Em um recipiente de
, colocaram-se
de gás fosgênio puro
. Aqueceu-se a 800 K e verificou-se que, no equilíbrio, a pressão de CO era
. Calcule a constante de equilíbrio Kp da reação.
Passo 1
O enunciado dá as seguintes informações e pede uma coisa clara:
- Volume do recipiente:
. - Quantidade inicial de fosgênio (produto):
. - Temperatura:
. - No equilíbrio, a pressão parcial de monóxido de carbono é
. - Reação de equilíbrio:
.
O que é pedido:
- Calcular a constante de equilíbrio
para a reação acima, na temperatura fornecida.
Passo 2
Entendendo como relacionar quantidade de mols e pressões: usamos a lei dos gases ideais. A forma que vamos usar é
onde
é a pressão parcial de uma espécie,
é o número de mols dessa espécie,
é a constante dos gases e
é o volume do recipiente. Aqui escolhemos
nas unidades
:
Como
e
são constantes no problema, é útil definir o fator
que tem unidades
de modo que
.
Agora calculamos
numericamente:
(Arredondei levemente os dígitos intermediários; mantemos precisão suficiente para o resultado final.)
Passo 3
Interpretando o equilíbrio: inicialmente só havia
. Se uma quantidade
de
se dissocia, ela forma
de
e
de
. Portanto, no equilíbrio:
-
. -
. -
.
A pressão parcial do CO no equilíbrio é dada por
. Como o enunciado nos deu
, podemos encontrar
:
Passo 4
Com
conhecido, calculamos as quantidades mols no equilíbrio:
Passo 5
Agora passamos para as pressões parciais no equilíbrio usando
:
Para
(já dada, checagem):
Para
:
(observação:
porque têm o mesmo número de mols
e o mesmo volume/temperatura).
Para
:
Passo 6
Fórmula da constante
para a reação dada:
Substituindo os valores numéricos:
Unidade: como a expressão tem uma pressão no numerador e duas no denominador, dimensionalmente
tem unidade
. Em química muitas vezes trabalhamos com
sem unidade (adimensionalizado), mas aqui o valor numérico corresponde a cerca de
.