Questão 28 de Equilíbrio químico e efeito da pressão estilo FUVEST resolvida

Enunciado

Um recipiente de 2,0 L recebe inicialmente 1,0 mol de N₂ e 3,0 mol de H₂, sem NH₃. A certa temperatura, estabelece-se o equilíbrio $ \mathrm{N_2(g)+3H_2(g)\rightleftharpoons2NH_3(g)}. $ No equilíbrio, há 1,0 mol de NH₃ no recipiente. Define-se $ K_c=\frac{[\mathrm{NH_3}]^2}{[\mathrm{N_2}][\mathrm{H_2}]^3}. $ O valor numérico de $K_c$, usando concentrações em mol/L, e o efeito de uma redução do volume à metade, mantendo a temperatura, são, respectivamente,

• A: $\dfrac8{27}$; favorece a formação de NH₃.
• B: $\dfrac{64}{27}$; favorece a formação de NH₃.
• C: $\dfrac{64}{27}$; favorece a formação de N₂ e H₂.
• D: $\dfrac{16}{27}$; não altera a composição no novo equilíbrio.
• E: $\dfrac{27}{64}$; favorece a formação de NH₃.

Resolução comentada

Resposta: B

Produzir 1,0 mol de NH₃ consome 0,50 mol de N₂ e 1,50 mol de H₂. Restam, no equilíbrio, 0,50 mol de N₂ e 1,50 mol de H₂. Dividindo por 2,0 L, as concentrações são 0,25, 0,75 e 0,50 mol/L, respectivamente. Assim, $ K_c=\frac{(0{,}50)^2}{0{,}25(0{,}75)^3}=\frac{64}{27}. $ A compressão isotérmica favorece o lado com menor número total de mols gasosos: dois no lado dos produtos, contra quatro no dos reagentes. Portanto, forma-se mais NH₃. Também se pode verificar que, imediatamente após dobrar todas as concentrações, o quociente reacional fica $K_c/4$, levando à reação no sentido direto. A temperatura constante mantém $K_c$ inalterado.