Uma mistura de 0,10 mol de NO, 0,50 mol de H2 e 0,10 mol de H2 O é colocada em um recipiente de 1,0 L, a 300 K. O seguinte equilíbrio é estabelecido:
2 NO(g)+2 H2(g) <=ftharpoons N2(g)+2 H2 O(g)
No equilíbrio, PNO=1,53 atm. (a) calcule as pressões parciais de H2, N2 e H2 O.

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente tem uma mistura de gases com quantidades específicas de NO, H2 e H2O num recipiente de 1,0 L a 300 K. O enunciado nos dá a pressão parcial de NO no equilíbrio e pede para calcularmos as pressões parciais de H2, N2 e H2O. Para isso, vamos usar conceitos de equilíbrio químico e a relação entre concentração, pressão e volume.

Passo 2

Primeiro, vamos identificar as quantidades iniciais das substâncias:
  • NO: 0,10 mol
  • H2: 0,50 mol
  • H2O: 0,10 mol
Como o volume do recipiente é 1,0 L, podemos considerar que a concentração inicial de cada gás é igual ao número de mols, já que C = n/V e V = 1,L.

Passo 3

Vamos representar as mudanças nas concentrações durante o equilíbrio usando uma tabela de ICE (Inicial, Mudança, Equilíbrio):
c|ccc & NO & H2 & H2O hline Inicial (mol) & 0,10 & 0,50 & 0,10 Mudança (mol) & -2x & -2x & +2x Equilíbrio (mol) & 0,10 - 2x & 0,50 - 2x & 0,10 + 2x çí
Aqui, x representa a mudança na quantidade de NO que reage.

Passo 4

Dado que no equilíbrio a pressão parcial de NO é 1,53 atm, podemos usar a relação:
PNO = nNOV times RT
Onde:
  • PNO é a pressão parcial de NO
  • nNO é a quantidade de NO no equilíbrio: 0,10 - 2x
  • V é o volume: 1,0 L
  • R é a constante dos gases: 0,0821 L,atm,mol^-1,K^-1
  • T é a temperatura: 300 K
Substituindo os valores:
1,53 = 0,10 - 2x1,0 times 0,0821 times 300

Passo 5

Vamos resolver para x:
1,53 = (0,10 - 2x) times 24,63 1,53 = 2,463 - 49,26x 49,26x = 2,463 - 1,53 49,26x = 0,933 x = 0,93349,26 x approx 0,01896 mol

Passo 6

Agora que temos x, podemos encontrar as quantidades no equilíbrio:
  • H2: 0,50 - 2x = 0,50 - 2(0,01896) approx 0,462 mol
  • N2: Como foi formado a partir da reação, temos x = 0,01896 mol
  • H2O: 0,10 + 2x = 0,10 + 2(0,01896) approx 0,138 mol

Passo 7

Agora, vamos calcular as pressões parciais usando a equação dos gases ideais para cada substância no equilíbrio:
P = nV times RT
Calculando cada pressão:
  • Para H2:
PH2 = 0,4621,0 times 0,0821 times 300 approx 11,37 atm
  • Para N2:
PN2 = 0,018961,0 times 0,0821 times 300 approx 0,467 atm
  • Para H2O:
PH2O = 0,1381,0 times 0,0821 times 300 approx 3,40 atm

Resposta

As pressões parciais no equilíbrio são:
  • PH2 approx 11,37 atm
  • PN2 approx 0,467 atm
  • PH2O approx 3,40 atm

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