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    Sistemas de Equililbrio Con Reacciones Homogéneas Simples

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    NicolHernandezNarvaez
    Este documento describe el equilibrio químico de la reacción de síntesis del amoníaco. Calcula la constante de equilibrio K a 300K y determina la fracción molar de amoníaco de equilibrio a diferentes temperaturas y presiones, incluyendo 1) una fracción molar de 1 a 1 bar y 300K, 2) una temperatura de 425K para una fracción molar de 0.5 a 1 bar, y 3) una temperatura de 550K para una fracción molar de 0.5 a 100 bares.

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    Sistemas de Equililbrio Con Reacciones Homogéneas Simples

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    Este documento describe el equilibrio químico de la reacción de síntesis del amoníaco. Calcula la constante de equilibrio K a 300K y determina la fracción molar de amoníaco de equilibrio a diferentes temperaturas y presiones, incluyendo 1) una fracción molar de 1 a 1 bar y 300K, 2) una temperatura de 425K para una fracción molar de 0.5 a 1 bar, y 3) una temperatura de 550K para una fracción molar de 0.5 a 100 bares.

    Descripción original:

    equilibrio quimico

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    Este documento describe el equilibrio químico de la reacción de síntesis del amoníaco. Calcula la constante de equilibrio K a 300K y determina la fracción molar de amoníaco de equilibrio a diferentes temperaturas y presiones, incluyendo 1) una fracción molar de 1 a 1 bar y 300K, 2) una temperatura de 425K para una fracción molar de 0.5 a 1 bar, y 3) una temperatura de 550K para una fracción molar de 0.5 a 100 bares.

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    Sistemas de equililbrio con

    reacciones homogéneas
    simples.
    VARIACIÓN DE LA COMPOSICIÓN Y TEMPERATURA
    Recapitulando…

     Para reacciones en fase gaseosa la K de equilibrio se expresa como:

     Considerando una mezcla gaseosa ideal:


    Recapitulando…

     Para reacciones en fase líquida la K de equilibrio se expresa como:

     A presión alta:

     Considerando una solución ideal (Ley de acción de masas):


    PROBLEMA

    En la reacción de síntesis del amoníaco:


     N2(g) + 3 H2(g)  2NH3(g)
    La conversión de equilibrio hacia amoniaco es considerable a 300K, pero disminuye rápidamente conforme aumenta
    la temperatura. Sin embargo, la rapidez de reacción es apreciable sólo a altas temperaturas. Si la alimentación
    consiste de una mezcla de hidrógeno y nitrógeno en proporciones estequiométricas.
    a) ¿Cuál es la fracción mol de equilibrio del amoníaco a 1 bar y 300K?
    b) ¿A que temperatura la fracción mol de equilibrio del amoníaco es igual a 0.5 para una presión de 1 bar?
    c) ¿A que temperatura la fracción mol de equilibrio del amoníaco es igual a 0.5 para una presión de 100 bar,
    suponiendo que la mezcla de equilibrio es un gas ideal?
    SOLUCIÓN

    Considerando
       que es una mezcla ideal gaseosa:

    Por lo tanto:

    Realizando los balances estequiométricos en términos del grado de avance:


    SOLUCIÓN

      
    Escribiendo las fracciones molares en términos del grado de avance:

    Por lo que la K de equilibrio es igual a:



    SOLUCIÓN.-Cálculo de la K de equilibrio

    Para 
     hallar K a 300K, se debe hallar K a 298 K:

    Del apéndice C:
     )J/mol
     J/mol
    G H A B C D
    N2 0 0 3.28 5.93E-04 0 4.00E+03
    H2 0 0 3.639 5.06E-04 0 -2.27E+04
    SOLUCIÓN.-Cálculo de la K de equilibrio
    NH3 -16450 -46110 3.578 3.02E-03 0 -1.86E+04
    DELTA -32900 -92220 -7.041 0.003929 0 2.69E+04

    Por  lo
     que la K a 300K es:

     -90800 K

     K=4.56x10^5
    SOLUCIÓN.-Cálculo de la K de equilibrio

      𝟒 𝝃 𝟐 .( 𝟒 −𝟐 𝝃)𝟐 −𝟐
    𝑲= . 𝑷
    (𝟏− 𝝃)(𝟑 − 𝟐𝝃 )𝟑

    Sustituyendo
       el valor de K a 300K, podemos encontrar el avance de reacción. Haciendo uso de la función valor
    objetivo en Excel se obtiene que:
     = 1mol
    Se define:

    a) ¿Cuál es la fracción mol de equilibrio del amoníaco a 1 bar y 300K?


    La fracción mol de NH3 es de 1
    SOLUCIÓN

    b)
     ¿A
      que temperatura la fracción mol de equilibrio del amoníaco es igual a 0.5 para una presión de 1 bar?

      𝟒 𝝃 𝟐 .( 𝟒 −𝟐 𝝃)𝟐 −𝟐
    𝑲= 𝟑
    . 𝑷
    (𝟏− 𝝃)(𝟑 − 𝟐𝝃 )

    Por lo que:

    Haciendo uso de la función valor objetivo en Excel se obtiene que:


    SOLUCIÓN

    c)
     ¿A
      que temperatura la fracción mol de equilibrio del amoníaco es igual a 0.5 para una presión de 100 bar,
    suponiendo que la mezcla de equilibrio es un gas ideal?
      𝟒 𝝃 𝟐 .( 𝟒 −𝟐 𝝃)𝟐 −𝟐
    𝑲= 𝟑
    . 𝑷
    (𝟏− 𝝃)(𝟑 − 𝟐𝝃 )

    Por lo que:

    Haciendo uso de la función valor objetivo en Excel se obtiene que:

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