Considere a seguinte reação para a produção do ácido clorídrico, no equilíbrio químico.
2 \mathrm{Cl}_{2}(\mathrm{~g})+2 \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}(\mathrm{~g}) \rightleftharpoons 4 \mathrm{HCl}(\mathrm{~g})+\mathrm{O}_{2}(\mathrm{~g}) \quad \Delta \mathrm{H}=+113 \mathrm{~kJ}
Explique detalhadamente o que ocorrerá com a concentração de água no recipiente se as seguintes variações ocorrerem:
a) Adição de cloro gasoso;
b) Diminuição da temperatura;
c) Diminuição do volume do recipiente.

Passo 1

O enunciado dá o equilíbrio químico da reação
2\mathrm{Cl}_{2}(\mathrm{g}) + 2\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}(\mathrm{g}) \rightleftharpoons 4\mathrm{HCl}(\mathrm{g}) + \mathrm{O}_{2}(\mathrm{g})
com entalpia de reação \Delta H = +113\\ \mathrm{kJ}. O conteúdo principal é o Princípio de Le Châtelier para equilíbrios gasosos: mudanças na concentração (pressão parcial), temperatura e volume deslocam o equilíbrio para minimizar a perturbação. Vamos usar contagem de mols gasosos e considerar o calor como reagente ou produto conforme o sinal de \Delta H.

Passo 2

Variação (a): Adição de \mathrm{Cl}_{2}. Ao injetar mais \mathrm{Cl}_{2}, a pressão parcial dele aumenta. Pelo Princípio de Le Châtelier, o sistema reage consumindo parte desse excesso, isto é, desloca o equilíbrio no sentido que consome \mathrm{Cl}_{2}: o sentido direto (formação de \mathrm{HCl} e \mathrm{O}_{2}). Como a reação direta consome \mathrm{H}_{2}\mathrm{O}, a concentração de água diminui.

Passo 3

Variação (b): Diminuição da temperatura. A reação direta é endotérmica ( \Delta H>0), ou seja, absorve calor. Quando abaixamos a temperatura, estamos retirando calor, e o sistema tende a produzir calor favorecendo o sentido exotérmico (reação inversa). A reação inversa converte \mathrm{HCl} e \mathrm{O}_{2} em \mathrm{Cl}_{2} e \mathrm{H}_{2}\mathrm{O}, logo gera mais água. Portanto, a concentração de \mathrm{H}_{2}\mathrm{O} no equilíbrio aumenta.

Passo 4

Variação (c): Diminuição do volume do recipiente. Diminuir o volume eleva a pressão total, e o equilíbrio se desloca para o lado com menos mols gasosos. Do lado dos reagentes temos 2 + 2 = 4 mols, e do lado dos produtos 4 + 1 = 5 mols. Menos mols está no lado dos reagentes, então o equilíbrio desloca-se no sentido inverso (formando \mathrm{Cl}_{2} e \mathrm{H}_{2}\mathrm{O}). Isso também aumenta a concentração de água.

Resposta

a) A concentração de \mathrm{H}_{2}\mathrm{O} diminui.
b) A concentração de \mathrm{H}_{2}\mathrm{O} aumenta.
c) A concentração de \mathrm{H}_{2}\mathrm{O} aumenta.

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