- Depois que 2.0 mol de amônia gasosa é colocada em um frasco de 1800 cm 3 a
, o recipiente é aquecido até 500 K . Sob tais condições a amônia é parcialmente decomposta a
e
e o valor da pressão no sistema é
. Determine o número de mols de cada componente presente no sistema a
Passo 1
Vou listar claramente o que o enunciado dá e o que pede (sem resolver ainda).
- Quantidades fornecidas:
- Quantidade inicial de
: . - Volume do frasco:
. - Temperatura final:
. - Pressão final medida:
. - Massas atômicas (fornecidas):
, (essas não serão necessárias para o balanço estequiométrico aqui, mas foram informadas).
- Quantidade inicial de
- Conversões importantes que vou usar (peguei o volume do enunciado):
-
.
-
- O que o enunciado pede:
- Determinar o número de mols de cada componente presente no sistema a
: , e .
- Determinar o número de mols de cada componente presente no sistema a
Passo 2
Explicar a ideia física e a equação que vou usar para obter o número total de mols no frasco a
.
- Quando se conhece pressão
, volume e temperatura de um gás ideal, a lei dos gases ideais dá o número total de mols :
onde
é a constante dos gases ideais. Aqui vou usar
.
- Substituindo os valores (peguei
, e do enunciado e converti o volume para ):
- Calculo do numerador e denominador:
- Numerador:
. - Denominador:
.
- Numerador:
- Portanto
(Isto significa que, após o aquecimento e a decomposição parcial, há cerca de
mols totais no frasco.)
Passo 3
Escrever a reação de decomposição e relacionar as mudanças estequiométricas a uma variável (extensão de reação).
- A reação de decomposição da amônia é
- Vou definir
como a extensão da reação (em mol): se mol da reação ocorrer, isso consome mol de , forma mol de e forma mol de . - Escrever as quantidades finais em função de
(peguei a quantidade inicial de do enunciado): -
Passo 4
Relacionar o total de mols (obtido pelo gás ideal) com as expressões em função de
e resolver para
.
- O total de mols também é soma das três espécies:
- Simplificando:
- Já calculamos
. Igualando:
- Isolando
:
Passo 5
Calcular as quantidades finais de cada componente a partir de
e apresentar resultados com arredondamento coerente.
- Usando
: -
- Verificação rápida (soma):
que coincide com
obtido pela lei dos gases — ótimo.
- Arredondando de forma razoável (dados iniciais têm cerca de 2–3 algarismos significativos), apresento com três algarismos significativos:
-