Questão 4- Considerando a reação
, a constante de equilíbrio em termos de concentração ( Kc ), vale 1,8 à temperatura T . Em um recipiente, à temperatura T , temos uma mistura dos três gases com as seguintes concentrações:
Podemos concluir que:
a) o sistema se encontra em equilíbrio.
b) a concentração de
irá diminuirá.
c) a concentração de
irá diminuirá.
d) o sistema se encontra em equilíbrio, mas a concentração de
irá diminuirá.
e) a constante de equilíbrio Kc muda de 1,8 para 10 , mantendo-se à temperatura constante.
Podemos concluir que:
a) o sistema se encontra em equilíbrio.
b) a concentração de
c) a concentração de
d) o sistema se encontra em equilíbrio, mas a concentração de
e) a constante de equilíbrio Kc muda de 1,8 para 10 , mantendo-se à temperatura constante.
Passo 1
O enunciado dá a reação
e informa que a constante de equilíbrio em termos de concentração é
à temperatura
. Também fornece as concentrações iniciais no mesmo recipiente à temperatura
:
As alternativas oferecidas pedem que concluyamos qual afirmação é correta entre:
a) sistema em equilíbrio;
b) a concentração de irá diminuir;
c) a concentração de irá diminuir;
d) sistema em equilíbrio, mas irá diminuir;
e) a constante muda de
para
mantendo
constante.
a) sistema em equilíbrio;
b) a concentração de
c) a concentração de
d) sistema em equilíbrio, mas
e) a constante
Passo 2
Explicação do conceito que precisamos usar (o que é
e o que é
):
-
A constante de equilíbrio em termos de concentrações,
, para a reação é dada pela expressãoAqui cadaé a concentração em mol·L^{-1} no equilíbrio. -
O quociente de reação instantâneo, chamado de
, tem a mesma forma matemática de mas usa as concentrações presentes no instante considerado (aqui, as fornecidas no enunciado). Ou seja, Interpretação prática:- Se
: o sistema está em equilíbrio. - Se
: precisa formar mais produtos para atingir o equilíbrio (o sentido direto é favorecido). - Se
: precisa formar mais reagentes para atingir o equilíbrio (o sentido inverso é favorecido).
- Se
Vou aplicar exatamente isso aos números do enunciado.
Passo 3
Montando
com as concentrações dadas (peguei os números do enunciado):
Passo 4
Fazendo a conta passo a passo (sem pular etapas):
- Primeiro calcule o denominador:
- Agora o quociente:
Portanto encontramos
.
Passo 5
Comparação entre
e
e consequência física:
- Sabemos que
(dado) e calculamos . - Como
(ou seja, ), o sistema, no estado atual, tem muita concentração de produto ( ) relativamente aos reagentes. - Para atingir o equilíbrio o sistema precisa reduzir a razão produtos/reactantes; isso significa que a reação se deslocará no sentido inverso (para a esquerda), transformando
em e .
Isto é uma aplicação direta do princípio de Le Châtelier: o deslocamento corrige o excesso de produto.
Passo 6
Consequências para as concentrações individuais (tradução do deslocamento para a esquerda):
- A concentração de
vai diminuir (porque está sendo consumido no sentido inverso). - As concentrações de
e de vão aumentar (porque são formadas a partir de ). - A constante
NÃO muda enquanto a temperatura permanecer . depende somente da temperatura, não das concentrações iniciais.
Passo 7
Analisando as alternativas à luz do que concluímos:
- a) “o sistema se encontra em equilíbrio.” — Falso, porque
. - b) “a concentração de
irá diminuirá.” — Verdadeiro, pois o sistema se desloca para a esquerda consumindo . - c) “a concentração de
irá diminuirá.” — Falso, deve aumentar. - d) “o sistema se encontra em equilíbrio, mas a concentração de
irá diminuirá.” — Falso por dois motivos: o sistema não está em equilíbrio e aumentará, não diminuirá. - e) “a constante de equilíbrio
muda de para , mantendo-se à temperatura constante.” — Falso; não muda se a temperatura permanece a mesma. O valor que calculamos é , não .
Resposta
b)