A mol de são misturados a 1,0 mol de e o equilíbrio é estabelecido a uma pressão total de 1,0 bar. A análise do sistema em equilíbrio revela que 0,71 mol de estão presentes no equilíbrio. Determine para a reação a 800 K . (R: 0,64)
Passo 1
Beleza, vamos dar uma olhada no que o problema está pedindo. A gente tem uma mistura de gases, especificamente óxido nítrico e oxigênio , que reage formando dióxido de nitrogênio quando atinge o equilíbrio. A reação é:
A temperatura é de 800 K e a pressão total do sistema é de 1,0 bar. Inicialmente, temos 2,0 mol de e 1,0 mol de . No equilíbrio, descobrimos que restam 0,71 mol de . A gente precisa achar a constante de equilíbrio em termos de pressão, , para essa reação.
Para resolver isso, vamos precisar usar conceitos de equilíbrio químico, especialmente como relacionar as pressões parciais dos gases com a constante de equilíbrio . Vamos resolver isso passo a passo!
Passo 2
Primeiro, vamos identificar as quantidades iniciais e as mudanças que ocorrem até o equilíbrio. Vamos montar uma tabela ICE (Inicial, Mudança, Equilíbrio) para organizar as informações.
Inicial:
: 2,0 mol
: 1,0 mol
: 0 mol
Mudança:
Vamos supor que x mol de reagem. De acordo com a estequiometria da reação:
Para cada 1 mol de que reage, são consumidos 2 mol de e formados 2 mol de .
Equilíbrio:
: mol
: mol
: mol
Sabemos que no equilíbrio há 0,71 mol de , então:
Passo 3
Agora que sabemos que 0,29 mol de reagiram, vamos calcular as quantidades de cada substância no equilíbrio:
:
: (já sabemos)
:
Agora temos as quantidades de cada gás no equilíbrio.
Passo 4
Vamos calcular as pressões parciais de cada gás no equilíbrio. Sabemos que a pressão total do sistema é de 1,0 bar, e podemos usar a fração molar para encontrar as pressões parciais.
Primeiro, encontramos o número total de mols no equilíbrio:
Agora, calculamos a fração molar de cada gás:
:
:
:
Agora, multiplicamos cada fração molar pela pressão total para encontrar as pressões parciais:
Passo 5
Agora que temos as pressões parciais no equilíbrio, podemos usar a expressão da constante de equilíbrio para a reação:
Vamos substituir os valores que calculamos:
Vamos calcular passo a passo:
Primeiro, calculamos os numeradores e denominadores separadamente:
Agora, dividimos o numerador pelo denominador:
Resposta
A constante de equilíbrio para a reação a 800 K é aproximadamente 0,64.