O pentacloreto de fósforo é um reagente muito importante em Química Orgânica. Ele é preparado em fase gasosa através da reação: PCl₃(g) + Cl₂(g) ⇌ PCl₅(g) Um frasco de 3,00 L contém as seguintes quantidades de equilíbrio, a 200°C: 0,120 mol de PCl₅; 0,600 mol de PCl₃ e 0,0120 mol de Cl₂. Calcule o valor da constante de equilíbrio, em (mol/L)⁻¹, a essa temperatura.

Alternativa não informada - O valor calculado é 50 (mol/L)⁻¹

Resolução Didática

Passo 1: Calcular as concentrações molares

Para calcular a constante de equilíbrio, precisamos primeiro determinar a concentração molar ($C = n/V$) de cada espécie química:

Passo 2: Escrever a expressão da constante de equilíbrio

Para a reação em equilíbrio:

$$PCl3(g) + Cl2(g) \rightleftharpoons PCl_5(g)$$

A expressão da constante $K_c$ é:

$$Kc = \frac{[PCl5]}{[PCl3] \times [Cl2]}$$

Regra importante: Produtos aparecem no numerador e reagentes no denominador.

Passo 3: Substituir os valores e calcular

Substituindo as concentrações na expressão:

$$K_c = \frac{0,040}{0,200 \times 0,0040}$$

$$K_c = \frac{0,040}{0,0008}$$

$$K_c = 50 \text{ (mol/L)}^{-1}$$

Análise dos Conceitos-Chave

• Constante de Equilíbrio ($K_c$): Relaciona as concentrações dos produtos e reagentes no estado de equilíbrio
• Unidade: Como há 1 mol no produto e 2 mols nos reagentes, a unidade é $(mol/L)^{-1}$ ou $L/mol$
• Temperatura: A constante de equilíbrio só é válida para a temperatura indicada (200°C)
• Fase gasosa: Todas as espécies estão em fase gasosa, então todas entram na expressão de $K_c$

Conclusão

O valor da constante de equilíbrio para esta reação a 200°C é 50 (mol/L)⁻¹. Em uma questão de múltipla escolha, procure a alternativa que apresenta este valor numérico.