(Unicentro 2017)
Em um recipiente fechado de 2 L de capacidade, encontram-se 10,8 g de H2O, 12 g de H2 e 9,6 g de O2 em equilíbrio e a 300ºC. Qual o valor da constante do equilíbrio em termos de pressão (Kp) desse sistema? l
(Dados: Massas molares: H2O = 18g/mol; H2 = 2g/mol e O2 = 32g/mol; constante geral dos gases (0,082 atm.L/mol.K)).
2 H2(g) + O2(g) → 2 H2O(v)
Dada a reação genérica
a A(s) +b B(aq) +c C(g) ⇄ d D(aq) + e E(g) +H2O(l)
A constante de equilíbrio de pressão é dada por \( \bbox[5px, border: 2px solid blue]{ k_p\;=\;\large{ {P_E^e} \over {P_C^c} } }\)
PE: pressão exercida pelo gás E
PC: pressão exercida pelo gás C
Sendo assim o kp do sistema seria \( \bbox[5px, border: 2px solid blue]{ k_p = {\large{ {P_H2O^2} \over {P_H2^2.P_O2} } } } \)
Mas qual a pressão que cada um deles exerce?
Na física nós temos uma lei chamada de lei geral dos gases ou lei de Clapeyronpv = nRt
p: pressão exercida pelo gás, em atm ou mmHg
v: volume que o gás ocupa, em L
n: números de mols
R: constante do gás ideal, seu valor é \( 0,082 \large{ {atm.L} \over {K.mol} }\) ou \( 62,3 \large{ {mmHg.L} \over {K.mol} }\)
t: temperatura, em Kelvin
A pressão do H2 seria pH2v = nH2Rt
nH2 é o número de mols do gás hidrogênio, um valor ainda desconhecido.
A massa molar do H2 é 2 g, ou seja 1 mol de H2 tem 2 g, porém a massa no sistema era 12 g. Se 2 g equivale a 1 mol, 12 g equivalem a ...
2 -------------- 1
12 ------------- nH2
nH2 = 6
Agora temos tudo que precisamos.
O volume que o gás em questão ocupa é 2 L, o número de mol é 6, a constante dos gases é 0,082 e a temperatura é 573 K, portanto ...
pH2.2 = 6.0,082.573
pH2 = 141 atm
Agora é só aplicar a mesma lógica para os outros gases.
O número de mols do O2 é 0,3, o n, r e T permanecem os mesmos
pO2.2 = 0,3.0,082.573
pO2 = 7 atm
O número de mols da H2O é 0,6, o n, r e T permanecem os mesmos
pH2O.2 = 0,3.0,082.573
pH2O = 14 atm
Finalmente substituindo todos esses valores na fórmula do kp
