Verifica-se que na reação em fase gasosa :
2 A+3 B <=ftharpoons C+3 D
No sistema reacional inserem-se 3,00 mol de A; 2,00 mol de B e 1 mol de D. O sistema é selado e deixado reagir até atingir o equilibrio. No equilibrio, a mistura reacional tem 0,5 mol de C , a 25^circ C 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) O De a 25^circ C
d) A constante de equilibrio a 35^circ C sabendo que De
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:
2 A + 3 B <=ftharpoons C + 3 D
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 2 A + 3 B <=ftharpoons C + 3 D para representar a variação nas moles dos reagentes e produtos até o equilíbrio.
A reação balanceada é:
C = x = 0,5 , mol A = 3,00 - 2x B = 2,00 - 3x D = 1,00 + 3x
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:
chiA = 0,364
chiB = 0,091
chiC = 0,091
chiD = 0,455

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