A constante de equilíbrio,
a 1000 K , da decomposição de
sólido dando CaO sólido e
gasoso é 4,0 x
. Adiciona-se certa quantidade de
a um recipiente de 5,00 litros a 1000 K . Quantos gramas de CaO estarão presentes depois de estabelecido o equilíbrio?
Passo 1
Beleza, vamos resolver essa questão de equilíbrio químico juntos! O problema fala sobre a decomposição do carbonato de cálcio (
) em óxido de cálcio (
) e dióxido de carbono (
) a uma temperatura de 1000 K. A gente vai precisar usar conceitos de equilíbrio químico, a expressão da constante de equilíbrio (
), e a lei dos gases ideais para chegar à quantidade de óxido de cálcio presente no equilíbrio.
Passo 2
Primeiro, vamos escrever a equação da reação balanceada:
Como estamos trabalhando com a constante de equilíbrio em termos de pressão (
), e os sólidos têm atividade 1, a expressão de
fica simples:
Sabemos que
a 1000 K.
Passo 3
Vamos chamar de
a quantidade de
que se decompõe. Como para cada mol de
que decompõe, forma-se 1 mol de
e 1 mol de
, podemos dizer que a pressão do
no equilíbrio será igual a
mol.
Usando a lei dos gases ideais:
Onde:
-
é a pressão, -
é o volume (5,00 L), -
é a quantidade de substância, -
é a constante dos gases ideais (0,0821 L·atm/mol·K), -
é a temperatura (1000 K).
Rearranjando para encontrar a pressão:
Passo 4
Sabemos que
. Então:
Vamos resolver para
:
Passo 5
Agora que encontramos a quantidade de
formada em mols, vamos converter para gramas. A massa molar do
é:
Então:
Resposta
Após o equilíbrio, estarão presentes aproximadamente 0,137 gramas de
no recipiente.