Problema nº 7 de equilibrio químico, moles - TP03

Enunciado del ejercicio nº 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:

Ecuación equilibrada de la reacción

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:

Cálculo de la masa

Cálculo de la masa

Cálculo de la masa

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 %:

Cálculo de la masa

Cálculo de la masa

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

Cálculo de la masa

Cálculo de la masa

x = 0,350275302 g de H₂

Lo expresamos en los cálculos estequiométricos:

Cálculo de los moles

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:

Cálculo de los moles

Cálculo de los moles

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

Cálculo de los moles

Cálculo de los moles

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

Cálculo de los moles

Cálculo de los moles

x = 0,347505681 mol de HI0,3475 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:

Ecuación de la constante de equilibrio

Reemplazamos por los datos y calculamos:

Cálculo de la constante de equilibrio

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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