Soluções Química - Semana 33

Iniciante

A constante de equilíbrio fornecida representa a seguinte reação:

$CH_{4(g)}$ $+$ $H_2O_{(g)}$ $\rightleftharpoons$ $CO_{(g)}$ $+$ $3H_{2(g)}$

Pelo Princípio de Le Chatelier, a adição de $CO$ ao sistema desloca o equilíbrio para o lado dos reagentes, de forma a consumir o excesso de produto. Isso também pode ser verificado pela expressão de $K$:

$K =$ $\frac {[CO] \cdot [H_2]^3}{[CH_4] \cdot [H_2O]}$ . Para que $K$ se mantenha constante, deve haver aumento na concentração dos reagentes (denominador da fração).

Intermediário

A reação apresenta trata da cisão homolítica de moléculas de $H_2$. Sabemos que a dissociação dessa molécula diatômica compreende a quebra de uma ligação estável, formando dois radicais $-$ espécies altamente reativas $-$, o que é desfavorável energeticamente.

Assim, a reação apresenta $\Delta$$H > 0$. Extraída essa informação, podemos solucionar o problema.

$H_{2(g)}$ $\rightleftharpoons$ $2H\cdot _{(g)}$

$i)$ Um aumento da temperatura desloca o equilíbrio para a direita, levando a uma maior produção de $H\cdot$, pois há maior quantidade de energia disponível para a quebra da ligação $H-H$.

$ii)$ Quando o volume do sistema é diminuído, o equilíbrio se desloca para o lado com menor número de mols de gás (menor volume ocupado). Logo, o sentido inverso é favorecido.

$iii)$ A adição de xenônio não desloca o equilíbrio. Embora aumente a pressão total do sistema, reduz proporcionalmente as pressões parciais dos gases, anulando quaisquer efeitos sobre o equílibrio.

Avançado

O equilíbrio de dissociação proposto é $A_2B_{4(g)} \rightleftharpoons AB_{2(g)}$

Antes de ser atingido o equilíbrio, temos $1$ $mol/L$ de $A_2B_4$ e $0$ $mol/L$ de $AB_2$

Para atingir-se o equilíbrio, são consumidos $\alpha \cdot [A_2B_4] = \alpha \cdot 1 = \alpha$ $mol/L$ de $A_2B_4$ e são produzidos $2$ $\cdot$ $\alpha$ $mol/L$ de $AB_2$.

Assim, a constante de equilíbrio $K_c$ pode ser escrita como $K_c = \frac {2 \alpha}{1 - \alpha}$. Como temos o valor de $K_c = 14$, calculamos a quantidade de $A_2B_4$ dissociada $(\alpha)$.

$14 - 14 \alpha = 2 \alpha$
$\alpha = \frac {14}{16}$

$\Rightarrow \alpha = 0,875 = 87,5$ %