Enunciado

Considere a reação de dissociação C O 2 ⇌ C O + O a 1   a t m e 2.500   K . Em um dado processo, são adicionados 3   m o l s de nitrogênio a 1   m o l de C O 2 . Determine a composição de equilíbrio dos produtos à mesma temperatura e à mesma pressão com o nitrogênio adicional. Nota: Antes, avalie o K p dessa reação utilizando os valores de K p das reações C O 2 ⇌ C O + 1 2 O 2 e 0,5 O 2 ⇌ O .

Passo 1

Olá!! tudo certo? Nesse problema precisamos determinar a composição dos produtos de C O 2 ⇌ C O + O na pressão e temperatura dada, quando nitrogênio é adicionado ao dióxido de carbono, antes avaliando o K p da reação, com base no K p das outras reações.

Devemos levar em conta que:

1. A composição de equilíbrio consiste em C O 2 , C O , O e N 2 .

2. Os constituintes da mistura são gases ideais.

Passo 2

Primeiro, avaliaremos o K p da reação:

Para a reação estequiométrica C O 2 ⇌ C O + 1 2 O 2 , com base na Tabela A- 28 , a 2500   K .

l n K p = - 3,331

Para a reação de dissociação de oxigênio 0,5 O 2 ⇌ O , com base na Tabela A- 28 , a 2500   K .

l n K p = - 8 , 509 2 = - 4,255

Agora podemos determinar a constante de equilíbrio K p para C O 2 ⇌ C O + O .

l n K p = - 3,331 - 4,255 = - 7,586

K p = exp ⁡ - 7,586 = 0 , 0005075

Passo 3

Agora iremos determinar a composição dos produtos da reação de dissociação C O 2 ⇌ C O + O . Com base na reação real:

C O 2 + 3 N 2 ⇌ x C O 2 ⏟ r e a g . + y C O + z O ⏟ p r o d . + 3 N 2 ⏟ i n e r t e

Balanceamento para C : 1 = x + y → y = 1 - x  

Balanceamento para O : 2 = 2 x + y + z → z = 1 - x

Número total de m o l s : N t o t a l = x + y + z + 3 = 5 - x

Usando a relação da constante de equilíbrio:

K p = N C O v C O N O v O N C O 2 v C O 2 P N t o t a l v C O + v O - v C O 2

0 , 0005075 = ( 1 - x ) ( 1 - x ) x 1 5 - x 1 + 1 - 1

x = 0,95 57

Logo, y = z = 1 - x = 0 , 0443 .

Finalmente, a composição de equilíbrio da mistura a 2500   K e 1   a t m é:

0,9557   C O 2 + 0,0443   C O + 0,0443   O + 3 N 2

Resposta

0,9557   C O 2 + 0,0443   C O + 0,0443   O + 3 N 2

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