Um balão é carregado com 88 g\pu{88 g} de SOX3\ce{SO3}. O sistema é aquecido até 600 °C\pu{600 \degree C} e o equilíbrio é estabelecido: SOX3(g)SOX2(g)+12OX2(g) \ce{ SO3(g) <=> SO2(g) + 1/2 O2(g) } No equilíbrio a densidade da fase gasosa é 1,6 gL1\pu{1,6 g.L-1} e a pressão total é 1,8 atm\pu{1,8 atm}.

Determine a constante de equilíbrio da reação.

Gabarito 3F.47

Cálculo da massa molar da mistura gasosa no equilíbrio: ρ=PMRT\rho=\frac{PM}{RT} 1,6 gL1=(1,8 atm)(M)0,082atmLmolK(873K)\pu{1,6 g L-1}=\frac{\pu{(1,8 atm)(M)}}{0,082\frac{\pu{atm L}}{\pu{mol K}}(873\,K)} M=63,632 gmol1M=\pu{63,632 g mol-1} Cálculo do número de mols inicial de SOX3\ce{SO3}: n=mMn=\frac{m}{M} n=88 g80 gmol1=1,1 moln=\frac{\pu{88 g}}{\pu{80 g mol-1}}=\pu{1,1mol} Fazendo o quadrinho de equilíbrio: SOX3(g)SOX2(g)12OX2(g)inıˊcio1,100reac¸a˜ox+x+x2final1,1xxx2\begin{matrix}&\ce{SO3(g)}&\ce{<=>}&\ce{SO2(g)}&\ce{1/2O2(g)} \\ \text{início}&1,1&&0&0 \\ \text{reação}&-x &&+x&+ \frac{x}{2} \\ \text{final}&1,1-x&&x& \frac{x}{2}\end{matrix} Cálculo de x a partir da massa molar da mistura: M=nSOX3MSOX3+nSOX2MSOX2+nOX2MOX2nSOX3+nSOX2+nOX2M=\frac{n_{\ce{SO3}}\cdot M_{\ce{SO3}}+n_{\ce{SO2}}\cdot M_{\ce{SO2}}+n_{\ce{O2}}\cdot M_{\ce{O2}}}{n_{\ce{SO3}}+n_{\ce{SO2}}+n_{\ce{O2}}} 63,632=(1,1x)80+x64+x2321,1x+x+x263,632=\frac{(1,1-x)\cdot80+x \cdot64+ \frac{x}{2}\cdot32}{1,1-x+x+ \frac{x}{2}} x=0,57 molx=\pu{0,57mol} Cálculo dos números de mols de cada gás: nSOX3=1,1x=0,53 moln_{\ce{SO3}}=1,1-x=\pu{0,53mol} nSOX2=x=0,57 moln_{\ce{SO2}}=x=\pu{0,57mol} nOX2=x2=0,285 moln_{\ce{O2}}=\frac{x}{2}=\pu{0,285mol} ntotal=1,1x+x+x2=1,385 moln _\text{total}=1,1-x+x+ \frac{x}{2}=\pu{1,385mol} Cálculo das frações molares de cada gás: xSOX3=nSOX3ntotal=0,531,385=0,38x_{\ce{SO3}}=\frac{n_{\ce{SO3}}}{n _\text{total}}=\frac{0,53}{1,385}=0,38 xSOX2=nSOX2ntotal=0,571,385=0,41x_{\ce{SO2}}=\frac{n_{\ce{SO2}}}{n _\text{total}}=\frac{0,57}{1,385}=0,41 xOX2=1xSOX3xSOX2=10,380,41=0,21x_{\ce{O2}}=1-x_{\ce{SO3}}-x_{\ce{SO2}}=1-0,38-0,41=0,21 Cálculo das pressões parciais de cada gás: PXSOX3=xSOX3Ptotal=0,381,8=0,684 atm\ce{P_{\ce{SO3}}}=x_{\ce{SO3}}\cdot P _\text{total}=0,38\cdot1,8=\pu{0,684atm} PXSOX2=xSOX2Ptotal=0,411,8=0,738 atm\ce{P_{\ce{SO2}}}=x_{\ce{SO2}}\cdot P _\text{total}=0,41\cdot1,8=\pu{0,738atm} PXOX2=xOX2Ptotal=0,211,8=0,378 atm\ce{P_{\ce{O2}}}=x_{\ce{O2}}\cdot P _\text{total}=0,21\cdot1,8=\pu{0,378atm} Cálculo da constante de equilíbrio: K=PXSOX2(PXOX2)X12PXSOX3K=\frac{\ce{P_{\ce{SO2}}\ce{(P_{\ce{O2}})^{\frac{1}{2}}}}}{\ce{P_{\ce{SO3}}}} K=(0,738)(0,378)120,684K=\frac{(0,738)\cdot(0,378)^\frac{1}{2}}{0,684} K=0,66\boxed{K=0,66}