ho trovato grado di dissociazione= 0,926 e da questo n (H2) = 0,148 mol e n (CH4) = 0,926 mol, da esse posso ricavare il volume di solvente, ma non capisco come ricavare il volume della soluzione (nel quale forse dovrei aggiungere anche C?) dunque non riesco a calcolare la composizione percentuale in volume. 😕

[A.Berenini]

Il carbonio non puoi considerarlo in soluzione, essendo solido.
Comunque, se di soluzione si vuol parlare (trattandosi di aeriformi), ogni mole di gas occupa 22.414 litri (volume molare dei gas) quindi, trovate le moli, puoi ricavare i volumi.
Non so, però, se la pressione possa influire sull'equilibrio di reazione...

[LuiCap]

È un equilibrio in fase gassosa eterogenea, quindi il C(s) non partecipa all'equilibrio.
La pressione totale di 10,0 atm è data da:
p H2 = x
p CH4 = y
Mettendo a sistema si ottiene:
Kp = 4,50 = y / (10 - y)^2
Risolvendo:
y = p CH4 = 8,62 atm
x = p H2 = 1,38 atm
Considerando il volume di 1 L e applicando l'equazione generale dei gas si ottiene:
n H2 = 1,38 / 0,0821 · 918 = 0,0184 mol
n CH4 = 8,62 / 0,0821 · 918 = 0,114 mol
n tot = 0,133 mol
Per il principio di Avogadro, la % in moli è numericamente uguale alla % in volume:
% moli = % volume = 0,0184 · 100 / 0,133 = 13,8 % H2
% moli = % volume = 0,114 · 100 / 0,133 = 86,2 % H2