A reação química do ferro metálico com a água resultado como produtos finais o hidróxido de ferro e hidrogênio molecular. Para que essa reação aconteça é necessário elevar a temperatura até
. Considerando que no equilíbrio tenha 0,18 gramas de água, 1,78 gramas de ferro, 2,31 gramas de
e 2 gramas de
. Determine o valor da constante Kc e Kp.
Passo 1
Beleza, vamos resumir o que a questão tá pedindo. Temos uma reação química envolvendo ferro metálico e água que forma hidróxido de ferro e hidrogênio. Pra essa reação rolar, a temperatura precisa ser elevada até
. No equilíbrio dessa reação, são dadas as massas de água, ferro, Fe₃O₄ e H₂. Nosso objetivo aqui é calcular as constantes de equilíbrio, tanto Kc quanto Kp. Para isso, vamos precisar entender de estequiometria, cálculos de mols e as relações entre as constantes de equilíbrio.
Passo 2
Primeiro, vamos converter as massas das substâncias para mols. Isso é importante porque as constantes de equilíbrio são geralmente expressas em termos de concentrações molares ou pressões parciais.
-
H₂O: Massa = 0,18 g
Massa molar da água = 18,015 g/mol
Mols de H₂O =mol -
Fe: Massa = 1,78 g
Massa molar do ferro = 55,845 g/mol
Mols de Fe =mol -
Fe₃O₄: Massa = 2,31 g
Massa molar do Fe₃O₄ = 231,535 g/mol
Mols de Fe₃O₄ =mol -
H₂: Massa = 2 g
Massa molar do hidrogênio = 2,016 g/mol
Mols de H₂ =mol
Passo 3
Agora que temos os mols, vamos escrever a expressão da constante de equilíbrio Kc para a reação dada:
Como os sólidos (Fe e Fe₃O₄) não participam da expressão da constante de equilíbrio, Kc será:
Passo 4
Vamos calcular as concentrações molares assumindo que o volume do sistema é 1 litro para facilitar os cálculos.
-
Concentração de H₂O:
-
Concentração de H₂:
Agora, substituindo na expressão de Kc:
Passo 5
Para encontrar Kp, vamos usar a relação entre Kc e Kp, que depende da variação no número de mols gasosos na reação. A fórmula é:
Onde:
Como
, a expressão simplifica para:
Resposta
A constante de equilíbrio é
e
.
Exercícios relacionados
Escreva as constantes de Equilíbrio Químico (Kc) e (Kp) das reações abaixo
c)
c)
Escreva as constantes de Equilíbrio Químico (Kc) e (Kp) das reações abaixo
a)
a)
Em uma temperatura de
foram colocados 1 mol de
com 1 mol de
em um recipiente fechado de capacidade de 1L. A reação que ocorreu no sistema foi a seguinte
. Sabendo que o valor de Kc da reação é 49, calcule a concentração molar de cada componente quando atingir o equilíbrio.
Conforme as reações abaixo escreva a espécie que se comporta como base a ácido e os seus respectivos pares conjugados.
c)
c)