PROBLEMA 2.
- En un recipiente de 25 L de volumen, en el que previamente se ha hecho el vacío, se depositan 10 moles de CO y 5 moles de H₂O a la temperatura de 900 ºC, estableciéndose el siguiente equilibrio :
CO (g) + H₂O (g) ⇆ CO₂(g) + H₂(g)
Kc = 8, 25 a 900 ºC.
Calcula, una vez alcanzado el equilibrio :
a) La concentración de todos los compuestos (en mol · L⁻¹).
Llamando x a los moles de CO que reaccionan, los moles de
cada especie al inicio y en el equilibrio son :
CO (g) + H2O (g) ⇆ CO2 (g) + H2 (g)
Moles iniciales :
10 5 0 0
Moles en el equilibrio :
10 – x 5 – x x x
Sus concentraciones molares son : <img src="https://tex.z-dn.net/?f=%5BCO%5D%3D%0A%5Cfrac%7B%2810-x%29moles%7D%7B25L%7DM" />, y llevando estos valores a la constante
de equilibrio, operando y resolviendo la ecuación de segundo grado que aparece,
sale para x el valor :
<img src="https://tex.z-dn.net/?f=K_%7Bc%7D%3D%0A%5Cfrac%7B%5BCO_%7B2%7D%5D.%5BH_%7B2%7D%5D%7D%7B%5BCO%5D.%5BH_%7B2%7DO%5D%7D%3D%5C%20%5Ctextgreater%20%5C%208%2C25%3D%20%5Cfrac%7Bx%5E%7B2%7D%0A%7D%7B%2810-x%29.%285-x%29%7D%3D%5C%20%5Ctextgreater%20%5C%207%2C25.x%5E%7B2%7D" /><img src="https://tex.z-dn.net/?f=-123%2C75.x%2B412%2C5%3D0%2C%0Ax_%7B1%7D%3D12%2C53moles" /> que no sirve por ser superior a los que se
introduce de CO y x2 = 4, 54 moles, que es la solución correcta.
Siendo la
concentración de las especies en el equilibrio : [CO] = 0, 22 M ; [H2O] = 0, 018 M ;
[CO2] = [H2] = 0, 182 M.
B) La presión total de la mezcla.
Los moles totales en el equilibrio son : nt = 5, 46 + 0, 46 +
4, 54 + 4, 54 = 15 moles, que llevados a la ecuación de estado de los gases
ideales después de despejar la presión, sustituir las demás variables y operar,
sale para P el valor :
<img src="https://tex.z-dn.net/?f=P.V%3Dn.R.T%3D%5C%20%5Ctextgreater%20%5C%20P%3D%0A%5Cfrac%7Bn.R.T%7D%7BV%7D%3D%0A%5Cfrac%7B15moles.0%2C082atm.L.mol%5E%7B-1%7D.K%5E%7B-1%7D.1113K%7D%7B25L%7D" /><img src="https://tex.z-dn.net/?f=%3D57%2C71atm" />
Datos
R = 0, 082 atm · L · mol–1 · K–1
Prueba de Selectividad, Comunidad de Valencia, Junio 2016, QUIMICA.