A 25^circ C, uma mistura de N2 O4 e NO2 em equilíbrio, a uma pressão total de 85,5 kPa, a pressão parcial do N2 O4 é 57,0 kPa. Calcule para a reação:
N2 O4(g) rightharpoons 2 NO2(g)
a) Kp
b) Kc
c) De

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício de equilíbrio químico juntos! A gente tem uma reação entre N2O4 e NO2 que está em equilíbrio a 25^circC. A pressão total da mistura é de 85,5,kPa e a pressão parcial de N2O4 é 57,0,kPa. Vamos calcular:
a) A constante de equilíbrio Kp
b) A constante de equilíbrio Kc
c) A variação da energia livre padrão De
Para isso, vamos precisar das fórmulas de constante de equilíbrio e algumas relações termodinâmicas básicas.

Passo 2

Primeiro, vamos entender a relação entre as pressões parciais dos gases na reação:
N2O4 (g) rightharpoons 2,NO2 (g)
Sabemos que a pressão total ( Ptotal) é a soma das pressões parciais dos reagentes e produtos. Então, podemos encontrar a pressão parcial de NO2 subtraindo a pressão parcial de N2O4 da pressão total:
PNO2 = Ptotal - PN2O4 = 85,5,kPa - 57,0,kPa = 28,5,kPa

Passo 3

Agora, vamos calcular a constante de equilíbrio Kp. A expressão para Kp para essa reação é:
Kp = (PNO2)^2PN2O4
Substituindo os valores que temos:
Kp = (28,5)^257,0 = 812,2557,0 approx 14,25

Passo 4

Para encontrar a constante de equilíbrio em termos de concentração, Kc, usamos a relação entre Kp e Kc:
Kp = Kc(RT)^De
Onde:
  • R é a constante dos gases ( 0,0821,L,atm/mol,K ou 8,314,J/mol,K)
  • T é a temperatura em Kelvin ( 25^circC = 298,K)
  • De é a variação no número de mols de gás (produtos - reagentes)
Na nossa reação:
De
Então,
Kc = KpRT
Primeiro, precisamos converter Kp para atmosfera, já que R está em atm,L/mol,K:
1,atm = 101,325,kPa Kp = 14,251 times 1,atm101,325,kPa approx 0,1406,atm
Agora, calculamos Kc:
Kc = 0,1406,atm0,0821,L,atm/mol,K times 298,K approx 0,140624,466 approx 0,00575,mol/L

Passo 5

Por último, vamos calcular a variação da energia livre padrão De a 298,K. A relação é dada por:
De
Usando R = 8,314,J/mol,K e T = 298,K:
De
Primeiro, calculamos ln(14,25):
ln(14,25) approx 2,654
Então,
De

Resposta

a) Kp approx 14,25
b) Kc approx 0,00575,mol/L
c) De

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