Um método proposto para coletar energia solar consiste na utilização dessa energia para aquecer a
trióxido de enxofre conforme reação abaixo.
Os compostos
e
produzidos, são introduzidos em um trocador de calor de volume correspondente a
e se recombinam produzindo
e liberando calor. Se 5,0 mols de
sofrem
de Dissociação nessa temperatura, identifique o valor correto de Kc e Kp.
Passo 1
Beleza, vamos entender o que a questão está pedindo. Temos uma reação química envolvendo o trióxido de enxofre (
) que é aquecido a
. A reação é:
Depois, os produtos
e
são colocados em um trocador de calor de 1,0 L onde eles se recombinam para formar
de novo, liberando calor. A questão nos diz que 5,0 mols de
sofrem 60% de dissociação nessa temperatura. Nosso objetivo é encontrar os valores de
e
, que são as constantes de equilíbrio para a reação em termos de concentração e pressão, respectivamente.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que significa a dissociação de 60%. Se começamos com 5,0 mols de
, 60% disso se dissocia. Então, a quantidade dissociada de
é:
Passo 3
Agora, vamos identificar quantos mols de cada produto são formados a partir da dissociação dos 3,0 mols de
. Pela equação balanceada:
Para cada 2 mols de
que se dissociam, formam-se 2 mols de
e 1 mol de
. Então, a partir de 3,0 mols de
:
Passo 4
Agora, precisamos calcular as concentrações das substâncias no equilíbrio. Sabemos que o volume do trocador de calor é de 1,0 L. A concentração (
) é dada por:
Então:
Passo 5
Agora, vamos escrever a expressão para a constante de equilíbrio
para a reação de recombinação:
A expressão para
é:
Substituindo os valores das concentrações que calculamos:
Passo 6
Para encontrar
, precisamos usar a relação entre
e
. A fórmula é:
Onde:
-
é a constante dos gases ( ) -
é a temperatura em Kelvin -
é a variação no número de moles de gás (produtos menos reagentes)
Primeiro, convertendo a temperatura de
para Kelvin:
Agora, calculando
para a reação:
Então:
Substituindo os valores:
Resposta
Os valores corretos das constantes de equilíbrio são
e
.