Problema de exemplo de concentração de equilíbrio

Resolvendo Concentrações de Equilíbrio para Reações com Valores Pequenos para K

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Este problema de exemplo demonstra como calcular as concentrações de equilíbrio das condições iniciais e da constante de equilíbrio da reação. este exemplo de constante de equilíbrio refere-se a uma reação com uma constante de equilíbrio 'pequena'.

Problema:

0,50 moles de N_doisgás é misturado com 0,86 toupeiras de O_doisgás em um tanque de 2,00 L a 2000 K. Os dois gases reagem para formar gás óxido nítrico pela reação

N_dois(g) + O_dois(g) 2NO(g).

O que são as concentrações de equilíbrio de cada gás?

Dado: K = 4,1 x 10^-4em 2000K

Solução:

Passo 1 - Encontre as concentrações iniciais:

[N_dois]_o= 0,50 mol/2,00 L

[N_dois]_o= 0,25 M

[O_dois]_o= 0,86 mol/2,00 L

[O_dois]_o= 0,43 M

[NÃO]_o= 0 M

Etapa 2 - Encontre as concentrações de equilíbrio usando suposições sobre K:

A constante de equilíbrio K é a razão entre produtos aos reagentes. Se K for um número muito pequeno, você esperaria que houvesse mais reagentes do que produtos. Neste caso, K = 4,1 x 10^-4é um número pequeno. De fato, a razão indica que há 2439 vezes mais reagentes do que produtos.

Podemos supor muito pouco N_doise O_doisreagirá para formar NO. Se a quantidade de N_doise O_doisusado é X, então apenas 2X de NO se formarão.

Isso significa que no equilíbrio, as concentrações seriam

[N_dois] = [N_dois]_o- X = 0,25 M - X
[O_dois] = [O_dois]_o- X = 0,43 M - X
[NÃO] = 2X

Se assumirmos que X é desprezível em comparação com as concentrações dos reagentes, podemos ignorar seus efeitos sobre a concentração

[N_dois] = 0,25 M - 0 = 0,25 M
[O_dois] = 0,43 M - 0 = 0,43 M

Substitua esses valores na expressão para a constante de equilíbrio

K = [NÃO]^dois/[N_dois][O_dois]
4,1 x 10^-4= [2x]^dois/(0,25)(0,43)
4,1 x 10^-4= 4X^dois/0,1075
4,41 x 10^-5= 4X^dois
1,10 x 10^-5= X^dois
3,32 x 10^-3= X

Substitua X nas expressões de concentração de equilíbrio

[N_dois] = 0,25 M
[O_dois] = 0,43 M
[NÃO] = 2X = 6,64 x 10^-3M

etapa 3 - Teste sua suposição:

Ao fazer suposições, você deve testar sua suposição e verificar sua resposta. Esta suposição é válida para valores de X dentro de 5% das concentrações dos reagentes.

X é menor que 5% de 0,25 M?
Sim - é 1,33% de 0,25 M

X é menor que 5% de 0,43 M
Sim - é 0,7% de 0,43 M

Coloque sua resposta de volta na equação da constante de equilíbrio

K = [NÃO]^dois/[N_dois][O_dois]
K = (6,64 x 10^-3M)^dois/(0,25 M)(0,43 M)
K = 4,1 x 10^-4

O valor de K concorda com o valor dado no início do problema.A suposição é comprovadamente válida. Se o valor de X for maior que 5% da concentração, então o Equação quadrática teria que ser usado como neste problema de exemplo.

Responda:

As concentrações de equilíbrio da reação são

[N_dois] = 0,25 M
[O_dois] = 0,43 M
[NÃO] = 6,64 x 10^-3M