A 25^circ C, 0,056 mol de O2 e 0,020 mol de N2 O foram colocados em um recipiente de 1 L e levados a reagir de acordo com a equação:
2 N2 O(g)+3 O2(g) long<=ftrightarrow 4 NO2(g)
Quando o sistema atingiu o equilíbrio, a concentração de NO2 encontrada foi de 0,020 mol. ^-1. Determine:
a) Quais as concentrações de N2 O e O2 no equilíbrio.
b) Qual o valor de Kc para esta reação na temperatura dada.

Passo 1

Beleza, vamos lá! Primeiro, vamos entender o que o enunciado está nos dizendo. Temos uma reação química no estado gasoso:
2 N2O(g) + 3 O2(g) long<=ftrightarrow 4 NO2(g)
Inicialmente, colocamos 0,056 mol de O2 e 0,020 mol de N2O em um recipiente de 1 litro a 25°C. Quando a reação atinge o equilíbrio, a concentração de NO2 é de 0,020 mol/L. Vamos resolver duas partes:
a) Determinar as concentrações de N2O e O2 no equilíbrio.
b) Calcular o valor de Kc para essa reação na temperatura dada.
Para resolver isso, vamos precisar usar conceitos de equilíbrio químico e a expressão da constante de equilíbrio ( Kc).

Passo 2

Vamos começar com a parte a). Primeiro, precisamos expressar as concentrações iniciais, as mudanças durante a reação e as concentrações no equilíbrio usando uma tabela de ICE (Initial, Change, Equilibrium).
Inicial:
  • [ N2O] = 0,020 mol/L
  • [ O2] = 0,056 mol/L
  • [ NO2] = 0 mol/L
Mudança:
Vamos chamar de -2x a mudança para N2O, -3x para O2 e +4x para NO2, com base nos coeficientes estequiométricos da reação.
Equilíbrio:
  • [ N2O] = 0,020 - 2x
  • [ O2] = 0,056 - 3x
  • [ NO2] = 0 + 4x = 4x
Sabemos que no equilíbrio, [ NO2] = 0,020 mol/L, então podemos usar isso para encontrar x.

Passo 3

Vamos usar a informação que [ NO2] no equilíbrio é 0,020 mol/L para encontrar o valor de x.
Sabemos que:
4x = 0,020
Vamos resolver para x:
x = 0,0204 = 0,005 , mol/L
Agora que temos o valor de x, podemos calcular as concentrações de N2O e O2 no equilíbrio.

Passo 4

Usando o valor de x = 0,005 , mol/L, vamos calcular:
Para N2O:
[N2O] = 0,020 - 2x = 0,020 - 2 times 0,005 = 0,020 - 0,010 = 0,010 , mol/L
Para O2:
[O2] = 0,056 - 3x = 0,056 - 3 times 0,005 = 0,056 - 0,015 = 0,041 , mol/L

Passo 5

Agora, vamos para a parte b): Calcular o valor de Kc para a reação na temperatura dada.
A expressão da constante de equilíbrio ( Kc) para a reação é:
Kc = [NO2]^4[N2O]^2 [O2]^3
Substituindo as concentrações no equilíbrio que calculamos:
Kc = (0,020)^4(0,010)^2 times (0,041)^3
Vamos calcular isso passo a passo.

Passo 6

Primeiro, vamos calcular o numerador e o denominador separadamente.
Numerador:
(0,020)^4 = 0,020 times 0,020 times 0,020 times 0,020 = 1.6 times 10^-7
Denominador:
(0,010)^2 times (0,041)^3 = (0,0001) times (0,000068921) = 6,8921 times 10^-9
Agora, dividimos o numerador pelo denominador:
Kc = 1.6 times 10^-76,8921 times 10^-9 approx 23,22

Resposta

a) No equilíbrio, as concentrações são:
  • [N2O] = 0,010 , mol/L
  • [O2] = 0,041 , mol/L
b) O valor de Kc para a reação a 25°C é aproximadamente 23,22.

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