Questão 23

ITA 2015

Química

(ITA - 2015 - 2ª Fase)

Considere uma reação genérica $A+B ightleftharpoons 2C$ e os dados cinéticos para a reação direta (D) e inversa (I):

a) Desenhe o gráfico de energia potencial versus coordenada da reação direta.

b) Determine o valor numérico da constante de equilíbrio da reação.

c) Qual sentido da reação é endotérmico?

Gabarito:

Resolução:

a) A reação a ser descrita é A + B ⇌ 2C, tanto no sentido direto quanto no inverso. Como a energia de ativação da reação inversa é metade da reação direta, o patamar dos produtos precisa estar na metade da energia de ativação da reação direta, sendo assim:

b) A constante de equilíbrio da reação A + B ⇌ 2C é calculada pela fórmula:

$k = frac{[C]^2}{[A] cdot [B]}$

No equilíbrio, as velocidades direta e inversa são iguais, portanto:

$V_{D} = k_{D} cdot [A] cdot [B]$

$V_{I} = k_{I} cdot [C]^2$

Como, segundo a tabela, a constante de velocidade da reação direta é 3/2 k_D:

$V_{I} = frac{3}{2} k_D cdot [C]^2$

Igualando as velocidades:

$V_{D} = V_I$

$k_{D} cdot [A] cdot [B] = frac{3}{2} k_D cdot [C]^2$

$[A] cdot [B] = frac{3}{2}cdot [C]^2$

$frac{[C]^2}{[A] cdot [B]} = frac{2}{3}$

Portanto:

$k = frac{[C]^2}{[A] cdot [B]} = frac{2}{3}$

A constante de equilíbrio é 2/3.

c) O sentido endotérmico da reação é o direto, já que a energia de ativação é maior que no sentido inverso.

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