Questão única Experimentalmente, observa-se que a velocidade de uma reação reversível depende das concentrações dos seus reagentes, para a reação direta, e das concentrações dos produtos, para a reação inversa. Além disso, estas velocidades de reação dependem também das chamadas constantes de velocidade da reação (geralmente indicadas pela letra “k”) cujo valor depende apenas da temperatura na qual a reação ocorre. Ao atingir o equilíbrio químico, o quociente entre as constantes da reação direta (k1) e inversa (k2) é chamado de “constante de equilíbrio”, geralmente indicada por “kC”. Adaptado de BIGATÃO, D.M.M.M. Química Geral e Inorgânica. Unidade VII, Maringá-PR.: Unicesumar, 2019. A reação water-gas shift consiste no equilíbrio químico entre monóxido de carbono (CO) e água (H2O) com dióxido de carbono (CO2) e hidrogênio (H2), sendo importante em diferentes aplicações industriais. Em um recipiente de 1 litro são colocados 1 mol de CO e 1 mol de H2O. O equilíbrio a uma temperatura de 1000 K apresenta uma quantidade de mols de CO2 de 0,542. Preencha a tabela apresentada a seguir e calcule o valor da constante de equilíbrio desta reação.
Respostas
A reação water-gas shift pode ser representada por CO + H₂O ⇌ CO₂ + H₂
Faltou você inserir a tabela a ser completada, mas eu procurei e inseri aqui no anexo para ajudar!! Na tabela deixei as respostas em vermelho, ok? Nela observamos que existem 5 linhas com informações a serem preenchidas.
Na primeira linha são mostradas as proporções estequiométricas com valores apresentados de 1 : 1 : 1 : 1, ou seja, na condição de equilíbrio e de balanceamento todos os reagentes e produtos apresentam 1 mol.
Na segunda linha são apresentadas as quantidades iniciais, com valores nos reagentes (CO e H₂O) de, respectivamente, 1 : 1. No início da reação só existem reagentes, que começam a se chocar, vencem a energia de ativação para então formar os produtos. Portanto, as quantidades iniciais dos produtos CO₂ e H₂ são 0 mol e 0 mol (zero e zero), respectivamente.
Na terceira linha são solicitadas as quantidades reagidas e formadas. O enunciado nos informa que "o equilíbrio apresenta uma quantidade de mols de CO₂ de 0,542". Como sabemos que no equilíbrio a proporção é de 1 : 1 : 1 : 1 (1a linha), podemos afirmar que irão reagir 0,542 mol de CO e 0,542 mol de H₂O. Por outro lado, serão formados 0,542 mol de CO₂ e 0,542 mol de H₂.
Na quarta linha são solicitadas as quantidades no equilíbrio, com a informação na tabela de que a quantidade de CO₂ é de 0,542 mol. Para os reagentes, basta subtrair a quantidade inicial pela quantidade que reagiu:
1 - 0,542 = 0,458 mol
Assim, para os reagentes, as quantidades em equilíbrio serão de 0,458 mol de CO e 0,458 mol de H₂O.
Para os produtos, a quantidade em equilíbrio é exatamente igual à quantidade formada: 0,542 mol de CO₂ e 0,542 mol de H₂.
Já na quinta linha é solicitada a concentração em equilíbrio. A concentração é dada em mol/L e no enunciado foi informado que a reação ocorreu "em um recipiente de 1 litro". Assim, basta dividirmos as quantidades em equilíbrio (4a linha) por 1 litro:
[CO] = 0,458 mol / 1 L = 0,458 mol/L
[H₂O] = 0,458 mol / 1 L = 0,458 mol/L
[CO₂] = 0,542 mol / 1 L = 0,542 mol/L
[H₂] = 0,542 mol / 1 L = 0,542 mol/L
Por fim, o exercício pede para calcular o valor da constante de equilíbrio desta reação. Como temos informações sobre a concentração, iremos calcular o Kc, através da expressão:
Kc = [CO₂] . [H₂] / [CO] . [H₂O]
Kc = 0,542 . 0,542 / 0,458 . 0,458
Kc = 0,293764 / 0,209764
Kc = 1,4
Espero ter ajudado!
A reação "water-gas shift" será representada por: CO + H₂O ⇌ CO₂ + H₂.
Vamos aos dados/resoluções:
Como é uma questão onde são dividias em etapas, temos que:
- Na primeira parte/linha estão as proporções estequiométricas, baseado na condição de equilíbrio e balanceamento de todos os reagentes e produtos porque acabam projetando 1 mil (1 : 1 : 1 : 1);
- Na segunda parte/linha vemos as quantidade iniciais, mostrando valores nos reagentes (CO e H₂O) sendo 1 : 1. E com isso, no início da reação só existem reagentes que por estarem entrando em atrito, acabam ultrapassando a energia de ativação. Com isso, as quantidades iniciais dos produtos CO₂ e H₂ serão 0 mol e 0 mol, respectivamente.
- Na terceira parte/linha temos as quantidades que reagem e são formadas, logo, no equilíbrio a proporção acaba sendo de 1:1:1:1 e conseguimos afirmar que irão reagir 0,542 mol de CO e 0,542 mol de H₂O. Por outro lado, precisarão ser formados 0,542 mol de CO₂ e 0,542 mol de H₂.
- Na quarta e penúltima linha, temos que as quantidades no equilíbrio, com a informação na tabela de que a quantidade de CO₂ será de 0,542 mol. Logo, precisamos apenas subtrair a quantidade inicial pela quantidade que acabou reagindo, que é de:
1 - 0,542 = 0,458 mol
Então nos reagentes, as quantidades serão: 0,458 mol de CO e 0,458 mol de H₂O.
E para os produtos, a quantidade de equilíbrio é: 0,542 mol de CO₂ e 0,542 mol de H₂.
Na quinta e última linha, já visualizamos a concentração em equilíbrio, logo, a concentração será dada em Mol/L e com isso precisamos apenas dividir as quantidades em equilíbrio por um litro:
[CO] = 0,458 mol / 1 L = 0,458 mol/L
[H₂O] = 0,458 mol / 1 L = 0,458 mol/L
[CO₂] = 0,542 mol / 1 L = 0,542 mol/L
[H₂] = 0,542 mol / 1 L = 0,542 mol/L
Finalizando então com o valor da constante de equilíbrio, temos:
Kc = [CO₂] . [H₂] / [CO] . [H₂O]
Kc = 0,542 . 0,542 / 0,458 . 0,458
Kc = 0,293764 / 0,209764
Kc = 1,4
Para saber mais sobre o assunto:
https://brainly.com.br/tarefa/2781927
espero ter ajudado nos estudos e bebam água :)
