Para o sistema
CO2(g)+H2(g) <=ftharpoons CO(g)+H2 O(g)
Kc é 0,64 a 900 K . Suponha que comecemos com CO2 e H2, ambos a uma concentração de 0,100 mol / L. Quando o sistema alcança o equilíbrio, quais são as concentrações dos produtos e reagentes?

Passo 1

Primeiro, vamos entender o que a questão está pedindo. Temos uma reação química no estado gasoso:
CO2(g) + H2(g) <=ftharpoons CO(g) + H2O(g)
O conteúdo envolvido aqui é o equilíbrio químico e a constante de equilíbrio ( Kc). Vamos precisar usar a expressão da constante de equilíbrio para encontrar as concentrações dos reagentes e produtos no equilíbrio.

Passo 2

Vamos considerar que começamos com 0,100 mol/L de CO2 e H2, e nenhuma quantidade de CO e H2O.
Para encontrar as concentrações no equilíbrio, usamos um quadro ICE (Inicial, Variação, Equilíbrio).
Inicialmente:
  • CO2: 0,100 mol/L
  • H2: 0,100 mol/L
  • CO: 0 mol/L
  • H2O: 0 mol/L

Passo 3

Vamos chamar a quantidade que reage de x mol/L. Assim, durante a reação:
  • CO2: diminui x, ficando 0,100 - x
  • H2: diminui x, ficando 0,100 - x
  • CO: aumenta x, ficando 0 + x = x
  • H2O: aumenta x, ficando 0 + x = x

Passo 4

Agora, escrevemos a expressão da constante de equilíbrio Kc para a reação:
Kc = [CO][H2O][CO2][H2]
Sabemos que Kc = 0,64 a 900 K.

Passo 5

Substituímos as concentrações no equilíbrio na expressão de Kc:
0,64 = (x)(x)(0,100 - x)(0,100 - x) = x^2(0,100 - x)^2

Passo 6

Vamos resolver a equação para x. Primeiro, tiramos a raiz quadrada de ambos os lados:
raiz0,64 = x0,100 - x
0,8 = x0,100 - x

Passo 7

Agora, resolvemos para x:
0,8 (0,100 - x) = x
0,080 - 0,8x = x
0,080 = x + 0,8x
0,080 = 1,8x
x = 0,0801,8 approx 0,0444 mol/L

Passo 8

Com o valor de x, encontramos as concentrações no equilíbrio:
  • CO2 = 0,100 - 0,0444 = 0,0556 mol/L
  • H2 = 0,100 - 0,0444 = 0,0556 mol/L
  • CO = 0,0444 mol/L
  • H2O = 0,0444 mol/L

Resposta

As concentrações no equilíbrio são:
  • [CO2] = 0,0556 mol/L
  • [H2] = 0,0556 mol/L
  • [CO] = 0,0444 mol/L
  • [H2O] = 0,0444 mol/L

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