Para a reação reversível:
PCl5(g) <=ftarrows PCl3(g)+Cl2(g) ; Kc=1,77 a 250^circ C
a) Qual o valor da constante de equilíbrio em termo de pressões parciais Kp ? (R=0,08206 L atm / mol^-1 K^-1)
b) Um recipiente de 4,5 L contém 2,57 mol de PCl5, 6,39 mol de PCl3 e 3,20 mol de Cl2, a 250^circ C. De acordo com o quociente (Q) da reação, o sistema está em equilíbrio?

Passo 1

Beleza, vamos dar uma olhada no que a questão está pedindo. Temos uma reação química reversível:
PCl5(g) <=ftarrows PCl3(g)+Cl2(g)
O conteúdo que vamos usar aqui é de equilíbrio químico, mais especificamente as constantes de equilíbrio e . No primeiro item, queremos converter para . No segundo, vamos calcular o quociente de reação para ver se o sistema está em equilíbrio.

Passo 2

Vamos resolver a parte a) primeiro: encontrar o valor de Kp = Kc cdot (RT)^De a partir de .
A relação entre e é dada por:
Onde:
  • é a constante dos gases
  • é a temperatura em Kelvin
  • é a diferença entre o número de mols de gases nos produtos e reagentes

Passo 3

Primeiro, vamos identificar PCl5 (g) <=ftarrows PCl3 (g) + Cl2 (g) :
Na reação:
De
  • Mols de produtos:
  • Mols de reagentes:
Então,

Passo 4

Agora, vamos converter a temperatura para Kelvin:
T = 250^circ C + 273,15 = 523,15 , K
E já temos .

Passo 5

Agora, substituímos os valores na fórmula:
Kp = Kc cdot (RT)^De
Calculando dentro do parênteses:
0,08206 times 523,15 approx 42,86
Então,
Kp = 1,77 times 42,86 approx 75,88

Passo 6

Agora, vamos resolver a parte b): verificar se o sistema está em equilíbrio utilizando o quociente de reação .
Primeiro, precisamos calcular as pressões parciais dos gases no recipiente e então determinar .

Passo 7

Para encontrar as pressões parciais, usamos a equação dos gases ideais:
P = nRTV
Onde:
  • é a pressão
  • é a quantidade de mols
  • é a constante dos gases
  • é a temperatura em Kelvin
  • é o volume

Passo 8

Já sabemos que PPCl5 = 2,57 times 0,08206 times 523,154,5 approx 2,57 times 42,864,5 approx 110,184,5 approx 24,49 , atm , PPCl3 = 6,39 times 0,08206 times 523,154,5 approx 6,39 times 42,864,5 approx 274,144,5 approx 60,92 , atm e PCl2 = 3,20 times 0,08206 times 523,154,5 approx 3,20 times 42,864,5 approx 137,154,5 approx 30,48 , atm .
Vamos calcular as pressões parciais:
Para :
Para :
Para :

Passo 9

Agora, calculamos o quociente de reação Q = PPCl3 times PCl2PPCl5 = 60,92 times 30,4824,49 approx 1853,9024,49 approx 75,68 :

Passo 10

Comparamos com :
  • Se : a reação tende a formar mais produtos.
  • Se : a reação tende a formar mais reagentes.
  • Se : o sistema está em equilíbrio.
Aqui, temos e .

Resposta

b) Como é menor que , o sistema não está em equilíbrio e tende a formar mais produtos ( e ) para alcançar o equilíbrio.

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