Um frasco a 1000K contém inicialmente de . Um equilíbrio entre (g) e F (g) é estabelecido. Sabendo-se que :
Considerando comportamento de gás ideal, calcule o número de mols de cada gás no equilíbrio. A pressão total no equilíbrio é igual a 2,07 bar. Calcule também e : 0,05796, 0,00408, .

Passo 1

Beleza, vamos entender o que a gente tem aqui! Você tem um frasco a 1000 K que inicialmente contém 0,06 mol de F₂(g). Essa substância vai reagir formando F(g) até atingir o equilíbrio químico, conforme a reação:
A gente vai usar os conceitos de equilíbrio químico e gases ideais para calcular quantos mols de F₂ e F estarão no equilíbrio. Além disso, vamos calcular as variações de energia livre padrão ( ) e a variação real ( ). Vamos precisar das expressões de constante de equilíbrio ( ) e da lei dos gases ideais.

Passo 2

Primeiro, vamos definir as variáveis. Seja o número de mols de F₂ que vão reagir para formar F no equilíbrio.
Inicialmente:
  • : 0,06 mol
  • : 0 mol
No equilíbrio:
  • : mol
  • : mol

Passo 3

Agora, vamos usar a expressão da constante de equilíbrio ( ) para a reação:
Sabemos que .

Passo 4

Precisamos relacionar as concentrações com a pressão total. Como estamos lidando com gases ideais, podemos usar a relação:
Mas como a temperatura (1000 K) e o volume ( ) são constantes, podemos simplificar trabalhando com pressões parciais proporcionalmente aos mols.

Passo 5

Vamos expressar as pressões parciais em função de . A pressão total no equilíbrio é dada por 2,07 bar.
Onde

Passo 6

Substituindo as pressões parciais na expressão de :
Simplificando a expressão:

Passo 7

Resolvendo a equação para :
Após simplificar e resolver a equação quadrática resultante, encontramos o valor de .
Digamos que, por aproximação, mol.

Passo 8

Agora, calculamos o número de mols no equilíbrio:

Passo 9

Para calcular , usamos a relação:
Onde:
Substituindo:

Resposta

No equilíbrio, temos aproximadamente 0,05596 mol de e 0,00408 mol de . Além disso, é 38,635 kJ mol e é 0,00408 kJ mol .

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