Considere o seguinte equilíbrio entre os óxidos de nitrogênio:
\mathrm{NO}_{2(\mathrm{~g})}+\mathrm{N}_{2} \mathrm{O}_{(\mathrm{g})} \rightleftharpoons 3 \mathrm{NO}_{(\mathrm{g})} \quad \Delta \mathrm{H}>0
(a) A constante de equilíbrio aumentará ou diminuirá com o aumento da temperatura? Justifique sua resposta. (b) A temperatura constante, como uma variação no volume do recipiente afetaria a fração de produtos na mistura em equilíbrio?

Passo 1

O enunciado nos dá o equilíbrio químico
\mathrm{NO}_{2(g)}+\mathrm{N}_{2}\mathrm{O}_{(g)} \rightleftharpoons 3\,\mathrm{NO}_{(g)}
com \Delta H>0 (reação endotérmica). Precisamos usar o Princípio de Le Chatelier e a equação de van ’t Hoff para entender como K varia com temperatura e como a variação de volume afeta a composição em equilíbrio.

Passo 2

Para (a), a equação de van ’t Hoff relaciona a variação de K com T:
\frac{\mathrm{d}\ln K}{\mathrm{d}T} = \frac{\Delta H}{R\,T^{2}}.
Como \Delta H>0, o lado direito é positivo e, portanto, \ln K cresce com T. Logo, K aumenta quando aquecemos. Pelo Princípio de Le Chatelier, como a reação absorve calor, aumentar a temperatura “força” o sistema a consumir calor deslocando-se para a direita, também aumentando a fração de produtos.

Passo 3

Para (b), a mudança de volume a T constante altera a pressão total e, pelo Princípio de Le Chatelier, o sistema se desloca para o lado com mais ou menos mols gasosos conforme a pressão cai ou sobe. Aqui temos 2 mols de reagentes e 3 mols de produtos.
  • Se aumentamos o volume, a pressão total cai e o equilíbrio se desloca para o lado de maior número de mols (produtos), aumentando a fração de \mathrm{NO}.
  • Se diminuímos o volume, a pressão sobe e o equilíbrio se desloca para o lado de menos mols (reagentes), diminuindo a fração de \mathrm{NO}.

Resposta

(a) A constante de equilíbrio K aumenta com o aumento da temperatura, pois a reação é endotérmica \Delta H>0.
(b) Aumentar o volume favorece o lado de maior número de mols (produtos), aumentando a fração de \mathrm{NO}; diminuir o volume tem o efeito inverso.

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