( 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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d)
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