Em um reator
e
estão em equilíbrio a 500 K . As concentrações de equilíbrio são [
;
e
. Calcule as constantes de equilíbrio
e
para as seguintes reações de síntese da amônia: (Dado:
)
a)
b)
a)
b)
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:
Aqui, temos a reação de síntese da amônia. Precisamos encontrar
e
para essa reação.
Passo 3
Vamos começar calculando
. 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
:
Substituindo na fórmula:
Passo 5
Vamos calcular os valores:
Então:
Passo 6
Agora, vamos calcular
. 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
para a reação:
Passo 8
Agora, substituímos os valores na fórmula de
:
Primeiro, calculamos
:
Então:
Resposta
Para a reação a)
:
- Constante de equilíbrio
: aproximadamente 0,0813. - Constante de equilíbrio
: aproximadamente 0,0000482\ \mathrm{atm^{-2}}.