Enunciado

A constante de equilíbrio Kc da reação N2(g) + O2(g) 2 NO(g) em 1200° C é 1,00 × 10 -5. Calcule a concentração molar de NO, N2 e O2 em um balão de 10,00 L que inicialmente continha 0,0140 mol de N2 e 0,214 mol de O2.

Passo 1

Montamos nossa tabela de equilíbrio:

Passo 2

Escrevemos a expressão de Kc:

K c = 1,00 × 10 - 5 = 4 / 100 ∙   x 2 0,0 14 0 - x / 10 ∙ 0,2 14 - x / 10 = 4 x 2 0,0140 - x ∙ 0,214 - x

Aqui vamos usar uma aproximação pra facilitar nossa vida. Como você deve ter visto no exercício 51, a gente falou sobre a constante Kc dessa reação ser bem baixa. Assim, o valor de x , pra esses casos, pode ser desprezado frente às concentrações iniciais de reagentes.

Mas, claro, não podemos tomar isso como verdade absoluta sempre: é uma hipótese, e, como toda hipótese, precisa ser testada!

Testamos assim: desprezamos x onde ele aparece sendo subtraído ou somado, pois consideramos seu valor (que ainda vamos determinar) muito pequeno pra fazer grandes alterações no valor das concentrações. Com isso, nossa constante Kc pode ser reescrita assim:

K c = 1,00 × 10 - 5 = 4 x 2 0,0140 ∙ 0,214

Assim, calcularemos o valor de x e verificaremos se, de fato, ele é um valor desprezível frente a 0,0140 e a 0,214 .

4 x 2 = 3,00 × 10 - 8

2 x = 1,73 × 10 - 4

∴ x = 8,66 × 10 - 5   m o l / L

Passo 3

De fato, x tem um valor bem baixo e praticamente não alteraria muito (quase nada) as concentrações iniciais de N2 e O2. Nossa hipótese é válida, e esse valor de x é bem próximo ao valor que obteríamos se fizéssemos a equação de 2° grau!

Assim, podemos calcular as concentrações!

[N2] ≅ 0,0 14 0   m o l / L

[O2] ≅ 0,2 14   m o l / L .

[NO] = 2 x = 2 ∙ 0,0000866 = 0,000173   m o l / L .

Resposta

[N2] ≅ 0,0140   m o l / L

[O2] ≅ 0,214   m o l / L .

[NO] = 2 x = 2 ∙ 0,0000866 = 0,000173   m o l / L .

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