Calcular la constante de equilibrio
- Los combustibles fósiles contienen mezclas de diferentes químicos incluyendo pequeñas cantidades de azufre, las cuales al reaccionar con el oxígeno forman dióxido de azufre, que es un contaminante del aire. La fuente principal de dióxido de azufre son las plantas de energía eléctrica que quema carbón, es por esto que se han visto en la necesidad de emplear diferentes técnicas para reducir estas emisiones. Una de las alternativas empleadas en la oxidación del dióxido de azufre para producir trióxido de azufre y posteriormente transformarlo a ácido sulfúrico. La reacción para la obtención de trióxido de azufre es:
2SO2+O2-----------2S04
Si esta reacción se lleva a cabo en un recipiente de 1,5 litros y alcanza el estado de equilibrio cuando el recipiente contiene: 1,4 moles de SO2(g), 0,2 moles de O2 y 2,2 moles de SO3. Calcular la constante de equilibrio.
2. Se recomienda que el aire de una llanta de automóvil sea de 30psig. Si una llanta con un volumen de 0,71 ft3 se encuentra a 80°F y 25 psig. Determine la cantidad de aire que debe agregarse para alcanzar el recomendado. Suponga que la temperatura y el volumen son constantes y que la presión atmosférica es de 22,6 psia.
3. La capacidad calorífica molar a presión constante Cp, m del gas metano, CH4, es 35,31 J/mol K a temperaturas cercanas a los 298 K. Calcule el cambio de la entalpía cuando 2,6 kg de metano es calentado de 300 K a 380K.
4. De acuerdo con la segunda ley termodinámica, cuál es el cambio en la entropía cuando 9kJ de energía es transferida desde un sistema a sus alrededores como calor en un proceso exotérmico a 21°C?
1 Respuesta
$$\begin{align}&K_c= \frac{1,67^2}{0,93^2·0,13}=24,8\ mol/L\end{align}$$1. La reacción que aportas no es correcta. La reacción correcta es
$$\begin{align}&2 \ SO_2 + O_2\ \Longleftrightarrow 2 SO_3\end{align}$$La expresión de la constante para este equilibrio es
$$\begin{align}&K_c=\frac{[SO_3]^2}{[SO_2]^2·[O_2]}\end{align}$$Las concentraciones en el equilibrio valen
$$\begin{align}&[SO_2] = \frac{1,4}{1,5}=0,93 \ mol/L\\& [O_2]= \frac{0,2}{1,5}=0,13\ mol/L\\&[SO_3]= \frac{2,2}{1,5}=1,47\ mol/L\end{align}$$Por tanto, la constante vale
$$\begin{align}&K_c=\frac{1,47^2}{0,93^2·0,13}=19,2 \ mol^{-1}/L^{-1}\end{align}$$Fíjate que, para este caso, las unidades de Kc son L/mol.
El segundo lo dejo porque no estoy acostumbrado al sistema anglosajón. Podrías hacerlo pasándolo todo al sistema internacional.
Debes tener en cuenta que las presiones en la ley general de los gases deben ser presiones absolutas.
Te dan la presión inicial, el volumen y la temperatura, permaneciendo constantes estos últimos, y te piden cuánto aire es necesario añadir para alcanzar otra presión mayor. Teniendo en cuenta que
PV = nRT
Calcula el número de moles que hay inicialmente y luego el número de moles necesario para alcanzar la presión deseada. La diferencia es la cantidad de aire a añadir.
3. El calor suministrado al metano, y por tanto, su aumento de entalpía, vale
Número de moles · capacidad calorífica molar · variación de temperatura
número de moles = 2600 g / 16 g/mol = 162,5 mol
capacidad calorífica molar = 35,31 J/mol·K
variación de temperatura = 380 - 300 = 80 K
Delta H = 162,5 mol · 35,31 J/molK · 80 K = 459030 J
4.
$$\begin{align}&\Delta S = \frac{\delta q}{T} = \frac{9000\ J}{294\ K} =30,6\ J/K \end{align}$$
En el nº 4 puse Delta en el primer miembro, luego en el 2º miembro debe poner simplemente q, no dq
En el primero me quedó la primera e uación que aparece para Kc sin borrar cuando debería estar borrada . La respuesta empieza en "La reacción que aportas..."
