Questão 5- O óxido nítrico, NO, é um importante intermediário na fabricação do ácido nítrico pelo processo Ostwald. É produzido na atmosfera por fenômenos naturais, como relâmpagos, sendo também liberado em decorrência de atividades humanas, tornando-se um dos responsáveis pela formação da chuva ácida. A reação de formação de NO é representada pela equação:
a) Neste sistema em equilíbrio a
, num recipiente de 10 L , existem
de
e
de
. Se a constante de equilíbrio Kc a
é igual a
, qual será a concentração em
de NO no equilíbrio, nesta temperatura?
b) O que se verifica com o equilíbrio e a constante de equilíbrio, quando a temperatura do sistema é aumentada? Justifique.
b) O que se verifica com o equilíbrio e a constante de equilíbrio, quando a temperatura do sistema é aumentada? Justifique.
Passo 1
Dados do enunciado (copiados e explicitados): a reação
Temos a
num recipiente de
e, no equilíbrio, as quantidades:
e
. A constante de equilíbrio é
. Perguntas:
- Calcular a concentração em
de no equilíbrio a . - O que acontece com o equilíbrio e com a constante de equilíbrio quando a temperatura aumenta? Justifique.
Passo 2
Converter moles em concentrações (pois
usa concentrações). Fórmula:
onde
é o número de mols e
o volume em litros. Aplicando:
Expliquei: dividimos os mols pelo volume para obter mol·L^{-1}, unidade de concentração.
Passo 3
Escrever a expressão da constante de equilíbrio para a reação dada. Para uma reação
temos
onde colchetes
indicam concentração molar. No nosso caso
e
, logo:
Expliquei por que o
fica ao quadrado: o coeficiente estequiométrico 2 indica potência 2 na expressão de
.
Passo 4
Isolar
a partir da expressão de
. Reorganizando:
Substituir os valores numéricos (usei as concentrações do Passo 2):
Calcule passo a passo o produto dentro da raiz:
Agora a raiz quadrada:
Expliquei:
e
.
Passo 5
Interpretação física curta (útil para a prova): o valor muito pequeno de
(da ordem de
) é consistente com
extremamente pequeno: em
o equilíbrio favorece fortemente os reagentes (
e
), produzindo pouquíssimo NO.
Passo 6
Resposta à parte (b) — comportamento do equilíbrio e de
com aumento de temperatura. Uso de Le Châtelier e da equação de van’t Hoff:
Le Châtelier: como (reação endotérmica), aumentar a temperatura significa acrescentar “calor” ao sistema; o sistema tende a consumir esse calor favorecendo a reação endotérmica, ou seja, o sentido direto (formação de
) será favorecido — o equilíbrio desloca-se para a direita (mais
).
Equação de van’t Hoff (forma diferencial):
Le Châtelier: como
Equação de van’t Hoff (forma diferencial):
onde
é a constante dos gases e
a temperatura em kelvin. Como
, o lado direito é positivo, logo
aumenta com
e, portanto,
aumenta com a temperatura. Expliquei: isso confirma quantitativamente o que Le Châtelier diz qualitativamente. Conclusão: ao aumentar
, o equilíbrio desloca-se para a direita (mais NO) e
aumenta.