é soprado dentro de um forno contendo carbono a
. Calcular a composição dos gases de saída, caso a pressão to tal seja:
0,5 atm;
Assumir que os gases saem em equilíbrio com o carbono.
0,5 atm;
Assumir que os gases saem em equilíbrio com o carbono.
Passo 1
Beleza, o enunciado diz que a gente joga CO₂ num forno com carbono sólido a 900 °C e quer saber qual a composição do gás de saída quando a pressão total for 0,5 atm.
Conteúdo: equilíbrio químico gasoso (constante Kₚ) aplicado à reação de Boudouard
Conteúdo: equilíbrio químico gasoso (constante Kₚ) aplicado à reação de Boudouard
O que vamos precisar:
- Expressão de Kₚ para essa reação;
- Relação entre fração molar, pressão parcial e conversão (“α”);
- Valor de Kₚ a 900 °C (vamos usar um valor de tabela, típico perto de 3,5×10⁻⁶).
Passo 2
Primeiro, a expressão da constante de equilíbrio em função das pressões parciais, lembrando que o carbono sólido tem atividade ≡1:
Como só entramos CO₂ e há carbono sobrando, definimos α = fração de CO₂ que reage.
Passo 3
Montando o balanço estequiométrico por 1 mol inicial de CO₂:
– Reage: α → sobra (1–α) mol de CO₂
– Forma: 2α mol de CO
Total de mol gasosos no final: (1–α)+2α = 1+α
Logo as frações molares são
– Reage: α → sobra (1–α) mol de CO₂
– Forma: 2α mol de CO
Total de mol gasosos no final: (1–α)+2α = 1+α
Logo as frações molares são
As pressões parciais valem
com P=0,5 atm.
Passo 4
Substituindo em
:
Reorganizando para achar α:
Passo 5
Agora basta colocar P=0,5 atm e
(valor tabelado a 900 °C):
As frações molares finais:
Resposta
Na saída do forno, com Pₜₒₜ=0,5 atm a 900 °C, a mistura é aproximadamente
CO₂ = 99,73 % e CO = 0,27 % (em fração molar).
CO₂ = 99,73 % e CO = 0,27 % (em fração molar).