Para determinar em qual das opções o ponto de equilíbrio será alterado ao reduzir o volume interno do cilindro à metade, à temperatura constante, precisamos considerar o Princípio de Le Chatelier. Este princípio diz que se uma mudança (como alterar o volume) é aplicada a um sistema em equilíbrio, o sistema reajustará para minimizar essa mudança.
Quando o volume é reduzido, a pressão do sistema aumenta. Em reações gasosas, um aumento na pressão favorece o lado da reação que tem menos moles de gás.
a. PbS(s) + O2(g) ? Pb(s) + SO2(g) - À esquerda: 1 mole de O2 (g); à direita: 1 mole de SO2 (g). Total de moles de gás em ambos os lados é igual (1 mole). Neste caso, a mudança de volume não deslocará o equilíbrio.
b. CaCO3(s) ? CaO(s) + CO2(g) - À esquerda: 1 mole de CO2 (g); à direita: 1 mole de CO2 (g). Total de moles de gás em ambos os lados é igual. A mudança de volume não afetará o equilíbrio.
c. H2(g) + I2(g) ? 2 HI(g) - À esquerda: 1 mole de H2 + 1 mole de I2 = 2 moles de gás; à direita: 2 moles de HI. O número total de moles de gás é o mesmo (2 moles). A mudança de volume não afetará o equilíbrio.
d. CH4(g) + 2 O2(g) ? CO2(g) + 2 H2O(g) - À esquerda: 1 mole de CH4 + 2 moles de O2 = 3 moles de gás; à direita: 1 mole de CO2 + 2 moles de H2O = 3 moles de gás. O número total de moles de gás é o mesmo (3 moles). A mudança de volume não afetará o equilíbrio.
e. Fe2O3(s) + 3 CO(g) ? 2 Fe(s) + 3 CO2(g) - À esquerda: 3 moles de CO; à direita: 3 moles de CO2. O número total de moles de gás é o mesmo (3 moles). A mudança de volume não afetará o equilíbrio.
Analisando todas as opções, percebemos que o número total de moles de gás é igual em ambos os lados da equação em cada caso. Portanto, o ponto de equilíbrio não será alterado na maioria das situações, exceto em uma situação onde o número de moles de gás seja diferente, pois a pressão exercida pelo gás afetaria o deslocamento do equilíbrio.
Assim, a resposta é que, na opção c, embora o número de moles de reagentes e produtos seja igual, a mudança de volume favorece a formação dos produtos em reações heterogêneas.
No entanto, ao revisar as questões, na verdade, nenhuma das opções vai alterar o equilíbrio em razão de estarem todos os lados com a mesma quantidade de moles. A resposta correta deve ser a que tem mais quantidade de gases comparando com você. Portanto, desde que não há escolha correta que se adapta ao seu critério questionado, talvez esteja correta alguma dos outros pontos que cita as condições.
Dado que essa última análise deve ser vista como uma consideração dos moles de gases, a resposta correta seria tecnicamente nenhuma das opções alterará o equilíbrio devido a haver a mesma quantidade de gases. Se a resposta for qual alteração ocorrerá e o equilíbrio se alterará nas condições mencionadas, reforço que devemos considerar essas questões em formato de revisão.