Um reator de 3,00   L é preenchido com 0,342   m o l de C O , 0,215   m o l de H 2 e 0,125   m o l de C H 3 O H . O equilíbrio é atingido na presença de um catalisador de óxido de zinco-crômio(III). Em 300   ° C ,   K c = 1,1 × 10 - 2 para a reação C O ( g ) + 2   H 2 g ⇌ C H 3 O H . (a) A concentração molar do C H 3 O H aumenta, diminui ou permanece inalterada, à medida que a reação se aproxima do equilíbrio? (b) Qual é a composição da mistura no equilíbrio?

Passo 1

(a) Para sabermos se a concentração de C H 3 O H irá aumentar ou diminuir, primeiro precisamos saber qual o sentido que a reação está direcionada usando o quociente da reação ( Q ), mas primeiro precisamos calcular as concentrações das substâncias para o volume de 3,00   L :

      = n V

Para determinar Q usamos a fórmula:

Q = C c ⋅ D d A a   ⋅ B b

Onde a , b , c e d são os coeficientes estequimétricos: a   A + b   B   ⇌ c   C + d   D

Temos:

Q = 0,0417 0,114 ∙ 0,0717 2

Q = 71,75

Quando Q > K c , o sentido da reação está para formação dos reagentes. Logo a concentração de   C H 3 O H irá diminuir.

Passo 2

(b) Para determinarmos a concentração de cada substância no equilíbrio iremos montar a tabela de equilíbrio em termos de concentração de acordo com a estequiometria da reação.

Na composição inicial temos a concentração dos reagentes e nesse caso temos concentração de produtos.

Após um tempo, ocorre a mudança de composição ou seja a reação, onde uma certa quantidade x dos reagentes é convertida em produtos (lembre-se de considerar sempre a estequimetria).

Quando a reação entra em equilíbrio, existe uma quantidade de reagentes (pressão parcial inicial menos mudança na pressão parcial) e produtos (pressão parcial inicial mais pressão parcial final).

Agora temos que encontrar o valor de x para determinar as concentrações das substâncias no equilíbrio. Para isso iremos usar essa fórmula:

K c = C c ⋅ D d A a ⋅ B b

Onde a , b , c e d são os coeficientes estequimétricos: a   A + b   B   ⇌ c   C + d   D

Temos:

K c = C H 3 O H C O ⋅ H 2 2

Substituindo os valores na fórmula:

1,1 × 10 - 2 = - x 0,114 + x ∙ 0,0717 + 2   x 2

Realizando a multiplicação temos:

1 , , 1 × 10 - 2 = - x 0,114 + x ∙ 0,00514 ∙ 0,1434   x + 0,1434   x + 4   x 2

A partir da equação acima pode-se se realizar mais um passo, no qual resultará em uma equação de terceiro grau o que passa a requerir o uso de uma calculadora gráfica.

Resposta

Ei, a resposta está no passo a passo :)

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