( 2,0 ) Sob certas condições, nitrogênio e oxigênio reagem para formar óxido de dinitrogênio, N2 O. Uma mistura de 0,120 mol de N2 e 0,160 mol de O2 foi colocada em um recipiente de 2,0 L.
Dados: 2 N2(g)+O2(g) rightarrow 2 N2 O(g) Kc=2,0 times 10^-13
a) Calcule a concentração dos reagentes.
b) Faça o quadro indicando as concentrações dos reagentes e produtos no início, na reação e no equilíbrio.
c) Calcule a composição da mistura no equilíbrio

Passo 1

Beleza, vamos dar uma olhada no que a questão está pedindo. Temos uma reação química onde nitrogênio (N₂) e oxigênio (O₂) reagem para formar óxido de dinitrogênio (N₂O). A gente recebeu a quantidade de mols de N₂ e O₂, além do volume do recipiente e a constante de equilíbrio (Kc). Nosso objetivo é:
a) Calcular a concentração dos reagentes.
b) Montar um quadro mostrando as concentrações no início, durante a reação e no equilíbrio.
c) Determinar a composição da mistura no equilíbrio.
Para resolver isso, vamos trabalhar com conceitos de equilíbrio químico, concentração molar e stoquiometria.

Passo 2

Vamos começar com a parte a): Calcular a concentração dos reagentes.
Primeiro, precisamos entender que a concentração molar © é calculada pela fórmula:
C = nV
Onde:
  • CN2 = 0,120 mol2,0 L = 0,060 mol/L é o número de mols
  • CO2 = 0,160 mol2,0 L = 0,080 mol/L é o volume em litros
Dado:
  • Número de mols de N₂: 0,120 mol
  • Número de mols de O₂: 0,160 mol
  • Volume do recipiente: 2,0 L
Calculando a concentração de N₂:
E a concentração de O₂:

Passo 3

Agora, na parte b), vamos montar um quadro que mostra as concentrações dos reagentes e produtos no início, durante a reação e no equilíbrio.
A equação balanceada é:
2 N2(g) + O2(g) rightarrow 2 N2O(g)
Vamos estabelecer um quadro de ICE (Início, Mudança, Equilíbrio):
Início (mol/L) 0,060 0,080 0
Mudança
Equilíbrio
Aqui, representa a mudança na concentração durante a reação até atingir o equilíbrio.

Passo 4

Por fim, na parte c), vamos calcular a composição da mistura no equilíbrio usando a constante de equilíbrio Kc = [N2O]^2[N2]^2 [O2] .
A expressão para 2,0 times 10^-13 = (2x)^2(0,060 - 2x)^2 (0,080 - x) da reação é:
0,060 - 2x approx 0,060
Substituindo as concentrações no equilíbrio:
0,080 - x approx 0,080
Como 2,0 times 10^-13 = 4x^2(0,060)^2 times 0,080 é muito pequeno, isso indica que a reação favorece bastante os reagentes, então (0,060)^2 times 0,080 = 0,0036 times 0,080 = 0,000288 será muito pequeno comparado a 0,060 e 0,080. Podemos aproximar:
4x^2 = 2,0 times 10^-13 times 0,000288
4x^2 = 5,76 times 10^-17
Simplificando:
x^2 = 5,76 times 10^-174 = 1,44 times 10^-17
Calculando o denominador:
x = raiz1,44 times 10^-17 = 1,2 times 10^-9 mol/L
Agora, isolando [N2] = 0,060 - 2 times 1,2 times 10^-9 approx 0,060 mol/L :
[O2] = 0,080 - 1,2 times 10^-9 approx 0,080 mol/L
[N2O] = 2 times 1,2 times 10^-9 = 2,4 times 10^-9 mol/L
Então, a composição no equilíbrio será:

Resposta

a) As concentrações dos reagentes são:
[N2] = 0,060 mol/L
[O2] = 0,080 mol/L
b) O quadro de concentrações é:
[N2] approx 0,060 mol/L [O2] approx 0,080 mol/L [N2O] = 2,4 times 10^-9 mol/L
Início (mol/L) 0,060 0,080 0
Mudança
Equilíbrio
c) No equilíbrio, a composição da mistura é:

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