Dada a seguinte reação química: 3 Fe3(s) + 4 H2O(g) ↔ Fe3O4(s) + 4 H2(g). Qual a representação correta da constante de equilíbrio.

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente tem uma reação química:
3 , Fe3(s) + 4 , H2O(g) rightarrow Fe3O4(s) + 4 , H2(g)
O que a gente precisa encontrar é a representação correta da constante de equilíbrio dessa reação. Para isso, vamos precisar entender um pouco sobre constantes de equilíbrio e como elas são formuladas.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar o que é uma constante de equilíbrio. Em química, quando uma reação atinge o equilíbrio, as concentrações dos reagentes e produtos não mudam mais. A constante de equilíbrio, $ K $, nos dá uma relação entre essas concentrações nesse ponto.
A fórmula geral para a constante de equilíbrio é:
K
Cada concentração é elevada ao seu respectivo coeficiente estequiométrico na reação.

Passo 3

Agora, vamos olhar para a nossa reação:
3 , Fe3(s) + 4 , H2O(g) rightarrow Fe3O4(s) + 4 , H2(g)
Notamos que temos substâncias no estado sólido (indicado pelo $ s $) e no estado gasoso (indicado pelo $ g $).
Uma coisa importante sobre constantes de equilíbrio é que sólidos e líquidos puros têm atividade igual a 1 e, por isso, não entram na expressão da constante de equilíbrio. Então, vamos focar apenas nas substâncias gasosas.

Passo 4

Identificando as substâncias gasosas na nossa reação, temos:
  • Reagente gasoso: $ H_2O(g) $ com coeficiente 4.
  • Produto gasoso: $ H_2(g) $ com coeficiente 4.
Agora, aplicando a fórmula da constante de equilíbrio:
H2O(g)

Resposta

A constante de equilíbrio é dada por:
K = [H2]^4[H2O]^4

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