( 5,0 ponto) Calcule a constante de equilíbrio para a reação abaixo a
e conclua sobre a sua espontaneidade.
Passo 1
Então, temos uma reação química que ocorre a 25°C, e precisamos calcular a constante de equilíbrio
para essa reação. Além disso, queremos saber se a reação é espontânea. Para resolver isso, vamos precisar entender o que é a constante de equilíbrio, como calculá-la a partir das concentrações dos reagentes e produtos, e como relacionar isso à espontaneidade da reação.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar o que é a constante de equilíbrio
. Ela nos diz a proporção entre as concentrações dos produtos e dos reagentes quando a reação está em equilíbrio. A expressão geral para
é:
Cada concentração é elevada ao seu respectivo coeficiente estequiométrico na equação balanceada.
Passo 3
Agora, vamos aplicar isso à nossa reação específica:
A água (
) é um solvente líquido e não aparece na expressão da constante de equilíbrio. Então, a expressão para
fica:
Passo 4
Para calcular
, precisamos das concentrações molares de cada espécie química no equilíbrio. Supondo que já tenhamos essas concentrações, basta substituí-las na expressão que montamos.
Por exemplo, se tivermos:
Então:
Passo 5
Agora, para concluir sobre a espontaneidade da reação, usamos a relação entre a constante de equilíbrio
e a variação de energia livre de Gibbs
:
Onde:
-
é a constante dos gases (8,314 J/mol·K) -
é a temperatura em Kelvin (25°C = 298 K)
Se
,
será negativo, indicando que a reação é espontânea. Se
,
será positivo, indicando que a reação não é espontânea.
No nosso exemplo,
, que é menor que 1. Portanto,
será positivo, e a reação não é espontânea nas condições dadas.
Resposta
A constante de equilíbrio
para a reação a 25°C é
. Como
, a reação não é espontânea nessas condições.
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).
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d)
d)
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