Considere o seguinte equilibrio entre os óxidos de nitrogênio: NO2(g)+N2 O(g) <=ftharpoons 3 NO(g) De0 (a) A constante de equilíbrio aumentará ou diminuirá com o aumento da temperatura? Justifique sua resposta. (b) A temperatura constante, como uma variação no volume do recipiente afetaria a fração de produtos na mistura em equilíbrio?
Teórica

Passo 1

Vamos dar uma olhada no enunciado do exercício. Temos um equilíbrio químico entre óxidos de nitrogênio representado por:
NO2(g) + N2O(g) <=ftharpoons 3 NO(g) De 0
Conteúdo da matéria: Este exercício envolve Termodinâmica Química, especificamente Equilíbrios Químicos e como eles são afetados por variações de temperatura e volume.
O que vamos precisar: Conhecer o conceito de constante de equilíbrio ( K), o princípio de Le Chatelier e entender como mudanças de temperatura e volume influenciam o equilíbrio químico.

Passo 2

Vamos começar respondendo a parte (a) do exercício:
Parte (a): A constante de equilíbrio aumentará ou diminuirá com o aumento da temperatura? Justifique sua resposta.
Primeiro, precisamos lembrar que a constante de equilíbrio ( K) depende da temperatura. A relação entre K e T pode ser entendida através da Equação de Van 't Hoff, que relaciona a variação de K com a temperatura.

Passo 3

Sabemos que a reação tem De 0, ou seja, é endotérmica. Para reações endotérmicas, aumentando a temperatura, o equilíbrio tende a se deslocar para os produtos para absorver o calor adicional.
De acordo com o Princípio de Le Chatelier, se adicionarmos calor a uma reação endotérmica, o sistema ajusta-se de modo a consumir o excesso de calor, deslocando o equilíbrio para a direita (produtos).

Passo 4

Quando o equilíbrio se desloca para os produtos com o aumento da temperatura em uma reação endotérmica, a constante de equilíbrio ( K) aumenta. Isso ocorre porque a concentração dos produtos aumenta em relação aos reagentes.

Passo 5

Agora, vamos para a parte (b):
Parte (b): A temperatura constante, como uma variação no volume do recipiente afetaria a fração de produtos na mistura em equilíbrio?
Aqui, mantemos a temperatura constante e variamos o volume do recipiente. Precisamos entender como essa mudança afeta o equilíbrio.

Passo 6

A alteração do volume afeta a pressão do sistema. Segundo o Princípio de Le Chatelier, se diminuirmos o volume (aumentando a pressão), o equilíbrio se desloca para o lado com menos moles de gás. Se aumentarmos o volume (diminuindo a pressão), o equilíbrio se desloca para o lado com mais moles de gás.

Passo 7

Analisando a reação:
NO2(g) + N2O(g) <=ftharpoons 3 NO(g)
No lado dos reagentes, temos 1 + 1 = 2 moles de gás. No lado dos produtos, temos 3 moles de gás.

Passo 8

Assim, se aumentarmos o volume do recipiente (diminuindo a pressão), o equilíbrio se desloca para o lado com mais moles de gás, ou seja, para os produtos. Isso aumenta a fração de produtos na mistura.

Resposta

(a) A constante de equilíbrio ( K) aumenta com o aumento da temperatura, pois a reação é endotérmica e o sistema favorece a formação de produtos para absorver o calor adicional.
(b) Mantendo a temperatura constante, aumentar o volume do recipiente faz com que a fração de produtos na mistura em equilíbrio aumente, já que o equilíbrio se desloca para o lado com mais moles de gás.

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