(2 pontos) Para a reação
, cuja constante de equilíbrio é dada por
.
, a 500 K , responda:
a) Determine a energia livre de Gibbs de reação quando a composição da mistura reacional é
bar,
bar, a 500 K .
b) Utilizando a composição da letra (b), qual o sentido que a reação tomará? Justifique sua resposta calculando a composição no estado de equilíbrio.
a) Determine a energia livre de Gibbs de reação quando a composição da mistura reacional é
b) Utilizando a composição da letra (b), qual o sentido que a reação tomará? Justifique sua resposta calculando a composição no estado de equilíbrio.
Passo 1
O enunciado trata da reação
cuja constante de equilíbrio a
é
Para a letra (a) queremos a variação de energia livre de Gibbs de reação
em uma mistura com
e
.
Usaremos
Usaremos
onde
Passo 2
Calcular
.
Como
,
Passo 3
Calcular o quociente de reação
para a mistura dada:
Então
Como
,
Passo 4
Interpretação do sinal de
:
- Como , a reação não é espontânea no sentido direto; ela tende a caminhar no sentido inverso (formação de
).
- Em termos de quociente, , o que confirma que o sistema desloca-se para a esquerda até o equilíbrio.
- Como
- Em termos de quociente,
Passo 5
Determinar as pressões no equilíbrio partindo de
,
.
Como o deslocamento é para a esquerda, definimos um avanço da reação inversa
Como o deslocamento é para a esquerda, definimos um avanço
de modo que em equilíbrio
No equilíbrio vale
Isso gera a equação
Resolvendo-se, descarta-se a raiz fisicamente impossível e obtém-se
Logo
Resposta
a)
b) A reação desloca-se para a esquerda (sentido inverso), pois e
. No equilíbrio:
b) A reação desloca-se para a esquerda (sentido inverso), pois