Enunciado

Um reator está cheio de C l 2 ( g ) em 1,00   b a r e B r 2 ( g ) em 1,00   b a r , que reagem em 1000   K para formar B r C l ( g ) , de acordo com a equação B r 2 g + C l 2 g ⇌ 2   B r C l ( g ) , K = 0,2 . Construa o gráfico desse sistema em função da pressão parcial de B r C l quando a reação se aproxima do equilíbrio.

Passo 1

Oi, galerinha! Tudo bom? Essa é uma questão um pouco trabalhosa, mas com calma vamos resolvê-la juntos!

Primeiro, precisamos entender quanto de reagente é consumido e produtos são formados ao longo do tempo. Essa variação estará ligada a energia livre de Gibbs.

Temos a seguinte reação:

B r 2 g + C l 2 g ⇌ 2   B r C l g

O quociente reacional da reação é dado por:

Q = P B r C l 2 ( P B r 2 ) ( P C l 2 )

O valor da constante de equilíbrio à temperatura de 1000   K é K = 0,2 .

Agora vamos para tabela de equilíbrio!

Passo 2

Temos pela reação que inicialmente só tínhamos os reagentes no reator, B r 2 e C l 2 , e nenhum produto.

Ao longo do tempo, o os reagente serão consumidos e viraram B r C l , seguindo a proporção estequiométrica.

Escrevendo a tabela do equilíbrio:

Agora que entendemos como se da a formação do produto, vamos montar o gráfico!

Passo 3

Para montarmos o gráfico, é necessário conhecer a expressão que relaciona a energia livre de Gibbs padrão e o coeficiente reacional e com a constante de equilíbrio. Respectivamente:

Δ G r = Δ G r 0 + R T l n Q Δ G r 0 = - R T l n K

Dados:

Q = 2 x 2 1,00 - x 1,00 - x K = 0,2 R = 8,314   J ⋅ m o l - 1

Δ G r = - R T l n K + R T ln ⁡ 4 x 2 1,0 - x 2

Δ G r = - 8,314 T l n ( 0,2 ) + 8,314 T ln ⁡ 4 x 2 1,0 - x 2

Substuindo alguns valores de x para essa expressão:

Resposta

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