Question

6- Em altas temperaturas, é possível produzir gas hidrogênio por meio de uma reação reversível envolvendo o
ferro metálico e vapor de água, de acordo com a equação a seguir.
3 Fe(s) + 4 H2O(g) <-> Fe3O4(s) + 4 H2(g)
A 500 °C, 100 mol de vapor de água são injetados num sistema contendo quantidade suficiente de ferro para que
o equilíbrio se estabeleça. Considerando que, no equilíbrio, a quantidade de gás hidrogênio produzido foi de 80
mol, pode-se prever que a constante de equilíbrio dessa reação é igual a​

Answer 1

$Kp = \frac{( p_{H_2})⁴}{( p_{H_2O})⁴} = \sqrt[4]{ \frac{( p_{H_2})⁴}{( p_{H_2O})⁴}}$

$Kp = \frac{( p_{H_2})}{( p_{H_2O})}$

onde pH2 é a pressão parcial do gás hidrogênio e pH2O é a pressão parcial do vapor d'água.

De acordo com John Dalton, a relação entre a pressão parcial de um certo gás (Pa) com a pressão total da mistura gasosa é sempre igual à fração molar do gás:

$p_{gas} = \frac{n_{gas}}{n_{total} }$

Portanto, no equilíbrio:

$p_{H_2} = \frac{80}{100} = 0.8 \\ \\ </p><p>p_{H_2O} = \frac{20}{100} = 0.2</p><p>$

E podemos calcular a constante de equilíbrio:

$Kp = \frac{( p_{H_2})}{( p_{H_2O})} = \frac{0.8}{0.2} = 4$

Answer 2

3 Fe + 4 H₂O ⇄ Fe₃O₄ + 4 H₂

Somente as substâncias no estado gasoso farão diferença para a constante de equilíbrio (Kc).

$Kc=\frac{[H_{2}]^{4}}{[H_{2}O]^{4}}$

Assim, podemos preencher uma tabela e acompanhar a concentração de cada espécie química durante toda a reação. Lembrando que essa reação acontece com os índices de 4 mol para o H₂O e 4 mol para o H₂, isso nos dá uma proporção de 1:1.

                         H₂O                  H₂

Início              100 mol                0

Reação           80 mol            80 mol

Equilíbrio        20 mol            80 mol

$Kc=\frac{[H_{2}]^{4}}{[H_{2}O]^{4}}$

$Kc=\frac{(80)^{4}}{(20)^{4}}$

$Kc=256$