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Exercícios Resolvidos de Equilíbrio químico

Ver Teoria
Exercício 61234578

Enunciado

Calcule a constante de equilíbrio para a seguinte reação à temperaturas de 3000K.

2 C O 2 ⇌ 2 C O + O 2

Dados: Para o O 2 :

a 3000K: h - - h - f , 298 0 = 98013 k J k m o l ; s - 0 = 284,466 k J k m o l .

Para o C O :

h - f , 298 0 = - 110527 k J k m o l ;

a 3000K: h - - h - f , 298 0 = 93504 k J k m o l ; s - 0 = 273,607 k J k m o l .

Para o C O 2 :

h - f , 298 0 = - 393522 k J k m o l ;

a 3000K: h - - h - f , 298 0 = 152853 k J k m o l ; s - 0 = 334,17 k J k m o l .

Passo 1

A constante de equilíbrio pode ser encontrada em função da atividade, mas também em função do Δ G 0 , temperatura e constante universal dos gases R - , é assim que iremos calcular. Lembrando que

ln ⁡ K = - Δ G 0 R - T

Como

Δ G 0 = Δ H 0 - T Δ S 0

Basta utilizar os valores de entalpia e entropia, que são tabelados e foram dados na questão. Porém muitas vezes você irá ter de recorrer a uma tabela (que também será forncedia) em função da temperatura.

Passo 2

Calcular a variação de entropia e entalpia entre C O 2 , C O e O 2 para a temperatura de 6000K:

Δ H 0 = 2 h - C O 0 + h - O 2 0 - h - C O 2 0

Aqui é importante lembrar que a tabela fornece dados da variação da entalpia em relação a entalpia de formação a 298K, portanto temos de fazer:

Para o C O 2

h - - h - f , 298 0 = 152853 k J k m o l

Logo

h - = h - f , 298 0 + 152853 k J k m o l = - 393522 + 152853 = - 240.669 k J k m o l

Para o O 2 a entalpia de formação é zero por pois é um elemento puro. Assim,

h - - h - f , 298 0 = 98013 k J k m o l

Para o C O

h - - h - f , 298 0 = 93504 k J k m o l

Logo

h - = h - f , 298 0 + 93504 k J k m o l = - 110527 + 93504 = - 17023 k J k m o l

Passo 3

Agora podemos achar a variação da entalpia total:

Δ H 0 = 2 h - C O 0 + h - O 2 0 - 2 h - C O 2 0

Δ H 0 = 2 - 17023 + 98013 - 2 - 240669 = 545305 k J k m o l

Passo 4

Para a entropia teremos

Δ S 0 = 2 s - C O 0 + s - O 2 0 - 2 s C O 2 0

Δ S 0 = 2 273,607 + 284,466 - 2 ( 334,17 ) = 163,34 k J k m o l

Passo 5

Agora podemos calcular Δ G 0

Δ G 0 = Δ H 0 - T Δ S 0

Δ G 0 = 545305 - 3000 ⋅ 163,34

Δ G 0 = 55285 k J k m o l

Passo 6

Lembrando que

ln ⁡ K = Δ G 0 R - T

ln ⁡ K = 55285 8,3145 ⋅ 3000 = 2,216

K = e 2,216 = 9,174

Resposta

K 3000 = 9,174

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