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Enunciado

Química - Atkins - Fisico-Quimica - Vol. 1- Ed: 8º - Capítulo 1.Problemas Numéricos - Ex. 6

1.6 Um vaso de 22,4   d m 3 tem inicialmente 2,0   m o l de H 2 e 1,0   m o l de N 2 , a 273,15   K . Todo o H 2 reage com o N 2 suficiente para formar N H 3 . Calcule as pressões parciais e a pressão total da mistura final.

Passo 1

Oi, galerinha! Tudo bom? Nessa questão o enunciado nos forneceu dados de número de mols, volume e temperatura, e nos pediu a pressão. Deste modo, para conserguirmos resolvâ-la, vamos usar a equação do gás perfeito:

p V = n R T

Mas repara que tem uma reação acontecendo dentro vaso, então vamos começar analisando o processo!

Passo 2

Vamos começar escrevendo a reação química e balanceando:

N 2 + 3   H 2 → 2   N H 3

Repara que a proporção que H 2 e N 2 que o problema nos forneceu está diferente da equação. Isso significa que temos um reagente em excesso, que é o gás nitrogênio, pois ele reagente com até 3   m o l de hidrogênio. Mas como o enunciado disse que só temos 2,0   m o l de gás hidrogênio, ele será todo consumido e uma parte vai sobrar.

Vamos calcular quanto sobra:

1   m o l   d e   N 2 - - - 3   m o l   d e   H 2

x   m o l   d e   N 2 - - - 2   m o l   d e   H 2

x = 2 3 m o l   d e   N 2

Ou seja, 2 3 m o l   d e   N 2 são consumidos no processo. Logo sobrará,

n º   d e   m o l   d e   N 2 = 2 - 2 3 = 4 2   m o l   d e   N 2

Agora precisamos calcular quantos mols de N H 3 são formados:

1   m o l   d e   N 2 - - - 2   m o l   d e   N H 3

2 3 m o l   d e   N 2 - - - y   m o l   d e   N H 3

y = 4 3 m o l   d e   N H 3

Logo a mistura final terá 4 3   m o l   d e   N 2 e 4 3   m o l   d e   N H 3 , totalizando 8 3   m o l   d e   g a s e s .

Passo 3

Agora que temos o número total de mol da mistura final, podemos aplicar a nossa famosa lei dos gases para calcular a pressão total da mistura final:

p V = n R T

Onde,

V = 22,4   d m 3 = 22,4   L

n = 8 3 m o l

R = 0,082   L   a t m   K - 1   m o l - 1

T = 273,15   K

Logo,

p t o t a l 22,4 = 8 3 0,082 273,15

p t o t a l = 2,66   a t m

Agora vamos calcular as pressões parciais!

Passo 4

A pressão parcial é a contribuição de cada gás para a pressão total. Ou seja, quem está em maior quantidade, terá maior pressão parcial.

No nosso caso, ambos os gases estão com a mesma quantidade, 4 3   m o l cada. Logo, eles terão a mesma pressão parcial que é a metade da pressão total. Ou seja,

p N 2 = 2,66 2 a t m = 1,33   a t m

p N H 3 = 2,66 2 a t m = 1,33   a t m

Caso, você queira conferir pode aplicar a lei dos gases ideais para cada um dos gases acima e chegará no mesmo resultado.

Resposta

p t o t a l = 2,66   a t m

p N 2 = p N H 3 = 1,33   a t m

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