(Unifesp) A constante de equilíbrio para a reação na
fase gasosa
CO(g) + H2O(g) ——> CO2(g) + H2(g). <——
vale 25, a 600K. Foi feita uma mistura contendo 1,0 mol de CO, 1,0 mol de H2O, 2,0 mol de CO2 e 2,0 mol de H2 em um frasco de 1,0 L, a 600K. Quais as concentrações de CO(g) e CO2(g), em mol/L, quando for atingido o equilíbrio?
a) 3,5 e 1,5 d) 0,5 e 2,5
b) 2,5 e 0,5 e) 0,5 e 3,0
c) 1,5 e 3,5

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício de equilíbrio químico juntos! A gente tem uma reação na fase gasosa:
CO(g) + H2O(g) <=ftharpoons CO2(g) + H2(g)
O enunciado diz que a constante de equilíbrio ( Kc) é 25 a 600K. Começamos com 1,0 mol de CO, 1,0 mol de H₂O, 2,0 mol de CO₂ e 2,0 mol de H₂ em um frasco de 1,0 L. Nosso objetivo é descobrir as concentrações de CO e CO₂ quando o equilíbrio for atingido. Para isso, vamos usar a expressão da constante de equilíbrio e fazer um esquema de variação usando a técnica de “ICE” (Inicial, Variação, Equilíbrio).

Passo 2

Primeiro, vamos traduzir os mols para concentrações, já que o volume do frasco é 1,0 L. Assim, as concentrações iniciais são:
[CO] = 1,0 M, [H2O] = 1,0 M, [CO2] = 2,0 M, [H2] = 2,0 M
Aqui, “M” representa molaridade, ou mol/L.

Passo 3

Vamos chamar a quantidade que reage de x. Na reação, 1 mol de CO e 1 mol de H₂O reagem para formar 1 mol de CO₂ e 1 mol de H₂. Assim, a variação fica:
CO : 1,0 - x H2O : 1,0 - x CO2 : 2,0 + x H2 : 2,0 + x

Passo 4

Agora, vamos substituir essas expressões na fórmula da constante de equilíbrio:
Kc = [CO2][H2][CO][H2O] = 25
Substituindo as concentrações em termos de x:
25 = (2,0 + x)(2,0 + x)(1,0 - x)(1,0 - x)

Passo 5

Simplificando a equação:
25 = (2 + x)^2(1 - x)^2
Vamos tirar a raiz quadrada dos dois lados para facilitar:
5 = 2 + x1 - x

Passo 6

Agora, resolvemos para x:
5(1 - x) = 2 + x 5 - 5x = 2 + x 5 - 2 = 5x + x 3 = 6x x = 0,5

Passo 7

Substituímos x = 0,5 nas expressões das concentrações no equilíbrio:
[CO] = 1,0 - 0,5 = 0,5 M [CO2] = 2,0 + 0,5 = 2,5 M

Resposta

As concentrações de CO e CO₂ no equilíbrio são 0,5 M e 2,5 M, respectivamente. A alternativa correta é a d) 0,5 e 2,5.

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