Principio di Le Chatelier: esercizi e applicazioni
Il principio di Le Chatelier afferma che quando un sistema è all’equilibrio, la variazione di una delle variabili determina uno spostamento della posizione di equilibrio che contrasta gli effetti di tale cambiamento. L’aggiunta o la sottrazione di un reagente o di un prodotto di reazione, l’aumento di pressione o di volume per un equilibrio gassoso o la variazione di temperatura possono fare spostare a destra o a sinistra un equilibrio.
Esercizio 1
Calcoliamo il valore della costante di equilibrio (K) e le concentrazioni delle tre specie all’equilibrio dopo l’aggiunta di 0.40 moli di HI, partendo dai dati: 0.97 moli di HI, 0.18 moli di H2, e 0.12 moli di I2 in un recipiente di 10.0 L.
Le concentrazioni delle tre specie all’equilibrio sono rispettivamente: [HI] = 0.097 M, [H2] = 0.018 M, e [I2] = 0.012 M.
Dall’espressione della costante di equilibrio K = [H2][I2]/[HI]^2 otteniamo K = 0.023.
L’aggiunta di 0.40 moli di HI sposta l’equilibrio a destra, risultando in [HI] = 0.137 M, [H2] = 0.0226 M, e [I2] = 0.0166 M.
Esercizio 2
Data la reazione CO2(g) + H2(g) ⇄ CO(g) + H2O(g) alla temperatura di 900 °C in un recipiente di 10.0 L con le concentrazioni delle specie: [CO] = 0.352 M, [H2O] = 0.352 M, [CO2] = 0.648 M e [H2] = 0.148 M, vengono aggiunte 4.00 moli di H2O al sistema all’equilibrio. L’espressione della costante di equilibrio è K = [CO][H2O]/[CO2][H2] che fornisce K = 1.29. Dopo l’aggiunta di 4.00 moli di H2O, l’equilibrio si sposta a sinistra e si ottengono le nuove concentrazioni delle specie.
Esercizio 3
Supponiamo di avere un recipiente di 1.0 L con 1.5 moli di PCl5, 0.60 moli di PCl3, e 0.60 moli di Cl2. Calcolando il quoziente di reazione Q possiamo determinare che l’equilibrio procede verso sinistra. Risolvendo l’equazione di 2° otteniamo le moli di ciascuna specie all’equilibrio: [PCl3]= [Cl2] = 0.272 M e [PCl5] = 1.83 M.
Esercizio 4
Dato l’equilibrio CO(g) + Cl2(g) ⇄ COCl2(g) con 1.0 mole di ogni specie presente all’equilibrio in un contenitore di 5.0 L, calcoliamo le moli di ciascuna specie quando il volume diminuisce a 3.0 L dopo il raggiungimento dell’equilibrio. Le nuove concentrazioni dei gas saranno: [CO] = 0.28 M, [Cl2] = 0.28 M, and [COCl2] = 0.39 M.