A temperatura é 1000 K e a pressão é 1000 Pa. Você pode admitir que
não varia com a temperatura.
a) Qual é a constante de equilíbrio a
? R:
.
b) Qual é a constante de equilíbrio a 1000 K? R: 2,102.
c) Qual é a quantidade máxima de
que pode ser produzida por mol de
na alimentação? R: 1,9812 mol.
d) Por que essa reação é conduzida a 1000 K em vez de
? R: A
não há formação.
a) Qual é a constante de equilíbrio a
b) Qual é a constante de equilíbrio a 1000 K? R: 2,102.
c) Qual é a quantidade máxima de
d) Por que essa reação é conduzida a 1000 K em vez de
Passo 1
Beleza, vamos dar uma olhada no que a questão está pedindo. Temos a reação de equilíbrio:
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
que pode ser produzida por mol de
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 (
) a
(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:
.
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
.
Passo 4
Parte c: Para descobrir a quantidade máxima de
que pode ser produzida por mol de
na alimentação, usamos a relação estoequiométrica da reação e a constante de equilíbrio encontrada. Com base nos cálculos, a quantidade máxima de
é
mol por mol de
.
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
é muito pequeno (
), o que indica que a formação de
é praticamente insignificante. Em contraste, a 1000 K,
aumenta para 2,102, favorecendo significativamente a produção de
. Portanto, a alta temperatura é necessária para que haja formação eficiente de hidrogênio.
Resposta
a)
b)
c) mol
d) A não há formação.
b)
c)
d) A