(50%) A reação descrita abaixo é conduzida em diferentes condições.
\mathrm{CO}_{(g)}+\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}_{g} \rightarrow \mathrm{CO}_{2(g)}+\mathrm{H}_{2(g)}
A temperatura de operação é 1100 K , a pressão igual a 1 bar e os reagentes constituídos por 1 \mathrm{~mol} \mathrm{de} \mathrm{H}_{2} \mathrm{O} vapor e 1 mol de CO . Admita que a mistura se comporte como um gás ideal e responda o que se pede.
a) ( 15 \% ) Qual a fração de vapor d’água reagiu?
b) ( 15 \% ) Qual a composição do produto quando a reação atinge o equilíbrio?
c) (10 \%) Se a temperatura for elevada a 1650 K , mantendo as outras condições constantes, qual será o valor da constante de equilíbrio?
d) (10%) A reação é endotérmica ou exotérmica? Justifique sua resposta.

Passo 1

O enunciado dá a reação a gás ideal
\mathrm{CO}_{(g)} + \mathrm{H}_{2}\mathrm{O}_{(g)} \rightarrow \mathrm{CO}_{2(g)} + \mathrm{H}_{2(g)}
operando a 1100 K e 1 bar, com 1 mol de CO e 1 mol de vapor d’água no início, e pede (a) fração reagida de H_{2}O, (b) composição de equilíbrio, (c) valor de K a 1650 K, (d) caráter endotérmico/exotérmico.

Passo 2

Para determinar a conversão em (a) e a composição em (b) precisamos do valor da constante de equilíbrio K_p a 1100 K. Sem esse dado ou sem as funções termodinâmicas (entalpia e entropia padrão) que permitam calcular K_p, não há como numericamente obter a fração reagida nem a composição.

Passo 3

Para calcular em (c) a constante a 1650 K, seria necessário conhecer a entalpia padrão de reação \Delta_r H^\circ e a constante em uma das temperaturas, aplicando a equação de van’t Hoff. Esses dados termodinâmicos também não foram fornecidos.

Passo 4

Para decidir em (d) se a reação é endotérmica ou exotérmica precisaríamos do sinal de \Delta_r H^\circ. Novamente, sem o valor da entalpia padrão não há como justificar quantitativamente.

Resposta

Não é possível resolver numericamente nenhuma das partes sem os dados de termodinâmica (constantes de equilíbrio ou entalpias e entropias padrão).

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