Em 300 K a reação N2O4 ? 2 NO2 apresenta Kc = 0.65. Se inicialmente [N2O4] = 0.500 M e [NO2] = 0, calcule as…

Questão

Em 300 K a reação N2O4 ? 2 NO2 apresenta Kc = 0.65. Se inicialmente [N2O4] = 0.500 M e [NO2] = 0, calcule as concentrações em equilíbrio.

1. A) A concentração em equilíbrio de N2O4 é 0.500 M.
2. B) O valor de Kc para essa reação é 1.50 em 300 K.
3. C) A reação não atinge equilíbrio e continua indefinidamente.
4. D) [N2O4]eq = 0.285 M; [NO2]eq = 0.431 M
5. E) A concentração de NO2 em equilíbrio é 1.0 M.

✅ Resposta correta: alternativa D

Resolução passo a passo

1. Escreva a expressão de Kc para N2O4 ⇌ 2 NO2: Kc = [NO2]^2 / [N2O4] = 0,65. Passo 2: Sendo x a quantidade de N2O4 que reage, no equilíbrio [N2O4] = 0,500 - x e [NO2] = 2x, pois para cada mol de N2O4 que reage formam-se 2 mols de NO2. Passo 3: Substitua na expressão de Kc: (2x)^2 / (0,500 - x) = 0,65, o que leva a 4x^2 + 0,65x - 0,325 = 0. Passo 4: Resolva a equação do segundo grau pela fórmula de Bhaskara com a raiz positiva: x = (-0,65 + raiz de 5,6225) / 8, o que dá x = 0,2151. Passo 5: Calcule as concentrações no equilíbrio: [N2O4] = 0,500 - 0,2151 = 0,285 M e [NO2] = 2 x 0,2151 = 0,430 M. Verificação: 0,430^2 / 0,285 = 0,65. Passo 6: Comparando com o gabarito, a alternativa D está correta; a única diferença é o valor de [NO2], que é 0,430 M pelo cálculo, enquanto o gabarito traz 0,431 M, uma diferença de arredondamento. Passo 7: Por que as outras estão erradas: A supõe que o N2O4 não reage, mas o enunciado mostra que a reação ocorre até o equilíbrio. B inverte a relação, pois 1/0,65 = 1,54 e não 1,50, e além disso o Kc é dado no enunciado. C confunde equilíbrio dinâmico com reação que nunca se estabiliza, quando o equilíbrio é atingido com concentrações constantes. E supõe que todo o N2O4 se converte em NO2, ignorando que a reação é reversível e incompleta.

💡 Dica: Utilize a expressão de Kc para calcular as concentrações em equilíbrio.

Alternativa por alternativa

Raio-X da questão

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