Equilibrio chimico tra carbone e acqua
Esercizio reazione di equilibrio tra carbone e acqua
In un recipiente chiuso e ad alta temperatura 5,0 moli di H2O vengono fatte reagire con un eccesso di carbone secondo la seguente reazione:
C(s) + H2O(g) ⇄ CO(g) + H2(g)
Determinare il numero di moli di CO all'equilibrio sapendo che, in tale condizione, la pressione totale è 8,18 atm e che Kp = 10,5 atm.
Svolgimento
Per il seguente equibrio in fase eterogenea:
C(s) + H2O(g) ⇄ CO(g) + H2(g)
l'espressione della Kp è:
Kp = (PCO · PH2) / PH2O
Nel processo si fanno reagire 5 moli di H2O con un eccesso di carbone.
Chiamando X le moli di H2O reagite, X sono anche le moli di CO e di H2 che si vengono a formare dalla reazione.
Delle 5 moli iniziali di H2O, X hanno reagito, quindi all'equilibrio sono presenti 5-X moli di H2O.
All'equilibrio quindi avremo:
moli CO = moli H2 = X
moli H2O = 5 - X
Le moli totali presenti all'equilibrio sono:
molitotali = moliH2O + moliCO + moliH2 = 5 - X + X + X = 5 + X
Riassumendo:
.....C(s) + ......H2O(g) ⇄ ......CO(g) + ........H2(g)
...................5...................0..............0.......moli iniziali
..................5-X.................X..............X.......moli all'equilibrio
La pressione parziale del componente imo, si può calcolare con la relazione:
Indicando con P la pressione totale della miscela, si ha:
PCO = PH2 = [X / (5+X)] · P
PH2O = [(5-X) / (5+X)] · P
Sostituendo questi dati nell'espressione della Kp
Kp = (PCO · PH2) / PH2O
si ha che:
Kp = (X2 · 8,18) / (25 - X2) = 10,5
da cui:
X = 3,8 moli
Siccome si era stabilito che:
moli CO = X
risulta che le moli di CO presenti all'equilibrio sono esattamente 3,8.
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