Răspuns :
Răspuns: Vă propun o variantă de rezolvare, și nu contrazic alte variante.
1) Scoatem datele problemei:
Știm:
-avem reacția chimică reversibilă de descompunere PCl₅ și raportul stoechiometric dintre reactant și produși de reacție:
PCl₅ g = PCl₃g + Cl₂ g
1molPCl₅....1mol PCl₃...1mol Cl₂
-amestecul gazos din vasul de reacție, la momentul stabilirii echilibrului chimic conține: PCl₅ nereacționată, PCl₃ și Cl₂
-notăm cu: a numărul de moli de PCl₅ introduși în reacție (inițial)
-notăm cu: X, numărul de moli de PCl₃ format.
-n moli PCl₃= n moli Cl₂ / din raportul stoechiometric
-volum incintă, vas de reacție= 1L
-densitatea relativă a amestecului gazos la echilibru chimic în raport cu H₂
=d amestec/H₂ = 72,55 ;
unde: d amestec /H₂= M medie amestec gaz/ M H₂
M= masa moleculară
Nu știm:
-valorile lui a și ale lui x
-constanta la echilibrul chimic de descompunere PCl₅= Kc
-gradul de transformare PCl₅ (un fel de conversie utilă) în produși = %=?
2. Etape de calcul pentru Kc. Amestecul gazos la echilibru chimic este o soluție gazoasă.
Știm că:
Kc = C M PCl₃. CM Cl₂/ CM PCl₅
unde:
CM = concentrații molare ale substanțelor la momentul stabilirii echilibrului chimic
CM = n moli solvat / Vs (mol/L sau M)
n moli solvat = n moli din fiecare substanță din amestecul gazos la echilibru chimic; nu le știm și trebuie să le aflăm
Vs= volum amestec gazos, soluție=volum vas=1 L
a) Calculăm n moli, CM de substanțe din amestecul gazos, cu ajutorul relațiilor matematice pentru densitatea relativă și pentru tabelul de variație al numărului de moli în timpul reacției chimice.
a1)Tabel de variație număr de moli:
reacția chimică PCl₅ = PCl₃ + Cl₂
stoechiometric: 1mol.......1mol......1mol
inițial: moli a.............0...........0
format/consumat, moli X ← X → X
rămas la echilibru: moli a-X X X
total moli la echilibru chimic: a-X + X+X= a+X
CM. V=1L / echilibru chimic: a-X X X
⇒ Kc = X (mol/L) .X(mol/L) / (a-X) mol/L = X²/ a-X (mol/L)
a2) Calculăm din densitatea relativă, pe a și X:
M medie amestec gazos=d relativă. M H₂= 72,55. 2 g/mol=145,1 g/mol
M medie amestec gazos la echilibru= x1 .M PCl₅ +x2.M PCl₃ + x3 .MCl₂
x1,2,3 = fracții molare
xi-fracția molară component i= n moli component i/ n total moli
Rezultă următoarea relație matematică prin introducerea valorilor fracțiilor molare:
M medie = 1/n( n1 .M PCl+n2. M PCl₃ +n3. MCl₂)
unde:
M medie =145,1 g/mol
n = a+X
n1= a-X
n2=n3=X
M PCl₅ = A P + 5.A Cl=208,5
M PCl₃ = A P + 3.A Cl=137,5
M Cl₂= 2. A Cl = 71 g/mol
Rezultă:
145,1 = ( 208,5 (a-X) + 137,5 X + 71 X ) / a+x)
145,1 (a+X) = 208,5a-208,5 X + 208,5 X)
145,1 a-208,5 a = -145,1 X
63,4 a = 145,1X
a= 2,29 .X
a3) K c este:
Kc = X²/ a-X= X² / 2,29X-X= X/ 1,29
Am ajuns la o relație dintre X și Kc.
3) Calcul de procent de transformare PCl₅ în PCl₃.
% transformare = m PCl₅ transformat. 100% / m PCl₅ inițial
% transformare = X. M PCl₅ .100% / a . M PCl₅ = X.100/a
a=2,29 X
% transformare = X.100/ 2,29 X = 1.100%/ 2,29=43,67 % aprox
R: Kc= X/ 1,29, unde X se poate exprima prin procentul de transformare 43,67., adică 0,4367
Kc= 0,339 M aprox.
% transfromare = 43,67
Explicație: