Um balão de volume foi evacuado e de tetróxido de dinitrogênio, , foram admitidos. Em , este composto é um sólido incolor. A amostra foi aquecida até e, no processo, se vaporiza e se dissocia parcialmente para formar o gás . A pressão cresce lentamente e se estabiliza em . (a) Escreva uma equação balanceada para a reação. (b) Se o gás que está no frasco em fosse exclusivamente , qual seria a pressão? (c) Se todo o gás que está no frasco fosse , qual seria a pressão? (d) Quais são as frações molares de e quando a pressão se estabiliza em ?

b) Para calculara pressão de no frasco, podemos usar a equação dos gases ideais.

Aqui,  é a pressão do sistema,  é o volume,  é o número de mol de gás,  é a temperatura e  é a constante do gás ideal.

Precisamos encontras (número de mols) de presente em Podemos usar a seguinte relação para isso:

Onde é o número de mol, é massa e é a massa molar. A massa molar do é . Substituindo na relação acima temos:

Agora com os dados abaixo referente ao calculamos a pressão.

Assim, quando todo o gás no balão for e estiver a , a pressão do gás será .

c) Considere que todo o gás seja convertido em gás . A equação química balanceada é a seguinte:

A partir da equação balanceada acima, sabemos que de forma de . Da letra (b), sabemos que há de em . Usando a relação estequiométrica podemos encontrar o número de mol de formado.

Para calcular a pressão de a , usamos a equação de gás ideal explicitando .

Agora com os dados abaixo referente ao calculamos a pressão.

Substitua todos os valores conhecidos na equação acima para obter a pressão.

Assim, quando todo o gás no balão é convertido , a pressão do gás é de .

d) Aqui, temos que determinar as frações molares de e quando a pressão for . Primeiro encontramos o número de mol que gera essa pressão com a equação dos gases ideias. Temos que a equação para os gases ideais explicitada para é a seguinte:

Os dados fornecidos pelo enunciado são os seguintes:

Substituindo na equação temos:

Sambemos que uma mistura dos gases e geram uma pressão no sistema de , e que o número de mol nesse sistema quando isso ocorre é de .

Ou seja:

Esses dados nos dá uma equação, mas temos duas incógnitas. Vamos usar nosso conhecimento sobre a estequiometria da reação para termos mais uma equação e resolver o problema. Sabemos que somente uma quantidade de reagiu, então podemos escrever o seguinte:

Inicialmente o número de mol de é .

Reagiu de .

Formou de .

Quando a reação estiver concluída temos de e de .

Com isso temos agora duas equações:

e

Em que:

Substituindo uma dentro da outra teremos:

Sabendo o valor de encontramos o número de mol de dos dois gases. O número de mol de após a reação é:

O número de mol de após a reação é:

A fração molar de um componente ou gás em uma mistura é calculada pela seguinte fórmula.

Fração de na mistura é:

Fração de na mistura é:

Portanto, a uma pressão de a fração molar de  é e a fração molar de  é .