PAU Química 2018 · Juny · Sèrie 5 · Exercici 4

4. El iodur d’hidrogen és un gas incolor que s’utilitza en la indústria com a agent reductor H2(g) + I2(g) ⇄ 2 HI(g) i que es pot sintetitzar a partir de la reacció en fase gasosa següent: Experimentalment, hem obtingut els valors següents de la constant d’equilibri en pres­ sions (Kp) de la reacció de síntesi del iodur d’hidrogen, a diferents temperatures: Temperatura (en K) 613 633 653 673 693 713 733 753 Constant d’equilibri en pressions (Kp) 70,8 66,0 61,9 57,7 53,7 50,5 46,8 43,8 a) Introduïm 1,0 mol d’hidrogen, 1,0 mol de iode i 2,0 mol de iodur d’hidrogen en un reactor de 50,0 L que està a 673 K. Raoneu si la reacció es troba en equilibri i com evolucionarà amb el temps. [1 punt] b) La reacció d’obtenció de iodur d’hidrogen és exotèrmica o endotèrmica? Quin efecte tindrà un augment de la pressió en el rendiment de la reacció? Justifiqueu les respos­ tes. [1 punt] Dada:  Constant universal dels gasos ideals: R = 0,082 atm L K–1 mol–1.

Pregunta 4a Reacció: H2(g) + I2(g) ⇄ 2 HI(g) Kc (a 673 K) = 57,7 Dades. Temperatura = 673 K Volum del reactor = 50,0 L Tenim: 1,0 mol H2 1,0 mol I2 2,0 mol HI Raonament de si la mescla es troba en equilibri Raonament 1: a partir de la Kp Expressió de la constant d’equilibri, Kp 2) / (phidrogen x piode) Kp = (pHI [0,2 p] Equació dels gasos ideals (en mescles): pi V = ni R T Calculem les pressions parcials inicials de cada substància: pHI = (nHI R T ) / V = (2,0 x 0,082 x 673) / 50,0 = 2,20744 atm phidrogen = (nhidrogen R T ) / V = (1,0 x 0,082 x 673) / 50,0 = 1,10372 atm piode = (niode R T ) / V = (1,0 x 0,082 x 673) / 50,0 = 1,10372 atm [0,2 p] Calculem el valor de Q (mateixa expressió que la Kp, però substituint les pressions parcial en equilibri per les inicials): Q = (2,20744)2 / [(1,10372) x (1,10372)]  Q = 4,0 [0,1 p] Comparem la Q (4,0) amb la Kp (57,7): Q ≠ Kc  La reacció no està en equilibri [0,2 p] Raonament 2: a partir de la Kc Expressió de la constant d’equilibri: Kc = [HI […]