Alternativa correta: C - 0,61

1. Tema central da questão

Esta questão explora o cálculo de pressões parciais em um equilíbrio químico gasoso, um conteúdo essencial da Físico-Química e recorrente em concursos técnicos e de engenharias. Saber relacionar a constante de equilíbrio (K_p) com pressões parciais é fundamental para resolver problemas industriais e laboratoriais envolvendo reações gasosas.

2. Resumo teórico

A reação de Boudouard é: CO₂(g) + C(grafite) ⇌ 2CO(g). O carbono grafítico, por ser sólido, não entra na expressão da constante de equilíbrio. Assim, para este sistema gasoso, a constante de equilíbrio em termos de pressão (K_p) fica:

K_p = (P_CO)² / (P_CO2)

Sabemos que pressão total = 1 atm. Como cada mol de CO₂ consumido gera 2 mols de CO, se x for a pressão parcial de CO₂ consumido, teremos:

P_CO2 = 1 - 2y
P_CO = 2y

Para facilitar, chame P_CO = y. A conservação de pressão total dá: y + (1 - y)/2 = 1

Porém, o caminho mais direto é: se formos y a pressão parcial de CO que se forma e 1 - y a de CO₂, pois temos 1 mol de CO₂ produzindo 2 mols de CO:

y + (1 - y) = 1→ ok!
K_p = y² / (1 - y) = 0,9652
y² = 0,9652(1 - y)
y² + 0,9652y - 0,9652 = 0

Resolvendo a equação do 2º grau:
y = [-0,9652 ± √(0,9652² + 4 x 0,9652)] / 2
y = [−0,9652 + 2,1]/2 ≈ 0,61

Fonte: Atkins, P. W. & Jones, L. Físico-química, 9ª edição (2020).

3. Justificativa da alternativa correta

Letra C – 0,61 atm é a correta. É a solução positiva da equação do equilíbrio para as pressões parciais, respeitando a pressão total de 1 atm e o valor de K dado.

4. Análise das alternativas incorretas

• A (0,41): Resulta de um erro no ajuste da equação ou na resolução algébrica, desconsiderando o balanço estequiométrico.
• B (0,21): Muito baixa, incompatível com o valor de K, pois K próximo de 1 indica pressões parciais de reagentes e produtos semelhantes.
• D (0,81): Muito alta, faria a soma das pressões ultrapassar 1 atm, violando o enunciado.

Dicas para concursos:

Leia atentamente o enunciado, destaque as condições do sistema (temperatura, pressão total, valor da constante) e escreva sempre a expressão correta da constante de equilíbrio, lembrando de excluir sólidos. Resolvendo com calma e atenção à estequiometria, você evitará PEGADINHAS comuns!

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