A constante de equilíbrio Kc para a reação COCl2(g) <=ftarrows Cl2(g)+CO(g) é 0,00463 a 527^circ C.
Se um reator de 1,0 L é preenchido inicialmente com 0,1 mol de COCl2 puro, quais serão as concentrações, em mol/L, de COCl2, Cl2 e CO no equilíbrio?
[COCl2]=
[Cl2]=
[CO]=

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente está lidando com equilíbrio químico, um conceito fundamental na química que mostra como as concentrações das substâncias envolvidas numa reação se equilibram quando a reação atinge um estado estável. Para isso, vamos precisar usar a constante de equilíbrio ( Kc), que nos ajuda a entender a proporção das concentrações dos produtos e reagentes no equilíbrio.

Passo 2

Primeiro, vamos identificar as substâncias envolvidas na reação:
COCl2(g) <=ftarrows Cl2(g) + CO(g)
Temos:
  • Reagente: COCl2
  • Produtos: Cl2 e CO
Inicialmente, temos 0,1 mol de COCl2 em um reator de 1,0 L, o que significa que a concentração inicial de COCl2 é:
[COCl2]0 = 0,1 , mol1,0 , L = 0,1 , mol/L
E as concentrações iniciais de Cl2 e CO são 0 mol/L, pois ainda não foram formados.

Passo 3

Vamos usar uma tabela chamada ICE (Initial, Change, Equilibrium) para organizar as informações:
Substância Inicial (M) Mudança (M) Equilíbrio (M)
COCl2 0,1 -x 0,1 - x
Cl2 0 +x 0 + x = x
CO 0 +x 0 + x = x
Aqui, x representa a quantidade de COCl2 que reage até atingir o equilíbrio, formando Cl2 e CO.

Passo 4

Agora, vamos expressar as concentrações no equilíbrio em termos de x:
  • [COCl2] = 0,1 - x
  • [Cl2] = x
  • [CO] = x

Passo 5

A constante de equilíbrio ( Kc) para a reação é dada por:
Kc = [Cl2] times [CO][COCl2]
Substituindo as concentrações que expressamos em termos de x:
0,00463 = x times x0,1 - x = x^20,1 - x

Passo 6

Agora, vamos resolver a equação para encontrar x:
0,00463 = x^20,1 - x
Multiplicando ambos os lados por (0,1 - x):
0,00463 times (0,1 - x) = x^2
Distribuindo o times:
0,000463 - 0,00463x = x^2
Rearranjando a equação:
x^2 + 0,00463x - 0,000463 = 0
Agora, temos uma equação quadrática na forma ax^2 + bx + c = 0. Podemos resolver usando a fórmula de Bhaskara:
x = -b pm raizb^2 - 4ac2a
Onde:
  • a = 1
  • b = 0,00463
  • c = -0,000463
Calculando o discriminante ( De):
De
De
Então:
x = -0,00463 pm raiz0,00187393692
x = -0,00463 pm 0,043272
Considerando apenas a solução positiva (pois concentrações não podem ser negativas):
x = -0,00463 + 0,043272 = 0,038642 = 0,01932 , mol/L

Resposta

As concentrações no equilíbrio são:
[COCl2] = 0,1 - 0,01932 = 0,08068 , mol/L
[Cl2] = 0,01932 , mol/L
[CO] = 0,01932 , mol/L
Arredondando para três casas decimais:
[COCl2] approx 0,081 , mol/L
[Cl2] approx 0,019 , mol/L
[CO] approx 0,019 , mol/L

Exercícios relacionados