Uma mistura de \mathrm{H}_{2}, \mathrm{~N}_{2} e \mathrm{NH}_{3} com pressões parciais 22 \mathrm{kPa}, 44 \mathrm{kPa} e 18 kPa , respectivamente, foi preparada e aquecida até 500 K . Nessa temperatura, \mathrm{K}=3,6 \times 10^{-2}. Verifique se a amônia tende a se formar ou a se decompor.

Passo 1

O enunciado descreve a reação de síntese/decomposição da amônia:
\mathrm{N_{2}(g)} + 3\,\mathrm{H_{2}(g)} \rightleftharpoons 2\,\mathrm{NH_{3}(g)}.
Temos as pressões parciais iniciais em 500\:\mathrm{K}:
\;p(\mathrm{N_{2}})=44\:\mathrm{kPa},\;p(\mathrm{H_{2}})=22\:\mathrm{kPa},\;p(\mathrm{NH_{3}})=18\:\mathrm{kPa}.
O enunciado fornece ainda a constante de equilíbrio em pressão:
\;K = 3{,}6\times10^{-2}.
Precisamos calcular o quociente de reação Q_{p} e compará-lo com K para ver se a reação tende a formar ou a decompor amônia.

Passo 2

Para esta reação a expressão de K (e de Q_{p}) em termos de pressões parciais é
K = \frac{p(\mathrm{NH_{3}})^{2}}{\,p(\mathrm{N_{2}})\;p(\mathrm{H_{2}})^{3}\,},
onde, fora do equilíbrio, definimos
Q_{p} = \frac{p(\mathrm{NH_{3}})^{2}}{\,p(\mathrm{N_{2}})\;p(\mathrm{H_{2}})^{3}\,}.

Passo 3

Substituindo os valores iniciais:
Q_{p} = \frac{\bigl(18\:\mathrm{kPa}\bigr)^{2}}{\,\bigl(44\:\mathrm{kPa}\bigr)\;\bigl(22\:\mathrm{kPa}\bigr)^{3}} = \frac{324}{44 \times 22^{3}} = \frac{324}{468512} \approx 6{,}9\times10^{-4}.

Passo 4

Comparamos Q_{p} e K:
Q_{p}\approx6{,}9\times10^{-4} \quad\text{e}\quad K=3{,}6\times10^{-2}.
Como Q_{p}<K, o sistema não está em equilíbrio e tende a se deslocar no sentido de aumentar Q_{p}, ou seja, a reação avança para a direita, produzindo mais \mathrm{NH_{3}}.

Resposta

Como Q_{p}<K, a reação se desloca para a direita e a amônia tende a se formar.

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