A 450{ }^{\circ} \mathrm{C} a constante de equilibrio K_{\text {eq }} para a reação abaixo é igual a 4,51 \times 10^{-5}.
a) Uma mistura de 105 atm de \mathrm{N}_{2}(\mathrm{~g}) e 495 atm de \mathrm{H}_{2}(\mathrm{~g}) está em equilibrio com \mathrm{NH}_{3}(\mathrm{~g})+3 \mathrm{H}_{2}(\mathrm{~g}) \mapsto 2 \mathrm{NH}_{3}(\mathrm{~g})
b) Se a mistura do item (a) não estiver em equilibrio, indique o sentido (no sentido dos produto ou dos reagentes) no qual a mistura deverá deslocar-se para atingir o equilibrio. Explicar o sentido escolhido por meio de cálculos matemáticos. (1,0)
Dados: (M.A.: H=1 ; N=14 ; O=16 )

Passo 1

O enunciado trata da reação de síntese da amônia:
\mathrm{N}_2(g) \;+\; 3\,\mathrm{H}_2(g) \;\longrightarrow\; 2\,\mathrm{NH}_3(g)
em que a constante de equilíbrio a 450{ }^\circ\mathrm{C} é
K_{\mathrm{eq}}=4,51\times10^{-5}.
Dado que temos inicialmente apenas P_{\mathrm{N}_2}=105,atm e P_{\mathrm{H}_2}=495,atm e nada de \mathrm{NH}_3, queremos (a) saber se essa mistura está em equilíbrio e (b) se não, em que sentido o sistema se desloca para alcançar o equilíbrio.

Passo 2

Escrevemos o quociente de reação Q em termos das pressões parciais:
Q \;=\; \frac{P_{\mathrm{NH}_3}^2}{P_{\mathrm{N}_2}\,\bigl(P_{\mathrm{H}_2}\bigr)^3}.
No instante inicial não há amônia, logo P_{\mathrm{NH}_3}=0.

Passo 3

Substituindo P_{\mathrm{NH}_3}=0, P_{\mathrm{N}_2}=105,atm e P_{\mathrm{H}_2}=495,atm em Q, obtemos
Q \;=\;\frac{0^2}{105 \times (495)^3} \;=\;0.

Passo 4

Comparamos Q e K_{\mathrm{eq}}:
Q=0 \quad\text{e}\quad K_{\mathrm{eq}}=4,51\times10^{-5}.
Como Q<K_{\mathrm{eq}}, o sistema não está em equilíbrio.

Passo 5

Para que Q aumente até igualar K_{\mathrm{eq}}, a reação deve produzir \mathrm{NH}_3. Portanto, o deslocamento será no sentido dos produtos (formação de amônia).

Resposta

a) Não, a mistura não está em equilíbrio.
b) O sistema desloca-se no sentido dos produtos (formação de \mathrm{NH}_3), pois Q=0<K_{\mathrm{eq}}.

Exercícios relacionados