Calcule a constante de equilíbrio em termos de concentração para a reação representada pela equação

Para resolver exercícios sobre as constantes de equilíbrio Kc e Kp, é necessário não esquecer que os sólidos e os líquidos não participam. Publicado por: Jennifer Rocha Vargas Fogaça

(UEMA) Na reação:

aA + bB ↔ c C + d D,

após atingir o equilíbrio químico, podemos concluir a constante de equilíbrio:

Kc = [C]c. [D]d
        [A]a. [B]b

a respeito da qual é correto afirmar que:

a) quanto maior for o valor de Kc, menor será o rendimento da reação direta.

b) Kc independe da temperatura.

c) se as taxas de desenvolvimento das reações direta e inversa forem iguais, então Kc = 0.

d) Kc depende das concentrações em quantidade de matéria iniciais dos reagentes.

e) quanto maior for o valor de Kc, maior será a concentração dos produtos.

Analisando somente os valores das constantes de equilíbrio (Kc) abaixo, que foram obtidas em várias reações, opte pela que for mais economicamente viável de ser desenvolvida para uma produção industrial:

a) 0,02.

b) 0,2.

c) 1.

d) 15.

e) 140.

Dada a seguinte reação química:

3 Fe3(s) + 4 H2O(g) ↔ Fe3O4(s) + 4 H2(g)

Qual a representação correta das constantes de equilíbrio em termos de concentração (Kc) e pressão (Kp), respectivamente?

a) Kc = [Fe3O4] . [ H2]4 e Kp = (pFe3O4) . (p H2)4
               [Fe3]3 . [H2O]4                 (pFe3)3 . (pH2O)4

b) Kc = [Fe3]3 . [H2O]4 e Kp = (pFe3)3 . (pH2O)4
           [Fe3O4] . [ H2]4         (pFe3O4) . (p H2)4

c) Kc = [Fe3O4] e Kp = (pFe3O4)
              [Fe3]3             (pFe3)3

d) Kc = [ H2]4 e Kp = (p H2)4
               [H2O]4          (pH2O)4

e) Kc = [4 H]2 e Kp = (p H2)2
             [4 H2O]2        (pH2O)2

respostas

Alternativa “b”.

Na expressão da constante de equilíbrio não devem ser representadas substâncias puras na fase sólida ou a água líquida, pois somente matérias que podem sofrer variação é que participam dessa expressão. A concentração em quantidade de matéria de uma substância sólida ou líquida é constante e, assim, já está incluída no próprio valor de Kc.

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Alternativa “e”.

a) Errada. A reação direta é a que forma os produtos, aumentando a concentração deles. Visto que na expressão de Kc a concentração dos produtos é diretamente proporcional ao valor de Kc, eles variam proporcionalmente. Portanto, quanto maior for o valor de Kc, maior será o rendimento da reação direta.

b) Errada. Kc varia com a variação da temperatura.

c) Errada. Se as taxas de desenvolvimento das reações direta e inversa forem iguais, então Kc = 1, e não igual a zero, como diz esse item da questão.

d) Errada. Kc não depende das concentrações em quantidade de matéria iniciais dos reagentes, mas somente do equilíbrio.

e) Correta. Como mostrado na letra “a” na expressão de Kc, a concentração dos produtos é diretamente proporcional ao valor de Kc.

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Alternativa “e”.

Um valor alto de Kc indica que os produtos estão em maior concentração, pois na expressão de Kc os produtos estão no numerador.

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Alternativa “d”.

Na expressão da constante de equilíbrio, não devem ser representadas substâncias puras na fase sólida. Nesse caso, aparecem somente as que estão no estado gasoso.

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Leia o artigo relacionado a este exercício e esclareça suas dúvidas

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O cálculo da constante de equilíbrio Kc pode ser realizado a partir da determinação das concentrações de cada espécie química e substituição desses valores na expressão de Kc.

No texto Constantes de Equilíbrio KC e KP, a expressão da constante de equilíbrio em termos de concentração em quantidade de matéria, KC, é escrita dividindo-se a concentração dos produtos no equilíbrio elevada a seu coeficiente na equação pela concentração dos reagentes no equilíbrio também elevada ao seu coeficiente na equação:

Exemplo:

N2(g) + 3 H2(g) ↔ 2 NH3(g)

KC = [ NH3]2
      [N2]. [H2]2

Vale ressaltar que substâncias líquidas e sólidas não participam da expressão de KC, pois suas concentrações não sofrem variações.

Mas como fazemos para usar essa expressão e calcular o valor do KC?

Bem, para tal, seguimos os seguintes passos:

1- Escrevemos a equação química balanceada;

2- Analisamos aproporção estequiométrica dada pelos coeficientes da equação;

3- Com essa proporção determinamos as quantidades (em mol) dos reagentes que foram consumidas e de produtos que foram formadas;

4- Determinamos as quantidades de reagentes e produtos que estão presentes no equilíbrio. Isso é feito pela subtração da quantidade de reagentes do início pela quantidade que foi consumida. No caso dos produtos, somamos a quantidade inicial (que geralmente é zero) com a que foi formada;

5- Calculamos a concentração em mol/L de cada participante da reação. Para tal, basta usar a fórmula M = n1/V, ou seja, dividimos o número de mol de cada reagente e produto pelo volume da solução para descobrir a concentração em quantidade de matéria de todas as substâncias no equilíbrio;

6 - Substituímos os valores das concentrações encontradas no item anterior na expressão da constante de equilíbrio Kc.

Até o passo 5, se desejar, você pode construir uma tabela, como a que foi mostrada no início deste artigo. Com a tabela, é mais fácil visualizar as quantidades envolvidas que foram trabalhadas.

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Veja um exemplo para ver como isso é feito:

Exemplos:

(Vunesp-SP) Na precipitação de chuva ácida, um dos ácidos responsáveis pela acidez é o sulfúrico. Um equilíbrio envolvido na formação desse ácido na água da chuva está representado pela equação: 

2 SO2(g) + O2(g) ⇔ 2 SO3(g) 

Calcule o valor da constante de equilíbrio KC nas condições em que, reagindo-se 6 mol/L de SO2 com 5 mol/L de O2, obtêm-se 4 mol/l de SO3 quando o sistema atinge o equilíbrio.

Resolução:

1) Já temos a equação balanceada: 2 SO2(g) + O2(g) ⇔ 2 SO3(g)

2) A proporção estequiométrica é de 2 : 1 : 2;

3) Com essa proporção e os dados fornecidos no enunciado, vamos ver a quantidade de reagentes consumida e a quantidade de produto formada:

Se a proporção é 2 : 1 : 2 e foram formados 4 mol de SO3(g), então, 4 mol de SO2(g) e 2 mol de O2(g)foram usados. Então, temos:

4) Vamos descobrir a quantidade de cada espécie no equilíbrio:

SO2(g)= 6 mol – 4 mol = 2 mol
O2(g)= 5 mol – 2 mol = 3 mol
SO3(g)= zero + 4 mol = 4 mol

5) Visto que esse exercício especificou que as concentrações iniciais eram em mol/L, isso indica que estamos considerando o volume de 1 L. Assim, não precisamos calcular as concentrações pela fórmula M = n1/V, pois o volume não fará a diferença e o valor da concentração dará exatamente igual ao valor do número de mol.

6) Vamos substituir os valores das concentrações na expressão da constante de equilíbrio:

KC = [SO3]2
     [SO2]2 . [O2]

KC = (4)2
      (2)2 . (3)

KC = 1,333

Por Jennifer Fogaça
Graduada em Química

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Por Jennifer Rocha Vargas Fogaça

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