O monóxido de carbono reage com a água em fase gasosa de acordo com a reação: CO (g) + H2O (g) ?
CO2(g) + H2(g). Em um reator de 1,0 L, mantido a 400 °C, foram misturados 1,0 mol de CO, 1,0 mol de
H2O, 3,0 mols de CO2 e 3,0 mols de H2. Esperou-se até o equilíbrio se atingido. Dado Kc= 4 à 400 °C,
responda:
a) Em qual sentido, a rapidez da reação é maior, até se igualar no equilíbrio? Justifique.
b) Calcule as concentrações de equilíbrio de cada uma das espécies envolvidas no equilíbrio.
Olá, Nicole
Para responder uma questão de equilíbrio químico, um dos primeiros pontos a se levar em conta é verificar se a reação já está balanceada.
Neste exercício, já temos ela assim, logo podemos partir para os próximos passos.
Para descobrirmos em que sentido a reação é mais rápida, podemos calcular o Quociente de Reação, indicado pela letra Q. Sua formula consiste, resumidamente, na divisão entre produtos e reagentes em qualquer momento da reação. Observe:
Observação: O expoente de cada concentração corresponde ao coeficente estequiométrico de cada substância na reação balanceada, no caso, todos são 1.
Com as concentrações iniciais, podemos calcular o valor de Q, obtendo:
Quando o valor de Q é maior que o valor de Kc (9 > 4), isso quer dizer que os produtos (numerador da fração) estão em excesso. Dessa forma, pelo princípio de Le Chatelier, ocorre um deslocamento no sentido contrário ao do lado em excesso, ou seja, a reação favorece a formação dos reagentes até que se estabeleça o equilíbrio químico, respondendo assim a letra a).
Para respondermos a letra b), podemos utilizar do método da tabela sempre levando em conta as proporções. Como já visto, todas as substâncias estão na proporção de 1 para 1, o que facilita os cálculos. Considerando nosso ponto de partida o sentido produtos -> reagentes, já que os produtos estão em excesso, teremos:
Concentração inicial | 3 | 3 | 1 | 1 |
Reage | x | x | ||
Forma | x | x | ||
Concentração no equilíbrio | 3-x | 3-x | 1+x | 1+x |
Para calcularmos a constante de equilíbrio Kc, a fórmula é a mesma que a do Quociente Q, logo teremos:
Encontrando o valor de x basta calcularmos agora a concentração de cada substância no equilíbrio:
Espero ter ajudado, qualquer coisa estou à disposição.