Uma mistura de 0,10 mol de
de
e
de
é colocada em um recipiente de
a 300 K . O seguinte equilibrio é estabelecido:
No equilibrio,
atm. (a) Calcule as pressões parciais de
e
.
e
(b) Calcule
Passo 1
Beleza, vamos lá! Temos um exercício de equilíbrio químico onde uma mistura de gases é colocada em um recipiente e chega a um ponto de equilíbrio. A matéria envolvida aqui é o equilíbrio químico, onde as concentrações dos reagentes e produtos se estabilizam. Para resolver esse exercício, vamos precisar entender como calcular as pressões parciais dos gases envolvidos e, depois, usar essas pressões para encontrar a constante de equilíbrio
.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar as substâncias envolvidas e suas quantidades iniciais:
- 0,10 mol de NO
- 0,05 mol de H₂
- 0,10 mol de H₂O
Esses estão em um recipiente de 1,0 L a 300 K. O equilíbrio químico que se estabelece é:
No equilíbrio, a pressão parcial do NO está dada como
. Precisamos encontrar as pressões parciais de H₂, N₂ e H₂O.
Passo 3
Vamos usar a Lei dos Gases Ideais para encontrar as pressões parciais. A fórmula é:
Onde:
-
é a pressão -
é a quantidade de mols -
é a constante dos gases (0,0821 L·atm/mol·K) -
é a temperatura (300 K) -
é o volume (1,0 L)
Mas antes disso, precisamos entender como as quantidades de mols mudam até o equilíbrio.
Passo 4
Vamos definir uma variável
que representa a mudança na quantidade de mols de NO que reage:
Para cada 2 mols de NO que reagem, 2 mols de H₂ reagem, formando 1 mol de N₂ e 2 mols de H₂O.
Portanto, podemos expressar as quantidades no equilíbrio:
-
: -
: -
: -
:
Passo 5
Sabemos que no equilíbrio
. Vamos usar a Lei dos Gases Ideais para relacionar isso com a quantidade de mols.
Substituindo os valores:
Vamos resolver para
:
Passo 6
Agora que temos
, vamos calcular as pressões parciais das outras substâncias:
-
: -
: -
:
Agora, aplicamos a Lei dos Gases Ideais para cada:
Calculando cada pressão:
Resposta
As pressões parciais no equilíbrio são: