Para o equilíbrio químico
\mathrm{N}_{2(g)}+\mathrm{O}_{2(g)} \rightleftarrows 2 \mathrm{NO}_{(g)}
foram encontrados os seguintes valores para a constante Kc , às temperaturas indicadas:
Temperatura (K) \mathrm{K}_{\mathrm{C}}
I 1800 1,21 \cdot 10^{-4}
II 2000 4,08 \cdot 10^{-4}
III 2100 6,86 \cdot 10^{-4}
IV 2200 11,0 \cdot 10^{-4}
V 2300 16,0 \cdot 10^{-4}
Há maior concentração molar do \mathrm{NO}_{(g)} em:
a) I
b) II
c) III
d) IV
e) V
A reação é endotérmica ou exotérmica?

Passo 1

O enunciado dá o equilíbrio
\mathrm{N}_{2(g)} + \mathrm{O}_{2(g)} \rightleftarrows 2\,\mathrm{NO}_{(g)}
e fornece valores de \mathrm{K}_{C} em cinco temperaturas (I a V). Pede-se:
  1. em qual dessas temperaturas há maior concentração de \mathrm{NO} no equilíbrio?
  2. a reação é endotérmica ou exotérmica?
    Para resolver vamos usar a definição de constante de equilíbrio, sua relação com as concentrações, e o comportamento de \mathrm{K}_{C} com a temperatura (princípio de Le Chatelier / equação de van ’t Hoff).

Passo 2

Para a reação genérica
aA + bB \rightleftarrows cC + dD
temos
K_{C} = \frac{[C]^{c}\,[D]^{d}}{[A]^{a}\,[B]^{b}}.
No nosso caso
K_{C} = \frac{[\mathrm{NO}]^{2}}{[\mathrm{N}_{2}]\,[\mathrm{O}_{2}]}.
Mantendo as mesmas concentrações iniciais de \mathrm{N}_{2} e \mathrm{O}_{2}, quanto maior for K_{C}, maior será a fração convertida em \mathrm{NO}, logo maior a concentração de \mathrm{NO} no equilíbrio.

Passo 3

Comparando os valores de \mathrm{K}_{C} fornecidos:
I: 1{,}21\times10^{-4}
II: 4{,}08\times10^{-4}
III: 6{,}86\times10^{-4}
IV: 11{,}0\times10^{-4}
V: 16{,}0\times10^{-4}
O maior valor de \mathrm{K}_{C} é 16{,}0\times10^{-4}, que ocorre na temperatura V (2300 K). Portanto, é nessa temperatura que [\mathrm{NO}] é máximo.

Passo 4

Observa-se que \mathrm{K}_{C} cresce com o aumento de temperatura. Pela equação de van ’t Hoff:
\frac{d\ln K_{C}}{dT} = \frac{\Delta H^\circ}{R\,T^{2}}.
Como d\ln K_{C}/dT>0, segue que \Delta H^\circ>0. Logo, a reação absorve calor, isto é, é endotérmica.

Resposta

(e) V
A reação é endotérmica.

Exercícios relacionados