O tetróxido de nitrogênio N2 O4(g) <=ftharpoons 2 NO2(g) se dissocia parcialmente em fase gás de acordo com a reação química
1,588 g
Uma massa de N2 O4 de 500 cm^3 foi inserida em um recipiente de N2 O4 a 298 K e, após a dissociação a pressão final do sistema foi medida como 1,0133 bar. (a) Qual as frações molares de NO2 e N2 O4 ? (b) Qual a porcentagem de sofreu dissociação?. Assuma que ambos os gases apresentem um comportamento ideal.

Passo 1

Beleza, aqui a gente tem uma reação de equilíbrio gasoso de dissociação:
N2O4(g) <=ftharpoons 2,NO2(g)
O enunciado diz que começamos com 1,588 g de N₂O₄ num recipiente de 500 cm³ a 298 K. Depois da dissociação, a pressão total deu 1,0133 bar.
Conteúdo: equilíbrio químico e lei dos gases ideais.
O que precisamos:
  • Calcular moles iniciais de N₂O₄
  • Usar PV = nRT para achar moles totais no equilíbrio
  • Introduzir grau de dissociação α e montar expressão estequiométrica
  • Achar α, daí obter as frações molares e a % dissociada.

Passo 2

Primeiro, transforma a massa em número de mols de N₂O₄.
Massa molar do N₂O₄:
M(N2O4) = 2times14,01 + 4times16,00 = 92,02 g/mol
Então
n0 = 1,588 g92,02 g/mol approx 0,01725 mol

Passo 3

Agora a gente define o grau de dissociação α:
  • No começo tem ntot = n0(1 - alpha) + 2,n0,alpha = n0l(1 + alphar) de N₂O₄ e zero de NO₂.
  • Quando dissocia, cada mol de N₂O₄ quesome gera 2 mol de NO₂.
  • Se α é a fração dissociada, então em equilíbrio:


    O total de mols em equilíbrio é

Passo 4

Usa a lei dos gases ideais para ligar P,V = ntot,R,T à pressão final:
ntot = P,VR,T = 1,0133times10^5 times 5,00times10^-48,314times298 approx 0,02045 mol
Passos de unidade:
  • 1 + alpha = ntotn0 = 0,020450,01725 approx 1,1855 Longrightarrow alpha approx 0,1855

  • Logo:
Mas também sabemos que , então

Passo 5

Com α em mãos, dá pra achar as mols de cada gás em equilíbrio:
n(N2O4) = n0(1 - alpha) = 0,01725times(1 - 0,1855) approx 0,01405 mol,
n(NO2) = 2,n0,alpha = 2times0,01725times0,1855 approx 0,00640 mol
As frações molares são
y(N2O4) = 0,014050,02045 approx 0,687, y(NO2) = 0,006400,02045 approx 0,313

Passo 6

A porcentagem de N₂O₄ que dissociou é simplesmente
%dissociação = alpha times 100% approx 18,55% çã

Resposta

(a) , .
(b) de dissociação de N₂O₄.

Exercícios relacionados