Questão 8

IME 2023

Química

(IME - 2023/2024)

Produz-se NH₃(g) reagindo H₂(g) com N₂(g). A reação ocorre em uma temperatura T, 113 °C maior do que a temperatura em que a mesma deixa de ser espontânea.

Considere os dados termodinâmicos abaixo e que os mesmos não variam com a temperatura e com a pressão.

A partir dos dados do enunciado, pede-se:

a) calcular o valor de $Delta G_{r}(T)$ ;

b) determinar se a constante de equilíbrio da reação de produção da amônia é $K_{eq}> 1$ , $K_{eq}=0$ ou $K_{eq}< 1$ ;

c) justificar em qual pressão, $P = 1 atm$ ou $P = 200 atm$ , haverá maior produção de NH₃(g) no equilíbrio.

Gabarito:

Resolução:

A reação balanceada é

$frac{1}{2}N_2 + frac{3}{2}H_2 ightleftharpoons 1NH_3, ;;;;Delta H=-46000Jmol^{-1}$

Logo, é possível calcular a entropia da reação

$Delta S =1 cdot (192,5)-frac{1}{2}(192,0)-frac{3}{2}(131,0)=-100JK^{-1}mol^{-1}$

Sendo assim, a temperatura onde ΔG=0

$0=-46000-T_ocdot(-100)Rightarrow T_o=460K$

Logo, $T= 460+113= 573K$

$Delta G=-46000-573cdot (-100) = +11300Jmol^{-1}$

b) Em T=573K, o ΔG>0, logo, verifica-se que K<1

c) Com o aumento de pressão, o equilíbrio se deslocará para a direita, segundo a Lei de Le Chatelier, sendo assim, a maior produção de amônia será em 200atm

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