Exercícios Resolvidos de Estequiometria dos Gases

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Enunciado

2. Em um reator de 8,7   L , foram adicionados 0,250   m o l de H 2 e 1,716   m o l de I 2 , a uma dada temperatura. Sabendo que o equilíbrio foi atingido quando 70 % de H 2 foi consumido, determine a constante de equilíbrio para reação H 2 ( g )   +   I 2 ( g )   ⇌   2 H I ( g ) . Assuma que os gases se comportam idealmente nestas condições.

Passo 1

Oi, galerinha! Tudo bom? Nessa questão precisamos calcular uma constante de equilíbrio em uma reação com gases. Para quem não lembra, ela é definida pela pressão dos produtos sobre reagente, sempre elevando cada pressão ao seu coeficiente estequiométrico. Para essa reação ela tem essa cara aqui:

K = p H I 2 p H 2 p I 2

Agora precisamos calcular as pressões de cada substância e depois substituímos na fórmula. Bora lá!

Passo 2

Repara que o enunciado disse que nossos gases tem comportamento ideal. Então para calcular as pressões poderemos usar a expressão:

p V = n R T

Isolando p ,

p = n R T V

Vamos substituir na formula,

K = p H I 2 p H 2 p I 2 = n H I R T V 2 n H 2 R T V n I 2 R T V

Repara que como todos os gases estão no mesmo ambiente, o volume e temperatura são os mesmos, ou seja, eles vão se anular. Com isso, a fórmula fica assim:

K = n H I 2 n H 2 n I 2

Passo 3

Então agora precisamos descobrir quantos mols de cada gás restaram ao final do equilíbrio. Temos a seguinte reação:

H 2 ( g )   +   I 2 ( g )   ⇌   2 H I ( g )

Inicialmente, tínhamos apenas 0,250   m o l de H 2 e 1,716   m o l de I 2 . E pela reação química temos que eles reagem em uma proporção de 1 : 1 , ou seja, o I 2 está em excesso, pois possui mais mols dele do que e H 2 .

Outra informação importante é que o enunciado diz que no equilíbrio 70 % de H 2 foi consumido, ou seja, no equilíbrio teremos,

n H 2 c o n s u m i d o = 0,7 0,25 = 0,175   m o l

Se foram consumidos 0,175   m o l , a quantidade de mol restante foi,

n H 2 e q = 0,25 - 0,175 = 0,075   m o l

Como pela reação vimos que o gás hidrogênio reage com o gás iodo na proporção de 1 : 1 , temos que a mesma quantidade de mols de I 2 foi consumida. Como isso no equilíbrio teremos:

n I 2 = 1,716 - 0,175 = 1,541   m o l

Agora vamos achar quanto de H I foi produzido!

Passo 4

Para calcular a quantidade de H I produzida vamos usar da nossa querida estequiometria!

Temos que 1   m o l de H 2 produz 2   m o l s de H I , logo 0,175   m o l de H 2 consumido irá produzir...

1   m o l   d e   H 2 - 2   m o l s   d e   H I

0,175   m o l   d e   H 2 - x   m o l s   d e   H I

x = 0,35   m o l   d e   H I

Logo, no equilíbrio teremos 0,35   m o l de H I .

Passo 5

Substituindo na formula para achar a constante de equilíbrio teremos:

K = 0,35 2 0,075 1,541 = 1,060

Resposta

K = 1,060

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