Sejam dadas as múltiplas reações:
l C(0)+2 H2 O=CO2+2 H2 C(0)+H2 O=CO+H2 C(0)+2 H2=CH
Realizadas entre fase gasosa e sólida. Escreva as equações necessárias para a resolução deste problema pelo método das constantes de equilibrio.

Passo 1

Então, vamos lá! Você tem um exercício que envolve três reações químicas entre carbono sólido e outros reagentes no estado gasoso. O conteúdo aqui é sobre equilíbrio químico e constantes de equilíbrio. Para resolver isso, a gente vai precisar entender como escrever as equações das constantes de equilíbrio para cada reação. Vamos destrinchar tudo passo a passo!

Passo 2

Primeiro, vamos relembrar o que é constante de equilíbrio. Quando uma reação química alcança o equilíbrio, as taxas das reações direta e inversa são iguais. A constante de equilíbrio é uma expressão que relaciona as concentrações dos produtos e reagentes nessa condição de equilíbrio. Ela nos ajuda a prever a direção da reação e a quantidade de produtos e reagentes presentes no equilíbrio.

Passo 3

Agora, vamos olhar para a primeira reação:
C(0) + 2 H2O = CO2 + 2 H2
Nessa reação, temos carbono sólido ( C(0)) reagindo com vapor d’água ( H2O) para formar dióxido de carbono ( CO2) e hidrogênio gasoso ( H2).
Como a constante de equilíbrio ( K) depende das concentrações dos produtos e reagentes, precisamos considerar apenas as espécies gasosas, já que o sólido não aparece na expressão da constante.

Passo 4

Para a primeira reação, a constante de equilíbrio K1 é dada por:
K1 = [CO2][H2]^2[H2O]^2
Aqui, os colchetes [,] indicam a concentração das espécies gasosas no equilíbrio.

Passo 5

Vamos para a segunda reação:
C(0) + H2O = CO + H2
Nessa, o carbono sólido reage com vapor d’água para formar monóxido de carbono ( CO) e hidrogênio gasoso ( H2).
A constante de equilíbrio K2 para essa reação é:
K2 = [CO][H2][H2O]

Passo 6

Por fim, a terceira reação é:
C(0) + 2 H2 = CH
Aqui, o carbono sólido reage com hidrogênio gasoso para formar metileno ( CH).
A constante de equilíbrio K3 para essa reação é:
K3 = [CH][H2]^2

Resposta

As equações das constantes de equilíbrio necessárias são:
K1 = [CO2][H2]^2[H2O]^2
K2 = [CO][H2][H2O]
K3 = [CH][H2]^2

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