A 450^{\circ} \mathrm{C} a constante de equilibrio K_{\text {eq }} para a reação abaixo é igual a 4,51 \times 10^{-5}.
\mathrm{N}_{2}(g)+3 \mathrm{H}_{2}(g) \leftrightarrow 2 \mathrm{NH}_{3}(g)
a) Uma mistura de 105 atm de \mathrm{NH}_{3}, 35 atm de \mathrm{N}_{2} e 495 atm de \mathrm{H}_{2} está em equilíbrio à 450^{\circ} \mathrm{C} ? Justifique sua resposta por meio de cálculos matemáticos. (1,0)
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 equilíbrio. Explicar o sentido escolhido. (1,0)
Dados: (M.A.: \mathrm{H}=1 ; \mathrm{N}=14 ; \mathrm{O}=16 )

Passo 1

O enunciado dá a reação
\mathrm{N}_{2}(g)+3\,\mathrm{H}_{2}(g)\;\leftrightarrow\;2\,\mathrm{NH}_{3}(g)
com K_{\text{eq}}=4,51\times10^{-5} a 450^\circ\mathrm{C}. Temos as pressões iniciais P_{\mathrm{NH}_3}=105 atm, P_{\mathrm{N}_2}=35 atm e P_{\mathrm{H}_2}=495 atm e precisamos verificar se o sistema está em equilíbrio e, se não, em que sentido ele se desloca.

Passo 2

Para gases, o quociente de reação em termos de pressões é
Q_p = \frac{P_{\mathrm{NH}_3}^2}{P_{\mathrm{N}_2}\,P_{\mathrm{H}_2}^3}.
Se Q_p=K_{\text{eq}}, há equilíbrio; se Q_p<K_{\text{eq}}, falta produto e a reação desloca-se para a direita; se Q_p>K_{\text{eq}}, falta reagente e desloca-se para a esquerda.

Passo 3

Substituindo:
P_{\mathrm{NH}_3}=105,\quad P_{\mathrm{N}_2}=35,\quad P_{\mathrm{H}_2}=495,
(105)^2=11025,\quad (495)^2=245025,\quad (495)^3=245025\times495=121287375,
\text{denominador}=35\times121287375=4245058125,
Q_p=\frac{11025}{4245058125}\approx2,60\times10^{-6}.

Passo 4

Comparando
Q_p\approx2,60\times10^{-6},\quad K_{\text{eq}}=4,51\times10^{-5},
vemos que Q_p<K_{\text{eq}}, logo não há equilíbrio.

Passo 5

Como Q_p<K_{\text{eq}}, a pressão de \mathrm{NH}_3 é baixa em relação ao equilíbrio. Para aumentar produtos, a reação desloca-se para a direita (sentido direto), formando mais \mathrm{NH}_3.

Resposta

a) A mistura não está em equilíbrio, pois Q_p=2,60\times10^{-6}<K_{\text{eq}}=4,51\times10^{-5}.
b) O deslocamento será para a direita (sentido dos produtos) para aumentar a formação de \mathrm{NH}_3.

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