Question

Os catalisadores usados em automóveis visam diminuir a liberação de gases tóxicos para a atmosfera, provenientes da queima incompleta do combustível, dentre eles os óxidos de nitrogênio, NOx (g), e o monóxido de carbono, CO(g).
Uma das reações que ocorre nos catalisadores é: CO(g) + NO(g)<=>CO2(g) +N2(g) H <0, Que, embora seja espontânea, é muito lenta. Para acelerar a reação, a mistura gasosa passa por condutores de cerâmica impregnados de óxido de alumínio, Al2O3 (s), e uma liga de paládio e sódio.

Em relação a esta reação em equilíbrio, responda os itens abaixo.

A) Em um recipiente de 10L a 27°C foram colocados, inicialmente, 5 mol de CO(g) e 2 mol de No (g). O equilíbrio foi estabelecido em 90% de NO(g) reagiu.
Qual a pressão parcial de cada gás no sistema em equilíbrio químico??

B) Calcule a constante de equilíbrio em função das pressões parciais.

C) Calcule a constante de equilíbrio em função das concentrações molares.


D) Em que sentido o equilíbrio químico se desloca quando a temperatura aumenta?

Answer 1

Olá!

a) Temos que a reação balanceada é a seguinte:

$2 CO_{(g)} + 2 NO_{(g)}$ ⇆ $2 CO_{2(g)} + N_{2(g)}$

De acordo com a equação química balanceada, no equilíbrio, 2 moles de NO e CO serão consumidos para formar 2 moles de $CO_{2}$ e 1 mol de $N_{2}$. Como foi consumido 1,8 moles de NO (90% da quantidade inicial), temos que no equilíbrio, restaram 3,2 moles de CO, 0,2 moles de NO, formando 1,8 moles de $CO_{2}$ e 0,9 moles de $N_{2}$.

Então, de acordo com a Lei dos Gases Ideais, usando R = $0,082 atm.L.mol^{-1}.K^{-1}$, temperatura = 300K e volume = 10 L, temos que as pressões parciais dos gases serão:

$p_{CO} = 7,872 atm\\p_{NO} = 0,492 atm\\p_{N_{2}} = 2,214 atm\\p_{CO_{2}} = 4,428 atm$

b) Temos que a constante de equilíbrio será dada por:

$K_{c} = \frac{ {p_{CO_{2}}}^{2} . p_{N_{2}}}{{p_{CO}}^{2} . {p_{NO}}^{2}}}$

$K_{c} = 2,89 atm^{-1}$

c) Temos que a concentração molar de cada gás é dado pelo número de mol presente no equilíbrio dividido pelo volume do recipiente. Logo a contante de equilíbrio será:

$K_{c} = \frac{[CO_{2}]^{2} . [N_{2}]}{[CO]^{2} . [NO]^{2}}$

$K_{c} = 7,80 L.mol^{-1}$

d) Como a reação direta é exotérmica, ao aumentarmos a temperatura, o equilíbrio se deslocará para a esquerda, sentido da reação endotérmica.

Espero ter ajudado!