Para a reação em equilíbrio
H2(g)+CO2(g) <=ftharpoons CO(g)+H2 O(g)
A constante apresenta valor igual a 0,64 na temperatura de 700^circ C.
a) Quanto valerá o De da reação, a 700^circ C ?
b) Quais serão as quantidades do equilíbrio quando a reação se iniciar com 1 mol de hidrogênio e 1 mol de dióxido de carbono?
c) Quanto valerá o De da reação quando as quantidades presentes no meio reacional forem 0,7 mol de H2, 0,7 mol de CO2, 0,3 mol de CO e 0,3 mol de H2 O ? Neste ponto a reação ocorrerá espontaneamente? Em que direção será, então, espontânea? Considere todo o processo ocorrido a 700^circ C.

Passo 1

Beleza, o enunciado diz que na reação
H2(g) + CO2(g) <=ftharpoons CO(g) + H2O(g)
a constante de equilíbrio vale 0,64 a .
Conteúdo: Termodinâmica química (relação entre e , ICE para equilíbrio, e cálculo de fora do padrão).
Vamos precisar de:
  • Equação .
  • Tabela ICE (initial-change-equilibrium) para achar as quantidades em equilíbrio.
  • Equação para saber se rola espontaneidade com concentrações diferentes.

Passo 2

Calcular T = 700 + 273 = 973 K a De.
  1. Converter temperatura para Kelvin:
De
  1. Usar a fórmula
  1. Calcular .
  2. Logo

Passo 3

Determinar as quantidades em equilíbrio partindo de 1 mol de H₂ e 1 mol de CO₂.
  1. Montar tabela ICE:
    • Inicial: K = [CO],[H2O][H2],[CO2] = 0,64 Longrightarrow 0,64 = xcdot x(1-x)(1-x) = l(x1-xr)^2 .
    • Variação: reagem x = 0,8,(1-x);Longrightarrow;x = 0,8 - 0,8x ;Longrightarrow;1,8x=0,8 ;Longrightarrow;xapprox0,444 , então [H2]=[CO2]=1-0,444=0,556 mol, [CO]=[H2O]=0,444 mol .
    • Equilíbrio: .
  2. A condição de equilíbrio pede que
  1. Tirando raiz:
    .
  2. Resolver:
  1. Portanto, em equilíbrio:

Passo 4

Calcular Q = [CO],[H2O][H2],[CO2] = 0,3cdot0,30,7cdot0,7 = 0,090,49approx0,1837 quando temos De, RTln Q approx 8088 times (-1,6946)approx -13710 J , De, .
  1. Calcular o quociente de reação
  1. Usar
onde e .
3) , então
  1. Logo
  1. Como , a reação é espontânea e vai no sentido direto (formar mais CO e H₂O).

Resposta

  • Em equilíbrio (início com 1 mol/1 mol):
  • Com 0,7/0,7/0,3/0,3 mol:
    espontânea no sentido direto.

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