Um reator de 5 L\pu{5 L} é carregado com 2 mol\pu{2 mol} de NHX3\ce{NH3}, 2 mol\pu{2 mol} de HX2S\ce{H2S} e 2 mol\pu{2 mol} de NHX4HS\ce{NH4HS}. O sistema é mantido em 35 °C\pu{35 \degree C} e o equilíbrio é estabelecido: NHX3(g)+HX2S(g)⇌NHX4HS(s)Kc=400 \ce{ NH3(g) + H2S(g) <=> NH4HS(s) } \quad K_\mathrm{c} = \pu{400}

  1. Determine a pressão parcial de HX2S\ce{H2S} no equilíbrio.

  2. Determine a massa de NHX4HS\ce{NH4HS} no equilíbrio.

Gabarito
Gabarito

Como o NHX4HS\ce{NH4HS} é sólido, sua atividade é unitária e ele não aparece em KcK_\mathrm{c}. As concentrações iniciais de NHX3\ce{NH3} e HX2S\ce{H2S} são 0,4 mol ⋅ L−1\pu{0,4 mol.L-1}. Como Q<KcQ < K_\mathrm{c}, o equilíbrio se desloca no sentido de formação de NHX4HS\ce{NH4HS}.

Etapa 1.Elabore a tabela de equilíbrio.
NHX3\ce{NH3}HX2S\ce{H2S}NHX4HS\ce{NH4HS}
início0,4\pu{0,4}0,4\pu{0,4}—
reação−x-x−x-x—
equilíbrio0,4−x\pu{0,4} - x0,4−x\pu{0,4} - x—
Etapa 2.Resolva a equação de equilíbrio.

Kc=1[NHX3] [HX2S]=1(0,4−x)2=400 K_\mathrm{c} = \dfrac{ 1 }{ [\ce{NH3}]\, [\ce{H2S}] } = \dfrac{ 1 }{ (\pu{0,4} - x)^2 } = \pu{400} 0,4−x=1400=0,05⟹x=0,35 mol ⋅ L−1 \pu{0,4} - x = \sqrt{ \dfrac{1}{\pu{400}} } = \pu{0,05} \quad\Longrightarrow\quad x = \pu{0,35 mol.L-1}

Etapa 3.(a) Calcule a pressão parcial de HX2S\ce{H2S}.

De P=cRTP = cRT: PHX2S=(0,05 mol ⋅ L−1)(0,082 atm ⋅ Lmol ⋅ K)(308 K)=1,26 atm P_{\ce{H2S}} = (\pu{0,05 mol.L-1})(\pu{0,082 atm.L//mol.K})(\pu{308 K}) = \boxed{ \pu{1,26 atm} }

Etapa 4.(b) Calcule a massa de NHX4HS\ce{NH4HS} no equilíbrio.

A quantidade de matéria de NHX4HS\ce{NH4HS} ao final é nNHX4HS=2 mol+xV=2 mol+(0,35 mol ⋅ L−1)(5 L)=3,75 mol n_{\ce{NH4HS}} = \pu{2 mol} + xV = \pu{2 mol} + (\pu{0,35 mol.L-1})(\pu{5 L}) = \pu{3,75 mol} mNHX4HS=n M=(3,75 mol)(51 gmol)=191 g m_{\ce{NH4HS}} = n\, M = (\pu{3,75 mol})(\pu{51 g//mol}) = \boxed{ \pu{191 g} }