Dois mols de moléculas H2(g), são misturados com 1 mol de moléculas O2(g) num recipiente de 500 ml de capacidade. Determine o valor da constante Kc para a formação de H2O(g), sabendo que 80% do H2(g) reagem

Question

Dois mols de moléculas H2(g), são misturados com 1 mol de moléculas O2(g) num recipiente de 500 ml de capacidade. Determine o valor da constante Kc...

Ed · Answer

Para determinar o valor da constante de equilíbrio $ K_c $ para a reação de formação de água $ H_2(g) + \frac{1}{2}O_2(g) \rightarrow H_2O(g) $, vamos seguir os passos:

1. **Reação e dados iniciais**:
   - Temos 2 mols de $ H_2 $ e 1 mol de $ O_2 $.
   - 80% do $ H_2 $ reage.

2. **Cálculo da quantidade de $ H_2 $ que reage**:
   - 80% de 2 mols de $ H_2 $ é $ 0,8 \times 2 = 1,6 $ mols de $ H_2 $.

3. **Quantidade de $ O_2 $ que reage**:
   - Para cada 2 mols de $ H_2 $, 1 mol de $ O_2 $ é necessário. Portanto, 1,6 mols de $ H_2 $ requerem $ \frac{1,6}{2} = 0,8 $ mols de $ O_2 $.

4. **Cálculo das quantidades em equilíbrio**:
   - $ H_2 $ restante: $ 2 - 1,6 = 0,4 $ mols.
   - $ O_2 $ restante: $ 1 - 0,8 = 0,2 $ mols.
   - $ H_2O $ formado: $ 1,6 $ mols.

5. **Concentrações em mol/L**:
   - O volume do recipiente é 0,5 L (500 ml).
   - Concentração de $ H_2 $: $ \frac{0,4 \text{ mol}}{0,5 \text{ L}} = 0,8 \text{ mol/L} $.
   - Concentração de $ O_2 $: $ \frac{0,2 \text{ mol}}{0,5 \text{ L}} = 0,4 \text{ mol/L} $.
   - Concentração de $ H_2O $: $ \frac{1,6 \text{ mol}}{0,5 \text{ L}} = 3,2 \text{ mol/L} $.

6. **Expressão de $ K_c $**:
   $$
   K_c = \frac{[H_2O]^2}{[H_2][O_2]^{1/2}}
   $$

7. **Substituindo os valores**:
   $$
   K_c = \frac{(3,2)^2}{(0,8)(0,4)^{1/2}} = \frac{10,24}{(0,8)(0,6325)} \approx \frac{10,24}{0,506} \approx 20,22
   $$

Portanto, o valor da constante $ K_c $ é aproximadamente **20,22**.

Ed · Answer

Para determinar o valor da constante de equilíbrio $ K_c $ para a formação de $ H_2O(g) $, sabendo que 80% do $ H_2(g) $ reage, precisamos considerar a seguinte reação química balanceada:

$$ 2H_2(g) + O_2(g) \rightleftharpoons 2H_2O(g) $$

Dada a informação de que 80% do $ H_2(g) $ reage, isso significa que 20% do $ H_2(g) $ permanece no equilíbrio. Portanto, a quantidade de $ H_2(g) $ no equilíbrio será de 0,4 mol (80% de 2 mols).

Como a reação é balanceada de 2:1:2, a quantidade de $ O_2(g) $ consumida será de 0,2 mol (metade da quantidade de $ H_2(g) $ consumida) e a quantidade de $ H_2O(g) $ formada será de 0,8 mol (o dobro da quantidade de $ H_2(g) $ consumida).

Agora, podemos calcular a concentração de cada substância no equilíbrio, considerando o volume total de 500 ml:

$$ [H_2] = \frac{0,4}{0,5} = 0,8 \, mol/L $$
$$ [O_2] = \frac{0,8}{0,5} = 1,6 \, mol/L $$
$$ [H_2O] = \frac{1,6}{0,5} = 3,2 \, mol/L $$

Por fim, podemos calcular o valor de $ K_c $ usando as concentrações no equilíbrio:

$$ K_c = \frac{[H_2O]^2}{[H_2]^2 \cdot [O_2]} = \frac{(3,2)^2}{(0,8)^2 \cdot 1,6} = \frac{10,24}{1,28} \approx 8 $$

Portanto, o valor da constante de equilíbrio $ K_c $ para a formação de $ H_2O(g) $ é aproximadamente 8.

Química

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