Se a mistura fosse colocada em contato com um catalisador que promove a formação de
, quais seriam as frações molares na mistura final e qual seria a pressão total final? Suponha que a temperatura final seja
e que a conversão do reagente limitante seja completa. ( 1,0 ponto)
Passo 1
Então, vamos lá! A questão pergunta o que acontece quando uma mistura é colocada com um catalisador que ajuda a formar
. Precisamos descobrir as frações molares finais e a pressão total após a reação, assumindo que todo o reagente limitante foi convertido e a temperatura final é
. Vamos usar conceitos de estequiometria e leis dos gases para resolver isso.
Passo 2
Primeiro, precisamos identificar a reação química envolvida. Sabemos que a formação de
geralmente ocorre pela reação entre dióxido de enxofre (
) e oxigênio (
):
Essa é a reação balanceada que vamos usar para calcular as mudanças na mistura.
Passo 3
Agora, vamos supor que temos uma certa quantidade de
e
na mistura inicial. Como a conversão do reagente limitante é completa, todo o reagente limitante será consumido na reação. Vamos definir:
-
= número de mols de inicial -
= número de mols de inicial
Sem valores numéricos, vamos manter as variáveis.
Passo 4
De acordo com a estequiometria da reação, 2 mols de
reagem com 1 mol de
para formar 2 mols de
. Vamos identificar qual é o reagente limitante:
Ou vice-versa. Supondo que
seja o limitante, toda a quantidade dele será consumida.
Passo 5
Após a reação completa, as quantidades de cada espécie serão:
Passo 6
Para encontrar as frações molares na mistura final, usamos:
Onde
é a soma de todos os mols finais:
Então, as frações molares ficam:
Passo 7
Para determinar a pressão total final, usamos a Lei dos Gases Ideais:
Como a temperatura e o volume são mantidos constantes, a pressão total final pode ser comparada à pressão inicial, ajustando-se pelos mols totais após a reação.
Resposta
As frações molares na mistura final são:
E a pressão total final permanece proporcional ao número total de mols, ajustada pela reação completa do reagente limitante.