Uma mistura de 0,2000 mol de CO₂, 0,1000 mol de H₂ e 0,1600 mol de H₂O é colocada em um recipiente de 2,000 L. O seguinte equilíbrio é estabelecido a 500 K:

CO₂(g) + H₂(g) ⇌ CO(g) + H₂O(g)

  1. Calcule as pressões parciais iniciais do CO₂, do H₂ e da H₂O. (b) No equilíbrio, P H 20 = 3,51 atm. Calcule as pressões parciais de CO₂, de H₂ e de CO no equilíbrio. (c) Calcule o Kp, da reação. (d) Calcule o Kc da reação.

Passo 1

Bora então galera!

Na (a), a questão nos pede a pressão parcial inicial dos componentes.

Lembrando que, de acordo com a Lei de Dalton, podemos relacionar a pressão parcial com a fração molar de cada molécula:

P a P t = N a N t

Entretanto, a questão não nos forneceu a pressão total do sistema!

Mas, não se desespere! Podemos utilizar a equação de Clapeyron para encontrá-la!

P V = N R T

P = P r e s s ã o   t o t a l

V = V o l u m e   t o t a l

N = n ú m e r o   d e   m o l s   t o t a i s

R = C o n s t a n t e   d o s   g a s e s   i d e a i s = 0,082   L . a t m   .   k - 1 .   m o l - 1

T e m p e r a t u r a   K

Assim, temos:

P V = N R T

P . 2 = 0,46 . 0,082 . 500

P r e s s ã o   t o t a l = 9,43   a t m

Agora, basta encontrarmos as pressões parciais iniciais!

P C O 2 P t = N C O 2 N t

P C O 2 9,43 = 0,2 0,46

P C O 2 = 4,1   a t m

Repetindo o mesmo procedimento com as demais substâncias, encontraremos:

P H 2 = 2,05   a t m

P H 2 O = 3,28   a t m  

Show! Bora pra (b)!

Passo 2

Indo pra (b), agora, nós devemos encontrar as pressões parciais após o equilíbrio! Com isso, precisamos construir nossa tabela para relacionarmos as pressões iniciais e finais de cada substância:

Lembrando que reagente “perde” e produto “ganha” em proporção ao número de mols da reação química!

Como o exercício já nos deu a pressão final de H2O, vamos inseri-la:

Agora, devemos fazer a relação da pressão inicial com a variação:

Então, nós temos:

3,28 + x = 3,51

x = 0,23   a t m

Agora, fazendo pras demais pressões finais, nós teremos:

P f i n a l C O 2 = 3,87   a t m

P f i n a l H 2 = 1,82   a t m

P f i n a l C O = 0,23   a t m

Beleza! Agora bora pra (c)!

Passo 3

Na (c), devemos lembrar que:

K p = P r e s s ã o P r o d u t o s n P r e s s ã o R e a g e n t e s n

Então, nós temos:

K p = 0,23 . ( 3,51 ) 3,87 . ( 1,82 )

K p = 0,11

Por fim, indo pra (d)!

Passo 4

Agora, devemos lembrar que:

K p = K c R T δ n

R = C o n s t a n t e   i d e a l   d o s   g a s e s = 0,082

T = T e m p e r a t u r a   K

δ n = V a r i a ç ã o   d o   n ú m e r o   d e   m o l s   d o s   p r o d u t o s   e   r e a g e n t e s

Assim, se analisarmos a equação, podemos ver que a variação do número de mols dos reagentes com os produtos é zero. Ou seja:

K p = K c R T 0

K p = K c

K c = 0,11  

Boaa! Conseguimos!

Bora pra próxima!

Resposta

  1. P C O 2 = 4,1 0   a t m
  2. P H 2 = 2,05   a t m

    P H 2 O = 3,28   a t m  

  3. P f i n a l C O 2 = 3,87   a t m
  4. P f i n a l H 2 = 1,82   a t m

    P f i n a l C O = 0,23   a t m

  5. K p = 0,11
  6. K c = 0,11