Considere o seguinte sistema em equilíbrio à 686^circ C
CO2(g)+H2(g) <=ftharpoons CO(g)+H2 O(g)
As concentrações das espécies reacionais em equilíbrio são [CO] =0,050 mol / L, [H2]=0,045 mol / L,[CO2]=0,086 mol / L, e [H2 O]=0,040 mol / L.
a) Calcule a Kc para a reação a 686^circ C(R: K=0,52)
b) Se a concentração de CO2 for aumentada para 0,50 mol L^-1 pela adição de CO2 ao meio reacional, quais serão as concentrações de todos os gases depois que o sistema restabelecer o equilibrio? ( R: [CO]=0,075 mol / L,[H2]=0,020 mol / L, [CO2]=0,48 mol / L, e [H2 O]=0,065 mol / L.)

Passo 1

O enunciado trata do equilíbrio químico da reação
CO2(g)+H2(g)<=ftharpoons CO(g)+H2O(g)
a 686^circC. No item (a) precisamos calcular a constante de equilíbrio em termos de concentração, Kc. No item (b) vamos usar o valor de Kc obtido para prever o novo equilíbrio após adicionar CO2, montando uma tabela ICE (Initial–Change–Equilibrium) e resolvendo para o avanço da reação.

Passo 2

Para o equilíbrio inicial, a definição de Kc é
Kc=[CO],[H2O][CO2],[H2]
Substituindo os valores dados:
Kc=(0,050)(0,040)(0,086)(0,045)=0,00200,00387approx0,52

Passo 3

No item (b) aumentamos instantaneamente para , deixando as demais concentrações iniciais em
, , .
Como a reação irá consumir parte de e para formar e , definimos o avanço positivo . Montamos a tabela ICE:

Passo 4

No novo equilíbrio deve valer
Kc=(0,050+x)(0,040+x)(0,50-x)(0,045-x)=0,52
Multiplicando em cruz e reorganizando resulta a equação quadrática
0,48,x^2+0,3734,x-0,0097=0

Passo 5

Resolvendo
x=-0,3734pmraiz0,3734^2-4cdot0,48cdot(-0,0097)2cdot0,48
Encontra-se xapprox0,025:mol/L (descrartamos a raiz negativa).

Passo 6

Calculamos então as concentrações de equilíbrio após o acréscimo de CO2:
[CO]rm eq&=0,050+0,025=0,075, [H2]rm eq&=0,045-0,025=0,020, [CO2]rm eq&=0,50-0,025=0,48, [H2O]rm eq&=0,040+0,025=0,065

Resposta

(a) Kc=0,52.
(b) [CO]=0,075:mol/L, [H2]=0,020:mol/L, [CO2]=0,48:mol/L, [H2O]=0,065:mol/L.

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