Escreva a expressão para o quociente de reação (Q) para as seguintes equações químicas balanceadas. Na expressão, use:
  • [ i ] para indicar a concentração da substância líquida i em termos da molaridade (mol/L);
  • Pi para indicar a pressão parcial das substâncias em fase gasosa (atm).
    CH4(g)+2 O2(g) CO2(g)+2 H2 O(g)

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! O que precisamos fazer aqui é escrever a expressão para o quociente de reação $ Q $ com base na equação química balanceada fornecida. Vamos usar as concentrações das substâncias líquidas e as pressões parciais das substâncias gasosas. Para isso, vamos precisar entender como montar a expressão de $ Q $ usando as concentrações e pressões conforme indicado no enunciado.

Passo 2

Primeiro, vamos relembrar o que é o quociente de reação $ Q $. Ele é uma expressão que relaciona as concentrações ou pressões das substâncias envolvidas numa reação química em qualquer ponto no tempo, não necessariamente no equilíbrio. A fórmula geral para $ Q $ depende do estado físico das substâncias (se são gases ou em solução).

Passo 3

No nosso caso, todas as substâncias estão na fase gasosa, então vamos utilizar as pressões parciais ($ P_i $) para construir a expressão de $ Q $. A expressão de $ Q $ para uma reação química balanceada é dada pela razão entre os produtos das pressões parciais dos produtos elevados aos seus coeficientes estequiométricos e os reagentes da mesma forma.

Passo 4

Vamos aplicar isso à nossa equação:
CH4(g) + 2, O2(g) CO2(g) + 2, H2O(g)
Aqui, os coeficientes estequiométricos são:
  • $ \mathrm{CH}_4 $: 1
  • $ \mathrm{O}_2 $: 2
  • $ \mathrm{CO}_2 $: 1
  • $ \mathrm{H}_2\mathrm{O} $: 2

Passo 5

Agora, vamos montar a expressão de $ Q $ usando esses coeficientes. A expressão fica assim:
Q
Aqui, $ P_{\mathrm{CO}{2}} $ e $ P{\mathrm{H}2\mathrm{O}} $ são as pressões parciais dos produtos, e $ P{\mathrm{CH}4} $ e $ P{\mathrm{O}_2} $ são as pressões parciais dos reagentes.

Resposta

A expressão para o quociente de reação $ Q $ é:
Q

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