Questão 3: O conceito de equilíbrio químico ajuda a entender a extensão em que uma reação ocorre, ou seja, até que ponto os reagentes se convertem em produtos. Com base nos seus conhecimentos e utilizando os dados fornecidos na tabela, responda às seguintes perguntas. Todos os cálculos devem ser demonstrados e todas as respostas justificadas (3,0 pontos)
Reação | T (K) | Кр |
---|---|---|
\multirow{2}{*}{
|
298 | 0,15 |
500 |
|
|
\multirow[t]{2}{*}{
|
1000 |
|
1200 |
|
a) Defina o equilíbrio químico.
b) Escreva a expressão da constante de equilíbrio para cada uma das reações.
c) Para cada uma das reações, indique a temperatura na qual será obtida a maior quantidade de produto. Justifique sua escolha.
d) Calcule o para a reação do
em ambas temperaturas e justifique em qual delas será mais espontânea ou não.
b) Escreva a expressão da constante de equilíbrio para cada uma das reações.
c) Para cada uma das reações, indique a temperatura na qual será obtida a maior quantidade de produto. Justifique sua escolha.
d) Calcule o
Passo 1
O enunciado trata do equilíbrio químico de duas reações gasosas, fornecendo valores de
a duas temperaturas. Vamos (a) definir o equilíbrio químico, (b) escrever as expressões de
para cada reação, (c) indicar em que temperatura cada reação produz mais produto baseado em
e (d) calcular
para a reação de
a ambas as temperaturas usando a relação com
.
Passo 2
Definição de equilíbrio químico: é o estado dinâmico em que a velocidade da reação direta é igual à da reação inversa, de modo que as concentrações (ou pressões parciais) dos reagentes e produtos permanecem constantes no tempo, sem que a reação pare de ocorrer.
Passo 3
Expressão da constante de equilíbrio em termos de pressão
:
Para
Para
temos
Para
temos
Passo 4
Indicação da temperatura que favorece maior produção de produto: quanto maior
, mais a mistura em equilíbrio favorece produtos.
-
: , . O maior ocorre a , logo ali há mais . -
: , . O maior ocorre a , logo ali há mais .
Passo 5
Cálculo de
para
nas duas temperaturas. Usa-se
com
.
- A
, :
- A
, :
Como
em ambas, a reação padrão não é espontânea em nenhum caso, mas o valor menor a
indica que ali ela é menos não espontânea (mais “próxima” de espontânea).
Resposta
a) Equilíbrio químico é o estado dinâmico em que as velocidades direta e inversa se igualam, mantendo constantes as pressões parciais dos reagentes e produtos.
b) :
b)
c) Mais produto onde
é maior: para a primeira reação em
e para a segunda em
.
d) ,
.
Em ambas as temperaturas a reação não é espontânea , sendo menos não espontânea a
.
d)
Em ambas as temperaturas a reação não é espontânea