A reação a seguir atinge o equilibrio a 500^circ C e 2 bar:
4 HCl(g)+O2(g) 2 H2 O(g)+2 Cl2(g)
Se o sistema inicialmente contém 5 mol de HCl para cada mol de oxigênio, qual será a sua composição no eauilíbrio? Considere gases ideais.

Passo 1

Oi! Vamos resolver esse exercício juntos. A questão trata de equilíbrio químico, onde uma reação atinge o equilíbrio em determinadas condições de temperatura e pressão. Precisamos descobrir a composição dos reagentes e produtos quando o sistema está nesse estado de equilíbrio. Para isso, vamos usar conceitos de estequiometria e conceitos básicos de reações químicas.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que temos no problema:
  • Reação Química:
    4 HCl(g) + O2(g) 2 H2 O(g) + 2 Cl2(g)
  • Condições do Equilíbrio:
    • Temperatura: 500^circ C
    • Pressão: 2 bar
  • Quantidade Inicial:
    • 5 mol de HCl para cada mol de O2
Nosso objetivo é encontrar a quantidade de cada substância no equilíbrio.

Passo 3

Vamos definir a quantidade inicial de cada reagente. Suponha que tenhamos 1 mol de O2, então teremos 5 mol de HCl inicialmente.
  • Inicialmente:
    • HCl: 5 mol
    • O2: 1 mol
    • H2O: 0 mol
    • Cl2: 0 mol

Passo 4

Agora, vamos ver como a reação avança. A reação consome 4 mol de HCl para cada 1 mol de O2 consumido. Como temos mais HCl do que o necessário para reagir com todo o O2 disponível, o O2 será o reagente limitante – ou seja, ele será completamente consumido.
  • Consumo:
    • O2 consumido: 1 mol
    • HCl consumido: 4 times 1 = 4 mol

Passo 5

Vamos calcular as quantidades no equilíbrio:
  • No Equilíbrio:
    • HCl: 5 - 4 = 1 mol
    • O2: 1 - 1 = 0 mol (completamente consumido)
    • H2O: 0 + 2 times 1 = 2 mol
    • Cl2: 0 + 2 times 1 = 2 mol

Resposta

No equilíbrio, a composição do sistema será:
  • HCl: 1 mol
  • H2O: 2 mol
  • Cl2: 2 mol
  • O2: 0 mol

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