Um reator de 1 L\pu{1 L} é carregado com 60 g\pu{60 g} de NO\ce{NO} e 71 g\pu{71 g} de ClX2\ce{Cl2}. O sistema é aquecido até 35 °C\pu{35 \degree C} e o equilíbrio é estabelecido: 2 NOCl(g)⇌2 NO(g)+ClX2(g)Kc=1,6⋅10−5 \ce{ 2 NOCl(g) <=> 2 NO(g) + Cl2(g) } \quad K_\mathrm{c} = \pu{1,6e-5}

  1. Determine a concentração de NOCl\ce{NOCl} no equilíbrio.

  2. Determine a concentração de NO\ce{NO} no equilíbrio.

Gabarito
Gabarito

Como Kc≪1K_\mathrm{c} \ll 1, a reação inversa é praticamente completa. As concentrações iniciais [NO]0=2 mol ⋅ L−1[\ce{NO}]_0 = \pu{2 mol.L-1} e [ClX2]0=1 mol ⋅ L−1[\ce{Cl2}]_0 = \pu{1 mol.L-1} estão na proporção estequiométrica, de modo que toda a quantidade de reagentes pode, na hipótese inicial, ser convertida em NOCl\ce{NOCl}. Em seguida, considera-se a fração xx que retorna ao estado de reagentes.

Etapa 1.Elabore a tabela de equilíbrio.

Imagina-se a conversão total como ponto de partida ([NOCl]=2 mol ⋅ L−1[\ce{NOCl}] = \pu{2 mol.L-1}, [NO]=[ClX2]=0[\ce{NO}] = [\ce{Cl2}] = 0), seguida do deslocamento direto da reação:

NOCl\ce{NOCl}NO\ce{NO}ClX2\ce{Cl2}
início2\pu{2}0000
reação−2x-2x+2x+2x+x+x
equilíbrio2−2x\pu{2}-2x2x2xxx
Etapa 2.Resolva a equação de equilíbrio.

Como xx é pequeno, 2−2x≈2\pu{2} - 2x \approx \pu{2}. De Kc=[NO]2[ClX2]/[NOCl]2K_\mathrm{c} = [\ce{NO}]^2 [\ce{Cl2}]/[\ce{NOCl}]^2: 1,6⋅10−5=(2x)2(x)(2)2=x3⟹x=2,5⋅10−2 \pu{1,6e-5} = \dfrac{ (2x)^2 (x) }{ (\pu{2})^2 } = x^3 \quad\Longrightarrow\quad x = \pu{2,5e-2}

Etapa 3.Calcule as concentrações no equilíbrio.

[NOCl]=2−2x=1,95 mol ⋅ L−1[NO]=2x=0,05 mol ⋅ L−1 \begin{aligned} [\ce{NOCl}] &= \pu{2} - 2x = \boxed{ \pu{1,95 mol.L-1} } \\ [\ce{NO}] &= 2x = \boxed{ \pu{0,05 mol.L-1} } \end{aligned}