São realizadas três experiências introduzindo-se diferentes quantidades de \mathrm{H}_{2(\mathrm{~g})}, \mathrm{l}_{2(\mathrm{~g})} \mathrm{e} \mathrm{HI}_{(\mathrm{g})}, todos a 500^{\circ} \mathrm{C}, em um balão fechado mantido a 500^{\circ} \mathrm{C}.
\mathrm{H}_{2(\mathrm{~g})} \mathrm{I}_{2(\mathrm{~g})} \mathrm{HI}_{(\mathrm{g})}
1) Experiência 0,2 \mathrm{~mol} 0,4 \mathrm{~mol} 1,0 \mathrm{~mol}
2) Experiência 0,1 \mathrm{~mol} 0,2 \mathrm{~mol} 2,0 \mathrm{~mol}
3) experiência 0,1 \mathrm{~mol} 0,2 \mathrm{~mol} 1,0 \mathrm{~mol}
Sabendo que
\mathrm{H}_{2(\mathrm{~g})}+\mathrm{I}_{2(\mathrm{~g})} \leftrightarrows 2 \mathrm{HI}_{(\mathrm{g})} \quad \mathrm{K}_{\mathrm{c}}=50 \text { a } 500^{\circ} \mathrm{C}
Calcular a relação \[\mathrm{HI}]^{2} /\left[\mathrm{H}_{2}\right]\left[l_{2}\right]) em cada uma das situações acima e diga em qual dela está sendo representada uma situação de equilíbrio.]

Passo 1

O enunciado descreve três experimentos a 500^\circ\mathrm{C} num balão fechado, com quantidades iniciais de \mathrm{H}_2, \mathrm{I}_2 e \mathrm{HI}. Sabemos que, para a reação
\mathrm{H}_2 + \mathrm{I}_2 \leftrightarrows 2\,\mathrm{HI}
o valor do equilíbrio em concentração é \mathrm{K}_c = 50.
O que vamos fazer é calcular, em cada experimento, o quociente de reação
Q_c \;=\; \frac{[\mathrm{HI}]^2}{[\mathrm{H}_2]\,[\mathrm{I}_2]}
e comparar com \mathrm{K}_c para decidir se o sistema já está em equilíbrio.

Passo 2

Em cada experiência a concentração de cada espécie é
[\mathrm{X}] \;=\;\frac{n_{\mathrm{X}}}{V}.
Como o volume é o mesmo para todos os gases em cada experimento, ao calcular
Q_c \;=\;\frac{([\mathrm{HI}])^2}{([\mathrm{H}_2])\;([\mathrm{I}_2])}
os volumes se cancelam, ficando
Q_c \;=\;\frac{n_{\mathrm{HI}}^2}{n_{\mathrm{H}_2}\,n_{\mathrm{I}_2}}.

Passo 3

Para a Experiência 1 temos n_{\mathrm{H}_2}=0,2, n_{\mathrm{I}_2}=0,4 e n_{\mathrm{HI}}=1,0.
Q_1 \;=\;\frac{(1{,}0)^2}{(0{,}2)\,(0{,}4)} \;=\;\frac{1{,}0}{0{,}08} \;=\;12{,}5.

Passo 4

Para a Experiência 2 temos n_{\mathrm{H}_2}=0,1, n_{\mathrm{I}_2}=0,2 e n_{\mathrm{HI}}=2,0.
Q_2 \;=\;\frac{(2{,}0)^2}{(0{,}1)\,(0{,}2)} \;=\;\frac{4{,}0}{0{,}02} \;=\;200.

Passo 5

Para a Experiência 3 temos n_{\mathrm{H}_2}=0,1, n_{\mathrm{I}_2}=0,2 e n_{\mathrm{HI}}=1,0.
Q_3 \;=\;\frac{(1{,}0)^2}{(0{,}1)\,(0{,}2)} \;=\;\frac{1{,}0}{0{,}02} \;=\;50.

Passo 6

Comparamos cada Q_c com \mathrm{K}_c=50:
  • Q_1=12{,}5<50: ainda não atingiu o equilíbrio (desloca-se no sentido de formar mais \mathrm{HI}).
  • Q_2=200>50: passou do equilíbrio (desloca-se no sentido de formar \mathrm{H}_2 e \mathrm{I}_2).
  • Q_3=50=\mathrm{K}_c: sistema em equilíbrio.

Resposta

Experiência 1: Q_1=12{,}5
Experiência 2: Q_2=200
Experiência 3: Q_3=50 → equilíbrio na Experiência 3.

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