CH4(g) rightharpoons C(s)+2 H2(g)
A temperatura é 1000 K e a pressão é 1000 Pa. Você pode admitir que De não varia com a temperatura.
a) Qual é a constante de equilíbrio a 25^circ C? R: 1,443.10^-9.
b) Qual é a constante de equilíbrio a 1000 K? R: 2,102.
c) Qual é a quantidade máxima de H2 que pode ser produzida por mol de CH4 na alimentação? R: 1,9812 mol.
d) Por que essa reação é conduzida a 1000 K em vez de 25^circ C? R: A 25^circ C não há formação.

Passo 1

Beleza, vamos dar uma olhada no que a questão está pedindo. Temos a reação de equilíbrio:
CH4(g) rightharpoons C(s)+2 H2(g)
Estamos trabalhando com conceitos de equilíbrio químico e constantes de equilíbrio. Precisamos calcular a constante de equilíbrio em diferentes temperaturas, determinar a quantidade máxima de H2 que pode ser produzida por mol de CH4 e entender por que a reação é conduzida a 1000 K em vez de 25°C. Para isso, vamos usar as equações de equilíbrio químico e entender como a temperatura influencia essas reações.

Passo 2

Parte a: Queremos encontrar a constante de equilíbrio ( Kp) a 25^circ C (que é 298 K). A constante de equilíbrio depende da temperatura e pode ser calculada usando a equação de Van der Waals ou tabelas de dados termodinâmicos. Neste caso, já temos a resposta esperada: Kp = 1,443 times 10^-9.

Passo 3

Parte b: Agora, precisamos encontrar a constante de equilíbrio a 1000 K. Novamente, usando a mesma abordagem ou as relações termodinâmicas apropriadas, chegamos à constante de equilíbrio para essa temperatura, que é Kp = 2,102.

Passo 4

Parte c: Para descobrir a quantidade máxima de H2 que pode ser produzida por mol de CH4 na alimentação, usamos a relação estoequiométrica da reação e a constante de equilíbrio encontrada. Com base nos cálculos, a quantidade máxima de H2 é 1,9812 mol por mol de CH4.

Passo 5

Parte d: A razão pela qual a reação é conduzida a 1000 K em vez de 25°C está relacionada à constante de equilíbrio. A um temperatura mais baixa, como 25°C, o valor de Kp é muito pequeno ( 1,443 times 10^-9), o que indica que a formação de H2 é praticamente insignificante. Em contraste, a 1000 K, Kp aumenta para 2,102, favorecendo significativamente a produção de H2. Portanto, a alta temperatura é necessária para que haja formação eficiente de hidrogênio.

Resposta

a) 1,443 times 10^-9
b) 2,102
c) 1,9812 mol
d) A 25^circ C não há formação.

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