Question

são mesturados 2 moles de gás hidrogenio (H2) com 3 moles de gás (Cl2) num recepiente fechado de V litros de capacidade,a certa temperatura. calcula o valr da constante de equilibrio para a formação do gás HCl, no equilibrio gasoso H2(g)+Cl2-HCl(g), sabendo que 80% do gás hidrogenio reagio

Answer 1

A constante de equilíbrio quando 2 mol de gás hidrogênio são misturados com 3 mol de gás cloro, a uma certa temperatura, onde 80% do hidrogênio reage é aproximadamente igual a 18,3

FUNDAMENTOS TEÓRICOS

Conceito I: Mol

Em química, a unidade de quantidade de matéria é denominada de mol. Ela corresponde a 6,02x10^23 unidades, tais como moléculas, átomos ou íons.

O número 6,02x10^23 é conhecido como número de Avogadro. Na maioria dos problemas é comum usar 6 x 20^23

Conceito II: Concentração em mol/L

A concentração em mol/L é dada pelo número de mol do soluto dividido pelo volume da solução em litros. Matematicamente podemos expressar tal concentração:

C(mol/L) = n / V onde

C(mol/L) = concentração em mol/L

n = número de mol do soluto

V = volume da solução em litros

Conceito III: Reações Reversíveis

São aquelas que ocorrem em dois sentidos: o sentido direto (reagentes formam produtos) e o sentido inverso (produtos formam reagentes). No equilíbrio, a velocidade da reação direta é igual a velocidade da reação inversa

              V1

aA + bB ⇔ cC + Dd

              V2

No equilíbrio temos V1 = V2

Conceito IV: Cálculo da constante de equilíbrio Kc

A constante de equilíbrio em termos de concentrações Kc é dada por

Kc = [D]^d x [C]^c / [A]^a x [B]^b (reação do conceito III)

Onde [ ] é a concentração em mol/L dos reagentes e produto

Nesta expressão, substâncias sólidas e água líquida não são consideradas pois são constantes

Quando

Kc =1 o sistema está em equilíbrio ou seja V1 = V2

Kc > 1 o sistema não está em equilíbrio predominando a reação direta (V1)

KC<1 o sistema não está em equilíbrio predominando a reação inversa (V2)

RESOLUÇÃO DO EXERCÍCIO

Passo 1: Escrever a equação da reação química ajustada

A equação, ajustada para o processo citado é:

H2(g)+Cl2(g) ⇔ 2 HCl(g)

O significado desta equação é que 1 mol de H2 reage com 1 mol de Cl2 originando 2 mol de HCl

Passo 2: Concentrações iniciais em mol/L dos reagentes e produto formado

Assim, admitindo que o volume V do recipiente seja por exemplo 1 L temos as concentrações iniciais dos reagentes presentes, as quais representaremos entre colchetes. Assim:

[H2] = 2 mol / 1 L = 2 mol/L

[Cl2] = 3 mol / 1 L = 3 mol/L

Inicialmente, a concentração de HCl é zero ou [HCl] = 0 mol/L

Passo 3: Cálculo das quantidades em mol/L dos reagentes consumidos e produto formado

Reagentes Consumidos

Pelo dado do problema 80% do H2 reage. Assim 80% de 2 = 1,6 mol/L

Assim apenas  [1,6] mol/L de H2 participa da reação

Como a proporção molar entre o H2 e o Cl2 é de 1:1, então [Cl2] = 1,6 mol/L também.

Produto Formado

Como a proporção molar entre o H2 e o HCl é 1:2, forma-se [HCl] = 2 x 1,6 = 3,2 mol/L

Passo 4: Concentrações no Equilíbrio

[H2] = [H2]inicio – [H2] reagiu = 2 – 1,6 = 0,4 mol/L

[Cl2] = [Cl2]inicio – [Cl2]reagiu = 3 – 1,6 = 1,4 mol/L

[HCl] = [HCl]inicio + [HCl]formada = 0 + 3,2 = 3,2 mol/L

Passo 5: Resumo das Informações do problema

        [H2]  +  [Cl2]  ⇔  [HCl]

Início           2                     3                                      0

Reage         1,6                  1,6                                   -o-

Forma        -o-                   -o-                                    3,2

Equilíbrio     0,4                  1,4                                  3,2

Passo 6: Cálculo de Kc

Aplicando a fórmula de Kc para o sistema temos que;

Kc = [HCl]^2/[H2][Cl2]

Substituindo as concentrações de equilíbrio nesta fórmula temos:

Kc = 3,2^2 /(0,4)x(1,4) = 10,24 / 0,56 = 18,28 ≅ 18,3

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