Calcule a composição no equilibrio de um sistema no qual o N2 e o H2 são misturados com pressões parciais de 1 bar e 4 bar respectivamente. No equilibrio além de N2 e H2 está presente NH3, produto da mistura. K=89,8.
Considerando que K (no enunciado significa Kp), temos:
A concentração molar dos participantes é diretamente proporcional às duas pressões parciais.
Pode-se construir uma tabela em termos de pressão parcial para demonstrar:
N2 + 3H2 = 2NH3
Pressão (bar) | N2 | H2 | NH3 |
Início | 1 | 4 | 0 |
Reação | - p | - 3p | + 2p |
Equilíbrio | 1 - p | 4 - 3p | 2p |
Kp = (NH3)^2 / (N2) . (H2)^3
89,8 = (2p)^2 / (1 - p) . (4 - 3p)^3
89,8 . (1 - p) . (4 - 3p)^3 = 4p^2
22,45 . (1 - p) . (4 - 3p)^3 = p^2
(22,45 - 22,45p) . (64 - 144p +108p^2 - 27p^3) = p^2
Ajustando os termos:
60615p^4 -303075p^3 + 565640p^2 - 4.66960p + 143680 = 0
Para resolver essa equação, usei um calculador online
(https://www.blogcyberini.com/p/calculadora-de-equacoes-do-quarto-grau.html)
p1 = 1.25223598103727+0.18664486979847i NÃO CONVÉM (i = \( { \sqrt{-1}}\))
p2 = 1.25223598103727−0.18664486979847i NÃO CONVÉM (i = \( { \sqrt{-1}}\))
p3 = 1.52730423347086 NÃO CONVÉM (p3 > 1 bar inicial)
p4 = 0.96822380445461 (única raiz válida, p4 < 1 bar inicial)
P(N2) no equilíbrio = 1 - p
Conclui-se: p < 1
P(N2) no equilíbrio > 0
Pressão (bar) | N2 | H2 | NH3 |
Equilíbrio | 1 - p | 4 - 3p | 2p |
1 - 0,968 |
4 - 3 . 0,968 |
2 . 0,968 |
Resposta:
P(N2) = 0,032 bar
P(H2) = 1,096 bar
P(NH3) = 1,936 bar
Vamos provar (Kp = 89,8)
Kp = (NH3)^2 / (N2) . (H2)^3
Kp = (1,936)^2 / (0,032) . (1,096)^3
Kp = 89,9
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