Costante di equilibrio di reazioni in sequenza

La costante di equilibrio di molte reazioni non è tabulata ma può essere opportunamente calcolata.

Tale tipo di problema è affrontato non solo a scopo esercitativo ma anche quando ci si trova dinanzi ad un equilibrio simultaneo.

Esercizi

  • Calcolare il valore della costante di equilibrio per la reazione:

N2(g) + 2 O2(g) ⇌  2 NO2(g)

Note le costanti relative ai seguenti equilibri:

N2(g) +  O2(g) ⇌  2 NO(g)  K’ = 2.3 ∙ 10-19

2 NO(g) +  O2(g) ⇌  2 NO2(g)  K’’ = 3.0 ∙ 106

Sommando membro a membro le due reazioni di equilibrio e semplificando 2 NO si ottiene la reazione N2(g) + 2 O2(g) ⇌  2 NO2(g) per la quale K = K’K’’ = (2.3 ∙ 10-19)( 3.0 ∙ 106) = 6.9 ∙ 10-13

  • La sintesi di HBr da idrogeno gassoso e bromo liquido ha una costante di equilibrio Kp il cui valore è 4.5 ∙ 1015. Dato che alla stessa temperatura la tensione di vapore del bromo liquido è di 0.28 atm calcolare il valore di Kp per l’equilibrio della reazione che avviene in fase gassosa alla stessa temperatura

Scriviamo le reazioni:

H2(g) + Br2(l) ⇌  2 HBr(g)   Kp = 4.5 ∙ 1015

Br2(l) ⇌  Br2(g)   Kp = 0.28

Calcoliamo la costante della reazione di equilibrio:

Br2(g) ⇌  Br2(l)   il cui valore è K’= 1/0.28 = 3.6

Sommiamo membro a membro quest’ultima reazione alla reazione di equilibrio H2(g) + Br2(l) ⇌  2 HBr(g)   e semplifichiamo Br2(l) e otteniamo la reazione:

H2(g) + Br2(g) ⇌  2 HBr(g) per la quale K = KpK’ = (4.5 ∙ 1015)(3.6) = 1.6 ∙ 1016

 

  • Determinare il valore della costante di equilibrio per la reazione:

CaCO3(s) + H+(aq) ⇌ Ca2+(aq) + CO32-(aq)

Note le costanti relative ai seguenti equilibri:

CaCO3(s)  ⇌ Ca2+(aq) + CO32-(aq)  Kps= 5.0 ∙ 10-7

HCO3(aq) ⇌ H+(aq) + CO32-(aq)     K = 5.0 ∙ 10-11

Consideriamo l’equilibrio H+(aq) + CO32-(aq) ⇌  HCO3(aq). La costante relativa a questo equilibrio è data da K’ = 1/5.0 ∙ 10-11= 2.0 ∙ 1010.

Sommando membro a membro gli equilibri

H+(aq) + CO32-(aq) ⇌  HCO3(aq

e

CaCO3(s)  ⇌ Ca2+(aq) + CO32-(aq)  Kps= 5.0 ∙ 10-7

e semplificando CO32- si ottiene l’equilibrio relativo alla reazione CaCO3(s) + H+(aq) ⇌ Ca2+(aq) + CO32-(aq) per la quale K = Kps∙ K’ = (5.0 ∙ 10-7)( 2.0 ∙ 1010) = 1.0 ∙104

 

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