Problema n° 7 de equilibrio químico, moles - TP03

Enunciado del ejercicio n° 7

Se tiene:

H₂(g) + I₂(g) ⟶ 2·HI(g)

Si se calientan 46 g de I₂ y 1,0 g de H₂ hasta el equilibrio a 450 °C, la mezcla en el equilibrio contiene 1,9 g de I₂.

Calcular:

a) ¿Cuántos moles de cada gas hay en la mezcla en el equilibrio?

b) Calcular la constante de equilibrio.

Solución

Expresamos la ecuación equilibrada de la reacción:

H₂ + I₂450 °C
2·HI

Supondremos que la reacción ocurre en un recipiente a volumen constante.

Hallamos los pesos moleculares de las sustancias:

Mol H2 = 2·1,00797 = 2,01594 g

Mol I2 = 2·126,9044 = 253,8088 g

Mol HI = 1,00797 + 126,9044 = 127,91237 g

Estequiométricamente:

H₂+I₂2·HI
1 mol+1 mol=2 moles
2,01594 g+253,8088 g=255,82474 g
2,01594 g de H₂253,8088 g I₂
1,0 g de H₂x g I₂
x g I₂ =1,0 g de H₂·253,8088 g I₂
2,01594 g de H₂

x = 125,9009693 g de I₂

Para que reaccione 1 gramo de hidrógeno hace falta 125,9 gramos de yodo, pero, solo hay 46 gramos de yodo. El yodo es el reactivo limitante.

En una reacción completa, suponiendo un rendimiento del 100 %:

253,8088 g de I₂2,01594 g de H₂
46 g de I₂x g H₂
x g H₂ =46 g de I₂·2,01594 g de H₂
253,8088 g de I₂

x = 0,365366528 g de H₂

Esto nos dice que 0,634633472 g de H₂ no reaccionan con un rendimiento del 100 %. Pero el enunciado dice que en el equilibrio hay 1,9 g de yodo, calculemos la cantidad de hidrógeno que reacciona:

Masa de yodo = 46 g - 1,9 g = 44,1 g

253,8088 g de I₂2,01594 g de H₂
44,1 g de I₂x g H₂
x g H₂ =44,1 g de I₂·2,01594 g de H₂
253,8088 g de I₂

x = 0,350275302 g de H₂

Lo expresamos en los cálculos estequiométricos:

H₂+I₂2·HI
1 mol+1 mol=2 moles
2,01594 g+253,8088 g=255,82474 g
0,3503 g+44,1 g=44,4503 g

La masa de hidrógeno que no reacciona es:

1 g - 0,350275302 g = 0,649724698 g de H₂

A continuación, hallamos los moles que intervienen:

2,01594 g de H₂1 mol
0,6497 g de H₂x mol
x =0,6497 g de H₂·1 mol
2,01594 g de H₂

x = 0,322293669 moles de H₂ ≅ 0,3223 moles de H₂ en el equilibrio

253,8088 g de I₂1 mol
1,9 g de I₂x mol
x =1,9 g de I₂·1 mol
253,8088 g de I₂

x = 0,00748595 moles de I₂ ≅ 0,0075 moles de I₂ en el equilibrio

255,82474 g de HI2 mol
44,4503 g de HIx mol
x =44,4503 g de HI·2 mol
255,82474 g de HI

x = 0,347505681 mol de HI ≅ 0,3475 moles de HI en el equilibrio

Planteamos los moles iniciales y en el equilibrio:

 InicialEquilibrio
[I₂]0,18120,0075
[H₂]0,49600,3223
[IH]00,3475

Aplicamos la fórmula de la constante de equilibrio:

K =[HI]²
[H₂]·[I₂]

Reemplazamos y calculamos:

K =0,3475²
0,0075·0,3223

K = 50,05242454

Respuesta: el valor de la constante de equilibrio K es 50.

Ejemplo, cómo calcular la constante de equilibrio y los moles

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