Exercici 9 · Química Física I UB 2025

Exercici 9 [1,5 punts]. Equilibri heterogeni de descomposició del CaCO₃

En un recipient tancat a una temperatura constant de $1000\text{ K}$ té lloc la descomposició heterogènia:

$$\mathrm{CaCO_3(s) \rightleftharpoons CaO(s) + CO_2(g)}$$

a)

Determineu el nombre de graus de llibertat que té el sistema en equilibri segons la regla de les fases de Gibbs.

b)

A aquesta temperatura, la constant d'equilibri és $K = 0{,}23$. Si inicialment s'introdueixen $5{,}0\text{ g}$ de $\mathrm{CaCO_3}$ en un reactor buit de volum $5\text{ L}$, trobeu la pressió parcial de $\mathrm{CO_2}$ en l'equilibri i la massa de carbonat que s'ha descompost.

Dada: $M(\mathrm{CaCO_3}) = 100{,}09\text{ g}\cdot\text{mol}^{-1}$.

c)

Si al mateix recipient s'introdueix nitrogen gas fins que la pressió total assoleixi $1\text{ atm}$ (sense variar el volum ni la temperatura), com es veurà afectada la quantitat de carbonat de calci descompost? Raoneu la resposta.

d)

Si la variació d'entalpia de la reacció és $\Delta_r H^\circ = +178\text{ kJ}\cdot\text{mol}^{-1}$ (suposada constant), calculeu la constant d'equilibri a la temperatura de $1075\text{ K}$.