- A dissociação do tetróxido de nitrogênio ocorre segundo a reação:
Na temperatura ambiente
e a partir de 1 mol de
, em um vaso de 20 litros de capacidade, sendo o equilíbrio desta reação atingido quando a pressão no recipiente atingir
.
a) Quanto valerá a constante de equilíbrio da reação?
b) O que ocorrerá com este equilíbrio após a introdução no recipiente de 1 mol de gás inerte (argônio, por exemplo)?
a) Quanto valerá a constante de equilíbrio da reação?
b) O que ocorrerá com este equilíbrio após a introdução no recipiente de 1 mol de gás inerte (argônio, por exemplo)?
Passo 1
Beleza, bora resumir o que o exercício pede e o que vamos usar.
– Enunciado: N₂O₄(g) ⇌ 2 NO₂(g). Começamos com 1 mol de N₂O₄ num balão de 20 L a 25 °C e, no equilíbrio, a pressão total é 1,43×10^5 Pa.
– Conteúdo: equilíbrio químico em gases, constante de equilíbrio em pressão (Kₚ) e a lei dos gases ideais.
– O que precisamos:
– Enunciado: N₂O₄(g) ⇌ 2 NO₂(g). Começamos com 1 mol de N₂O₄ num balão de 20 L a 25 °C e, no equilíbrio, a pressão total é 1,43×10^5 Pa.
– Conteúdo: equilíbrio químico em gases, constante de equilíbrio em pressão (Kₚ) e a lei dos gases ideais.
– O que precisamos:
- Calcular o grau de dissociação (x) usando P_total = n_total·R·T/V.
- A partir de x, achar as pressões parciais de N₂O₄ e NO₂.
- Montar Kₚ = (p_NO₂)²/(p_N₂O₄).
- Pensar no efeito de adicionar gás inerte a volume constante.
Passo 2
Definindo variáveis via avanço da reação: se dissociar x mol de N₂O₄, temos no equilíbrio
– N₂O₄: n₁ = 1 – x
– NO₂: n₂ = 2x
Portanto o total n_tot = (1 – x) + 2x = 1 + x.
– N₂O₄: n₁ = 1 – x
– NO₂: n₂ = 2x
Portanto o total n_tot = (1 – x) + 2x = 1 + x.
Passo 3
Aplicando a lei dos gases ideais ao conjunto no equilíbrio:
onde
R = 8,314 J·mol⁻¹·K⁻¹,
T = 25 °C = 298,15 K,
V = 20 L = 0,02 m³,
P_tot = 1{,}43×10^5 Pa.
R = 8,314 J·mol⁻¹·K⁻¹,
T = 25 °C = 298,15 K,
V = 20 L = 0,02 m³,
P_tot = 1{,}43×10^5 Pa.
Passo 4
Isolando x:
Substituindo:
Passo 5
Agora as pressões parciais, lembrando que
:
Passo 6
Constante de equilíbrio em pressão:
Passo 7
Sobre a adição de 1 mol de gás inerte (Ar) a volume constante:
– A teoria diz que, em volume constante, o gás inerte aumenta a pressão total mas não muda as pressões parciais das substâncias reagentes (pois seus números de mols e o volume não mudam).
– Como Kₚ depende só das pressões parciais, o equilíbrio não se desloca.
– A teoria diz que, em volume constante, o gás inerte aumenta a pressão total mas não muda as pressões parciais das substâncias reagentes (pois seus números de mols e o volume não mudam).
– Como Kₚ depende só das pressões parciais, o equilíbrio não se desloca.
Resposta
a)
b) Ao adicionar argônio em volume constante, as pressões parciais de N₂O₄ e NO₂ não mudam e, portanto, o equilíbrio permanece inalterado.
b) Ao adicionar argônio em volume constante, as pressões parciais de N₂O₄ e NO₂ não mudam e, portanto, o equilíbrio permanece inalterado.