Em um reator NH3, N2 e H2 estão em equilíbrio a 500 K . As concentrações de equilíbrio são [ NH3]=0,25 mol / L; [N2]=0,11 mol / L e [H2]=1,91 mol / L. Calcule as constantes de equilíbrio Kc e Kp para as seguintes reações de síntese da amônia: (Dado: R=0,0821 L atm / mol K )
a) N2(g)+3 H2(g)^2 NH3(g)
b) 1 / 2 N2(g)+3 / 2 H2(g) <=ftarrows NH3(g)

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício de equilíbrio químico juntos! A gente vai calcular as constantes de equilíbrio e para duas reações de síntese da amônia. Para isso, precisamos entender como as concentrações das substâncias em equilíbrio nos ajudam a encontrar essas constantes. Vamos usar as informações dadas sobre as concentrações das substâncias no equilíbrio e a temperatura do sistema.

Passo 2

Primeiro, vamos focar na letra a) da questão:
N2(g) + 3 H2(g) <=ftharpoons 2 NH3(g)
Aqui, temos a reação de síntese da amônia. Precisamos encontrar e para essa reação.

Passo 3

Vamos começar calculando Kc = [NH3]^2[N2][H2]^3 . A constante de equilíbrio é dada pela expressão das concentrações dos produtos elevada aos seus coeficientes estequiométricos divididos pelas concentrações dos reagentes elevada aos seus coeficientes.
Para a reação dada:

Passo 4

Agora, vamos substituir as concentrações fornecidas na expressão de [NH3] = 0,25 mol/L [N2] = 0,11 mol/L [H2] = 1,91 mol/L :
Kc = (0,25)^2(0,11)(1,91)^3
Substituindo na fórmula:

Passo 5

Vamos calcular os valores:
(0,25)^2 = 0,0625 (1,91)^3 approx 6,97 (0,11)(6,97) approx 0,7667
Então:
Kc = 0,06250,7667 approx 0,0813

Passo 6

Agora, vamos calcular Kp = Kc ( RT )^De. A relação entre e é dada por:
Onde:
  • (constante dos gases)
  • (temperatura)
  • é a variação do número de mols de gás na reação.

Passo 7

Vamos determinar De=ntes De para a reação:

Passo 8

Agora, substituímos os valores na fórmula de Kp = 0,0813 times (0,0821 times 500)^-2 :
RT = 0,0821 times 500 = 41,05 Lcdot atm/mol
Primeiro, calculamos Kp = 0,0813 times (41,05)^-2 approx 0,0813 times 0,000594 approx 0,0000482 atm^-2 :
Então:

Resposta

Para a reação a) :
  • Constante de equilíbrio : aproximadamente 0,0813.
  • Constante de equilíbrio : aproximadamente 0,0000482\ \mathrm{atm^{-2}}.

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