Exercícios: Escrita da expressão da constante de equilíbrio

Para um equilíbrio genérico $a\ \text{A} + b\ \text{B} \rightleftharpoons c\ \text{C} + d\ \text{D}$, a constante de equilíbrio escreve-se $K_c = \frac{[\text{C}]^c \cdot [\text{D}]^d}{[\text{A}]^a \cdot [\text{B}]^b}$, onde os parênteses retos representam as concentrações no equilíbrio, em $\text{mol/dm}^3$.

Escreve a expressão da constante de equilíbrio $K_c$ de cada uma das reações seguintes, todas em fase gasosa.

1. a) $\text{N}_2 + 3\ \text{H}_2 \rightleftharpoons 2\ \text{NH}_3$
2. b) $\text{H}_2 + \text{I}_2 \rightleftharpoons 2\ \text{HI}$
3. c) $2\ \text{SO}_2 + \text{O}_2 \rightleftharpoons 2\ \text{SO}_3$
4. d) $\text{CO} + 2\ \text{H}_2 \rightleftharpoons \text{CH}_3\text{OH}$

Quando se aquece pentacloreto de fósforo sólido num recipiente fechado, estabelece-se o equilíbrio $\text{PCl}_5\ \text{(s)} \rightleftharpoons \text{PCl}_3\ \text{(s)} + \text{Cl}_2\ \text{(g)}$.

1. a) Escreve a expressão de $K_c$ para este equilíbrio, recordando que as concentrações dos sólidos puros são constantes e não figuram na expressão.
2. b) Indica, justificando, qual é a única espécie cuja concentração aparece na expressão.
3. c) A certa temperatura, mediu-se $[\text{Cl}_2] = 0,040\ \text{mol/dm}^3$ no recipiente em equilíbrio. Indica o valor de $K_c$ a essa temperatura.

Os equilíbrios seguintes são heterogéneos, ou seja, envolvem espécies em mais do que uma fase. Escreve a expressão de $K_c$ de cada um, recordando que os sólidos e os líquidos puros não entram na expressão.

1. a) Decomposição térmica do calcário: $\text{CaCO}_3\ \text{(s)} \rightleftharpoons \text{CaO}\ \text{(s)} + \text{CO}_2\ \text{(g)}$
2. b) Evaporação da água num recipiente fechado: $\text{H}_2\text{O}\ \text{(l)} \rightleftharpoons \text{H}_2\text{O}\ \text{(g)}$
3. c) Formação de monóxido de carbono: $\text{C}\ \text{(s)} + \text{CO}_2\ \text{(g)} \rightleftharpoons 2\ \text{CO}\ \text{(g)}$
4. d) Sublimação do cloreto de amónio: $\text{NH}_4\text{Cl}\ \text{(s)} \rightleftharpoons \text{NH}_3\ \text{(g)} + \text{HCl}\ \text{(g)}$

A constante de equilíbrio da reação $\text{N}_2 + 3\ \text{H}_2 \rightleftharpoons 2\ \text{NH}_3$ é $K_c$.

1. a) Escreve a expressão da constante da reação inversa, $2\ \text{NH}_3 \rightleftharpoons \text{N}_2 + 3\ \text{H}_2$, e relaciona-a matematicamente com $K_c$.
2. b) Escreve a expressão da constante da reação $\frac{1}{2}\ \text{N}_2 + \frac{3}{2}\ \text{H}_2 \rightleftharpoons \text{NH}_3$ e relaciona-a matematicamente com $K_c$.
3. c) Se, a $450\ ^{\circ}\text{C}$, se tiver $K_c = 0,020$ para a reação do enunciado, calcula a constante da reação inversa à mesma temperatura.

Num recipiente introduziram-se as substâncias A e B, que reagiram entre si formando a substância C até se atingir o equilíbrio. A tabela regista as concentrações no início e no equilíbrio.

	[A] (mol/dm³)	[B] (mol/dm³)	[C] (mol/dm³)
Início	1,00	0,50	0,00
Equilíbrio	0,80	0,40	0,20

1. a) Calcula a variação da concentração de cada espécie entre o início e o equilíbrio, indicando se a espécie foi consumida ou formada.
2. b) A partir da relação entre as variações, determina os coeficientes estequiométricos e escreve a equação química da reação.
3. c) Escreve a expressão de $K_c$ para essa reação e calcula o seu valor.