Problema 4 · Química Selectividad Cataluña Juny Serie 5 2023

Tema: Equilibri químic · Del examen Juny Serie 5 (2023)

Enunciado

4. El iodur d'hidrogen és un gas incolor, fàcilment soluble en aigua, que s'utilitza en química com a agent reductor. El podem sintetitzar a partir de iode i hidrogen, en fase gasosa, segons la reacció següent:

$\mathrm{H_2(g) + I_2(g) \rightleftharpoons 2\,HI(g)} \quad K_c\text{ (a }703\text{ K)} = 54{,}3$

En un reactor d'1,00 L barregem $0{,}0130\text{ mol}$ de $\mathrm{H_2}$ , $0{,}0080\text{ mol}$ de $\mathrm{I_2}$ i $0{,}0440\text{ mol}$ de $\mathrm{HI}$ ; ho escalfem a $703\text{ K}$ de temperatura, i s'inicia la reacció. Dues hores més tard, observem que el reactor conté $0{,}0480\text{ mol}$ de $\mathrm{HI}$ .

Calculeu les concentracions de les tres substàncies quan han transcorregut dues hores des de l'inici de la reacció, i el valor del quocient de reacció ( $Q$ ) en aquest moment. Digueu si el contingut del reactor està en equilibri o no ho està, i justifiqueu la resposta. [1,25 punts]

Suposeu que, després de cinc hores, la quantitat de $\mathrm{HI}$ s'estabilitza, de manera que ni augmenta ni disminueix si deixem transcórrer més temps. Justifiqueu quin efecte tindria sobre la quantitat de mols de $\mathrm{HI}$ si, en aquest moment: [1,25 punts]

— Disminuïm el volum del reactor:

— Eliminem una part de l'hidrogen gasós del reactor:

— Introduïm un catalitzador al reactor:

— Augmentem la temperatura del reactor:

DADA: Entalpia estàndard de formació a $298\text{ K}$ : $\Delta H_f^\circ\,(\mathrm{HI}) > 0$ .

Enunciado: Problema 4 · Química Selectividad Cataluña Juny Serie 5 2023

Solución

Según los criterios oficiales de corrección

a) Concentració d'H2 a t = 2 h

Solución: 0,0110 mol/L / 0,0110 M / 0,011 mol/L / 0,011 M

a) Concentració d'I2 a t = 2 h

Solución: 0,0060 mol/L / 0,0060 M / 0,006 mol/L / 0,006 M

a) Concentració de HI a t = 2 h

Solución: 0,0480 mol/L / 0,0480 M / 0,048 mol/L / 0,048 M

a) Quocient de reacció (Q) en aquest moment

Solución: 34,9

a) Digueu si el contingut del reactor està en equilibri o no ho està, i justifiqueu la resposta

Solución: No està en equilibri perquè Q ≠ Kc (34,9 ≠ 54,3)

b) Efecte sobre la quantitat de mols de HI en disminuir el volum del reactor

Solución: No varia / és la mateixa / no canvia

b) Justificació de l'efecte de disminuir el volum del reactor

Solución: En disminuir el volum augmenta la pressió, però el nombre de mols de gasos és el mateix a banda i banda de la reacció (1 + 1 = 2), per la qual cosa la pressió no afecta l'equilibri.

b) Efecte sobre la quantitat de mols de HI en eliminar una part de l'hidrogen gasós

Solución: Disminueix

b) Justificació de l'efecte d'eliminar una part de l'hidrogen gasós

Solución: Segons el principi de Le Châtelier, en disminuir la concentració d'un reactiu (H2), el sistema es desplaça cap a l'esquerra (cap a reactius) per restablir l'equilibri, consumint HI.

b) Efecte sobre la quantitat de mols de HI en introduir un catalitzador

Solución: No varia / és la mateixa / no canvia

b) Justificació de l'efecte d'introduir un catalitzador

Solución: El catalitzador afecta només la velocitat de reacció, però no modifica la constant d'equilibri ni la posició de l'equilibri químic.

b) Efecte sobre la quantitat de mols de HI en augmentar la temperatura del reactor

Solución: Augmenta

b) Justificació de l'efecte d'augmentar la temperatura del reactor

Solución: Com que l'entalpia de formació és positiva (ΔH > 0), la reacció directa és endotèrmica (absorbeix calor). Un augment de temperatura afavoreix el desplaçament cap a la dreta (productes).

La explicación paso a paso, hecha con IA, es Premium. Premium

Resuélvelo aquí mismo: corrección automática, pistas y solución paso a paso.

‹ Problema 3 · Juny Serie 1 2023 · Problema 3 · Setembre Serie 2 2023 ›

Más ejercicios de Equilibri químic

Exámenes oficiales en PDF y soluciones: examenselectivitat.cat