A constante de equilíbrio Kc para a reação N2(g)+O2(g) <=ftarrows 2 NO(g) é 0,0396.
a) Se um reator de 1,0 L é preenchido inicialmente com 0,10 mol de N2 e 0,10 mol de O2, quais serão as concentrações, em mol/L, de N2, O2 e NO no equilíbrio?
[N2]=
[O2]=
[NO]=
b) Preveja se cada uma das seguintes mudanças tenderá a deslocar o equilíbrio na direção dos reagentes ou produtos.
Remoção de NO:
Adição de O2 :
Aumento do volume do recipiente:
Adição de um catalisador:

Passo 1

Beleza, vamos lá! Temos um exercício de química sobre equilíbrio químico. A gente vai precisar usar o conceito de constante de equilíbrio ( Kc) e entender como as concentrações das substâncias mudam até atingirem o equilíbrio. Vamos resolver as partes a) e b) do exercício.

Passo 2

Parte a)
Primeiro, vamos determinar as concentrações de N2, O2 e NO no equilíbrio. A gente vai usar a tabela ICE (Inicial, mudança, Equilíbrio) para isso.

Passo 3

Configuração da tabela ICE:
A reação é:
N2(g) + O2(g) <=ftarrows 2 NO(g)
c|ccc & N2 & O2 & NO hline Inicial (mol/L) & 0,10 & 0,10 & 0 Mudança (mol/L) & -x & -x & +2x Equilíbrio (mol/L) & 0,10 - x & 0,10 - x & 2x çí

Passo 4

Agora, vamos usar a expressão da constante de equilíbrio ( Kc):
Kc = [NO]^2[N2][O2]
Substituindo os valores da tabela ICE:
0,0396 = (2x)^2(0,10 - x)(0,10 - x)

Passo 5

Resolvendo a equação para x:
0,0396 = 4x^2(0,10 - x)^2
Tomamos a raiz quadrada de ambos os lados:
raiz0,0396 = 2x0,10 - x
Calculando raiz0,0396 approx 0,199:
0,199 = 2x0,10 - x
Multiplicando ambos os lados por (0,10 - x):
0,199(0,10 - x) = 2x
0,0199 - 0,199x = 2x
Somando 0,199x aos dois lados:
0,0199 = 2,199x
Dividindo ambos os lados por 2,199:
x approx 0,01992,199 approx 0,00905 , mol/L

Passo 6

Agora, substituímos x nas expressões de equilíbrio:
[N2] &= 0,10 - 0,00905 approx 0,0909 , mol/L [O2] &= 0,10 - 0,00905 approx 0,0909 , mol/L [NO] &= 2 times 0,00905 approx 0,0181 , mol/L

Passo 7

Parte b)
Agora, vamos analisar como determinadas mudanças afetam o equilíbrio usando o princípio de Le Chatelier.
  1. Remoção de NO:
    • Se a gente remove NO, o sistema tenta compensar essa perda. Então, ele vai formar mais NO, ou seja, desloca o equilíbrio para a direita (produtos).
  2. Adição de O2:
    • Ao adicionar mais O2, aumenta a concentração dos reagentes. O equilíbrio vai se deslocar para a direita, formando mais NO.
  3. Aumento do volume do recipiente:
    • Aumentar o volume diminui a pressão. A reação tem 2 mols de gás na frente e 2 na trás, então não há mudança no equilíbrio.
  4. Adição de um catalisador:
    • Catalisadores aceleram a velocidade de reação sem alterar a posição do equilíbrio. Portanto, não há deslocamento.

Resposta

a)
[N2] approx 0,0909 , mol/L, [O2] approx 0,0909 , mol/L, [NO] approx 0,0181 , mol/L
b)
  • Remoção de NO: Desloca para os produtos.
  • Adição de O2: Desloca para os produtos.
  • Aumento do volume do recipiente: Nenhuma mudança no equilíbrio.
  • Adição de um catalisador: Nenhuma mudança no equilíbrio.

Exercícios relacionados