Um estudante colocou 0,2 mol de
e
de
dentro de um recipiente de 1,0 litro, a
. Após a reação
atingir o equilíbrio, foi observado que o frasco continha 0,12 mol de PCl3. Qual é o valor de
para a reação a essa temperatura?
Passo 1
Vamos dar uma olhada no que a questão está pedindo. Temos uma reação química onde PCl₃ reage com Cl₂ para formar PCl₅. Inicialmente, colocamos 0,2 mol de PCl₃ e 0,1 mol de Cl₂ em um recipiente de 1,0 litro a 250°C. Quando a reação atinge o equilíbrio, observamos que restam 0,12 mol de PCl₃. Nosso objetivo é encontrar o valor da constante de equilíbrio,
, para essa reação nessa temperatura.
Para resolver isso, vamos precisar entender o conceito de equilíbrio químico e como construir uma tabela de variação de concentrações. Usaremos a fórmula da constante de equilíbrio que relaciona as concentrações dos reagentes e produtos no equilíbrio.
Passo 2
Primeiro, vamos escrever a equação balanceada da reação:
Isso nos diz que 1 mol de PCl₃ reage com 1 mol de Cl₂ para formar 1 mol de PCl₅.
Passo 3
Agora, vamos montar uma tabela para acompanhar as mudanças nas concentrações durante a reação. Vamos considerar as mols e, como o volume do recipiente é 1,0 litro, as molaridades serão iguais aos números de mols.
Substância | Inicial (mol/L) | Variação (mol/L) | Equilíbrio (mol/L) |
---|---|---|---|
PCl₃ | 0,2 | -x | 0,12 |
Cl₂ | 0,1 | -x | 0,1 - x |
PCl₅ | 0 | +x | x |
Sabemos que no equilíbrio, restam 0,12 mol de PCl₃, então a variação para PCl₃ foi de -x = 0,2 - 0,12 => x = 0,08 mol/L. Isso significa que formaram-se 0,08 mol de PCl₅ e consumiram-se 0,08 mol de Cl₂.
Passo 4
Substituindo x na tabela:
Substância | Inicial (mol/L) | Variação (mol/L) | Equilíbrio (mol/L) |
---|---|---|---|
PCl₃ | 0,2 | -0,08 | 0,12 |
Cl₂ | 0,1 | -0,08 | 0,02 |
PCl₅ | 0 | +0,08 | 0,08 |
Passo 5
Agora, vamos usar a expressão da constante de equilíbrio
para a reação:
Onde:
-
é a concentração de PCl₅ no equilíbrio, -
é a concentração de PCl₃ no equilíbrio, -
é a concentração de Cl₂ no equilíbrio.
Passo 6
Substituindo os valores que encontramos na expressão do
:
Passo 7
Calculando o valor de
:
Resposta
O valor da constante de equilíbrio,
, para a reação a 250°C é aproximadamente 33,33.