5 Esercizi sugli Equilibri Gassosi: Concetti Chiave per Risolverli con Successo
Per affrontare con successo 5 esercizi sui equilibri gassosi, è fondamentale avere dimestichezza con concetti come la costante di equilibrio Kc, la costante Kp, e la relazione tra queste due costanti. È altresì consigliabile padroneggiare l’utilizzo di strumenti come l’I.C.E.
Indice Articolo
- Origini della Costante di Equilibrio
- L’Espressione della Costante di Equilibrio
- Relazione tra Kp e Kc
- Utilizzo dell’I.C.E. chart
- Esercizi Risolti sugli Equilibri Gassosi
- # Esercizio 1: Equilibrio N2O4(g) ⇄ 2 NO2(g)
- # Esercizio 2: Reazione CH4(g) + H2O(g) ⇄ CO(g) + 3 H2(g)
- # Esercizio 3: Equilibrio 2 NH3(g) ⇄ N2(g) + 3 H2(g)
- # Esercizio 4: Equilibrio H2(g) + I2(g) ⇄ 2 HI(g)
- Equilibrio Chimico e Costante Kp: Calcolo delle Pressioni Parziali
- Calcolo delle Pressioni Parziali
- Costruzione della I.C.E. Chart
Origini della Costante di Equilibrio
La costante di equilibrio è una grandezza chiave che discende dalla legge di azione di massa formulata da Cato M. Guldberg e Peter Waage. Essa è essenziale per comprendere il comportamento degli equilibri chimici. L’Espressione della Costante di Equilibrio
Nel contesto di una reazione generica del tipo a A + b B ⇄ c C + d D, con a, b, c e d come coefficienti stechiometrici, la costante di equilibrio Kc è definita come: Kc = [C]c[D]d/[A]a[B]b
dove le concentrazioni delle specie coinvolte all’equilibrio sono elevate ai relativi coefficienti stechiometrici.
Relazione tra Kp e Kc
La costante di equilibrio Kp riguarda gli equilibri in fase gassosa e si lega a Kc tramite le pressioni parziali. Inoltre, esiste una relazione fondamentale tra Kp e Kc data da Kp = Kc(RT)Δn, con Δn che rappresenta la differenza tra i coefficienti stechiometrici dei prodotti e dei reagenti. Utilizzo dell’I.C.E. chart
L’I.C.E. chart è uno strumento essenziale per risolvere problemi legati alle reazioni di equilibrio. Questo metodo impiega le condizioni iniziali del sistema e le variazioni delle concentrazioni (o pressioni) delle specie coinvolte per tracciare l’evoluzione verso lo stato di equilibrio. In conclusione, acquisire familiarità con queste nozioni e strumenti è cruciale per affrontare con successo compiti e esercizi sui equilibri gassosi, preparandosi al meglio per prove d’esame e sfide accademiche.
Esercizi Risolti sugli Equilibri Gassosi
Questo articolo presenta la risoluzione di esercizi riguardanti gli equilibri gassosi con commenti esplicativi per capire meglio i concetti coinvolti. # Esercizio 1: Equilibrio N2O4(g) ⇄ 2 NO2(g)
Una volta fornite le concentrazioni di [N2O4] e [NO2], si può calcolare la costante di equilibrio Kc utilizzando l’espressione Kc = [NO2]^2 / [N2O4]. Nel caso specifico, sostituendo i valori noti si ottiene Kc = 217. # Esercizio 2: Reazione CH4(g) + H2O(g) ⇄ CO(g) + 3 H2(g)
Dopo aver fornito le concentrazioni di [CH4], [CO], [H2] e il valore di Kc, si può calcolare la concentrazione di vapore acqueo all’equilibrio. Seguendo i calcoli si determina che [H2O] = 0.0679 M. # Esercizio 3: Equilibrio 2 NH3(g) ⇄ N2(g) + 3 H2(g)
In questo caso, partendo dalle concentrazioni iniziali e quelle all’equilibrio dell’ammoniaca, si calcola la costante di equilibrio Kc. Dopo i calcoli si trova Kc = 1.7. # Esercizio 4: Equilibrio H2(g) + I2(g) ⇄ 2 HI(g)
Fornendo la concentrazione iniziale di HI, si calcola la concentrazione all’equilibrio utilizzando l’I.C.E. chart. Dopo i calcoli si trova che la concentrazione di HI all’equilibrio è 0.250 M. In conclusione, risolvere esercizi pratici sugli equilibri gassosi aiuta a comprendere i concetti chimici coinvolti e a consolidare le conoscenze teoriche.
Equilibrio Chimico e Costante Kp: Calcolo delle Pressioni Parziali
Il concetto di equilibrio chimico è fondamentale in chimica, poiché descrive lo stato in cui la velocità di una reazione in avanti è uguale alla velocità della reazione inversa. La costante di equilibrio, indicata con Kp, è un parametro che fornisce informazioni sul livello di equilibrio di una reazione chimica che coinvolge gas.
Calcolo delle Pressioni Parziali
Consideriamo la reazione: I2(g) + Cl2(g) ⇄ 2 ICl(g), con Kp = 2.34 · 10-4 a una certa temperatura.
Costruzione della I.C.E. Chart
| | I2 | Cl2 | ⇄ | 2 ICl |
| —- | —- | —- | —- | —- |
| Stato iniziale | 0.862 atm | 1.14 atm | | |
| Variazione | -x | -x | | +2x |
| Equilibrio | 0.862-x | 1.14-x | | 2x |
L’espressione della costante di equilibrio Kp è data da: [ICl]2/[I2][Cl2]. Sostituendo i valori ottenuti:
2.34 · 10-4 = (2x)2/[(0.862-x)(1.14-x)] = 4x2/[x2-2x+0.983].
Risolvendo l’equazione di secondo grado, si trova x = 0.00753. Quindi: p(I2) = 0.862-0.00753 = 0.854 atm; p(Cl2) = 1.14-0.00753 = 1.13 atm; e p(ICl) = 2(0.00753) = 0.0151 atm.
Per ulteriori dettagli su costanti di equilibrio e calcoli chimici, ti consigliamo di leggere gli articoli disponibili su Chimica Today:
– [Costante di Equilibrio](https://chimica.today/chimica-generale/costante-di-equilibrio-2/)
– [Kp: Costante di Equilibrio](https://chimica.today/stechiometria/kp-costante-di-equilibrio/)
– [I.C.E. Chart](https://chimica.today/stechiometria/i-c-e-chart/)
