A obtenção do ferro metálico nas usinas siderúrgicas, a partir da hematita, envolve o equilíbrio
(s)
(g) a) Escreva a expressão da constante de equilíbrio dessa reação em função das concentrações. b) Sabendo-se que o valor de Kc
, sob determinada temperatura T , indique as substâncias predominantes no equilíbrio nessa temperatura. c) Pode-se dizer que a adição de um catalisador aumenta o valor da constante de equilíbrio porque aumenta a velocidade da reação direta? Justifique.
Passo 1
Beleza, vamos lá! A questão fala sobre como a gente consegue transformar a hematita em ferro metálico nas siderúrgicas, usando uma reação química de equilíbrio. Precisamos resolver três partes:
a) Escrever a expressão da constante de equilíbrio usando as concentrações;
b) Com um valor dado para Kc, descobrir quais substâncias predominam no equilíbrio;
c) Discutir se adicionar um catalisador altera o valor da constante de equilíbrio porque acelera a reação direta.
a) Escrever a expressão da constante de equilíbrio usando as concentrações;
b) Com um valor dado para Kc, descobrir quais substâncias predominam no equilíbrio;
c) Discutir se adicionar um catalisador altera o valor da constante de equilíbrio porque acelera a reação direta.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que é a constante de equilíbrio, Kc. Ela nos diz a razão entre as concentrações dos produtos e dos reagentes quando a reação está em equilíbrio.
A reação é:
Só consideramos as espécies que estão em fase gasosa ou em solução para Kc, pois sólidos e líquidos puros têm atividades constantes e não entram na expressão.
Então, identificando os reagentes e produtos gasosos:
- Reagentes gasosos:
- Produtos gasosos:
Agora, a expressão de Kc fica:
Passo 3
Agora, com Kc =
, queremos saber quais substâncias estão em maior quantidade no equilíbrio. Como Kc é muito maior que 1, isso indica que, no equilíbrio, os produtos estão muito mais concentrados que os reagentes.
Ou seja, a concentração de
é muito maior que a de
no equilíbrio.
Passo 4
Por último, sobre o catalisador: um catalisador acelera a velocidade de uma reação sem ser consumido nela. Ele faz isso diminuindo a energia de ativação necessária para a reação ocorrer, tanto na direta quanto na reversa.
Importante lembrar que o catalisador não altera a posição do equilíbrio nem o valor de Kc, porque ele afeta igualmente as velocidades das reações direta e inversa.
Resposta
a) A constante de equilíbrio é
.
b) Com
, as substâncias predominantes no equilíbrio são
e
.
c) Não, a adição de um catalisador não aumenta o valor da constante de equilíbrio, pois ele apenas acelera a velocidade das reações direta e inversa igualmente, sem alterar a posição de equilíbrio.
Exercícios relacionados
Para o equilíbrio
o valor da constante de equilíbrio Kc é
a
. Se, no recipiente, as concentrações das três substâncias acima são:
e
, de que maneira estas concentrações mudarão, à medida que o sistema se aproxima do equilíbrio, se a temperatura for mantida a
?
O equilíbrio entre a hemoglobina, Hm, o monóxido de carbono,
, e o oxigênio,
, pode ser representado pela equação:
(g) sendo a constante de equilíbrio,
. Estima-se que os pulmões de um fumante sejam expostos a uma concentração de monóxido de carbono,
, igual a
e de oxigênio,
, igual a
. Nesse caso, qual a razão entre a concentração de hemoglobina ligada ao monóxido de carbono, [Hm
CO], e a concentração de hemoglobina ligado ao oxigênio,
?
3,4 g de
(g) são aquecidos a
num recipiente indeformável de
de capacidade. Estabelecido o equilíbrio, verifica-se que pressão total no sistema é igual a 21,2 atm. Calcule a porcentagem de dissociação térmica do
, nas condições acima. Equação de dissociação:
Massa molar do
A reação para a formação do
foi estudada a
. Nesta temperatura, e a partir de determinadas condições iniciais, as pressões encontradas no equilíbrio foram:
; e
. a) Calcule o valor de Kp para essa reação a
. b) Utilizando o resultado do item