Um reator para a produção de amônia pelo processo de Haber entra em equilíbrio quando P N 2 = 3,11   b a r , P H 2 = 1,64   b a r e P N H 3 = 23,72   b a r . Se a pressão parcial de N 2 aumenta 1,57   b a r , qual será a pressão parcial de cada gás quando o equilíbrio é novamente restabelecido?

Passo 1

Vamos começar escrevendo a reação para podermos calcular o K

N 2 g + 3   H 2 g ⇌ 2   N H 3 g

Usaremos essa fórmula para calcular a constante de equilíbrio

K =   ( P C ) c ⋅ P D d P A a ⋅ P B b

Onde a , b , c e d são os coeficientes estequimétricos: a   A + b   B   ⇌ c   C + d   D

Temos:

K = P N H 3 2 P N 2 ∙ P H 2 3

K = 23,72 2 3,11 ∙ 1,64   3

K = 41,0

Passo 2

Vamos montar uma tabela de equilíbrio para determinar a pressão parcial de cada gás.

Na composição inicial temos apenas a pressão do reagente, e nenhuma dos produtos porque ainda não houve reação.

Observação somar 1,57 na pressão de 3,11   b a r de N 2 .

Após um tempo, ocorre a mudança de composição ou seja a reação, onde uma certa quantidade x 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 x para determinar as pressões parciais das substâncias no equilíbrio. Para isso usaremos a formula do K já mencionada no Passo 1.

K = P N H 3 2 P N 2 ∙ P H 2 3

41,0 = 23,72 + 2   x 2 4,68 - x ∙ 1,64 - 3   x 3

Para resolver essa equação vamos usar a calculadora computacional WolframAlpha. E obtemos os seguintes valores para x .

Ao analisarmos os valores encontrados para x , vemos que x 2 pode ser descartado porque o valor encontrado é maior que aa concentrações iniciais dos reagentes.

Aplicando o valor encontrado de x 1 , na tabela de equilíbrio:

Resposta

P N 2 = 4,6145   b a r

P H 2 = 1,4435   b a r

P N H 3 = 28,851   b a r

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