Calcule
a
e 1 bar para a reação
. Os valores de
e c
na forma gasosa são, respectivamente,
e
(a tabela fornecida em sala só apresenta os valores para o metanol líquido). Haverá melhora expressiva no rendimento se a pressão aumentar para 10 bar? Qual o rendimento se a reação for realizada a
? Relacionar as respostas relativas ao aumento da pressão e temperatura com o princípio de Le Chatelier. Obs: Lembrar que para o caso de aumento de temperatura, precisamos calcular um novo
utilizando a equação de Gibbs-Helmholtz e corrigir a entalpia com a lei de Kirchoff. R: - 90,5 kJ/mol; -
; não, mas aumenta (0,995); 0,738
Passo 1
O enunciado pede a entalpia-padrão de reação
, a energia de Gibbs-padrão de reação
e o grau de conversão à
C e
bar para
Em seguida, avaliar o efeito de elevar a pressão para
bar e o efeito de elevar a temperatura para
C, relacionando com o princípio de Le Chatelier. Usaremos entalpias e energias livres padrão de formação e, para a dependência com a temperatura, a lei de Kirchhoff e a equação de Gibbs–Helmholtz.
Passo 2
Cálculo de
a
K:
Como
kJ/mol e
,
Passo 3
Cálculo de
a
K:
Tomando
kJ/mol e
,
Passo 4
Cálculo do grau de conversão
a
K e
bar, partindo de
mol de CO e
mol de
. O
vem de
Para pressão total
bar e mudança de molar
, a expressão de equilíbrio em função de
é
Resolvendo numericamente dá
Passo 5
Efeito de levar a pressão a
bar (temperatura constante a
K): o
não muda, mas a expressão torna-se
Isso equivale a usar
no passo de solução; o novo
sai
Ou seja, embora
seja constante, a elevação de
favorece o lado de menor número de mols (Le Chatelier) e aumenta a conversão, mas não de forma “expressiva” (já era alta).
Passo 6
Efeito de elevar a temperatura a
C (
K) e
bar:
. Lei de Kirchhoff para
:
Usando
,
,
J/mol K, obtém-se
kJ/mol.
. Equação de Gibbs–Helmholtz aproximada (
H quase constante):
A elevação de
desloca o equilíbrio no sentido endotérmico (reação inversa), reduzindo fortemente
(Le Chatelier).
Resposta
A
A