31-(PUCCamp-SP) Uma mistura equimolar de nitrogênio (
) e oxigênio (
) aquecida a
reage numa extensão de
(em mol) para formar óxido nítrico
. Nessa temperatura, o valor da constante desse equilíbrio é, aproximadamente:
n)
o)
p) 4
q)
r)
n)
o)
p) 4
q)
r)
Passo 1
O enunciado dá uma mistura equimolar de
e
, aquecida a
, que reage segundo
Diz que a extensão da reação é de
(em mol). A pergunta é: qual o valor aproximado da constante de equilíbrio, entre as alternativas dadas?
Informações relevantes extraídas do enunciado:
mistura inicial equimolar: moles iniciais iguais de
e
.
extensão (conversão) da reação:
em mol.
queremos a constante de equilíbrio na temperatura dada; as alternativas numéricas estão listadas.
Informações relevantes extraídas do enunciado:
Passo 2
Escolho um artifício simples: tomar
mol de
e
mol de
como condições iniciais (isso é permitido porque a constante de equilíbrio não depende da quantidade absoluta se as frações molares são as mesmas). Vou usar o conceito de grau de conversão (extensão) e a definição de
(constante em termos de pressões parciais). Explico rápido o que é
: é a razão das pressões parciais dos produtos elevadas aos seus coeficientes estequiométricos sobre a mesma relação para os reagentes. Para esta reação:
Aqui
é a pressão parcial da espécie
.
Passo 3
Defino a conversão. Com
mol de cada reagente inicialmente e conversão de
significa que a quantidade reagida de
(e de
) é
Pela estequiometria, cada mol de
consumido consome 1 mol de
e forma 2 mol de
.
Passo 4
Calculo as quantidades no equilíbrio:
Passo 5
Calculo o número total de mols no equilíbrio e as frações molares. Total:
Fração molar de cada espécie:
Passo 6
Relação entre pressões parciais e fração molar:
. Substituo em
:
Como há
no numerador e
no denominador, o
se cancela, ficando:
Observação didática: isso aconteceu porque os expoentes somaram a mesma potência de
em numerador e denominador; assim, para este tipo de cálculo com pressões parciais conhecidas via frações molares, não precisamos do valor da pressão total.
Passo 7
Agora plugo as frações molares calculadas:
Calculo
:
Logo
Arredondando para a ordem de grandeza das alternativas, isso corresponde a aproximadamente
.
Passo 8
Comparando com as alternativas fornecidas, a que corresponde é a de valor
, letra n).
Resposta
n)