Considere os elementos químicos cloro e bromo, que pertencem ao mesmo grupo da tabela periódica.
Num reator com a capacidade de $1,0 \mathrm{~L}$, contendo uma mistura gasosa de bromo, $\mathrm{Br}_{2}(\mathrm{g})$, cloro, $\mathrm{Cl}_{2}(\mathrm{g})$, e cloreto de bromo, $\mathrm{BrCl}(\mathrm{g})$, à temperatura $T$, ocorre a reação exotérmica traduzida por
$$\mathrm{Br}_{2}(\mathrm{g})+\mathrm{Cl}_{2}(\mathrm{g}) \rightleftharpoons 2 \mathrm{BrCl}(\mathrm{g})$$
A constante de equilíbrio, $K_{\mathrm{c}}$, da reação é 7,7 , à temperatura $T$.
Questão:
Admita que a quantidade inicial de $\operatorname{BrCl}(\mathrm{g})$, na mistura gasosa existente no reator, é 1,11 mol.
Quando o sistema atinge um estado de equilíbrio, à temperatura $T$, as quantidades de $\mathrm{Cl}_{2}(\mathrm{g})$ e de $\mathrm{BrCl}(\mathrm{g})$ na mistura gasosa são, respetivamente, $0,25 \mathrm{~mol}$ e $0,80 \mathrm{~mol}$.
Determine a quantidade inicial de $\mathrm{Br}_{2}(\mathrm{g})$ na mistura gasosa.
Apresente todos os cálculos efetuados.
Fonte: IAVE
Fonte: IAVE
Resolução do Exercício:
1) Cálculo da concentração de $\mathrm{Br}_{2}(\mathrm{g})$ no estado de equilíbrio.
$$K_{\mathrm{c}}=\frac{[\mathrm{BrCl}]^{2}}{\left[\mathrm{Br}_{2}\right]\left[\mathrm{Cl}_{2}\right]} \quad 7,7=\frac{\left(\frac{0,80}{1,0}\right)^{2}}{\left[\mathrm{Br}_{2}\right] \times \frac{0,25}{1,0}} \Leftrightarrow\left[\mathrm{Br}_{2}\right]=0,332 \mathrm{~mol} \mathrm{~dm}^{-3}$$
2) Cálculo da quantidade de $\mathrm{BrCl}(\mathrm{g})$ que regiu até atingir o estado de equilíbrio.
Reagiram $n_{\text {inicial }}-n_{\text {eq. }} \Rightarrow 1,11-0,80=0,310 \mathrm{~mol} \mathrm{~BrCl}$
3) Cálculo da quantidade inicial de $\mathrm{Br}_{2}(\mathrm{g})$
$$\frac{1 \mathrm{~mol} \mathrm{~Br}_{2}}{2 \mathrm{~mol} \mathrm{~BrCl}}=\frac{n}{0,310 \mathrm{~mol} \mathrm{~BrCl}} \Leftrightarrow n=0,155 \mathrm{~mol} \mathrm{~Br}_{2} ~\text{que reagiram}$$
Como a quantidade inicial de $\mathrm{BrCl}(\mathrm{g})$ diminuiu entre o estado de equilíbrio e o início, significa que se produziu $\mathrm{Br}_{2}(\mathrm{g})$, ou seja, a quantidade inicial é a quantidade em equilíbrio menos a quantidade que reagiu. Logo, inicialmente, existiam $n_{\text {inicial }}=n_{\text {eq. }}-n_{\text {reagiu }} \Rightarrow n_{\text {inicial }}=(0,332 \times 1,0)-0,155=0,18 \mathrm{~mol} \mathrm{~Br}_{2}$
Fonte: Lucas Campos