Considere o sistema:
\mathrm{COCl}_{2}(\mathrm{~g}) \rightleftarrows \mathrm{CO}(\mathrm{~g})+\mathrm{Cl}_{2}(\mathrm{~g})
O estado de equilíbrio é atingido quando:
a) as velocidades das reações para a esquerda e para a direita são nulas.
b) as concentrações de \mathrm{CO}(\mathrm{g}) e de \mathrm{COCl}_{2}(\mathrm{~g}) se tornam iguais.
c) as concentrações de \mathrm{CO}(\mathrm{g}) e de \mathrm{Cl}_{2}(\mathrm{~g}) se tornam iguais.
d) a velocidade da reação para a direita torna-se igual à velocidade da reação para a esquerda.

Passo 1

O enunciado apresenta a reação
\mathrm{COCl}_{2}(\mathrm{g}) \rightleftarrows \mathrm{CO}(\mathrm{g}) + \mathrm{Cl}_{2}(\mathrm{g})
e pergunta em que condição o sistema atinge o estado de equilíbrio. O conteúdo envolve cinética química e equilíbrio químico, em que precisamos usar a ideia de velocidade de reação e a Lei da Ação das Massas.

Passo 2

Segundo a Lei da Ação das Massas, a velocidade da reação direta é
\displaystyle v_{\mathrm{direta}} = k_{\mathrm{f}}\,[\mathrm{COCl}_{2}]
e a velocidade da reação inversa é
\displaystyle v_{\mathrm{inversa}} = k_{\mathrm{r}}\,[\mathrm{CO}]\,[\mathrm{Cl}_{2}].
No equilíbrio químico, essas duas velocidades se igualam, ou seja,
v_{\mathrm{direta}} = v_{\mathrm{inversa}},
mas não são nulas (as concentrações não param de existir, apenas se mantêm constantes).

Passo 3

Analisando as alternativas:
a) diz que ambas as velocidades são nulas — isso não ocorre em equilíbrio, pois as reações continuam acontecendo em ambas as direções.
b) e c) falam em igualar concentrações de pares de espécies — no equilíbrio as concentrações ficam constantes, mas não necessariamente iguais entre si.

Passo 4

Portanto, a condição correta de equilíbrio é quando a velocidade da reação direta se iguala à velocidade da reação inversa.

Resposta

(d) a velocidade da reação para a direita torna-se igual à velocidade da reação para a esquerda.

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