A reação reversível:
2 \mathrm{NO}_{2}(\mathrm{~g}) \rightleftharpoons \mathrm{N}_{2} \mathrm{O}_{4}(\mathrm{~g})
foi estudada a 300 K . Em um recipiente de 1,00 \mathrm{~L} foram introduzidos 0,40 mol de \mathrm{NO}_{2}. No equilíbrio, a concentração de \mathrm{N}_{2} \mathrm{O}_{4} foi de 0,06 \mathrm{~mol} / \mathrm{L}.
a. Calcule as concentrações de todas as espécies no equilíbrio.
b. Determine o valor da constante de equilíbrio Kc.
c. Se a pressão total for aumentada, o que acontecerá com a concentração de \mathrm{N}_{2} \mathrm{O}_{4} ? Justifique com base no princípio de Le Châtelier.

Passo 1

Temos a reação reversível
2\,\mathrm{NO}_{2}(g)\rightleftharpoons \mathrm{N}_{2}\mathrm{O}_{4}(g)
a 300 K num balão de 1,00 L em que inicialmente [\mathrm{NO}_{2}]_{0}=0,40 M e [\mathrm{N}_{2}\mathrm{O}_{4}]_{0}=0. No equilíbrio foi medido [\mathrm{N}_{2}\mathrm{O}_{4}]_{\rm eq}=0,06 M. O conteúdo é equilíbrio químico: vamos montar uma tabela ICE (Inicial–Variação–Equilíbrio) para achar as concentrações em equilíbrio, calcular K_{c} e aplicar o princípio de Le Châtelier.

Passo 2

Pela estequiometria, para cada mol de \mathrm{N}_{2}\mathrm{O}_{4} formado consomem-se 2 mol de \mathrm{NO}_{2}. Se x=[\mathrm{N}_{2}\mathrm{O}_{4}]_{\rm eq}=0,06 M, então a variação em \mathrm{NO}_{2} é -2x=-2\times0,06=-0,12 M. Logo
[\mathrm{NO}_{2}]_{\rm eq} =[\mathrm{NO}_{2}]_{0}-2x =0,40-0,12 =0,28\\ \mathrm{M}.

Passo 3

A constante de equilíbrio em termos de concentrações é
K_{c} =\frac{[\mathrm{N}_{2}\mathrm{O}_{4}]_{\rm eq}} {[\mathrm{NO}_{2}]_{\rm eq}^{2}}.
Substituindo
K_{c} =\frac{0,06}{(0,28)^{2}} =\frac{0,06}{0,0784} \approx0,77.

Passo 4

Se aumentarmos a pressão total (por exemplo diminuindo o volume), o sistema desloca o equilíbrio para o lado de menor número de mols gasosos. Como à esquerda há 2 mol de \mathrm{NO}_{2} e à direita 1 mol de \mathrm{N}_{2}\mathrm{O}_{4}, o equilíbrio se desloca para a direita, aumentando [\mathrm{N}_{2}\mathrm{O}_{4}].

Resposta

a) [\mathrm{NO}_{2}]_{\rm eq}=0,28 M e [\mathrm{N}_{2}\mathrm{O}_{4}]_{\rm eq}=0,06 M.
b) K_{c}\approx0,77.
c) Ao aumentar a pressão total, aumenta [\mathrm{N}_{2}\mathrm{O}_{4}], pois o equilíbrio se desloca para o lado com menor número de mols gasosos (princípio de Le Châtelier).

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