Para a seguinte reação:
e condições iniciais iguais a
para
e
, respectivamente: a) Determine o avanço de reação (
) considerando o consumo de
de
; b) Considerando essa quantidade, é possível que
seja igual a
? Justifique em caso afirmativo ou negativo. c) Apresente a expressão para o quociente reacional (
) considerando as quantidades iniciais fornecidas.
Passo 1
Vou listar claramente o que o enunciado nos dá e o que pede.
- Reação química:
. - Quantidades iniciais (peguei do enunciado):
-
. -
. -
.
-
Perguntas:
(a) Determinar o avanço de reação considerando o consumo de
de
.
(b) Considerando essa quantidade, é possível que ? Justificar.
(c) Apresentar a expressão para o quociente reacional considerando as quantidades iniciais fornecidas.
(a) Determinar o avanço de reação
(b) Considerando essa quantidade, é possível que
(c) Apresentar a expressão para o quociente reacional
Passo 2
Conceitos e relação fundamental (aulas rápidas e úteis).
- Definição de avanço de reação
: é uma variável que mede quanto a reação progrediu em mol. Para cada espécie temos onde é a quantidade inicial, é o coeficiente estequiométrico algébrico (negativo para reagentes, positivo para produtos) e é a quantidade no instante considerado. - Para a reação dada, os coeficientes estequiométricos algébricos (seguindo a convenção produto positivo, reagente negativo) são:
- Assim as variações de quantidade quando a reação avança
são: - Condição física importante: para qualquer espécie
devemos ter . Isso dá limites máximos para .
Passo 3
Resolvendo (a): achar
a partir do consumo de
de
.
- A variação de
é . Se foram consumidos , então . - Igualando:
- Interpretação: o avanço da reação corresponde exatamente à quantidade de
consumida porque o coeficiente estequiométrico de é 1.
Passo 4
Respondendo (b): é possível ter
?
- Calcular as quantidades finais se
: O resultado é , o que é fisicamente impossível (número negativo de mols). - Alternativamente, determinar o avanço máximo permitido por cada reagente:
O avanço máximo realizável é o mínimo desses valores, ou seja
.
- Conclusão:
não é possível porque falta (o reagente limitante é ).
Passo 5
Respondendo (c): expressão para o quociente reacional
usando as quantidades iniciais.
- Definição de
(quociente das pressões parciais): para a reação geral escrita, o quociente em pressão é Aqui é a pressão parcial da espécie . - Se os gases se comportam idealmente e ocupam o mesmo volume e temperatura, a pressão parcial de cada gás pode ser escrita em função da fração molar:
onde é o número total de mols e é a pressão total. - Substituindo as pressões parciais na expressão de
e usando as quantidades iniciais ( ): - Simplificando os fatores de
e : - Agora substituindo os valores numéricos iniciais (peguei estes números do enunciado):
logo - Observação prática: sem o valor de
não se obtém um valor numérico final para . A forma acima é a expressão que usa as quantidades iniciais fornecidas.
Resposta
(a)
(b) Não;
não é possível porque o reagente limitante é
e
.
(c)