Lezione X EQUILIBRIO Termodinamica chimica a.a Termodinamica chimica a.a

2 Esercizio 1 La costante di equilibrio per la reazione di dissociazione del Br 2 a 1600 K è K= Calcolare lenergia di Gibbs di reazione standard. Allequilibrio Quindi

3 Esercizio 2 Lenergia di Gibbs standard per la decomposizione del CaCO 3 a CaO e CO 2 a 1173K è 0.178kJmol -1. Calcolare la costante di equilibrio.

4 Esercizio 3 Per lequilibrio il grado di dissociazione a 298K è alla pressione totale di un bar. Calcolare ΔG, ΔG° a 298K e K. Quantità allequilibrio Frazione molare Pressione parziale

5 Esercizio 3 Per un gas ideale Quindi Poichè

6 Esercizio 3 Allequilibrio Quindi

7 Esercizio 4 Il bromo è dissociato al 24% a 1600K e 1 bar. Calcolare K a 25°C, ΔG°, K a 2000°C, sapendo che ΔH°=112kJ/mol. Quantità allequilibrio Frazione molare Pressione parziale

8 Esercizio 4

9 Equazione di vant Hoff

10 Inizialmente abbiamo mol di SO 3 in 1.0 a 1000 K; allequilibrio troviamo che il 36.7% della SO 3 e dissociata. Calcolare la K c Inizialmente abbiamo mol di SO 3 in 1.0 a 1000 K; allequilibrio troviamo che il 36.7% della SO 3 e dissociata. Calcolare la K c 2SO 3 (g) 2SO 2 (g) + O 2 (g) Esercizio 5 Soluzione: Chiamiamo x la concentrazione (in moli/ ) di O 2 allequilibrio Chiamiamo x la concentrazione (in moli/ ) di O 2 allequilibrio La concentrazione di SO 2 allequilibrio e 2 x La concentrazione di SO 2 allequilibrio e 2 x Costruiamo una tabellina … Costruiamo una tabellina …

11 Concentrazioni: Iniziali : Equilibrio : – 2x2x x Esercizio 5 2SO 3 (g) 2SO 2 (g) + O 2 (g) Valori : Calcolo di 2 x : 36.7% di SO 3 = 2x = /100 = M Calcolo di 2 x : 36.7% di SO 3 = 2x = /100 = M

12 Esercizio 6 Nella reazione in fase gassosa Quando 2 mol di A, 1 mol di B e 3 mol di D sono mischiate e vengono lasciate reagire fino al raggiungimento dellequilibrio a 25°C, la miscela finale contiene 0.79 mol di C ad una pressione totale di 1 bar. Calcolare la frazione molare di ciascuna specie allequilbrio, K x, K e ΔG°. ABCD n iniziali 21-3 Variazione-x-x+x+2x n finale 2-x=1.211-x=0.21x= x=4.58 χ 1.21/6.79 = /6.79 = /6.79= /6.79 =0.675

13 Esercizio 6 Se p=p°

14 Esercizio 7 Landamento della costante di equilibrio per la reazione può essere descritto tramite la seguente equazione tra 300K e 600K. Calcolare lentalpia standard di reazione e lentropia standard di reazione a 400K.

15 Esercizio 7

16 Esercizio 8 Calcolare la variazione percentuale nella costante di di equilibrio per la reazione Quando la pressione viene portata da 1 bar a 2 bar, a temperatura costante.

17 Esercizio 8 Se p=p°=1bar Se p=p°=2bar La variazione è del 50%. N.B: K è comunque costante!!!!!!!

18 Esercizio 9 Calcolare laumento di entropia quando 1 mol di gas ideale monoatomico con C p,m = 5/2 R, viene riscaldato da 300K a 600K e simultaneamente espanso da 30L a 50L. 1. Riscaldamento a volume costante 2. Espansione isoterma

19 Esercizio 10 Calcolare la variazione dellentropia del sistema e dellambiente e la variazione totale di entropia quando un campione di Ar di 21g a 298K e 1.5 bar aumenta il volume da 1.2 L a 4.60 L in una trasformazione isoterma reversibile e in una espansione isoterma irreversibile contro una pressione esterna pari a Espansione isoterma reversibile 2. p ex = 0

20 Esercizio 11 Calcolare la variazione dellentropia del sistema e dellambiente e la variazione totale di entropia quando un campione di Ar di 21g a 298K e 1.5 bar aumenta il volume da 1.2 L a 4.60 L in una trasformazione isoterma reversibile e in una espansione isoterma irreversibile contro una pressione esterna pari a Espansione isoterma reversibile 2. p ex = 0

21 Esercizio 12 Calcolare la costante di equilibrio per la reazione Sapendo che, per la produzione di formaldeide liquida, Δ r G°=28.95kJmol -1 a 298K e che la pressione di vapore a questa temperatura è 1500 Torr. Per lequilibrio

22 Esercizio 12 Quindi

23 Esercizio 13 Un contenitore viene riempito con 0.3 mol di H 2 (g), 0.4 mol di I 2 (g) e 0.2 mol di HI(g) a 870 K e ad una pressione totale di 1 bar. Calcolare la quantità di ciascun componente la miscela allequilibrio Sapendo che per la reazione La costante di equilibrio è K=870. H2H2H2H2 I2I2I2I2HI n iniziali Variazione-x-x+2x n finale 0.3-x0.4-x0.2+2x χ(0.3-x)/0.9(0.4-x)/0.9(0.2+2x)/0.9

24 Esercizio 13

25 Esercizio 14 Calcolare lenergia standard di Gibbs e la costante di equilibrio a 25°C e a 50°C per la reazione Assumendo che lentalpia di reazione è indipendente dalla temperatura.

26 Esercizio 14

Lezione XI EQUILIBRIO bis Termodinamica chimica a.a Termodinamica chimica a.a

28 Esercizio 1 Lenergia di Gibbs standard per la reazione di isomerizzazione del borneolo a isoborneolo a 503K è 19.4 kJ/mol. Calcolare lenergia di Gibbs in una miscela consistente di 0.15 mol di borneolo e 0.3 mol di isoborneolo quando la pressione totale è 600 Torr.

29 Esercizio 2 La costante di equilibrio per la reazione È 1.69x10 -3 a 2300K. Una miscela di 5g di azoto e 2g di ossigeno in un contenitore di 1l viene riscaldata fino a 2300K fino a raggiungere lequilibrio. Calcolare la frazione molare di NO allequilibrio.

30 Esercizio 2 N2N2N2N2 O2O2O2O2NO n iniziali Variazione-x-x+2x n finale 0.24-x0.063-x2x χ(0.24-x)/0.3(0.063-x)/0.3(2x)/0.3

31 Esercizio 3 Lentalpia standard di una certa reazione è 125kJ mol -1 e si mantiene costante da 800K a 1500K. Lenergia di Gibbs standard di reazione è 22 kJ mol -1 a 1120K. Stimare la temperatura a cui la costante di equilibrio è maggiore di 1. Quando K 2 è maggiore di 1, lnK 2 è maggiore di zero.

32 Esercizio 3

33 Esercizio 4 Stimare la temperatura alla quale CaCO 3 (calcite) si decompone. La temperatura alla quale la calcite decompone è quella a cui la costante di equilibrio è uguale a 1, che corrisponde ad una pressione di 1 bar della CO 2. Per K=1, lnK=0, ΔG°=0.

34 Esercizio 4

35 Esercizio 5 Sono dati gli equilibri Quali equilibri sono favoriti da un aumento di temperatura a pressione costante?

36 Esercizio 6 Stimare lentalpia standard di reazione alla quale la costante di equilibrio è a. raddoppiata, b. dimezzata quando la temperatura viene aumentata da 298K a 308K.

37 Esercizio 6