chemische evenwichten
 

een gasmengsel van SO2, O2 en SO3 bevindt zich bij een bepaalde T in evenwicht. Vertrekkend van 128,0g SO2 en 48,0g O2 werden bij evenwicht 80g SO3 gevormd. Het reactievolume is 5,0L. Bereken K-waarde en rendement. Indien bij cte T de druk op dit evenwichtsmengsel wordt verhoogd, stijgt rendement tot 60%. Hoeveel maal is deze druk groter dan de begindruk?

Kan iemand misschien de werkwijze eens geven?

Reactie:
2 SO2 + O2 ---> 2 SO3

Molekuulmassa:
1 mol SO2 weegt 32 + 2 * 16 = 64 gram
1 mol O2 weegt 2 * 16 = 32 gram
1 mol SO3 weegt 32 + 3 * 16 = 80 gram

dus 128 gram SO2 is 2 mol SO2
dus 48 gram O2 is 1,5 mol O2
dus 80 gram SO3 is 1 mol SO3

_____________________________
berekening K-waarde:

aan het begin aanwezig:
2 mol SO2; 1,5 mol O2; 0 mol SO3

bij evenwicht aanwezig:
1 mol SO3; en dus:
2 - 1 = 1 mol SO2 en
1,5 - 1/2 = 1 mol O2

dus K is:
K = [SO3]² / ([SO2]² * [O2])
met: [SO3]=[SO2]=[O2]= 1/5
K = (1/5)² / ((1/5)² * 1/5)
K = 5

____________________________
berekening rendement:

uit 2 mol SO2 en 1,5 mol O2 kan maximaal 2 mol SO3 gevormd worden, terwijl er maar 1 mol SO3 gevormd is,
dus rendement = (1/2) * 100% = 50%

_____________________________
berekening drukverandering:

algemene gaswet: pV = nRT, hierin is R een constante
neem aan dat n en T niet veranderen in deze opgave, dus pV = constant
dit betekent dat p ~ (1/V), lees: p is omgekeerd evenredig met V
dus als de druk a maal zo groot wordt, wordt het volume a maal zo klein

als het rendement 60% is, is er van de maximale 2 mol SO3 maar 1,2 mol SO3 gevormd,
dus dan is er nog 0,8 mol SO2 en 0,9 mol O2 over,
bekend is dat K=5 (K kan alleen veranderen, als de temperatuur veranderd)

bereken het volume dat nodig is om een rendement van 60% te bereiken, bij gelijke druk

5 = (1,2/V)² / ((0,8/V)² * (0,9/V))
5 = (1,44/V²) / (0,576/V³)
5 = 2,5 * V
V = 2,0 L

dit betekent dat V bij gelijke druk 2,5 x zo klein moet worden;
en dus dat als het volume gelijk blijft de druk 2,5x zo groot moet worden.

_____________________________

Succes ermee,