Question

A reação water-gas shift consiste no equilíbrio químico entre monóxido de carbono (CO) e água (H2O) com dióxido de carbono (CO2) e hidrogênio (H2), sendo importante em diferentes aplicações industriais. Em um recipiente de 1 litro são colocados 1 mol de CO e 1 mol de H2O. O equilíbrio a uma temperatura de 1000 K apresenta uma quantidade de mols de CO2 de 0,542. Preencha a tabela apresentada a seguir e calcule o valor da constante de equilíbrio desta reação.

Answer 1

A reação water-gas shift pode ser representada por CO + H₂O ⇌ CO₂ + H₂

Faltou você inserir a tabela a ser completada, mas eu procurei e inseri aqui no anexo para ajudar!! Na tabela deixei as respostas em vermelho, ok? Nela observamos que existem 5 linhas com informações a serem preenchidas.

Na primeira linha são mostradas as proporções estequiométricas com valores apresentados de 1 : 1 : 1 : 1, ou seja, na condição de equilíbrio e de balanceamento todos os reagentes e produtos apresentam 1 mol.

Na segunda linha são apresentadas as quantidades iniciais, com valores nos reagentes (CO e H₂O) de, respectivamente, 1 : 1. No início da reação só existem reagentes, que começam a se chocar, vencem a energia de ativação para então formar os produtos. Portanto, as quantidades iniciais dos produtos CO₂ e H₂ são 0 mol e 0 mol (zero e zero), respectivamente.

Na terceira linha são solicitadas as quantidades reagidas e formadas. O enunciado nos informa que "o equilíbrio apresenta uma quantidade de mols de CO₂ de 0,542". Como sabemos que no equilíbrio a proporção é de 1 : 1 : 1 : 1 (1a linha), podemos afirmar que irão reagir 0,542 mol de CO e 0,542 mol de H₂O. Por outro lado, serão formados 0,542 mol de CO₂ e 0,542 mol de H₂.

Na quarta linha são solicitadas as quantidades no equilíbrio, com a informação na tabela de que a quantidade de CO₂ é de 0,542 mol. Para os reagentes, basta subtrair a quantidade inicial pela quantidade que reagiu:

1 - 0,542 = 0,458 mol

Assim, para os reagentes, as quantidades em equilíbrio serão de 0,458 mol de CO e 0,458 mol de H₂O.

Para os produtos, a quantidade em equilíbrio é exatamente igual à quantidade formada: 0,542 mol de CO₂ e 0,542 mol de H₂.

Já na quinta linha é solicitada a concentração em equilíbrio. A concentração é dada em mol/L e no enunciado foi informado que a reação ocorreu "em um recipiente de 1 litro". Assim, basta dividirmos as quantidades em equilíbrio (4a linha) por 1 litro:

[CO] = 0,458 mol / 1 L = 0,458 mol/L

[H₂O] = 0,458 mol / 1 L = 0,458 mol/L

[CO₂] = 0,542 mol / 1 L = 0,542 mol/L

[H₂] = 0,542 mol / 1 L = 0,542 mol/L

Por fim, o exercício pede para calcular o valor da constante de equilíbrio desta reação. Como temos informações sobre a concentração, iremos calcular o Kc, através da expressão:

Kc = [CO₂] . [H₂] / [CO] . [H₂O]

Kc = 0,542 . 0,542 / 0,458 . 0,458

Kc = 0,293764 / 0,209764

Kc = 1,4

Espero ter ajudado!