(PUC-RS) Um equilíbrio envolvido na formação da chuva ácida está representado pela equação:
2SO2(g) + O2(g) ↔ 2SO3(g)
Em um recipiente de 1 litro, foram misturados 6 mols de dióxido de enxofre e 5 mols de oxigênio. Depois de algum tempo, o sistema atingiu o equilíbrio; o número de mols de trióxido de enxofre medido foi 4. O valor aproximado da constante de equilíbrio é:
a) 0,53
b) 0,66
c) 0,75
d) 1,33
e) 2,33

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente está lidando com equilíbrio químico, especificamente com a reação que forma chuva ácida:
2SO2(g) + O2(g) rightarrow 2SO3(g)
O que a gente precisa fazer é descobrir o valor da constante de equilíbrio dessa reação com base nas quantidades de reagentes e produtos no equilíbrio. Para isso, vamos usar algumas ferramentas da química, como a tabela ICE (Inicial, Mudança, Equilíbrio) e a fórmula da constante de equilíbrio.

Passo 2

Vamos começar identificando as quantidades iniciais de cada substância no recipiente:
  • Dióxido de enxofre (SO₂): 6 mols
  • Oxigênio (O₂): 5 mols
  • Trióxido de enxofre (SO₃): 0 mols (não tem no início)
O recipiente tem 1 litro, então as concentrações iniciais são iguais aos números de mols.

Passo 3

Sabemos que no equilíbrio foram formados 4 mols de SO₃. Vamos chamar essa quantidade de “x”. Pela equação balanceada, para cada 2 mols de SO₃ formados, consomemos 2 mols de SO₂ e 1 mol de O₂. Então:
  • Mudança em SO₃: +4 mols
  • Mudança em SO₂: -4 mols (porque para cada 2 mols de SO₃, perde-se 2 mols de SO₂)
  • Mudança em O₂: -2 mols (porque para cada 2 mols de SO₃, perde-se 1 mol de O₂)

Passo 4

Agora, vamos calcular as concentrações no equilíbrio:
  • SO₂ no equilíbrio: 6 mols - 4 mols = 2 mols
  • O₂ no equilíbrio: 5 mols - 2 mols = 3 mols
  • SO₃ no equilíbrio: 0 mols + 4 mols = 4 mols
Como o volume é 1 litro, as concentrações são iguais aos números de mols:
  • [SO2] = 2,M
  • [O2] = 3,M
  • [SO3] = 4,M

Passo 5

Vamos lembrar a fórmula da constante de equilíbrio (Kc) para a reação:
2SO2(g) + O2(g) rightarrow 2SO3(g)
A expressão de $ K_c $ é:
Kc
Isso porque, na expressão de $ K_c $, cada concentração é elevada ao seu coeficiente estequiométrico da reação.

Passo 6

Agora é só substituir as concentrações encontradas na fórmula:
Kc = (4)^2(2)^2 times 3 = 164 times 3 = 1612 = 1,33

Resposta

O valor aproximado da constante de equilíbrio é 1,33, que corresponde à opção d).

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