No sistema reacional inserem-se de A; de B e 1 mol de D. sistema é selado e deixado reagir até atingir o equilibrio. No equilibrio, a mistura reacional tem de C , a e 5 bar. Calcule:
a) A fração molar de cada espécie no equilibrio.
b) A constante de equilibrio dada em função de pressões parciais.
c) a
d) A constante de equilibrio a sabendo que
e) A constante de equilibrio da reação inversa.
f) Discuta em que direção avançará a reação numa mistura em que as pressões parciais de A, B, C e D são respectivamente: 3 bar, 4 bar, 2 bar e 3 bar.
Passo 1
Vamos resumir o que o exercício está pedindo e identificar o conteúdo necessário para resolvê-lo.
Enunciado Resumido:
Temos uma reação gasosa equilibrada:
Inicialmente, são inseridos:
3,00 mol de A
2,00 mol de B
1,00 mol de D
O sistema é selado e atinge o equilíbrio, onde a mistura tem 0,5 mol de C a 25°C e 5 bar de pressão total.
Conteúdo da Matéria:
Equilíbrio Químico: Conceitos de reação reversível e constantes de equilíbrio.
Fração Molar: Cálculo da proporção de cada espécie no total de mols.
Massa Molar e Conversão Estequiométrica: Relações entre reagentes e produtos na reação.
O que vamos precisar:
Equação de balanço de mols para determinar as moles de cada espécie no equilíbrio.
Cálculo das frações molares utilizando as moles no equilíbrio e o total de mols.
Passo 2
Definindo as variáveis de equilíbrio:
Vamos usar uma variável para representar a variação nas moles dos reagentes e produtos até o equilíbrio.
A reação balanceada é:
No equilíbrio, temos:
Moles de C: 0,5 mol
Como a reação produz 1 mol de C para cada 2 mols de A e 3 mols de B consumidos, podemos relacionar às mudanças nas concentrações.
Relacionamento das moles:
Passo 3
Calculando o valor de A = 3,00 - 2(0,5) = 3,00 - 1,00 = 2,00 , mol B = 2,00 - 3(0,5) = 2,00 - 1,50 = 0,50 , mol C = 0,5 , mol D = 1,00 + 3(0,5) = 1,00 + 1,50 = 2,50 , mol :
Já sabemos que no equilíbrio, mol (moles de C). Agora, substituímos nas equações para encontrar as moles de cada espécie no equilíbrio.
Passo 4
Calculando o total de mols no equilíbrio:
Somamos as moles de todas as espécies no equilíbrio para encontrar o total de mols na mistura.
Total de mols = A + B + C + D = 2,00 + 0,50 + 0,5 + 2,50 = 5,50 , mol
Passo 5
Calculando as frações molares:
A fração molar de cada espécie é dada pela razão entre as moles daquela espécie e o total de mols na mistura.
Fração molar de A = 2,005,50 approx 0,3636 çã
Fração molar de B = 0,505,50 approx 0,0909 çã
Fração molar de C = 0,55,50 approx 0,0909 çã
Fração molar de D = 2,505,50 approx 0,4545 çã
Resposta
As frações molares no equilíbrio são aproximadamente: