Nível 2

Em um reator mantido em temperatura constante ocorre a reação: $\ce{ N2O4(g) <=> 2 NO2(g) }$ No equilíbrio, a pressão parcial de $\ce{N2O4}$ é $\pu{0,34 atm}$ e a de $\ce{NO2}$ é $\pu{2 atm}$ . O volume do recipiente é duplicado mantendo a temperatura constante e o equilíbrio é reestabelecido.

Determine a constante de equilíbrio da reação.
Determine a pressão parcial de $\ce{N2O4}$ no novo equilíbrio.

Gabarito

A constante de equilíbrio depende apenas da temperatura, e pode ser calculada das pressões parciais informadas. A duplicação do volume reduz as pressões parciais pela metade; o sistema então se ajusta para reestabelecer o equilíbrio.

Etapa 1.(a) Calcule a constante de equilíbrio.

$K = \dfrac{ (P_{\ce{NO2}})^2 }{ P_{\ce{N2O4}} } = \dfrac{ (\pu{2})^2 }{ \pu{0,34} } = \boxed{ \pu{11,8} }$

Etapa 2.(b) Calcule a pressão de

\ce{N2O4}

no novo equilíbrio.

Ao duplicar o volume em temperatura constante, as pressões parciais se reduzem à metade: $P_{\ce{N2O4}}' = \pu{0,17 atm}, \quad P_{\ce{NO2}}' = \pu{1 atm}$ Como $Q' = (\pu{1})^2/\pu{0,17} = \pu{5,9} < K$ , o equilíbrio se desloca para a formação de $\ce{NO2}$ .

	$\ce{N2O4}$	$\ce{NO2}$
início	$\pu{0,17}$	$\pu{1}$
reação	$-x$	$+2x$
equilíbrio	$\pu{0,17} - x$	$\pu{1} + 2x$

De $K = (P_{\ce{NO2}})^2/P_{\ce{N2O4}}$ : $\pu{11,8} = \dfrac{ (\pu{1} + 2x)^2 }{ \pu{0,17} - x } \quad\Longrightarrow\quad x = \pu{0,06}$

Etapa 3.Calcule a pressão parcial de

\ce{N2O4}

$P_{\ce{N2O4}} = \pu{0,17} - x = \boxed{ \pu{0,11 atm} }$