Equilibri Gassosi: Esercizi Risolti e Calcolo delle Costanti di Equilibrio
Gli equilibri gassosi rappresentano reazioni reversibili omogenee in cui tutti i componenti sono allo stato gassoso. In questo articolo verranno esposte diverse tipologie di esercizi svolti relativi agli equilibri gassosi. Si prenderanno in considerazione reazioni di equilibrio a temperatura costante e si calcoleranno le costanti di equilibrio Kc e Kp.
Considerando la generica reazione di equilibrio:
aA + bB ⇌ cC + dD
dove A e B sono i reagenti e C e D sono i prodotti di reazione, e a, b, c e d sono i rispettivi coefficienti stechiometrici. È noto che a temperatura costante, il rapporto tra il prodotto delle concentrazioni delle specie a destra, ciascuna elevata al proprio coefficiente stechiometrico, e le specie a sinistra, ciascuna elevata al proprio coefficiente stechiometrico, è una costante, indicata come Kc. Tale costante è espressa dall’equazione:
Kc = [C]^c [D]^d / [A]^a [B]^b
Dove i simboli [A], [B], [C] e [D] rappresentano le concentrazioni molari delle specie presenti. Nel caso di un equilibrio gassoso, se le concentrazioni vengono espresse in termini di pressioni parziali, la costante di equilibrio (Kc) diventa Kp, rappresentata dall’equazione:
Kp = pC^c pD^d / pA^a pB^b
Inoltre, la relazione tra Kc e Kp è definita da:
Kp = Kc(RT)^Δn
Dove Δn è uguale alla differenza della somma dei coefficienti stechiometrici dei prodotti e dei reagenti.
Esercizi Svolti
1) Alla temperatura di 444 °C sono fatte reagire 15 moli di H2 e 5.2 moli di I2 secondo la reazione: H2 + I2 ⇌ 2 HI. Dopo aver stabilito l’equilibrio, si sono formate 10 moli di HI. Calcolare le costanti di equilibrio Kc e Kp.
2) In un recipiente con volume pari a 2.0 L, a 27°C, vengono introdotti 3.06 g di solfuro acido di ammonio (NH4HS), il quale si decompone al 30% in ammoniaca (NH3) e solfuro di idrogeno (H2S) secondo la reazione: NH4HS ⇌ NH3 + H2S. Calcolare la costante di equilibrio alla temperatura indicata.
3) Un recipiente a 1000°C contiene CO2 alla pressione di 0.500 atm e grafite che reagiscono secondo la reazione di equilibrio: CO2 + C ⇌ 2 CO. Sapendo che all’equilibrio la pressione totale è di 0.800 atm, calcolare il valore di Kp.
4) In un recipiente di 4.0 L vengono introdotte 1.00 moli di N2 e 3.00 moli di H2, che reagiscono secondo la reazione: N2 + 3 H2 ⇌ 2 NH3. Sapendo che il 25.0% di N2 è convertito in NH3, calcolare la Kc della reazione.
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