Exercícios Resolvidos de Equilíbrio químico

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Enunciado

Calcule a constante de equilíbrio para a seguinte reação às temperaturas de 298K e 6000K.

O 2 ⇌ 2 O

Dados: Para o O 2 : s - 298 0 = 205,148 k J k m o l ;

a 6000K: h - - h - f , 298 0 = 224210 k J k m o l ; s - 0 = 313,457 k J k m o l .

Para o O : h - f , 298 0 = 249170 k J k m o l ; s - 298 0 = 161,059 k J k m o l .

a 6000K: h - - h - f , 298 0 = 121264 k J k m o l ; s - 0 = 224,597 k J k m o l .

Passo 1

A constante de equilíbrio pode ser encontrada em função da atividade, mas também em função do Δ G 0 , temperatura e constante universal dos gases R - , é assim que iremos calcular. Lembrando que

ln ⁡ K = - Δ G 0 R - T

Como

Δ G 0 = Δ H 0 - T Δ S 0

Basta utilizar os valores de entalpia e entropia, que são tabelados.

Passo 2

Calcular a variação de entropia e entalpia entre O 2 e O para a temperatura de 298K:

Δ H 0 = 2 h - f O 0 - 1 h - f O 2 0

Δ H 0 = 2 249170 - 1 ⋅ 0 = 498314 k J k m o l

Δ S 0 = 2 s - O 0 - 1 s - O 2 0

Δ S 0 = 2 161,059 - 1 ⋅ ( 205,148 ) = 116,97 k J k m o l

Agora podemos calcular Δ G 0

Δ G 0 = Δ H 0 - T Δ S 0

Δ G 0 = 498340 - 298 ⋅ 116,97

Δ G 0 = 463.465,0 k J k m o l

Passo 3

Lembrando que

ln ⁡ K = Δ G 0 R - T

ln ⁡ K = 463465 8,3145 ⋅ 298 = - 186,961

K = 6,63 ⋅ 10 - 82

Passo 4

Vamos seguir as mesmas etapas para o caso de 6000K:

Δ H 0 = 2 ( h - ) - 1 ( h - )

Como a tabela fornece a diferença:

h - - h - f , 298 0 = 121264 k J k m o l

h - - h - f , 298 0 = 224210 k J k m o l

Temos de fazer:

h - = 121264 + h - f , 298 0 = 121264 + 249170

h - = 121264 + h - f , 298 0 = 224210 + 0

Δ H 0 = 2 249170 + 121264 - 1 ⋅ ( 0 + 224210 ) = 516.658,0 k J k m o l

Δ S 0 = 2 s - O 0 - 1 s - O 2 0

Δ S 0 = 2 224,597 - 1 ⋅ ( 313,457 ) = 135,737 k J k m o l

Agora podemos calcular Δ G 0

Δ G 0 = Δ H 0 - T Δ S 0

Δ G 0 = 516658 - 6000 ⋅ 135,737

Δ G 0 = - 297764 k J k m o l

Passo 5

Lembrando que

ln ⁡ K = Δ G 0 R - T

ln ⁡ K = 297764 8,3145 ⋅ 6000 = 5,969

K = e 5,969 = 391,11

Resposta

K 298 = 6,63 ⋅ 10 - 82

K 6000 = 391,11

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