Răspuns :
Răspuns: Vă propun o variantă de rezolvare, și nu contrazic alte variante.
1) Scoatem datele problemei:
Știm:
-avem reacția chimică reversibilă de descompunere PCl₅ și raportul stoechiometric dintre reactant și produși de reacție:
PCl₅ g = PCl₃g + Cl₂ g
1molPCl₅....1mol PCl₃...1mol Cl₂
-amestecul gazos din vasul de reacție, la momentul stabilirii echilibrului chimic conține: PCl₅ nereacționată, PCl₃ și Cl₂
-notăm cu: a numărul de moli de PCl₅ introduși în reacție (inițial)
-notăm cu: X, numărul de moli de PCl₃ format.
-n moli PCl₃= n moli Cl₂ / din raportul stoechiometric
-volum incintă, vas de reacție= 1L
-densitatea relativă a amestecului gazos la echilibru chimic în raport cu H₂
=d amestec/H₂ = 72,55 ;
unde: d amestec /H₂= M medie amestec gaz/ M H₂
M= masa moleculară
Nu știm:
-valorile lui a și ale lui x
-constanta la echilibrul chimic de descompunere PCl₅= Kc
-gradul de transformare PCl₅ (un fel de conversie utilă) în produși = %=?
2. Etape de calcul pentru Kc. Amestecul gazos la echilibru chimic este o soluție gazoasă.
Știm că:
Kc = C M PCl₃. CM Cl₂/ CM PCl₅
unde:
CM = concentrații molare ale substanțelor la momentul stabilirii echilibrului chimic
CM = n moli solvat / Vs (mol/L sau M)
n moli solvat = n moli din fiecare substanță din amestecul gazos la echilibru chimic; nu le știm și trebuie să le aflăm
Vs= volum amestec gazos, soluție=volum vas=1 L
a) Calculăm n moli, CM de substanțe din amestecul gazos, cu ajutorul relațiilor matematice pentru densitatea relativă și pentru tabelul de variație al numărului de moli în timpul reacției chimice.
a1)Tabel de variație număr de moli:
reacția chimică PCl₅ = PCl₃ + Cl₂
stoechiometric: 1mol.......1mol......1mol
inițial: moli a.............0...........0
format/consumat, moli X ← X → X
rămas la echilibru: moli a-X X X
total moli la echilibru chimic: a-X + X+X= a+X
CM. V=1L / echilibru chimic: a-X X X
⇒ Kc = X (mol/L) .X(mol/L) / (a-X) mol/L = X²/ a-X (mol/L)
a2) Calculăm din densitatea relativă, pe a și X:
M medie amestec gazos=d relativă. M H₂= 72,55. 2 g/mol=145,1 g/mol
M medie amestec gazos la echilibru= x1 .M PCl₅ +x2.M PCl₃ + x3 .MCl₂
x1,2,3 = fracții molare
xi-fracția molară component i= n moli component i/ n total moli
Rezultă următoarea relație matematică prin introducerea valorilor fracțiilor molare:
M medie = 1/n( n1 .M PCl+n2. M PCl₃ +n3. MCl₂)
unde:
M medie =145,1 g/mol
n = a+X
n1= a-X
n2=n3=X
M PCl₅ = A P + 5.A Cl=208,5
M PCl₃ = A P + 3.A Cl=137,5
M Cl₂= 2. A Cl = 71 g/mol
Rezultă:
145,1 = ( 208,5 (a-X) + 137,5 X + 71 X ) / a+x)
145,1 (a+X) = 208,5a-208,5 X + 208,5 X)
145,1 a-208,5 a = -145,1 X
63,4 a = 145,1X
a= 2,29 .X
a3) K c este:
Kc = X²/ a-X= X² / 2,29X-X= X/ 1,29
Am ajuns la o relație dintre X și Kc.
3) Calcul de procent de transformare PCl₅ în PCl₃.
% transformare = m PCl₅ transformat. 100% / m PCl₅ inițial
% transformare = X. M PCl₅ .100% / a . M PCl₅ = X.100/a
a=2,29 X
% transformare = X.100/ 2,29 X = 1.100%/ 2,29=43,67 % aprox
R: Kc= X/ 1,29, unde X se poate exprima prin procentul de transformare 43,67., adică 0,4367
Kc= 0,339 M aprox.
% transfromare = 43,67
Explicație:
Vă mulțumim pentru vizita pe site-ul nostru dedicat Chimie. Sperăm că informațiile prezentate v-au fost utile. Dacă aveți întrebări sau aveți nevoie de suport suplimentar, nu ezitați să ne contactați. Ne bucurăm să vă revedem și vă invităm să ne adăugați în lista de favorite!