Na química da atmosfera, a reação química seguinte converte , o óxido de enxofre predominantemente na combustão de materiais que contêm enxofre, em , que pode combinar com para formar ácido sulfúrico (e, portanto, contribui para a chuva ácida):
(a) Escreva a expressão para , para este equilíbrio.
(b) Calcule o valor de para este equilíbrio, usando os valores de do Apêndice 2.
© Calcule o valor de para este equilíbrio.
(d) Se 1,00 bar de e 1,00 bar de forem fechados em um sistema na presença de algum líquido, em que direção o equilíbrio irá se deslocar?

Passo 1

Beleza, vamos dar uma olhada nessa questão de química atmosférica! A gente tem uma reação que transforma dióxido de enxofre ( ) em trióxido de enxofre ( ), que depois pode formar ácido sulfúrico e contribuir para a chuva ácida. O que a gente precisa fazer aqui são quatro partes:
a) Escrever a expressão da constante de equilíbrio ( ) para essa reação.
b) Calcular a variação da energia livre padrão ( ) para o equilíbrio usando valores de entalpia padrão de formação.
c) Calcular o valor de usando o encontrado.
d) Analisar para qual lado o equilíbrio vai se deslocar se a gente fechar um sistema com certas pressões de e na presença de um pouco de líquido.
Vamos resolver cada parte passo a passo!

Passo 2

Parte a: Escrever a expressão para
Primeiro, precisamos lembrar que a constante de equilíbrio ( ) para uma reação química é dada pelas concentrações ou pressões dos produtos elevados aos seus coeficientes estequiométricos divididos pelas concentrações ou pressões dos reagentes elevados aos seus coeficientes.
Para a reação dada:
Observe que está no estado líquido. Em equilíbrio, as atividades de substâncias puras em estado líquido ou sólido são consideradas iguais a 1. Portanto, na expressão de , será simplesmente 1 e não entra na equação.
Então, a expressão para será:
Onde e são as pressões parciais de e , respectivamente.

Passo 3

Parte b: Calcular para o equilíbrio
A variação da energia livre padrão ( ) está relacionada com a constante de equilíbrio pela fórmula:
Onde:
  • é a constante dos gases (8,314 J/mol·K)
  • é a temperatura absoluta (em Kelvin)
  • é a constante de equilíbrio
Mas para usar essa relação, primeiro precisamos calcular usando as entalpias padrão de formação. A equação geral para isso é:
Assumindo que temos os valores de çã para cada substância do Apêndice 2, substituímos esses valores na equação para encontrar .

Passo 4

Parte c: Calcular o valor de para este equilíbrio
Com o valor de encontrado na parte b, podemos rearranjar a equação para encontrar :
Substituímos os valores de , e na equação para calcular a constante de equilíbrio .

Passo 5

Parte d: Determinar a direção do deslocamento do equilíbrio
Quando fechamos um sistema com 1,00 bar de e 1,00 bar de na presença de um pouco de líquido, precisamos analisar o efeito das mudanças nas concentrações sobre o equilíbrio.
Usamos o princípio de Le Chatelier, que nos diz que se perturbamos um sistema em equilíbrio, ele se ajusta para minimizar essa perturbação. Se adicionarmos mais reagentes, o equilíbrio tende a formar mais produtos, e vice-versa.
Como temos já presente, adicionando e , o sistema provavelmente vai deslocar o equilíbrio para a formação de mais , isto é, para a direita.

Resposta

a) A expressão para a constante de equilíbrio é:
b) O valor de para o equilíbrio foi calculado utilizando as entalpias padrão de formação:
c) A constante de equilíbrio foi calculada usando a relação:
d) O equilíbrio irá se deslocar para a direita, formando mais .

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