Question

Uma das etapas do processo industrial utilizado para a fabricação do ácido sulfúrico é a conversão de SO2 em SO3 segundo a reação: 2SO2(g) + O2(g) → 2SO3(g) Em um conversor de 100 L, foram colocados inicialmente 80 mols de cada um dos reagentes. Ao atingir o equilíbrio, foi constatada a presença de 20mols de SO2(g), 50mols de 02(g) e 60 mols de SO3. O valor da constante de equilíbrio (Kc) é igual a:​

Answer 1

O valor da constante é igual a 18 mol-1.L.

É evidente, a partir da leitura do problema, de que se trata de um caso de equilíbrio químico, mas mais objetivamente sobre a constante de equilíbrio.

Para a resolução do problema, vamos iniciar por escrever a equação da reação química e, também, verificar se ela está acertada.

Eis: $2SO_{2}$ + $O_2}$ ⇄ $2SO_{3}$. A equação da reação está acertada, pois apresenta iguais quantidades de moles das substâncias elementares tanto nos reagentes como nos produtos da reação.

Com base nos dados do exercício, quando se alcança o equilíbrio, no conversor de 100 L há 20 mols de SO2, 50 mols de O2 e 60 mols de SO3. Essas quantidades devem ser apresentadas sob a forma de concentração molar.

Portanto:

i) CM = n/V; onde CM (concentração molar), n (número de mols) e V (volume).

• Para SO2: CM = 20/100 = 0,2 mols/L.
• Para O2: CM = 50/100 = 0,5 mols/L.
• Para SO3: CM = 60/100 = 0,6 mols/L.

Pela definição simplista, a constante de equilíbrio é o quociente entre o produto das concentrações das substâncias nos produtos de reação pelo produto das concentrações das substâncias reagentes, ambos elevados aos seus coeficientes estequiométricos; e desde que não estejam no estado sólido, ou seja, apenas participam da equação as substâncias passíveis de sofrer alguma variação (gases, por exemplo).

Dito isso, teremos:

$K_c = \frac{[SO_3]^{2} }{[SO_2]^{2}*[O_2]} \\ \\ K_c = \frac{(0,6)^{2} }{(0,2)^{2}*0,5}\\ \\ K_c = \frac{0,36}{0,04*0,5}\\ \\ K_c = \frac{0,36}{0,02}\\ \\ K_c = 18 mol^{-1} *L$

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