Question

A 500ºC, a constante de equilíbrio, Kc, para a reação de fixação do nitrogénio para a produção de amoníaco, 3H2(g) + N2(g)/ 2NH3(g), tem um valor de 6,0×10^-2 l^2 moles. Se num reactor particular a esta temperatura há 0, 250 mol/1 de H2 e 0,0500 mole/l de NH3 presentes no equilíbrio, qual é a concentração de N2?

Answer 1

Numa reação da forma:

$rR\to pP$

Na qual, R representa os reagentes e P representa os produtos, temos que a constante de equilíbrio de concentração é dada por:

$K_c=\dfrac{[P]^p}{[R]^r}$,

Considerando que a notação [X] representa a concentração molar da substância X no volume determinado. Note que a concentração de cada substância está elevada ao seu respectivo coeficiente estequiométrico, que pode ser obtido pela equação da reação analisada.

No caso, a reação dada é:

$3H_{2(g)}+N_{2(g)}\to 2NH_{3(g)}$

Assim, a constante de equilíbrio da situação pode ser escrita como:

$K_c=\dfrac{[NH_3]^2}{[H_2]^3\cdot[N_2]}$

Substituindo os dados fornecidos:

$6,0\times 10^{-2}~L^2\cdot mol^{-1}=\dfrac{0,05^2}{0,250^3\cdot[N_2]}\\\\ \,[N_2]=\dfrac{(5\times10^{-2})^2}{(25\times10^{-2})^3\cdot 6,0\times 10^{-2}}\\\\ \,[N_2]=\dfrac{5^2\times10^{-4}}{25^3\times10^{-6}\cdot 6,0\times 10^{-2}}\\\\ \,[N_2]=\dfrac{25}{25^3\cdot 6}\times10^{-4-(-6)-(-2)}\\\\ \,[N_2]=\dfrac{1}{25^2\cdot 6}\times10^{4}\\\\ \,[N_2]\approx2,67\times10^{-4}\times10^{4}\\\\ \boxed{[N_2]\approx2,67~mol/L}$

Portanto, a concentração de N₂ é aproximadamente 2,67 mol/L.