Enunciado
Química - Princípios de Química: Questionando a Vida Moderna e o Meio Ambiente - 5ª Edição - Peter Atkins, Loretta Jones e Leroy Laverman- Ed: 5º - Capítulo 10.1 - Ex. 82
Em um laboratório que estuda a extração do metal ferro de um minério, a seguinte reação ocorreu em em um reator de volume : . No equilíbrio, a pressão parcial de era e a do , . A pressão do foi reduzida até pela reação parcial com e o sistema atingiu novamente o equilíbrio. Qual a pressão parcial de cada gás quando o novo equilíbrio se estabeleceu?
Passo 1
Vamos começar escrevendo a reação para podermos calcular o
Usaremos essa fórmula para calcular a constante de equilíbrio
Onde , , e são os coeficientes estequimétricos:
Temos:
Lembrando que substâncias líquidas ou sólidas não são consideradas para o cálculo do equilíbrio.
Passo 2
Vamos montar uma tabela de equilíbrio para determinar a pressão parcial de cada gás no equilíbrio com a pressão do que foi reduzida para .
Após um tempo, ocorre a mudança de composição ou seja a reação, onde uma certa quantidade dos reagentes é convertida em produtos (lembre-se de considerar sempre a estequimetria).
Quando a reação entra em equilíbrio, existe uma quantidade de reagentes (pressão parcial inicial menos mudança na pressão parcial) e produtos (pressão parcial inicial mais pressão parcial final).
Agora temos que encontrar o valor de para determinar as pressões parciais das substâncias no equilíbrio. Para isso usaremos a formula do já mencionada no Passo 1.
Substituindo os valores na fórmula temos:
Passando o termo para multiplicar :
Reorganizando para que todos os termos com incógnita fiquem do lado esquerdo e os que não possuem no lado direito, temos:
Realizando as adições e subtrações:
Isolando
Obtemos
Ao analisarmos os valores encontrados para , vemos que pode ser descartado porque o valor encontrado é maior que aa concentrações iniciais dos reagentes.
Aplicando o valor encontrado de , na tabela de equilíbrio:
