A constante de equilíbrio para a reação
é
a
. Em laboratório foram feitas experiências, misturando
e
Experiência
1
0,60
0,15
0,025
2
0,50
0,10
0,12
3
0,20
0,40
0,05
a) Em qual das experiências a reação encontra-se em equilíbrio?.
b) Em qual a reação atingirá o equilíbrio caminhando para a direita?
c) Em qual a reação atingirá o equilíbrio caminhando para a esquerda?
| Experiência |
|
|
|
| 1 | 0,60 | 0,15 | 0,025 |
| 2 | 0,50 | 0,10 | 0,12 |
| 3 | 0,20 | 0,40 | 0,05 |
b) Em qual a reação atingirá o equilíbrio caminhando para a direita?
c) Em qual a reação atingirá o equilíbrio caminhando para a esquerda?
Passo 1
O enunciado dá a reação
e informa a constante de equilíbrio
a
. Foram feitas três experiências com concentrações iniciais (em mol/L) dadas na tabela:
Experiência 1: ,
,
.
Experiência 2: ,
,
.
Experiência 3: ,
,
.
Experiência 1:
Experiência 2:
Experiência 3:
O que é pedido:
a) Em qual das experiências a reação encontra-se em equilíbrio?
b) Em qual a reação atingirá o equilíbrio caminhando para a direita (formando produtos)?
c) Em qual a reação atingirá o equilíbrio caminhando para a esquerda (formando reagentes)?
a) Em qual das experiências a reação encontra-se em equilíbrio?
b) Em qual a reação atingirá o equilíbrio caminhando para a direita (formando produtos)?
c) Em qual a reação atingirá o equilíbrio caminhando para a esquerda (formando reagentes)?
Passo 2
Conceito e fórmula que vamos usar: para uma reação genérica as concentrações atuais formam o quociente de reação
. Para a reação dada, os expoentes são os coeficientes estequiométricos, então
Explicando devagar: cada concentração
é a molaridade atual; elevamos cada uma ao expoente igual ao coeficiente do respectivo composto na reação (por isso
em
e em
). Esse
nos diz se, a partir das concentrações atuais, o sistema precisa formar mais produtos ou mais reagentes para atingir o equilíbrio.
Passo 3
Regra de comparação entre
e
:
- Se
→ o sistema já está em equilíbrio. - Se
→ concentrações de produtos estão relativamente baixas; a reação tende a caminhar para a direita (formar produtos) para alcançar o equilíbrio. - Se
→ há excesso de produtos; a reação tende a caminhar para a esquerda (formar reagentes) para alcançar o equilíbrio.
Essas regras vêm diretamente da definição de equilíbrio: quando se atinge igualdade entre razão das concentrações e, não há tendência líquida de mudança.
Passo 4
Primeiro, vamos reescrever
em decimal comum para facilitar comparações:
Passo 5
Cálculo para a Experiência 1 (passo a passo):
- Dados:
, , . - Calcular
: . - Multiplicar por
: . Este é o numerador de . - Calcular
: . Este é o denominador. - Dividir para obter
:
- Comparação:
. Portanto, na experiência 1 o sistema ainda tem menos produtos do que no equilíbrio e a reação tenderá a caminhar para a direita (formar mais e ) até atingir o equilíbrio.
Passo 6
Cálculo para a Experiência 2 (passo a passo):
- Dados:
, , . - Calcular
: . - Multiplicar por
: . Numerador. - Calcular
: . Denominador. - Dividir para obter
:
- Comparação:
. Portanto, na experiência 2 o sistema já está em equilíbrio; não há tendência líquida de deslocamento.
Passo 7
Cálculo para a Experiência 3 (passo a passo):
- Dados:
, , . - Calcular
: . - Multiplicar por
: . Numerador. - Calcular
: . Denominador. - Dividir para obter
:
- Comparação:
. Então, na experiência 3 há excesso relativo de produtos; a reação tenderá a caminhar para a esquerda (reconstruir ) até o equilíbrio.
Passo 8
Resumo lógico das conclusões (para responder diretamente as perguntas):
- Experiência em equilíbrio: aquela com
→ Experiência 2. - Reação caminhando para a direita (formando produtos): Experiência com
→ Experiência 1. - Reação caminhando para a esquerda (formando reagentes): Experiência com
→ Experiência 3.
Resposta
a) Experiência 2
b) Experiência 1
c) Experiência 3
b) Experiência 1
c) Experiência 3