A oxidação de SO2 a SO3 é uma das etapas da produção de ácido sulfúrico.
Em uma indústria, diversas condições para essa oxidação foram testadas. A tabela a seguir reúne dados de diferentes testes:
a) Em qual dos quatro testes houve maior rendimento na produção de SO3? Explique.
b) Em um dado instante t1, foram medidas as concentrações de SO2, O2 e SO3 em um reator fechado, a 1000 ºC, obtendo-se os valores: [SO2] = 1,0 mol/L; [O2] = 1,6 mol/L; [SO3] = 20 mol/L. Considerando esses valores, como é possível saber se o sistema está ou não em equilíbrio? No gráfico abaixo, represente o comportamento das concentrações dessas substâncias no intervalo de tempo entre t1 e t2, considerando que, em t2, o sistema está em equilíbrio químico.
a) Como a reação é exotérmica e ocorre com contração volumétrica, o equilíbrio se estabelecerá com maior rendimento, ou seja, com maior concentração de produto no equilíbrio, quando for realizado a 400 ºC (menor temperatura) e a 500 atm (maior pressão), portanto no teste 1. Além disso, o excesso de O2 tende a fazer com que o SO2 tenha um alto grau de conversão em SO3 nesse teste.
b) 2 SO2(g) + 1 O2(g) ⇆ 2 SO3(g)
Em t1 tem-se: [SO2] = 1 mol/L; [O2] = 1,6 mol/L; [SO3] = 20 mol/L
Calculando-se o quociente vem:
,
ou seja, o sistema já se encontra em equilíbrio em t1, e portanto as concentrações não irão variar a partir desse instante.
O gráfico será: