O hidrogênio molecular pode ser obtido, industrialmente, pelo tratamento do metano com vapor de água. O processo envolve a seguinte reação endotérmica:
\mathrm{CH}_{4(\mathrm{~g})}+\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}_{(\mathrm{g})} \leftrightarrows \mathrm{CO}_{(\mathrm{g})}+3 \mathrm{H}_{2(\mathrm{~g})} \quad \Delta \mathrm{H}>0
Considerando o sistema em equilíbrio responda:
Como variará o estado de equilíbrio se aumentar a [\mathrm{CO}] e diminuir a \left[\mathrm{CH}_{4}\right] ?

Passo 1

O enunciado traz a reação em fase gasosa
\mathrm{CH}_{4(g)} + \mathrm{H}_{2}\mathrm{O}_{(g)} \;\longleftrightarrow\; \mathrm{CO}_{(g)} + 3\,\mathrm{H}_{2(g)}
que é endotérmica \Delta H>0. Estamos lidando com equilíbrio químico e vamos usar o Princípio de Le Chatelier para prever o deslocamento quando se altera a concentração de produtos e reagentes.

Passo 2

Aumentar a concentração de \mathrm{CO} implica que o quociente de reação Q fica maior que a constante de equilíbrio K. Pelo Princípio de Le Chatelier, o sistema reagirá consumindo parte do excesso de produto para restabelecer o equilíbrio, ou seja, vai deslocar-se para a esquerda, produzindo mais reagentes \mathrm{CH}_4 e \mathrm{H}_2\mathrm{O} e consumindo \mathrm{CO} e \mathrm{H}_2.

Passo 3

Diminuir a concentração de \mathrm{CH}_4 também faz Q ficar maior que K (já que o termo de \mathrm{CH}_4 está no denominador do quociente de reação), e o sistema volta a deslocar-se para a esquerda para repor \mathrm{CH}_4, gerando mais \mathrm{CH}_4 e \mathrm{H}_2\mathrm{O}.

Passo 4

Como as duas perturbações — aumento de [\mathrm{CO}] e diminuição de [\mathrm{CH}_4] — levam ao mesmo sentido de deslocamento (reação inversa), o efeito líquido é um deslocamento do equilíbrio para a esquerda.

Resposta

O equilíbrio desloca-se no sentido da reação inversa, formando mais \mathrm{CH}_4 e \mathrm{H}_2\mathrm{O} e consumindo \mathrm{CO} e \mathrm{H}_2.

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