Rita ha un altro quesito che la fa impazzire…
A 25 °C la costante di equilibrio per la reazione N2O4(g) = 2 NO2(g) è Kc = 4,66×10-3. Se si introducono 2,50 g di N2O4 e 0,330 g di NO2 in un recipiente di 2,00 litri, quali saranno le concentrazioni all'equilibrio di N2O4 e di NO2?
La soluzione è questa:
Prima di tutto è necessario calcolare, a partire dalla massa, la quantità in moli dei due ossidi di azoto introdotti nel recipiente:
niniz.N2O4 = 2,50 g/92,02 g/mol = 2,72×10-2 mol
niniz.NO2 = 0,330 g/46,01 g/mol = 7,17×10-3 mol
Per sapere se la reazione sta procedendo da sinistra a destra o viceversa, si deve calcolare il quoziente di reazione e confrontare il valore ottenuto con quello della costante di equilibrio:
Qc = [NO2]2/[N2O4] = (7,17×10-3 mol/2,00 L)2/(2,72×10-2 mol/2,00 L) = 9,45×10-4 mol/L
Poiché Qc < Kc, la quantità di prodotto è inferiore a quella che dovrebbe essere presente all’equilibrio e la reazione che prevale è quindi la diretta, cioè N2O4(g) → 2 NO2(g). Una parte di N2O4 si trasforma pertanto in NO2; se indichiamo con x la quantità in moli di N2O4 che si trasforma, si formeranno dalla sua dissociazione 2x moli di NO2. All’equilibrio si avrà quindi la seguente situazione:
[N2O4]e = (2,72×10-2 – x) mol/2,00 L [NO2]e = (7,17×10-3 + 2x) mol/2,00 L
Ora possiamo introdurre questi valori nell’espressione della Kc e risolvere l’equazione di secondo grado che si ottiene:
Kc = [NO2]e2/[N2O4]e 4,66×10-3 = [(7,17×10-3 + 2x)/2]2/[(2,72×10-2 – x)/2]
Sviluppando i calcoli si ricava una sola soluzione accettabile, cioè x = 3,80×10-3; sostituendo questo valore nelle espressioni delle concentrazioni all’equilibrio dei due ossidi si giunge al risultato:
[N2O4]e = (2,72×10-2 – 3,80×10-3)/2 = 1,17×10-2 mol/L
[NO2]e = (7,17×10-3 + 2×3,80×10-3)/2 = 7,39×10-3 mol/L
Ecco fatto…