Nível 2

Quando $\ce{NaHCO3}$ sólido é colocado em um recipiente rígido de $\pu{2,5 L}$ e aquecido até $\pu{160 \degree C}$ , o equilíbrio é estabelecido: $\ce{ 2 NaHCO3(s) <=> Na2CO3(s) + CO2(g) + H2O(g) }$ No equilíbrio, a pressão total é $\pu{8 bar}$ .

Em um segundo experimento, é adicionada a mesma massa de sólido em um recipiente de mesmo volume com $\pu{1 bar}$ de $\ce{CO2}$ .

Determine a constante de equilíbrio da reação.
Determine a pressão parcial de $\ce{CO2}$ no equilíbrio no segundo experimento.

Gabarito

Como $\ce{NaHCO3}$ e $\ce{Na2CO3}$ são sólidos, suas atividades são unitárias e não aparecem em $K$ . Pela estequiometria, quando se parte apenas do sólido, $P_{\ce{CO2}} = P_{\ce{H2O}}$ .

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

No primeiro experimento, $P_{\ce{CO2}} = P_{\ce{H2O}} = P_\text{total}/2 = \pu{4 bar}$ . Logo, $K = P_{\ce{CO2}}\, P_{\ce{H2O}} = (\pu{4})(\pu{4}) = \boxed{ \pu{16} }$

Etapa 2.(b) Calcule a pressão parcial de

\ce{CO2}

no segundo experimento.

Seja $p$ o acréscimo de pressão devido à decomposição do bicarbonato (que equivale a $P_{\ce{H2O}}$ no equilíbrio). As pressões parciais no equilíbrio são: $P_{\ce{CO2}} = \pu{1} + p, \quad P_{\ce{H2O}} = p$ Substituindo em $K$ : $\pu{16} = (1 + p)\, p \quad\Longrightarrow\quad p = \pu{3,5}$ Logo, $P_{\ce{CO2}} = \pu{1} + p = \boxed{ \pu{4,5 bar} }$