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Exercícios sobre cálculo da constante de equilíbrio Kp

Para resolver estes exercícios sobre cálculo da constante de equilíbrio Kp, você deve saber calcular a fração molar e as pressões parciais de cada gás.

Questão 1

(UFBA - adaptada) Dados:


(Fonte: BRADY & HUMISTON, p. 511.)

A tabela acima mostra as concentrações, em mol/L, do sistema em equilíbrio representado pela equação:

que foram obtidas, experimentalmente, a 297K. Calcule, com três algarismos significativos, o valor aproximado de Kp para essa reação. Expresse o resultado indicando 50% do valor de Kp.

a) 37

b) 47

c) 57

d) 67

e) 77

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Questão 2

A pressão total de um sistema gasoso constituído por H2, I2 e HI e em equilíbrio é de 4 atm em uma dada temperatura. Sabendo que existem 40% de H2 e 10% de I2 e volume, qual é o valor da constante desse equilíbrio em termos de pressão?

a) 62,5

b) 6,25

c) 625

d) 0,625

e) 0,0625

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Questão 3

Em um recipiente fechado de 4 L de capacidade, encontram-se 7,2 g de H2O, 8 g de H2 e 6,4 g de O2 em equilíbrio e a 677oC. Qual dos valores propostos a seguir condiz com o valor da constante do equilíbrio em termos de pressão (Kp) desse sistema? Massas molares: H2O = 18g/mol; H2 = 2g/mol e O2 = 32g/mol.

a) 2,5 atm-1

b) 0,00025 atm-1

c) 0,25 atm-1

d) 0,025 atm-1

e) 0,0025 atm-1

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Respostas

Resposta Questão 1

Letra d). Para calcular o Kp do processo, devemos fazer o seguinte:

1a etapa: determinar o valor da concentração de cada participante da reação.

Serão utilizados os valores da concentração do experimento 2 ou do experimento 3 porque a concentração do reagente PCl5 no primeiro é 0 e o valor do Kc utilizando os dados dos outros dois experimentos será o mesmo.

2a etapa: determinar o valor do Kc do processo a partir da utilização dos valores das concentrações de cada participante no equilíbrio 3.

Kc = [PCl3)4. [Cl2]1
       [PCl5]1

Kc = 3,66 . 1,5
      1

Kc = 5,49 
      1

Kc = 5,49 mol/L

3a etapa: determinar o valor do Kp do processo com a expressão a seguir.

Kp = Kc.(R.T)Δn

Obs.: o Δn é a variação do número de mol do produto (1 mol do PCl3 + 1 mol do Cl2) pelo número de mol do reagente (1 mol do Pcl5). R é a constante geral dos gases, cujo valor em atm é de 0,082.

Kp = 5,49.(0,082.298)2-1

Kp = 5,49.(24,436)1

Kp = 5,49.24,436

Kp = 134,15 atm

Retirando os 50% que o enunciado pede, ou seja, retirando a metade, temos, aproximadamente, 67 atm.

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Resposta Questão 2

Letra b). Os dados fornecidos pelo exercício foram:

• Pressão total = 4 atm

• Porcentagem em volume do H2 = 40% ou 0,4

• Porcentagem em volume do I2 = 10% ou 0,1

Obs.: Como são apenas três gases no sistema e a somatória da porcentagem de dois deles é 50%, podemos afirmar que a porcentagem em volume do HI também é 50% por ser o que falta para 100%.

Para determinar o valor do Kp do sistema, devemos realizar os seguintes passos:

1a etapa: determinar os valores das pressões parciais de cada gás multiplicando a pressão total pela porcentagem.

• Para o H2:

pH2 = 4.0,4

pH2 = 1,6 atm

• Para o I2:

pI2 = 4.0,1

pI2 = 0,4 atm

• Para o HI:

pHI = 4.0,5

pHI = 2,0 atm

2a etapa: determinar o valor do Kp.

Kp =     (pHI)2     
       (pH2)1.(pI2)1

Kp =      (2)2      
       (1,6)1.(0,4)1

Kp =    4     
       1,6.0,4

Kp =     4    
       0,64

Kp = 6,25

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Resposta Questão 3

Letra e). Os dados fornecidos pelo exercício foram:

• Temperatura: 677oC, que, em Kelvin (somando com 273), corresponde a 950 K

• Massa da água = 7,2 g

• Massa molar da água = 18g/mol

• Massa do H2 = 8 g

• Massa molar do H2 = 2g/mol

• Massa do O2 = 6,4 g

• Massa molar do O2 = 32g/mol

Para determinar o valor do Kp do sistema, devemos realizar os seguintes passos:

1a etapa: determinar o número em mol de cada gás dividindo a massa fornecida pela massa molar.

• Para o H2O = 7,2 = 0,4mol
                     18

•  Para o H2 = 8 = 4mol
                  2

•  Para o O2 = 6,4 = 0,2mol
                   32

2a etapa: determinar o valor da pressão de cada gás utilizando o valor do volume (4L), a constante geral dos gases (0,082) e a temperatura (950) na expressão de Clapeyron.

• Para o H2O

P.V = n.R.T

P.4 = 0,4.0,082.950

P.4 = 31,16

P = 31,16 
     4

p = 7,79 atm

• Para o H2

P.V = n.R.T

P.4 = 4.0,082.950

P.4 = 311,6

P = 311,6 
     4

p = 77,9 atm

• Para o O2

P.V = n.R.T

P.4 = 0,2.0,082.950

P.4 = 15,58

P = 15,58 
     4

p = 3,895 atm

3a etapa: determinar o valor do Kp.

Kp =     (pH2O)2    
        (pH2)2.(pO2)1

Kp =       (7,79)2       
       (77,9)2.(3,895)1

Kp =      60,684      
       6068,41.3,895

Kp =    60,684    
       23639,456

Kp = 0,0025 atm-1

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