A reação
C(s)+CO2(g) <=ftarrows 2 CO(g)
ocorre sob alta temperatura. A 700^circ C, um tanque de 200,0 L contém 1, 0 mol de CO, 0,20 mol de CO2 e 0,40 mol de C em equilíbrio.
(a) Calcule K c para a reação a 700 ^circ C.
(b) Calcule Kc para a reação, também a 700^circ C, se as quantidades em equilíbrio no tanque de 200,0 L sāo de 1,0 mol de CO, 0,20 mol de CO2 e 0,80 mol de C .
© Compare os resultados de (a) e (b). A quantidade de carbono afeta o valor de Kc ? Explique.

Passo 1

Beleza, vamos lá! O exercício trata de uma reação química de equilíbrio envolvendo carbono sólido e monóxido de carbono. A matéria principal aqui é o equilíbrio químico e a constante de equilíbrio ( Kc). Para resolver, vamos precisar entender como calcular Kc usando as concentrações das substâncias envolvidas na reação.

Passo 2

Primeiro, vamos identificar a reação química dada:
C(s) + CO2(g) <=ftarrows 2 CO(g)
Aqui, carbono sólido ( C(s)) reage com dióxido de carbono gasoso ( CO2(g)) para formar monóxido de carbono gasoso ( CO(g)).

Passo 3

A constante de equilíbrio ( Kc) para essa reação é dada pela expressão:
Kc = [CO]^2[CO2]
Observe que o carbono sólido não entra na expressão porque sua concentração é constante e não afeta o equilíbrio.

Passo 4

Vamos calcular as concentrações das substâncias no equilíbrio. Sabemos que o volume do tanque é de 200,0 L.
Para o item (a):
  • Quantidade de CO = 1,0 mol
  • Quantidade de CO2 = 0,20 mol
As concentrações são:
[CO] = 1,0 mol200,0 L = 0,005 M
[CO2] = 0,20 mol200,0 L = 0,001 M

Passo 5

Agora, substituímos esses valores na expressão de Kc:
Kc = (0,005)^20,001 = 0,0000250,001 = 0,025

Passo 6

No item (b), as quantidades em equilíbrio mudam:
  • Quantidade de CO = 1,0 mol
  • Quantidade de CO2 = 0,20 mol
  • Quantidade de C = 0,80 mol
Como o carbono ainda está na forma sólida, sua quantidade não afeta o valor de Kc. Portanto, as concentrações de CO e CO2 permanecem as mesmas:
Kc = (0,005)^20,001 = 0,025

Passo 7

Finalmente, no item ©, comparamos os resultados obtidos:
  • Kc no item (a): 0,025
  • Kc no item (b): 0,025
Como os valores de Kc são iguais, isso mostra que a quantidade de carbono sólido não afeta o valor da constante de equilíbrio.

Resposta

(a) Kc = 0,025
(b) Kc = 0,025
© A quantidade de carbono sólido não afeta o valor de Kc, pois Kc permanece constante independente da quantidade de sólido presente.

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