O que é a Lei da ação de massa? Ilustre-a usando a reação:
Qual é a diferença entre expressão da constante de equilíbrio e constante de equilibrio para determinado equilíbrio? Desenvolva um experimento que poderia ser usado para determinar o valor da constante de equilíbrio para a reação.

Passo 1

Então, vamos lá! O exercício que temos aqui está dividido em três partes principais. Primeiro, ele pede para explicar o que é a Lei da Ação de Massa e ilustrá-la com a reação fornecida:
Depois, quer saber qual a diferença entre a expressão da constante de equilíbrio e a constante de equilíbrio para um determinado equilíbrio. Por fim, solicita que a gente desenvolva um experimento para determinar o valor da constante de equilíbrio dessa reação específica. Para resolver tudo isso, vamos precisar entender conceitos de equilíbrio químico, a própria Lei da Ação de Massa e como calcular e interpretar constantes de equilíbrio.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que é a Lei da Ação de Massa. Basicamente, essa lei afirma que, para uma reação química no equilíbrio, a razão entre o produto das concentrações dos produtos e o produto das concentrações dos reagentes, cada uma elevada ao seu respectivo coeficiente estequiométrico, é constante a uma temperatura constante. Essa constante é conhecida como constante de equilíbrio, denotada por .
Aplicando isso à reação dada:
A constante de equilíbrio será:
Aqui, é a concentração do produto, e e são as concentrações dos reagentes no equilíbrio.

Passo 3

Agora, vamos diferenciar a expressão da constante de equilíbrio da constante de equilíbrio para um determinado equilíbrio.
  • Expressão da constante de equilíbrio: É a fórmula geral que relaciona as concentrações dos produtos e reagentes, cada uma elevada ao seu coeficiente estequiométrico, conforme a reação balanceada. No nosso caso, a expressão é:
  • Constante de equilíbrio para um determinado equilíbrio: É o valor numérico específico dessa expressão para uma reação em particular a uma dada temperatura. Ou seja, depois de medir as concentrações no equilíbrio, substituímos na expressão para encontrar o valor de .
Então, a expressão é a fórmula que usamos, e a constante de equilíbrio é o resultado dessa fórmula para as condições específicas do equilíbrio.

Passo 4

Por fim, vamos desenvolver um experimento para determinar o valor da constante de equilíbrio para a reação dada.
Experimento Proposto:
  1. Preparação da Mistura de Reagentes: Em um recipiente fechado, misture quantidades conhecidas de e em estado gasoso.
  2. Alcance do Equilíbrio: Deixe a reação ocorrer até que atinja o equilíbrio químico. Isso pode levar algum tempo, dependendo das condições como temperatura e pressão.
  3. Medição das Concentrações no Equilíbrio:
    • Utilize técnicas como espectroscopia ou métodos de titulação para medir as concentrações de , e no ponto de equilíbrio.
  4. Cálculo da Constante de Equilíbrio:
    • Insira as concentrações medidas na expressão da constante de equilíbrio:
  5. Análise dos Resultados:
    • O valor obtido para indicará a posição do equilíbrio da reação. Um grande sugere que a reação favorece os produtos, enquanto um pequeno indica que os reagentes prevalecem.
Esse experimento permite determinar experimentalmente o valor de para a reação específica, fornecendo insights sobre o comportamento do sistema em equilíbrio.

Resposta

A Lei da Ação de Massa descreve que, para a reação , a constante de equilíbrio é dada por:

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