Enunciado

O ar ( 79 %   d e   N 2   e   21 %   d e   O 2 ) é aquecido a 2000   K à pressão constante de 2   a t m . Considerando que a mistura de equilíbrio consiste em N 2 ,   O 2   e   N O , determine a composição de equilíbrio nesse estado. É realista admitir que nenhum oxigênio ou nitrogênio monoatômico estará presenta na mistura de equilíbrio? A composição de equilíbrio mudará se a pressão for dobrada a uma temperatura constante?

Passo 1

E aí, galera! Beleza?

Devemos determinar composição de equilíbrio para a temperatura e pressão do enunciado

Devemos considerar que:

  1. A composição de equilíbrio é composta por: H 2 O , O 2 , H 2 e N 2 .
  2. Os constituintes são gases ideais.

Supondo que N 2 permaneça como gás inerte as relações estequiométricas e reais podem ser escritas como:

  1. Estequiométrica: 1 2 N 2 + 1 2 O 2 ⇌ N O , em que v N O = 1 , v N 2 = 1 2 e v O 2 = 1 2 .
  2. Real: 2 - 3,76 N 2 + O 2 ⟶ x N O + y N 2 + z   O 2

Reações de balanceamento:

N : 7,52 = x + 2 y → y = 3,76 - 0,5 x

O : 2 = x + 2 z → z = 1 - 0,5 x

N t o t a l = x + y = x + 4,76 - x = 4,76

Temos que a constante K p será:

K p = N N O v N O N N 2 v N 2 N O 2 v O 2 P N t o t a l ( v N O - v H 2 - v O 2 )

Pela Tabela A-28, a 200   K , temos:

ln ⁡ K p = - 3,931

K p = 0,01962

0,01962 = x ( 3,76 - 0 , 5 ) 0,5 ( 1 - 0,5 ) 0,5 2 4,76 ( 1 - 1 ) = 194,11

x = 0,0376

Então, temos:

y = 3,76 - 0,5 x = 3,7412

z = 1 - 0,5 x = 0,9812

A composição de equilíbrio da mistura a 200   K e 2     a t m será:

0,0376 N O + 3,7412 N 2 + 0,981202

Como a constante de equilíbrio para reações O 2 ⇌ 20 ln ⁡ K p = - 14,622 e N 2 ⇌ 2 N ( ln ⁡ K p = 41,645 ) é menor que ( ln ⁡ K p = - 3,931 ) . Assim, podemos supor que nenhum oxigênio ou nitrogênio monoatômico estará na mistura. Além disso, a mistura independe da pressão, já que:

∆ V = 1 - 0,5 - 0,5 = 0

Até a próxima!

Resposta

0,0376 N O + 3,7412 N 2 + 0,981202

Como a constante de equilíbrio para reações O 2 ⇌ 20 ln ⁡ K p = - 14,622 e N 2 ⇌ 2 N ( ln ⁡ K p = 41,645 ) é menor que ( ln ⁡ K p = - 3,931 ) . Assim, podemos supor que nenhum oxigênio ou nitrogênio monoatômico estará na mistura. Além disso, a mistura independe da pressão, já que:

∆ V = 1 - 0,5 - 0,5 = 0

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