51-(PUC-SP) Num recipiente fechado estão contidos 495 g de
à temperatura de
, apresentando uma pressão de 1,23 atm . O sistema é aquecido até
, quando ocorre a reação:
Atingido o equilíbrio, verifica-se a existência de
(em quantidade de matéria) de CO na mistura gasosa formada. Calcule a constante de equilíbrio da reação acima, em termos de concentrações na temperatura em que se encontra o sistema. Dados:
Passo 1
O enunciado dá os seguintes dados e pede a constante de equilíbrio em termos de concentrações na temperatura de equilíbrio:
- Substância:
(massa inicial dada). - Massa de
: g. - Temperatura inicial:
. - Pressão inicial:
atm. - O sistema é aquecido até
e então ocorre a reação
- No equilíbrio (à
) verifica-se que (em quantidade de matéria) da mistura é (ou seja, a fração molar de é ). - Constante dos gases:
. - Massas atômicas:
.
O que se pede: calcular
(constante de equilíbrio em concentrações) à temperatura de equilíbrio.
Passo 2
Calcular a massa molar de
e o número de mols iniciais.
A massa molar
é a soma das massas atômicas:
Número de mols iniciais
:
Explicação curta: a massa molar diz quantos gramas tem 1 mol; dividir massa pela massa molar dá quantos mols temos.
Passo 3
Determinar o volume do recipiente usando a condição inicial (
).
A lei dos gases ideais:
onde
é pressão (atm),
é volume (L),
é número de mols,
é a constante dos gases e
é a temperatura em kelvin.
Converter a temperatura inicial
para kelvin:
Isolando
:
Calculemos passo a passo:
Conclusão: o volume do recipiente é
(valor simples e conveniente).
Passo 4
Preparar a expressão estequiométrica e usar a informação da fração molar de
.
Seja
o número de mols de
formados no equilíbrio. Pela estequiometria da reação:
- mols de
em equilíb.: . - mols de
em equilíb.: (um para um). - mols de
remanescentes: .
O total de mols no equilíbrio é
A fração molar de
é dada por
Pelo enunciado,
. Então
Resolver para
:
Comentário: usei álgebra linear simples para isolar
.
Passo 5
Calcular os mols de cada espécie no equilíbrio e o total (valores exatos em fração e aproximados).
-
: -
: igual a -
: - Total:
Passo 6
Calcular as concentrações (mol·L^{-1}) dividindo mols pelo volume
.
Concentrações exatas:
Explicação rápida: concentração molar = mols / volume em litros.
Passo 7
Escrever a expressão de
para a reação e calcular usando as concentrações.
Para a reação
a constante em concentrações é
Substituindo as frações racionais exatas:
Simplificando:
Passo 8
Apresentar o valor final arredondado e comentar unidades.
Como
,
tem unidades de
. Portanto:
Força final: você já isolou as etapas importantes — transformar dados em mols, usar PV=nRT para achar volume, relacionar fração molar com o avanço e então aplicar definição de
. Fica mais fácil com prática; manda mais que eu te explico passo a passo igual a este 😃