Uma mistura de
e
é passado sobre um catalisador de níquel a
gás produzido é coletado em um frasco de
e descobre-se que ele contém
de
de
de
e
de
. Suponho que o equilibrio foi atingido, calcule
para a reação.
Passo 1
Vou listar claramente o que o enunciado nos dá e o que ele pede.
- Reação considerada (reforma a vapor do metano):
- Dados fornecidos (peguei as massas no enunciado):
- Volume do frasco:
. - Temperatura:
. - Massas dos gases coletados:
-
. -
. -
. -
.
-
- Volume do frasco:
- O enunciado pede: calcular
para a reação no equilíbrio à .
Passo 2
Explicar o que é
que vou calcular e qual forma usar.
- Para gases costuma-se usar a constante de equilíbrio em termos de pressões parciais, chamada
. Vou calcular (que aqui será o pedido), pois todos os componentes estão em fase gasosa. - Definição de
para a reação :
- Cada pressão parcial pode ser obtida pela lei dos gases ideais:
onde
é o número de mols do gás
,
é a constante dos gases e
o volume do frasco.
- Substituindo
em e simplificando os fatores comuns resulta
onde
é a variação do número de mols gasosos entre produtos e reagentes. Aqui
portanto
Passo 3
Calcular os números de mols de cada componente a partir das massas (a fórmula é
, onde
é a massa molar).
Vou usar massas molares aproximadas (valores usuais em g·mol^{-1}):
Cálculos:
(Arredondei os
para 4 casas decimais apenas para facilitar a escrita; guardo mais dígitos internamente ao multiplicar.)
Passo 4
Calcular o fator
que aparece em
.
- Constante dos gases em unidades compatíveis com
em litros e em atm:
- Então
- Elevando ao quadrado (porque
):
Passo 5
Calcular a razão de números de mols que aparece em
:
Primeiro
:
Agora o produto no numerador e no denominador:
Assim a fração é
(Repare que as unidades em mol^2 vão se cancelar com o
do fator
, deixando as unidades de
para
.)
Passo 6
Agora monto
e calculo o valor numérico:
Substituindo os números: