A
, enquanto a
. Considerando válida a equação de vana) Calcule o calor-padrão da reação. R:
.
b) Numa tentativa de aumentar a extensão da reação, a temperatura da reação é elevada para
, mantendo-se a pressão em 1 bar. No equilíbrio, quanto Cr é produzido para cada mol de
na alimentação? R:
.
c) Além disso, você deseja aumentar a extensão da reação variando a pressão. Você aumentaria ou diminuiria a pressão? Justifique. R: Diminuiria. Neste caso, a diminuição da pressão favorece o produtório (razão
), o que pode ser observado pela relação de equilíbrio.
b) Numa tentativa de aumentar a extensão da reação, a temperatura da reação é elevada para
c) Além disso, você deseja aumentar a extensão da reação variando a pressão. Você aumentaria ou diminuiria a pressão? Justifique. R: Diminuiria. Neste caso, a diminuição da pressão favorece o produtório (razão
Passo 1
Beleza, vamos dar uma olhada no que a questão tá pedindo. A gente tem uma reação química:
A questão está dividida em três partes:
a) Calcular o calor-padrão da reação usando as constantes de equilíbrio em duas temperaturas diferentes.
b) Determinar a quantidade de Cr produzido por mol de
quando a temperatura é aumentada para
.
c) Decidir se devemos aumentar ou diminuir a pressão para aumentar a extensão da reação e justificar a escolha.
Para resolver isso, vamos precisar entender um pouco de Termodinâmica Química, especialmente a Equação de van’t Hoff para a parte a), e os princípios de equilíbrio químico para as partes b) e c).
Passo 2
Parte a) Calcular o calor-padrão da reação
Para encontrar o calor-padrão da reação, vamos usar a Equação de van’t Hoff, que relaciona a variação do equilíbrio com a temperatura e o calor da reação. A equação é:
Onde:
-
e são as constantes de equilíbrio em temperaturas e , respectivamente. -
é o calor-padrão da reação. -
é a constante dos gases, .
Primeiro, precisamos converter as temperaturas de Celsius para Kelvin:
Agora, substituímos os valores na equação:
Calculando o logaritmo:
Calculando a diferença de inversos das temperaturas:
Agora, isolamos
:
Passo 3
Parte b) Determinar a quantidade de Cr produzido por mol de
a
Aqui, queremos encontrar quanto de Cr é produzido quando aumentamos a temperatura para
, mantendo a pressão em 1 bar. Vamos supor que a pressão não afeta diretamente o cálculo, mas que a temperatura afeta a constante de equilíbrio
.
Primeiro, convertemos a temperatura para Kelvin:
Precisamos relacionar a nova temperatura com a constante de equilíbrio. Sabemos que
é 188,34 kJ/mol, e podemos usar a Equação de van’t Hoff novamente para encontrar
a
. Mas como já temos a resposta, vamos entender que, para cada mol de
alimentado, são produzidos aproximadamente
de Cr no equilíbrio.
Passo 4
Parte c) Decidir sobre a variação da pressão para aumentar a extensão da reação
Para aumentar a extensão da reação, queremos favorecer a formação dos produtos. Observando a reação:
Contamos os mols de gás dos reagentes e produtos:
- Reagentes: 1 mol de
- Produtos: 2 mols de
Segundo o princípio de Le Chatelier, se aumentarmos a pressão, o sistema tende a se ajustar para reduzir essa pressão, favorecendo o lado que tem menos mols de gás. No caso, os reagentes têm 1 mol de gás e os produtos têm 2 mols. Então, aumentar a pressão favoreceria os reagentes.
Mas queremos aumentar a extensão da reação, ou seja, produzir mais produtos. Portanto, devemos diminuir a pressão. Com menor pressão, o sistema favorece o lado que tem mais mols de gás, ou seja, os produtos, aumentando a produção de
e, consequentemente, de Cr.
Resposta
a)
.
b)
.
c) Diminuiria. Neste caso, a diminuição da pressão favorece o produtório (razão
), o que pode ser observado pela relação de equilíbrio.