Nível 1

Uma amostra de $\pu{25,6 g}$ de $\ce{NH3}$ é colocada em um reator de $\pu{5 L}$ e aquecida até $\pu{350 \degree C}$ , em que ocorre a reação: $\ce{ 2 NH3(g) <=> N2(g) + 3 H2(g) } \quad K_\mathrm{c} = \pu{0,4}$ Assinale a alternativa que mais se aproxima da concentração de $\ce{H2}$ no equilíbrio.

\pu{0,19 mol.L-1}

\pu{0,25 mol.L-1}

\pu{0,32 mol.L-1}

\pu{0,42 mol.L-1}

\pu{0,54 mol.L-1}

Gabarito

Como a constante fornecida é $K_\mathrm{c}$ , os cálculos são feitos em termos de concentração molar.

Etapa 1.Calcule a concentração inicial de

\ce{NH3}

De $n = m/M$ e $c = n/V$ : $[\ce{NH3}]_0 = \dfrac{ \pu{25,6 g} }{ (\pu{17 g//mol})(\pu{5 L}) } = \pu{0,3 mol.L-1}$

Etapa 2.Elabore a tabela de equilíbrio.

	$\ce{NH3}$	$\ce{N2}$	$\ce{H2}$
início	$\pu{0,3}$	$0$	$0$
reação	$-2x$	$+x$	$+3x$
equilíbrio	$\pu{0,3} - 2x$	$x$	$3x$

Etapa 3.Insira os valores da tabela na expressão da constante de equilíbrio.

$K_\mathrm{c} = \dfrac{ [\ce{N2}]\, [\ce{H2}]^3 }{ [\ce{NH3}]^2 } = \dfrac{ x\,(3x)^3 }{ (\pu{0,3} - 2x)^2 }$

Etapa 4.Resolva a equação de equilíbrio.

$\pu{0,4} = \dfrac{ 27 x^4 }{ (\pu{0,3} - 2x)^2 }$ Tomando a raiz quadrada de ambos os lados, a equação se reduz a uma equação do segundo grau, cuja solução positiva é: $x = \pu{0,105}$

Etapa 5.Calcule a concentração de

\ce{H2}

no equilíbrio.

$[\ce{H2}] = 3x = \boxed{ \pu{0,32 mol.L-1} }$