Quantidades equimolares de
e
para obtenção do
, a
, são misturadas. Calcule a fração molar no equilíbrio do
, a
, para uma pressão total de 10,0atm. Dados, a 298 K :
form.
form.
form.
.
Passo 1
Vamos começar entendendo o que a questão está pedindo. Temos quantidades iguais de
e
misturadas para formar
a 25°C. Precisamos calcular a fração molar de
no equilíbrio quando a pressão total é de 10,0 atm.
Para resolver isso, vamos precisar:
- Entender o conceito de equilíbrio químico.
- Utilizar as variações da energia livre de Gibbs (
). - Aplicar a expressão da constante de equilíbrio em termos de pressão (Kp).
Passo 2
Primeiro, vamos escrever a equação balanceada da reação química envolvida. A reação fornecida é:
Passo 3
O próximo passo é calcular a variação da energia livre padrão da reação (
). Sabemos que:
Dado:
-
de -
de -
de
Então,
Passo 4
Agora, vamos converter a variação da energia livre para unidades de energia mais comuns em química, como Joules. Sabemos que
.
Passo 5
A equação de relação entre
e a constante de equilíbrio (
) é:
Onde:
-
(constante dos gases) -
(temperatura) -
é a constante de equilíbrio em termos de pressão
Rearranjando para encontrar
:
Substituindo os valores:
Calculando o denominador:
Então,
Passo 6
Agora, vamos definir as pressões parciais das substâncias no equilíbrio. Seja
a fração molar de
no equilíbrio. Como as quantidades iniciais de
e
são equimolares e a pressão total é de 10,0 atm, temos:
- Pressão inicial de
- Pressão inicial de
Durante a reação, para cada mol de
formado, metade dos mols de
e
são consumidos (já que a estequiometria é 1:1).
Portanto:
- Pressão de
- Pressão de
- Pressão de
A pressão total no equilíbrio é:
Passo 7
A expressão da constante de equilíbrio
para a reação é:
Substituindo as pressões:
Assumindo que
é muito pequeno comparado a 5,0 atm (o que é razoável dado o valor de
), podemos aproximar:
Então,
Passo 8
Resolvendo para
:
Resposta
A fração molar de
no equilíbrio é aproximadamente
.