A reação dada pela equação abaixo
tem constante de equilíbrio
igual a 4,00 à temperatura de
. Calcule as concentrações de equilíbrio em moles por litro de cada componente, partindo da condição inicial de 120,0
de ácido acético e de
de etanol.
Passo 1
Beleza, vamos lá! A gente tem uma reação química entre ácido acético (
) e etanol (
) que produz acetato de etila (
) e água (
). A constante de equilíbrio (
) dessa reação é 4,00 a 100°C. Nosso objetivo é calcular as concentrações de cada substância no equilíbrio, partindo de 120,0 g de ácido acético e 92,0 g de etanol. Para isso, vamos precisar usar conceitos de estequiometria, conversão de unidades e a expressão da constante de equilíbrio.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular o número de mols de ácido acético e etanol que temos inicialmente. Para isso, precisamos das massas molares de cada composto.
-
Massa molar do ácido acético (
): Total: -
Massa molar do etanol (
): Total:
Agora, calculamos os mols:
-
Mols de ácido acético:
-
Mols de etanol:
Passo 3
Vamos supor que o volume da solução seja 1 litro para facilitar os cálculos das concentrações em mol/L. Assim, inicialmente temos:
Passo 4
Vamos usar uma tabela de ICE (Initial, Change, Equilibrium) para organizar as informações:
Componente | Inicial (mol/L) | Variação (mol/L) | Equilíbrio (mol/L) |
---|---|---|---|
|
2,00 |
|
|
|
2,00 |
|
|
|
0 |
|
|
|
0 |
|
|
Passo 5
A constante de equilíbrio (
) para a reação é dada por:
Substituindo os valores do equilíbrio:
Simplificando:
Passo 6
Vamos resolver essa equação para encontrar o valor de
. Primeiro, tiramos a raiz quadrada de ambos os lados:
Multiplicando ambos os lados por
:
Somando
aos dois lados:
Dividindo por 3,00:
Passo 7
Agora que temos o valor de
, podemos encontrar as concentrações de equilíbrio:
Resposta
No equilíbrio, as concentrações das substâncias são aproximadamente: