Equilibri gassosi nell’esercizi risolti
Negli esercizi risolti si considerano equilibri gassosi relativi a reazioni reversibili, in cui reagenti e prodotti sono allo stato gassoso, e si esplorano i calcoli delle pressioni parziali e delle concentrazioni delle specie coinvolte.
Gli equilibri gassosi possono essere di due tipi: omogenei, quando reagenti e prodotti sono in fase gassosa, e eterogenei, quando coesistono fase solida e gassosa, come nel caso in cui compare l’acqua sotto forma di vapore. In entrambi i casi, la costante di equilibrio può essere espressa in termini di concentrazioni o pressioni parziali.
Per gli equilibri gassosi è possibile utilizzare il Principio di Le Chatelier, proprio come nelle altre reazioni reversibili.
Qui di seguito sono riportati alcuni esempi di esercizi risolti relativi a equilibri gassosi.
Esempio 1: Calcolo della pressione parziale di CH4
Si considera l’equilibrio C (s) + 2 H2(g) ⇌ CH4(g), con Kp=0.262 a 1000 °C. Dato che la pressione parziale di H2 è 1.22 atm, si calcola la pressione parziale di CH4. Applicando l’espressione di Kp, si ottiene che la pressione parziale di CH4 è di 0.390 atm.
Esempio 2: Calcolo delle concentrazioni delle specie all’equilibrio
Si considera l’equilibrio H2(g) + F2(g) ⇌ 2 HF(g), con Kc=115 a 25°C. Si calcolano le concentrazioni delle specie all’equilibrio partendo dalle concentrazioni iniziali. Utilizzando l’I.C.E. chart e l’espressione di Kc, si determinano le concentrazioni all’equilibrio: [H2]=[F2]=0.055 M e [HF]=0.59 M.
Esempio 3: Calcolo delle concentrazioni delle specie all’equilibrio
Si considera l’equilibrio 2 CO2(g) ⇌ 2 CO(g) + O2(g), con Kc=2.0 ∙ 10^-6 a 250°C. Si calcolano le concentrazioni delle specie all’equilibrio partendo dalla concentrazione iniziale di CO2, che è di 2.50 M. Utilizzando l’I.C.E. chart e l’espressione di Kc, si determinano le concentrazioni all’equilibrio: [CO2]=2.47 M, [CO]=0.030 M e [O2]=0.015 M.
Esempio 4: Calcolo delle pressioni parziali dei prodotti di reazione
Si considera l’equilibrio 2 Cl2(g) + 2 H2O(g) ⇌ 4 HCl(g) + O2(g), con Kp=3.2 ∙ 10^-14 a 25°C. Si calcolano le pressioni parziali dei prodotti di reazione all’equilibrio, partendo dalle pressioni iniziali di Cl2 e H2O, pari rispettivamente a 0.80 atm e 0.40 atm. Utilizzando l’I.C.E. chart e l’espressione di Kp, si determinano le pressioni parziali all’equilibrio: pressione parziale di HCl pari a 0.0017 atm e pressione parziale di O2 pari a 4.2 ∙ 10^-4 atm.
Questi esercizi offrono un’utile comprensione pratica del calcolo delle pressioni parziali e delle concentrazioni delle specie coinvolte negli equilibri gassosi.