Cuarta Práctica Domiciliaria

1) Considere una reacción reversible en fase gaseosa, y para ella, establezca datos de temperatura (T), presión (P) y composición inicial. Con estos datos, determine la composición en el equilibrio:

La reacción seleccionada fue:

2H 2S+SO2→3S❑+2H 2O

Se supuso:

Para esta reacción se tienen los siguientes datos del apéndice C del Van Ness Smith:

La energía de Gibbs de la reacción, así como la entalpía se puede calcular de la

siguiente manera:

ΔG 0=∑i

vi∗Gi0=−89830 J /mol

ΔH 0=∑i

vi∗H i0=−145546 J /mol

a. Suponiendo gas ideal y H independiente de la temperatura.

Como se conoce la energía de Gibbs a 298 K se puede calcular la constante de equilibrio, mediante la siguiente ecuación:

k ´=e−G0

RT =5.6743E+15

Sustancia mol inicial

H2S 15mol

SO2 5 mol

S 0

H2O 0

P 1 bar

T 1000 K

R 8.314

P° 1 bar

Sustancia V Gi 298 Hi 298

H2S -2 -33560 -20630

SO2 -1 -300194 -296830

S 3 0 0

H2O 2 -228572 -241818

Si la entalpía de referencia es independiente de la temperatura, se puede hallar las constantes de equilibrio mediante la siguiente ecuación:

ln ( kk ´ )=−ΔH 0

R∗( 1T− 1

T ´ )Como se conoce k´ a 298K se puede calcular k al valor de la temperatura T.

K0.00684381

8

Como nos encontramos en gas ideal:

∏i

( y i)v i=( P

P0)−v

∗k

Para ello tenemos que hallar las moles en el equilibrio de cada sustancia:

n f=n0+v ε

Por lo tanto, usando el Solver se puede hallar

un épsilon que cumpla con el valor de la constante de equilibrio anteriormente hallada, y con ello hallar las moles de los reactantes y productos:

∏i

( y i)v i 0.00684364

( PP0

)− v

∗k0.006843818

Sustancia v mol inicial n Y

H2S -2 15 15-2ԑ 2−2ԑ20−ԑ

SO2 -1 5 5- ԑ 3−3ԑ20−ԑ

S 3 0 3 ԑ 2ԑ20−ԑ

H2O 2 0 2 ԑ 2ԑ20−ԑ

diferencia 1.78916E-07

ԑ 1.72403194

Con lo cual obtenemos las fracciones en el equilibrio:

y

H2S 0.49266055

SO2 0.13971167

S 0.22057667

H2O 0.14705111

b. Suponiendo solución ideal y H independiente de la temperatura.

Como nos encontramos en solución ideal:

∏i

( y i∗∅i)v i=( P

P0)−v

∗k

Hallamos ∅ i:

De la Tabla A1 de propiedades, hallamos Tc, Pc, y a la T y P de operación hallamos Tω r y Pr:

sustancia Pc Tc Pr Tr wH2S 89.37 373.2 0.01118944 2.6795284 0.1SO2 78.84 430.8 0.01268392 2.32126277 0.256S 111.75 1313 0.00894855 0.76161462 0H2O 221.2 674.4 0.0045208 1.48279953 0.344

Sabemos:

ln (∅ i )=PrT r

∗(Bi0+ω∗Bi1 )

Donde:

Bi0=−0.083−0.422

T r1.6Bi1=−0.139−0.172

T r4.2

De esta manera calculamos ∅ i:

Sustancia

B° B´ phi

H2S-0.00418044 0.13626042

1.000039445

SO2-0.0266866 0.13399405

1.000041616

S-0.56943314 -0.40080922

0.993331811

H2O-0.14168835 0.10611618

0.999679363