No processo Haber de produção de amônia,
para a reação
a 500 K . Se um reator for carregado com pressões parciais de 0,020 bar de
e 0,020 bar de
, qual será a pressão parcial de equilíbrio dos componentes?
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente está lidando com equilíbrio químico, especificamente no processo de produção de amônia no processo Haber. A equação da reação é:
A gente tem a constante de equilíbrio
a 500 K. O problema nos dá as pressões parciais iniciais de nitrogênio (
) e hidrogênio (
), ambas iguais a 0,020 bar, e pede para descobrir quais serão as pressões parciais em equilíbrio dos componentes. Para resolver isso, vamos usar o princípio da constante de equilíbrio e montar uma tabela de variações das pressões durante a reação.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que é a constante de equilíbrio
. Ela nos diz a proporção das pressões dos produtos e reagentes quando a reação está em equilíbrio. Para essa reação, a expressão da constante de equilíbrio em termos de pressões parciais (
) é:
Aqui, os colchetes representam as pressões parciais dos gases.
Passo 3
Vamos montar uma tabela chamada Tabela ICE (Inicial, Mudança, Equilíbrio) para organizar as informações:
|
|
|
|
---|---|---|---|
Inicial (bar) | 0,020 | 0,020 | 0 |
Mudança (bar) | -x | -3x | +2x |
Equilíbrio (bar) | 0,020 - x | 0,020 - 3x | 0 + 2x |
Aqui,
representa a quantidade de mudança na pressão parcial de
que ocorre para alcançar o equilíbrio.
Passo 4
Agora, substituímos as pressões de equilíbrio na equação de
:
Esse é o nosso ponto de partida para encontrar o valor de
.
Passo 5
Resolver essa equação diretamente pode ser complicado, mas vamos simplificar assumindo que
é pequeno comparado às pressões iniciais. Isso significa que
e
. Com essa aproximação, a equação fica:
Passo 6
Agora, resolvemos para
:
Passo 7
Com
encontrado, podemos calcular as pressões parciais em equilíbrio:
Resposta
As pressões parciais em equilíbrio são aproximadamente:
-
: 0,019988 bar -
: 0,019964 bar -
: 0,000024 bar
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(I)
Calcule a força iônica de uma solução
de KCl (aq) e 0,30
de CuSO4(aq).
Considere um eletrodo de hidrogênio em
a
operando a 1,45 bar. Estime a mudança no potencial do eletrodo quando a solução é alterada de
para
. Utilize a aproximação de uma solução ideal.