A reação entre o monóxido de carbono, $\mathrm{CO}$, e a água, em fase gasosa, permite obter di-hidrogénio, num equilíbrio traduzido por
$$\mathrm{CO}(\mathrm{g})+\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}(\mathrm{g}) \rightleftharpoons \mathrm{CO}_{2}(\mathrm{g})+\mathrm{H}_{2}(\mathrm{g}) \quad \quad \Delta H<0 \text { e } K_{\mathrm{c}}=1,8 \text { (à temperatura } T \text { ) }$$
Questão:
Considere que, num reator fechado e indeformável, de volume $V$, mantido à temperatura $T$, existem, num determinado instante, $0,2 \mathrm{~mol}$ de $\mathrm{CO}(\mathrm{g}), 5,0 \mathrm{~mol}$ de $\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}(\mathrm{g}), 4,0 \mathrm{~mol}$ de $\mathrm{CO}_{2}(\mathrm{g})$ e $1,0 \mathrm{~mol}$ de $\mathrm{H}_{2}(\mathrm{g})$.
Desde esse instante, e até se atingir o equilibrio químico, todos os constituintes do sistema reacional alteraram a sua quantidade em $0,15 \mathrm{~mol}$.
Determine a quantidade de $\mathrm{CO}(\mathrm{g})$ no reator quando se atinge o equilibrio.
Apresente todos os cálculos efetuados.
Fonte: IAVE
Fonte: IAVE
Resolução do Exercício:
Seja o volume do reator igual a $1,0 ~\mathrm{dm}^{3}$.
Calculemos agora o quociente de reação deste sistema, tendo isto em conta, à temperatura $T$ .
$$\begin{gathered}
C = \frac{n}{V}\\\\
[\mathrm{CO}] = \frac{0,2}{1} = 0,2 \mathrm{~mol~dm}^{-3} \quad\quad [\mathrm{H_2O}] = \frac{5,0}{1} = 5,0 \mathrm{~mol~dm}^{-3}\\
[\mathrm{CO_2}] = \frac{4,0}{1} = 4,0 \mathrm{~mol~dm}^{-3} \quad\quad [\mathrm{H_2}] = \frac{1,0}{1} = 1,0 \mathrm{~mol~dm}^{-3}\\\\
Q_\mathrm{c} = \frac{\mathrm{[\mathrm{CO_2}][\mathrm{H_2}]}}{[\mathrm{CO}][\mathrm{H_2O}]} = \frac{4,0 \times 1,0}{0,2 \times 5,0} = 4,0
\end{gathered}$$
Uma vez que o quociente de reação $\left(Q_{\mathrm{c}}\right)$ à temperatura $T$ é superior à constante de equilíbrio químico $\left(K_{\mathrm{c}}\right)$, a reação evoluirá no sentido inverso, levando a um aumento das quantidades dos reagentes e a uma diminuição das quantidades dos produtos de reação, até ser atingido o equilíbrio químico.
$$n_{\mathrm{C O(e)}}=n_{\mathrm{C O}}+0,15=0,2+0,15=0,35 \mathrm{~mol}$$
Resposta: A quantidade de $\mathrm{CO}$ no recipiente em equilíbrio químico é de $0,35 \mathrm{~mol}$.
Fonte: Mestre Panda