Foram adicionados 32 g de
(MM
) em um recipiente de 500 ml e a amostra atingiu o equilibrio com tricloreto de fósforo e cloro a
, quando
.
a) Calcule a concentração dos reagentes.
b) Faça o quadro indicando as concentrações dos reagentes e produtos no início, na reação e no equilíbrio.
c) Calcule a composição da mistura no equilíbrio
a) Calcule a concentração dos reagentes.
b) Faça o quadro indicando as concentrações dos reagentes e produtos no início, na reação e no equilíbrio.
c) Calcule a composição da mistura no equilíbrio
Passo 1
O enunciado nos dá os seguintes dados e pede três coisas claras:
Dados fornecidos:
- Massa inicial de
: . - Massa molar de
: . - Volume do recipiente:
. - Reação de equilíbrio:
- Constante de equilíbrio em concentração:
(a ).
O que o enunciado pede:
a) Calcular a concentração dos reagentes — isto é, a concentração inicial do reagente adicionado (assumimos que inicialmente havia apenas e que
e
iniciam com zero).
b) Fazer o quadro (ICE) indicando as concentrações no início, a variação durante a reação e no equilíbrio.
c) Calcular a composição da mistura no equilíbrio (frações molares/percentuais).
a) Calcular a concentração dos reagentes — isto é, a concentração inicial do reagente adicionado (assumimos que inicialmente havia apenas
b) Fazer o quadro (ICE) indicando as concentrações no início, a variação durante a reação e no equilíbrio.
c) Calcular a composição da mistura no equilíbrio (frações molares/percentuais).
Passo 2
Converter massa em mols e calcular a concentração inicial de
. Explicando a ideia: concentração molar é o número de mols dividido pelo volume em litros. Aqui cada símbolo significa:
-
= número de mols, -
= massa molar ( ), -
= volume ( ), -
= concentração ( ).
Calculemos o número de mols de
:
Fazendo a divisão:
Agora a concentração inicial
:
Para manter boa apresentação, arredondamos razoavelmente para três algarismos significativos:
Passo 3
Montar o quadro ICE (Início — Mudança — Equilíbrio). Explico a convenção: escolhemos uma variável
para representar a quantidade (em mol·L^{-1}) de
que se dissocia até o equilíbrio. Pela estequiometria da reação, para cada mol de
que someia, forma-se 1 mol de
e 1 mol de
. Então as variações são:
-
: varia . -
: varia . -
: varia .
Quadro (valores em
):
Início:
Início:
Variação (reação):
Equilíbrio:
Passo 4
Escrever a expressão de
e relacioná-la a
. Lembrete da teoria: para uma reação genérica
a constante de equilíbrio em concentração é
Aqui
, logo:
Substituindo as expressões do Passo 3:
Passo 5
Resolver a equação de equilíbrio para
. Primeiro, reescrever em forma polinomial:
Expandindo:
Numereando os termos:
Calcule o termo constante:
Logo a equação quadrática é
Passo 6
Aplicar a fórmula quadrática. Para uma equação
, as raízes são
Aqui
,
,
. Calcule o discriminante:
A raiz quadrada:
Portanto as soluções são
Calculando cada uma:
Como
representa uma concentração (não pode ser negativa), rejeitamos
. Assim:
Passo 7
Calcular as concentrações no equilíbrio substituindo
:
(Verificação rápida: calcular
com esses valores para conferir)
Bom, bate bem.
Passo 8
Calcular a composição da mistura no equilíbrio em termos de frações molares e percentuais molares. Ideia: as frações molares podem ser obtidas dividindo cada concentração pelo total de concentração (já que o volume é o mesmo, concentrações são proporcionais a números de mol).
Soma das concentrações no equilíbrio:
Frações molares:
Arredondando de forma prática:
,
,
em termos molares.
Resposta
a)
b) Quadro (valores em
):
Início:
Variação: com
Equilíbrio:
Início:
Variação:
Equilíbrio:
c) Composição molar no equilíbrio (fração molar e %):