Considere o equilibrio
.
A 2300 K , a constante de equilíbrio
é
. Suponha que
de
de
e
de
são colocados em um frasco de 10 L , e aquecidos a 2300 K .
Calcule as concentrações no equilíbrio de todas as três substâncias. Coloque sua resposta no quadro a seguir:
.
Concentração no início (
)
Variação da concentração (
)
Concentração no equilíbrio (
)
A 2300 K , a constante de equilíbrio
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| Concentração no início (
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| Variação da concentração (
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| Concentração no equilíbrio (
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Passo 1
O enunciado dá a seguinte reação e os dados iniciais:
Dados fornecidos:
Foram colocados no frasco (volume
):
O que o problema pede:
- Calcular as concentrações no equilíbrio (
) de , e .
Passo 2
Converter as quantidades iniciais (mols) em concentrações iniciais (
) dividindo pelo volume
.
Passo 3
Antes de resolver rigorosamente, é útil comparar o quociente de reação inicial
com
para saber a direção do deslocamento do equilíbrio.
A definição de para esta reação é
A definição de
Substituindo as concentrações iniciais:
Como
e
, temos
. Isso significa que o sistema não está em equilíbrio e irá deslocar-se no sentido que reduz
, ou seja, para a esquerda (formando reagentes): parte do
será consumida e ocorrerá aumento de
e
.
Passo 4
Montar a tabela ICE (Iniciais — Variação — Equilíbrio). Como o deslocamento é para a esquerda, vou definir uma variável
tal que
e
aumentem de
e
diminua de
(pela estequiometria).
Tabela:
Tabela:
Observação: todas as quantidades estão em
.
Passo 5
Escrever a expressão da constante de equilíbrio em termos das concentrações no equilíbrio e substituir as expressões da tabela:
Portanto:
Passo 6
Para simplificar, tomamos a raiz quadrada dos dois lados. Ao fazer isso há uma ambiguidade de sinal, mas como todas as concentrações são positivas e esperamos
positivo (caso contrário
, impossível), escolhemos o sinal positivo:
Calcular a raiz:
Então:
Passo 7
Resolver a equação para
. Primeiro expandir o lado direito:
Calcular
:
Assim:
Agrupar termos com
num lado e constantes no outro:
Dividindo ambos os lados por
:
Passo 8
Calcular as concentrações de equilíbrio substituindo
nas expressões da tabela:
Arredondando adequadamente (mantendo três algarismos significativos compatíveis com os dados):
Passo 9
Verificação rápida: calcular
com os valores obtidos para confirmar coerência.
o que confirma que os valores estão corretos dentro do arredondamento. Força! você dominou a solução passo a passo.