Haber iniciou um experimento com uma mistura consistindo em 0,500 de , e de e deixou-a atingir o equilíbrio com o produto, amônia. No equilíbrio, a uma certa temperatura, a concentração de era de . Calcule o Kc para esta reação.
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente está lidando com um experimento químico chamado Processo de Haber, que envolve as concentrações de nitrogênio (), hidrogênio () e amônia () em equilíbrio químico. O objetivo aqui é calcular a constante de equilíbrio () dessa reação. Para isso, vamos precisar entender como as concentrações mudam até alcançar o equilíbrio e aplicar a fórmula do .
Passo 2
Primeiro, vamos escrever a equação balanceada da reação do Processo de Haber:
Essa equação nos mostra que 1 mol de reage com 3 mols de para produzir 2 mols de .
Passo 3
Vamos definir as concentrações iniciais e as concentrações no equilíbrio:
Concentrações iniciais:
: 0,500 mol/L
: 0,800 mol/L
: 0 mol/L (já que ainda não foi formado)
Concentrações no equilíbrio:
: 0,150 mol/L (dado no enunciado)
Vamos chamar de a quantidade de que reage até o equilíbrio.
Passo 4
Com base na estequiometria da reação, para cada mol/L de que reage:
A concentração de diminui em mol/L.
A concentração de diminui em mol/L.
A concentração de aumenta em mol/L.
Então, podemos expressar as concentrações no equilíbrio da seguinte forma:
Passo 5
Já sabemos que no equilíbrio [NH3] = 0,150 mol/L. Então podemos usar essa informação para encontrar o valor de x:
2x = 0,150 Rightarrow x = 0,1502 = 0,075 mol/L
Passo 6
Agora que temos o valor de x, podemos calcular as concentrações de N2 e H2 no equilíbrio: