Questão 2 ( 2,0 ): Para a reação:
a) Escreva a lei da expressão da constante de equilibrio.
b) Preveja a direção na qual o equilibrio irá se deslocar quando cada uma das seguintes mudanças ocorrer e explique sua resposta:
i)
(I) é removido a temperatura constante
ii) A pressão é aumentada a temperatura constante
iii) A temperatura diminui
b) Preveja a direção na qual o equilibrio irá se deslocar quando cada uma das seguintes mudanças ocorrer e explique sua resposta:
i)
ii) A pressão é aumentada a temperatura constante
iii) A temperatura diminui
Passo 1
O enunciado trata de uma reação química em equilíbrio: 2 C_(s) + N₂_(g) + 5 H₂_(g) ⇌ 2 CH₃NH₂_(l) com ΔH° = –88,4 kJ. Vamos precisar da lei da ação de massas para montar a expressão de K e do Princípio de Le Châtelier para prever deslocamentos de equilíbrio.
Passo 2
Para escrever a lei da expressão da constante de equilíbrio, lembramos que a atividade de sólidos puros e líquidos puros vale 1. Assim, a expressão geral é:
Como C_(s) e CH₃NH₂_(l) são fases condensadas puras, suas atividades são 1. Logo:
Em termos de pressões (K_p) obtemos
Passo 3
(i) Remoção de CH₃NH₂_(l) a T constante: segundo Le Châtelier, a retirada de produto desloca o equilíbrio no sentido de formá-lo. Logo, o sistema se move para a direita (formação de mais CH₃NH₂).
(ii) Aumento de pressão a T constante: a reação consome 6 mol de gás (1 mol de N₂ + 5 mol de H₂) e não produz gás (CH₃NH₂ é líquido). A maior pressão favorece o lado com menos mols de gás, ou seja, desloca para a direita.
(iii) Diminuição de temperatura: a reação é exotérmica (ΔH° negativo), logo a queda de T age como remoção de “calor” (produto). Segundo Le Châtelier, o sistema tenta produzir calor, deslocando para a direita (sentido exotérmico).
(ii) Aumento de pressão a T constante: a reação consome 6 mol de gás (1 mol de N₂ + 5 mol de H₂) e não produz gás (CH₃NH₂ é líquido). A maior pressão favorece o lado com menos mols de gás, ou seja, desloca para a direita.
(iii) Diminuição de temperatura: a reação é exotérmica (ΔH° negativo), logo a queda de T age como remoção de “calor” (produto). Segundo Le Châtelier, o sistema tenta produzir calor, deslocando para a direita (sentido exotérmico).
Resposta
a) A constante de equilíbrio é
b) (i) desloca para a direita; (ii) desloca para a direita; (iii) desloca para a direita.