Parte B. Considere agora a reação abaixo no sentido da formação do HI:
Sabendo que o valor da constante de equilíbrio,
de HI foram aquecidos, a 553 K , em um recipiente de
.)
Passo 1
Vou listar claramente o que o enunciado nos dá e o que ele pede (sem resolver ainda).
- Reação (direção da formação de HI):
- Constante de equilíbrio à temperatura dada:
(a ). - Dados experimentais: foram colocados
de num recipiente de e aquecidos a . - O que pedir: calcular a composição da mistura no equilíbrio. Vou determinar as concentrações (em
) e também os números de mols de cada espécie no equilíbrio; em seguida darei a fração dissociada (percentual) de .
Passo 2
Converter massa de
em mols e em concentração inicial (antes de qualquer dissociação).
- Masa molar de
: usar e ,
- Mols iniciais de
:
- Concentração inicial de
no volume :
(Guardo
para os cálculos.)
Passo 3
Montar a tabela ICE (Inicial — Variação — Equilíbrio) em termos de concentrações. Como só havia
inicialmente,
.
- Defino
= concentração de formada no equilíbrio (em ). Pela estequiometria, forma-se a mesma concentração de e consome-se de .
Tabela: -
-
-
Portanto, no equilíbrio:
Passo 4
Escrever a expressão da constante de equilíbrio para a reação dada e substituir as concentrações do ICE.
A expressão de
para
é
Substituindo as concentrações no equilíbrio:
Passo 5
Resolver a equação para
. Começo manipulando a equação:
Tiro raiz quadrada em ambos os lados. Isso dá duas possibilidades, com sinal
ou
:
Agora raciocínio sobre o sinal:
é a concentração de
no equilíbrio; ela deve ser positiva. Se escolhêssemos o sinal negativo, teríamos
. Como
,
seria negativo e isso implicaria
negativo (impossível fisicamente). Logo escolhemos o sinal
:
Isolando
:
Passo 6
Calcular numericamente
e as concentrações de equilíbrio.
- Primeiro computar
:
- Denominador
. - Logo
(Arredondando para 3 algarismos significativos:
.)
Concentrações no equilíbrio:
(Arredondando:
.)
Passo 7
Converter para número de mols no equilíbrio e calcular o percentual dissociado.
- Mols em
:
Verificação de conservação de massa/mol:
e o consumido de
foi
. Então
(confere).
- Percentual de dissociação de
(fração de HI que foi dissociada):
Passo 8
Cheque rápido do valor de
com as concentrações calculadas (consistência):
o que confirma que os valores encontrados satisfazem a constante de equilíbrio dada.