• A dissociação do tetróxido de nitrogênio ocorre segundo a reação:
N2 O4(g) <=ftharpoons 2 NO2(g)
Na temperatura ambiente N2 O4 e a partir de 1 mol de 1,43 x, em um vaso de 20 litros de capacidade, sendo o equilíbrio desta reação atingido quando a pressão no recipiente atingir 10^5 Pa .
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:
  1. Calcular o grau de dissociação (x) usando P_total = n_total·R·T/V.
  2. A partir de x, achar as pressões parciais de N₂O₄ e NO₂.
  3. Montar Kₚ = (p_NO₂)²/(p_N₂O₄).
  4. 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.

Passo 3

Aplicando a lei dos gases ideais ao conjunto no equilíbrio:
Ptot = ntot , R , TV
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.

Passo 4

Isolando x:
1 + x = Ptot,VR,T longrightarrow x = Ptot,VR,T - 1
Substituindo:
1 + x = 1,43times10^5 times 0,028,314 times 298,15 approx 1,1546 Rightarrow x approx 0,1546

Passo 5

Agora as pressões parciais, lembrando que pN2O4 = 1 - x1 + x,Ptot = 0,84541,1546times1,43times10^5 approx 1,05times10^5 Pa,:
pNO2 = 2x1 + x,Ptot = 0,30921,1546times1,43times10^5 approx 3,83times10^4 Pa

Passo 6

Constante de equilíbrio em pressão:
Kp = (pNO2)^2pN2O4 = (3,83times10^4)^21,05times10^5 approx 1,40times10^4 Pa

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.

Resposta

a)
b) Ao adicionar argônio em volume constante, as pressões parciais de N₂O₄ e NO₂ não mudam e, portanto, o equilíbrio permanece inalterado.

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