No equilíbrio N2(g) + 3 H2(g) ? 2 NH3(g) com Kc = 1,6×10^-5 a 500 K, num frasco de 5,0 L há 0,50 mol N2 e 1,50…

Questão

No equilíbrio N2(g) + 3 H2(g) ? 2 NH3(g) com Kc = 1,6×10^-5 a 500 K, num frasco de 5,0 L há 0,50 mol N2 e 1,50 mol H2 inicialmente. Calcule o número de mols de NH3 no equilíbrio, usando aproximação adequada.

1. A) 3,0×10^-3 mol de NH3, já que a pressão afetaria o resultado.
2. B) 1,0 mol de NH3, já que a equação balanceada sugere isso diretamente.
3. C) 5,0 mol de NH3 será formado ao final, pois toda a mistura reage.
4. D) ˜1,0×10^-3 mol de NH3.
5. E) 2,0×10^-2 mol de NH3, pois a reação é direta e deve ser total.

✅ Resposta correta: alternativa D

Resolução passo a passo

1. Converta as quantidades iniciais em concentrações, dividindo pelo volume de 5,0 L. [N2]0 = 0,50/5,0 = 0,10 mol/L e [H2]0 = 1,50/5,0 = 0,30 mol/L. Como o frasco inicialmente não contém NH3, [NH3]0 = 0. Passo 2: Escreva a expressão da constante: Kc = [NH3]^2 / ([N2] x [H2]^3). Passo 3: Seja x a quantidade (em mol/L) de N2 que reage. Pela estequiometria, o N2 consumido é x, o H2 consumido é 3x e o NH3 formado é 2x. Assim, no equilíbrio: [N2] = 0,10 - x; [H2] = 0,30 - 3x; [NH3] = 2x. Passo 4: Como Kc = 1,6×10^-5 é muito pequeno, o equilíbrio está muito deslocado para os reagentes e x é pequeno. Aproximação adequada: 0,10 - x ≈ 0,10 e 0,30 - 3x ≈ 0,30. Passo 5: Substitua na expressão: 1,6×10^-5 = (2x)^2 / (0,10 x 0,30^3) = 4x^2 / (0,10 x 0,027) = 4x^2 / 0,0027. Logo 4x^2 = 4,32×10^-8, x^2 = 1,08×10^-8 e x ≈ 1,04×10^-4 mol/L. Passo 6: Calcule [NH3] = 2x ≈ 2,08×10^-4 mol/L. Passo 7: Multiplique pelo volume: n(NH3) = 2,08×10^-4 x 5,0 ≈ 1,0×10^-3 mol de NH3. Passo 8: Verifique a aproximação: x é cerca de 0,1% de 0,10 mol/L e 3x é cerca de 0,1% de 0,30 mol/L, portanto a aproximação é válida. Conclusão: a alternativa D está correta e coincide com o gabarito oficial. Por que as outras estão erradas: A confunde o efeito da pressão, que não altera Kc; B aplica a estequiometria diretamente sem considerar o equilíbrio; C supõe que toda a mistura reage, o que contraria o valor pequeno de Kc; E supõe que a reação é total, o que também contraria o valor de Kc.

💡 Dica: Utilize a tabela de ICE para calcular as mudanças nas concentrações.

Alternativa por alternativa

Raio-X da questão

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