Problema 3 · Fonaments de Química I i II UAB 2011

Problema 3 (15 punts). Equilibri de descomposició de la calcita

Considereu la reacció endotèrmica de descomposició tèrmica de la calcita:

$$\mathrm{CaCO}_3(\mathrm{s}) \rightleftharpoons \mathrm{CaO}(\mathrm{s}) + \mathrm{CO}_2(\mathrm{g})$$

Substància

$\mathrm{CaCO}_3(\mathrm{s})$

$\mathrm{CaO}(\mathrm{s})$

$\mathrm{CO}_2(\mathrm{g})$

$\Delta_\mathrm{f}G^0\text{ a }25\text{ }^\circ\text{C}\text{ (kJ}\cdot\text{mol}^{-1}\text{)}$

-1128,84

-604,05

-394,36

a.

Calculeu la variació d'energia lliure estàndard de la reacció ($\Delta_\mathrm{r}G^0$) i el valor de la constant d'equilibri a la temperatura de $25\text{ }^\circ\text{C}$.

b.

Calculeu la pressió parcial de diòxid de carboni en equilibri a $25\text{ }^\circ\text{C}$.

c.

Sabent que a $1073\text{ K}$ la constant d'equilibri és $K = 0{,}244$, estimeu l'entalpia estàndard de reacció ($\Delta_\mathrm{r}H^0$), suposant-la independent de la temperatura.

d.

Si s'introdueixen $5{,}0\text{ g}$ de calcita en un recipient de $4000\text{ cm}^3$ a la temperatura de $1073\text{ K}$, calculeu les quantitats (mols i masses) de cada espècie presents a l'equilibri. Què succeirà si, un cop assolit l'equilibri, s'afegeixen $0{,}5\text{ g}$ addicionals de calcita?