Nível 3

Um reator de $\pu{22,4 L}$ é carregado com $\pu{100 g}$ de carbonato de cálcio e $\pu{12 g}$ de carbono. O sistema é aquecido até $\pu{820 \degree C}$ e os equilíbrios são estabelecidos: $$\begin{aligned} \ce{ CaCO3(s) &<=> CaO(s) + CO2(g) } && K_1 = \pu{0,2} \\ \ce{ CO2(g) + C(s) &<=> 2 CO(g) } && K_2 = \pu{2,0} \end{aligned}$$

1. Determine a quantidade de $\ce{CO2}$ no equilíbrio.

2. Determine a quantidade de $\ce{C}$ no equilíbrio.

3. Determine o volume mínimo do reator necessário para a decomposição de todo o carbonato.

Um reator é carregado com sulfato de ferro(II), $\ce{FeSO4}$. O sistema é aquecido até $\pu{920 K}$ e os equilíbrios são estabelecidos: $$\begin{aligned} \ce{ 2 FeSO4(g) &<=> Fe2O3(s) + SO3(g) + SO2(g) } && K_1 \\ \ce{ 2 SO3(g) &<=> 2 SO2(g) + O2(g) } && K_2 \end{aligned}$$ No equilíbrio, a pressão parcial de oxigênio é $\pu{0,0275 atm}$ e a pressão total é $\pu{0,836 atm}$.

1. Determine a constante de equilíbrio $K_1$

2. Determine a constante de equilíbrio $K_2$

Um reator de $\pu{10 L}$ é carregado com $\pu{24 g}$ de carbono e $\pu{108 g}$ de água. O sistema é aquecido até $\pu{215 \degree C}$ e os equilíbrios são estabelecidos: $$\begin{aligned} \ce{ C(s) + H2O(g) &<=> CO(g) + H2(g) } && K_1 = \pu{0,4} \\ \ce{ CO(g) + H2O(g) &<=> CO2(g) + H2(g) } && K_2 \end{aligned}$$ No equilíbrio, a pressão total é $\pu{28,8 atm}$.

1. Determine a quantidade de vapor d’água no equilíbrio.

2. Determine a constante de equilíbrio $K_2$.

3. Determine o volume mínimo do reator necessário para a decomposição de todo o carbono.

Um ácido dicarboxílico, $\ce{A}$, é misturado com etanol. O sistema é mantido em $\pu{25 \degree C}$ e os equilíbrios são estabelecidos: $$\begin{aligned} \ce{ A(l) + EtOH(l) &<=> M(l) + H2O(l) } && K_1 = 20 \\ \ce{ M(l) + EtOH(l) &<=> D(l) + H2O(l) } && K_2 = 20 \end{aligned}$$

1. Determine o rendimento máximo para a conversão do ácido dicarboxílico no monoéster, $\ce{M}$.

2. Determine a razão entre as frações molares de etanol e do ácido dicarboxílico na mistura inicial para que a fração molar de monoéster no equilíbrio seja máxima.