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
.