A reação
tem
a
. Um recipiente de
contém inicialmente, a
, somente
a uma pressão
. Uma massa de
de
é adicionada ao recipiente. Determine as quantidades em equilíbrio de
e
se a pressão inicial de
, é
825 torr.
825 torr.
Passo 1
Vou listar claramente o que o enunciado dá e o que pede.
- Reação:
. - Constante fornecida:
a . - Recipiente:
. - Temperatura:
. - Estado inicial (antes de adicionar o sólido): só há
com pressão . - Foi adicionada massa de
: . - O enunciado pede: as quantidades em equilíbrio de
, e .
Observações numéricas que vou usar (conversões e constantes):
-
. - Vou trabalhar com pressão em bar:
. - Constante de gases:
. - Massas molares aproximadas:
, .
Passo 2
Entendendo a constante de equilíbrio para essa reação heterogênea.
- Para a reação
as fases sólidas não entram na expressão de . Assim:
- Portanto, se tanto
quanto estiverem presentes no equilíbrio, a pressão do no equilíbrio deve ser
- Se a pressão do
inicial for maior que , o equilíbrio tende a deslocar-se para a esquerda (formar ), consumindo e . Se for menor, desloca-se para a direita (decompor ).
Passo 3
Calcular quantos mols de
precisam ser removidos (reagidos com
) para que a pressão caia de
até
.
- Primeiro converto a pressão inicial para bar:
- Pela lei dos gases ideais, o número de mols de
no estado com pressão é
- Assim, os mols que precisam ser consumidos para ir de
a são
- Substituindo os valores:
- Calculo
.
Interpretação didática curta: para reduzir a pressão de
bar para
bar num volume de
L a
K é preciso retirar aproximadamente
mol de
do gás (esses mols seriam incorporados em
se houver
suficiente).
Passo 4
Calcular quantos mols de
foram adicionados e comparar com
.
- Mols de
adicionados:
- Comparação:
Conclusão: a quantidade de
adicionada é insuficiente para consumir CO2 até que a pressão alcance
. Logo todo o
será consumido (transformando-se em
), mas mesmo assim a pressão final do
ficará acima de
. Portanto no equilíbrio final teremos
totalmente consumido (
),
formada a partir de todo o
adicionado, e
com pressão maior que
.
Passo 5
Calcular a pressão final do
depois de consumir todo o
.
- Cada mol de
consumido remove 1 mol de do gás (reação estequiométrica 1:1). Assim, mols consumidos . - A variação de pressão causada por consumir
mol é
- Substituindo
:
- Pressão final:
- Em torr (para facilitar checagem com o enunciado que deu pressão em torr):
Passo 6
Calcular as quantidades finais (mols e massas) de cada espécie.
-
: todo o adicionado foi consumido, logo
-
: formou-se a partir do consumido; mols formados iguais aos mols de consumidos:
Massa de
formada:
(Se havia
inicial, somar; aqui o enunciado não indica massa inicial de
, então consideramos apenas o formado.)
-
: mols finais obtidos pela lei dos gases com :
(Verificação alternativa:
. Consumidos
mol →
mol, consistente.)
Passo 7
Conclusão final pronta para a prova (resumo numérico). Coragem — a ideia prática para uma prova é: (i) escrever
para essa reação; (ii) calcular quantos mols de CO2 são necessários para atingir
; (iii) comparar com os mols de
adicionados; (iv) concluir se sobra
ou se é totalmente consumida e calcular a pressão final com a lei dos gases.