A reação de transformação do dióxido de carbono em monóxido de carbono, representada pela equação a seguir, é muito importante para alguns processos metalúrgicos.
\begin{aligned} \mathrm{C}(\mathrm{~s})+\mathrm{CO}_{2}(\mathrm{~g}) \rightleftarrows & 2 \mathrm{CO}(\mathrm{~g}) \\\ & \Delta \mathrm{H}=174 \mathrm{~kJ} / \mathrm{mol} \text { de carbono } \end{aligned}
A constante de equilíbrio desta reação pode ser expressa, em termos de pressões parciais, como:
\mathrm{K}_{\mathrm{p}}=\frac{p(\mathrm{CO})^{2}}{p(\mathrm{CO}_{2})}
Qual é o efeito sobre este equilíbrio quando
aumenta-se a temperatura?
Justifique suas respostas.

Passo 1

O enunciado trata da reação
\mathrm{C}(\mathrm s)+\mathrm{CO}_{2}(\mathrm g)\rightleftarrows 2\,\mathrm{CO}(\mathrm g)
com entalpia de reação \Delta H=+174\\ \mathrm{kJ/mol} (por mol de carbono) e constante de equilíbrio \mathrm K_{p}=\dfrac{p(\mathrm{CO})^{2}}{p(\mathrm{CO}_{2})}.
O conteúdo principal é equilíbrio químico e o efeito da temperatura em reações endotérmicas, usando o princípio de Le Châtelier e a dependência de \mathrm K_{p} com T.

Passo 2

Como \Delta H é positivo, a reação absorve calor do meio, ou seja, é endotérmica. Em termos qualitativos, podemos enxergar o “calor” como um reagente adicional.

Passo 3

Pelo princípio de Le Châtelier, ao aumentarmos a temperatura estamos “adicionando” calor. O sistema responde consumindo esse calor, deslocando o equilíbrio no sentido dos produtos (lado que absorve calor), ou seja, produzindo mais \mathrm{CO}.

Passo 4

Quando o equilíbrio se desloca para a direita, a concentração (ou pressão) de \mathrm{CO} aumenta e a de \mathrm{CO}_{2} diminui, o que eleva o valor de \mathrm K_{p}=\dfrac{p(\mathrm{CO})^{2}}{p(\mathrm{CO}_{2})}. Em termos termodinâmicos, a equação de Van’t Hoff prevê que, para reações endotérmicas, \mathrm K_{p} cresce com T.

Resposta

Ao aumentar a temperatura, o equilíbrio desloca-se para a direita (formação de mais CO) e a constante de equilíbrio \mathrm K_{p} aumenta.

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