Considere a seguinte reação:
a) Calcule a constante de equilíbrio da reação a 298 K e 1 bar.
b) Calcule a constate de equilíbrio a
e 1 bar, considerando que
é constante.
c) Calcule o grau de extensão da reação no equilíbrio considerando que a reação ocorre a 1 bar e
. Considere uma mistura de gases ideais. 0,005
d) Calcule o grau de extensão da reação no equilíbrio considerando que a reação ocorre a 300 bar e
. Considere uma mistura de gases ideais. 0,67
e) Calcule o grau de extensão da reação no equilíbrio considerando que a reação ocorre a 300 bar. Use a equação de van der Waals e a Lei de fugacidade de Lewis
para contabilizar a não idealidade dos gases. 0,33
b) Calcule a constate de equilíbrio a
c) Calcule o grau de extensão da reação no equilíbrio considerando que a reação ocorre a 1 bar e
d) Calcule o grau de extensão da reação no equilíbrio considerando que a reação ocorre a 300 bar e
e) Calcule o grau de extensão da reação no equilíbrio considerando que a reação ocorre a 300 bar. Use a equação de van der Waals e a Lei de fugacidade de Lewis
Passo 1
O enunciado trata da reação
e pede:
a) a constante de equilíbrio a 298 K e 1 bar;
b) a 500 °C (773 K) e 1 bar, supondo
constante;
c) o grau de extensão no equilíbrio a 773 K e 1 bar (gases ideais);
d) o grau de extensão a 773 K e 300 bar (gases ideais);
e) o grau de extensão a 300 bar com não-idealidade via equação de van der Waals e lei de fugacidade de Lewis.
O conteúdo envolve: termodinâmica química (ΔG°, ΔH°, ), equação de van’t Hoff, equilíbrio de gases ideais, distribuição de fases em função de
e fugacidade.
a) a constante de equilíbrio
b)
c) o grau de extensão
d) o grau de extensão
e) o grau de extensão a 300 bar com não-idealidade via equação de van der Waals e lei de fugacidade de Lewis.
O conteúdo envolve: termodinâmica química (ΔG°, ΔH°,
Passo 2
Cálculo de
a 298 K.
- A variação de energia livre padrão da reação é
- Usa-se
com
e
.
3. Logo
3. Logo
Passo 3
Cálculo de
a 773 K (500 °C) por van’t Hoff.
- A entalpia padrão da reação é
. - A equação de van’t Hoff integral é
- Substituindo
, , e , obtém-se
Passo 4
Grau de extensão
a 773 K e 1 bar (gases ideais).
- Defina quantidades iniciais estequiométricas:
, , . A cada extensão :
- As frações molares são
. Em equilíbrio,
- Para
e , resolve-se numericamente a equação em . O resultado é
Passo 5
Grau de extensão
a 773 K e 300 bar (gases ideais).
- O mesmo balanço estequiométrico do passo anterior vale, mas agora
com
.
2. Define-se o lado direito como .
3. Solve-se numericamente para , encontrando
2. Define-se o lado direito como
3. Solve-se numericamente para
Passo 6
Grau de extensão a 300 bar com não-idealidade (van der Waals + fugacidade de Lewis).
- Escreve-se a condição de equilíbrio em termos de fugacidades:
- Usa-se a equação de van der Waals para calcular
de cada componente à pressão e temperatura dadas (precisam-se dos parâmetros e ). - Emprega-se as frações molares em função de
e resolve-se numericamente. - Como não foram fornecidos os valores de
e , não é possível executar o cálculo numérico aqui.
Resposta
(a)
(b)
(c)
(d)
(e) Não é possível calcular sem os parâmetros
e
da equação de van der Waals.
(b)
(c)
(d)
(e) Não é possível calcular