Uma amostra de 30,0 g de carbamato de amônio, NH4(NH2 CO2) foi colocada em um frasco de 0,250 L a vácuo e a 25^circ C. No equilíbrio, o frasco continha 23,4 mg de CO2.
NH4(NH2) CO2(s) rightarrow 2 NH3(g)+CO2(g)
Dados: MM NH4(NH2) CO2=78 g / mol^2 e CO2=44 g / mol.
a) Faça o quadro indicando as concentrações dos reagentes e produtos no início, na reação e no equilíbrio;
b) Qual o valor da Kc para reação?

Passo 1

Beleza, vamos começar resumindo o que a questão nos apresenta. Temos uma amostra de 30,0 g de carbamato de amônio, cuja fórmula é NH4(NH2 CO2), colocada em um frasco de 0,250 L a vácuo e a 25°C. No equilíbrio, sobraram 23,4 mg de CO2. A reação envolvida é a decomposição do carbamato de amônio em amônia ( NH3) e dióxido de carbono ( CO2). Vamos precisar usar conceitos de equilíbrio químico, cálculo de concentrações e a expressão da constante de equilíbrio Kc.

Passo 2

Primeiro, vamos converter todas as massas para unidades de mols, pois isso facilita o cálculo das concentrações. Sabemos que a massa molar do carbamato de amônio é 78 g/mol e a do CO2 é 44 g/mol.
Para o CO2:
Mols de CO2 = 23,4 mg44 g/mol = 0,0234 g44 g/mol approx 5,32 times 10^-4 mol

Passo 3

Agora, vamos montar uma tabela de concentração para reagentes e produtos nos diferentes estados: início, durante a reação e no equilíbrio. A tabela é conhecida como quadro de equilíbrio.
Espécie Inicial (mol/L) Variação (mol/L) Equilíbrio (mol/L)
NH4(NH2) CO2(s) - - x -
NH3(g) 0 + 2x 2x
CO2(g) 0 + x x
Aqui, x representa a concentração de CO2 no equilíbrio, que já calculamos como 5,32 times 10^-4 mol.

Passo 4

Como o volume do frasco é de 0,250 L, vamos calcular a concentração de CO2 no equilíbrio:
[CO2] = 5,32 times 10^-4 mol0,250 L = 2,13 times 10^-3 mol/L
Então, x = 2,13 times 10^-3 M.

Passo 5

Agora, usando a tabela de equilíbrio, podemos determinar as concentrações de NH3:
[NH3] = 2x = 2 times 2,13 times 10^-3 M = 4,26 times 10^-3 M

Passo 6

A reação de equilíbrio é:
NH4(NH2) CO2(s) rightarrow 2 NH3(g) + CO2(g)
A expressão da constante de equilíbrio Kc para essa reação é:
Kc = [NH3]^2 times [CO2]1
Observamos que o NH4(NH2) CO2 é sólido, então sua concentração não aparece na expressão de Kc.

Passo 7

Substituindo os valores das concentrações no equilíbrio na expressão de Kc:
Kc = (4,26 times 10^-3)^2 times (2,13 times 10^-3)1 = (1,817 times 10^-5) times (2,13 times 10^-3) approx 3,87 times 10^-8

Resposta

A constante de equilíbrio Kc para a reação é aproximadamente 3,87 times 10^-8.

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