Balanceie as seguintes equações usando os menores coeficientes inteiros, e depois escreva a expressão do equilíbrio Ke de cada uma das reações:
(a) CH 4(g)+O 2(g) rightarrows CO 2(g)+H 2 O(g)

Passo 1

Beleza, o que a gente tem aqui é uma equação química que mostra a queima do metano ( CH4) com oxigênio ( O2) formando dióxido de carbono ( CO2) e água ( H2O). Nosso objetivo é balancear essa equação, ou seja, deixar o número de átomos de cada elemento igual nos dois lados da seta. Depois disso, vamos escrever a expressão do equilíbrio químico Ke para essa reação. Para isso, vamos precisar saber contar os átomos e entender como montar a expressão de Ke.

Passo 2

Primeiro, vamos contar os átomos de cada elemento nos reagentes (lado esquerdo) e nos produtos (lado direito) para ver onde precisa ajustar.
Reagentes:
  • C: 1 (do CH4)
  • H: 4 (do CH4)
  • O: 2 (do O2)
Produtos:
  • C: 1 (do CO2)
  • H: 2 (da H2O)
  • O: 3 (2 do CO2 + 1 da H2O)
Vimos que o hidrogênio e o oxigênio estão desequilibrados. Precisamos ajustar os coeficientes para igualar esses números.

Passo 3

Vamos começar equilibrando o hidrogênio. No lado dos reagentes temos 4 átomos de H, e nos produtos só 2. Para igualar, colocamos um coeficiente 2 na água:
CH4(g) + O2(g) rightarrows CO2(g) + 2,H2O(g)
Agora, vamos contar de novo:
Produtos:
  • H: 4 (2 moléculas de H2O, cada uma com 2 H)
Agora o hidrogênio está equilibrado. Vamos ver o oxigênio.

Passo 4

Contando o oxigênio novamente:
Reagentes:
  • O: 2
Produtos:
  • CO2: 2 átomos de O
  • 2,H2O: 2 átomos de O
  • Total: 4 átomos de O
Para equilibrar, precisamos ter 4 átomos de oxigênio nos reagentes. Como cada molécula de O2 tem 2 átomos de O, colocamos um coeficiente 2 na O2:
CH4(g) + 2,O2(g) rightarrows CO2(g) + 2,H2O(g)

Passo 5

Vamos checar se está tudo equilibrado agora:
Reagentes:
  • C: 1
  • H: 4
  • O: 4 (2 moléculas de O2)
Produtos:
  • C: 1
  • H: 4
  • O: 4 (1 CO2 + 2 H2O)
Tudo está igual nos dois lados. A equação está balanceada!

Passo 6

Agora, vamos escrever a expressão do equilíbrio Ke. A expressão de Ke é dada pela razão das concentrações dos produtos elevadas aos seus coeficientes sobre as concentrações dos reagentes também elevadas aos seus coeficientes.
Para a reação balanceada:
CH4(g) + 2,O2(g) rightarrows CO2(g) + 2,H2O(g)
A expressão do Ke fica:
Ke = [CO2] times [H2O]^2[CH4] times [O2]^2

Resposta

A equação balanceada é:
CH4(g) + 2,O2(g) rightarrows CO2(g) + 2,H2O(g)
E a expressão do equilíbrio Ke é:
Ke = [CO2] times [H2O]^2[CH4] times [O2]^2

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