Calcule a composição de equilíbrio da mistura das seguintes espécies.
.
A mistura está a
e
. A única reação que está ocorrendo é:
Pode-se desprezar o efeito de
no
.
Dados:
A mistura está a
Pode-se desprezar o efeito de
Dados:
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16,282 |
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12,496 |
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:— | :— | :— | :— |
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente precisa calcular a composição de equilíbrio de uma mistura de gases que envolve nitrogênio (N₂), vapor d’água (H₂O), e eteno (C₂H₄). A reação que tá acontecendo é:
Estamos trabalhando a 373 K e 1 atm. Para resolver isso, vamos precisar usar conceitos de equilíbrio químico e a constante de equilíbrio (
) que relaciona as concentrações dos reagentes e produtos na reação. Vamos também precisar calcular as energias livres de Gibbs para encontrar
.
Passo 2
Primeiro, vamos definir as quantidades iniciais das espécies na mistura. A composição inicial é:
- N₂: 15%
- H₂O: 60%
- C₂H₄: 25%
- C₂H₅OH: 0% (pois inicialmente não tem)
Vamos assumir que temos 100 mol de mistura total para facilitar os cálculos:
Passo 3
Agora, vamos considerar que uma certa quantidade
de H₂O e C₂H₄ reage para formar C₂H₅OH. Então, no equilíbrio teremos:
Passo 4
A gente precisa encontrar a constante de equilíbrio (
) para a reação. A constante de equilíbrio para gases é dada por:
Para encontrar
, vamos usar as energias livres de Gibbs fornecidas. A variação da energia livre padrão (
) da reação é:
Convertendo para joules (1 kcal = 4184 J):
Passo 5
A relação entre
e
é dada por:
Onde:
Rearranjando para
:
Calculando:
Passo 6
Agora, usamos a expressão de
para encontrar
:
Multiplicando tudo:
Expandindo e reorganizando:
Passo 7
Resolvemos a equação quadrática usando a fórmula de Bhaskara:
Calculando o discriminante:
Então:
Considerando a solução física (positivo para
):
Passo 8
Verificamos se esse valor faz sentido. Se
mol, então:
Resposta
A composição de equilíbrio da mistura é:
Exercícios relacionados
A reação abaixo ocorre em fase gasosa.
. A alimentação consiste de
mol de amônia em ar a
e
.
Expresse Pi e Ci para todas as espécies como função da conversão para um reator a volume constante. Expresse como função de
.
Expresse Pi e Ci para todas as espécies como função da conversão para um reator a volume constante. Expresse
A reação abaixo ocorre em fase gasosa.
. A alimentação consiste de
mol de amônia em ar a
e
.
Expresse Pi e Ci para todas as espécies como função da conversão para um reator a pressão constante operando isotermicamente. Expresse volume como função de X.
Expresse Pi e Ci para todas as espécies como função da conversão para um reator a pressão constante operando isotermicamente. Expresse volume como função de X.
A reação em fase líquida
Produtos
foi estudada a , tendo sido obtidos os seguintes resultados:
foi estudada a
Ensaio |
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1 | 0,1 | 10,0 | 10,0 | 25,0 |
2 | 0,2 | 10,0 | 10,0 | 50,0 |
3 | 0,2 | 20,0 | 10,0 | 50,0 |
4 | 0,2 | 10,0 | 20,0 | 100,0 |
5 | 0,2 | 0,2 | 0,2 | 1,0 |
Determine as ordens parciais e global a reação, bem como a constante de velocidade na temperatura da reação.
Com o objetivo de se estudar o decaimento fotoquímico do bromo aquoso na luz solar, uma pequena quantidade de bromo líquido foi dissolvido em água contida em uma bateria de jarros de vidro, e colocada diretamente na luz do sol. Os seguintes dados foram obtidos a
.
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10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 |
---|---|---|---|---|---|---|
ppm Br |
Determine a velocidade da reação para ordem zero, primeira ou segunda ordem, e calcule a constante da velocidade da reação na unidade de sua escolha.