Exercícios de Equilíbrio Químico

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Exercícios de Equilíbrio Químico
Equilíbrio químico é um dos assuntos que mais caem no Enem e vestibulares.
Os aspectos das reações reversíveis são abordados nas questões e avaliam os candidatos tanto pelos cálculos quanto pelos conceitos que envolvem esse tema.
Pensando nisso, fizemos essa lista de questões com diferentes abordagens sobre equilíbrio químico.
Aproveite os comentários das resoluções para se preparar para os exames, e confira o passo a passo de como resolver as questões.
Conceitos gerais de equilíbrio químico
1. (Uema) Na equação, após atingir o equilíbrio químico, podemos concluir a constante de equilíbrio, a respeito da qual é correto afirmar que:
a) quanto maior for o valor de Kc, menor será o rendimento da reação direta.
b) Kc independe da temperatura.
c) se as velocidades das reações direta e inversa forem iguais, então Kc = 0.
d) Kc depende das molaridades iniciais dos reagentes.
e) quanto maior for o valor de Kc, maior será a concentração dos produtos.
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Resposta correta: e) quanto maior for o valor de Kc, maior será a concentração dos produtos.
A reação direta é representada pelo número 1, onde: 
Já a reação inversa é representada por 
O valor de Kc é calculado pela razão entre as concentrações de produtos e reagentes.
O numerador (que contém os produtos) é diretamente proporcional à constante de equilíbrio. Sendo assim, quanto maior o valor de Kc, maior será o rendimento da reação direta, pois mais produto está sendo formado e, consequentemente, maior será a concentração dos produtos.
O valor de Kc varia conforme a temperatura, pois quando alteramos seu valor, a reação endotérmica (absorção de calor) ou exotérmica (liberação de calor) pode ser favorecida e, com isso, mais reagente ou produto pode ser consumido ou criado, mudando assim, a constante de equilíbrio que depende da concentração dos reagentes.
Kc depende das quantidades molares dos componentes quando o equilíbrio está estabelecido e quando as velocidades das reações direta e inversa forem iguais.
Veja também: Molaridade ou Concentração Molar: o que é, fórmula e como calcular
2. (UFRN) O equilíbrio químico se caracteriza por ser uma dinâmica em nível microscópico. Para se ter uma informação quantitativa da extensão do equilíbrio químico, usa-se a grandeza constante de equilíbrio. Considere a tirinha a seguir:
Aplicada ao equilíbrio químico, a ideia que o personagem tem sobre equilíbrio:
a) É correta, pois, no equilíbrio químico, metade das quantidades sempre é de produtos, e a outra metade é de reagentes.
b) Não é correta, pois, no equilíbrio químico, as concentrações de produtos e as de reagentes podem ser diferentes, mas são constantes.
c) É correta, pois, no equilíbrio químico, as concentrações de reagentes e as de produtos sempre são iguais, desde que o equilíbrio não seja perturbado por um efeito externo.
d) Não é correta, pois, no equilíbrio químico, as concentrações dos produtos sempre são maiores que as dos reagentes, desde que o equilíbrio não seja afetado por um fator externo.
e) É correta, pois, no equilíbrio químico, as concentrações de reagentes e as de produtos sempre não são iguais.
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Resposta correta: b) não é correta, pois, no equilíbrio químico, as concentrações de produtos e as de reagentes podem ser diferentes, mas são constantes.
No equilíbrio, as quantidades de produtos e reagentes podem ser calculadas com base na constante de equilíbrio, e não necessariamente devem ser metade da quantidade de produtos e a outra metade reagente.
As concentrações no equilíbrio não são sempre iguais, elas podem ser diferentes, mas constantes se nenhuma perturbação ocorrer no equilíbrio.
As concentrações no equilíbrio devem de qual reação está sendo favorecida, se a direta ou inversa. Podemos saber isso pelo valor de Kc: se Kc 1, a reação direta é favorecida. Já se Kc  1 a reação inversa é favorecida.
Veja também: Equilíbrio Químico
Gráficos de equilíbrio químico
3. (UFPE) No início do século XX, a expectativa da Primeira Guerra Mundial gerou uma grande necessidade de compostos nitrogenados. Haber foi o pioneiro na produção de amônia, a partir do nitrogênio do ar. Se a amônia for colocada num recipiente fechado, sua decomposição ocorre de acordo com a seguinte equação química não balanceada: NH3(g) → N2(g) + H2(g). As variações das concentrações com o tempo estão ilustradas na figura a seguir:
A partir da análise da figura acima, podemos afirmar que as curvas A, B e C representam a variação temporal das concentrações dos seguintes componentes da reação, respectivamente:
a) H2, N2 e NH3
b) NH3, H2 e N2
c) NH3, N2 e H2
d) N2, H2 e NH3
e) H2, NH3 e N2
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Resposta correta: d) N2, H2 e NH3.
1º passo: balancear a equação química.
2 NH3(g) → N2(g) + 3 H2(g)
Com a reação balanceada, percebemos que é preciso 2 mols de amônia para que haja a decomposição em nitrogênio e hidrogênio. Também, a quantidade de hidrogênio produzida na reação, é três vezes maior que a de amônia.
2º passo: interpretar os dados do gráfico.
Se a amônia está sendo decomposta, então no gráfico sua concentração é máxima e vai diminuindo, conforme observamos na curva C.
Os produtos, como estão sendo formados, no início da reação as concentrações são zero e vão aumentando a medida que reagente se transformam em produto.
Como a quantidade de hidrogênio produzida é três vezes maior que de nitrogênio, então a curva para esse gás é a maior, conforme observamos em B.
O outro produto que está sendo formado é o nitrogênio, conforme observamos na curva A.
Veja também: Balanceamento de equações químicas
4. (Cesgranrio) O sistema representado pela equação estava em equilíbrio. O estado de equilíbrio foi alterado bruscamente por uma adição da substância G. O sistema reage no sentido de restabelecer o equilíbrio. Qual dos gráficos a seguir melhor representa as modificações ocorridas ao longo do processo descrito?
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Resposta correta: d).
Como o sistema estava em equilíbrio no início, as quantidades das substâncias G e H permaneciam constantes.
A perturbação ocorreu, pois aumentou-se a concentração de G e o sistema reagiu transformando esse reagente em mais produto H, deslocando o equilíbrio para direita, ou seja, favorecendo a reação direta.
Observamos que a curva de reagente G decresce, pois está sendo consumido, e a curva de produto H aumenta, pois está sendo formado.
Quando um novo equilíbrio se estabelece, as quantidades voltam a ser constantes.
Veja também: Princípio de Le Chatelier
Constante de equilíbrio: relação entre concentração e pressão
5. (UFRN) Sabendo-se que Kp = Kc (RT)∆n, podemos afirmar que Kp = Kc, para:
a) CO2(g) + H2(g) ↔ CO(g) + H2O(g)
b) H2(g) + ½ O2(g) ↔ H2O(l)
c) N2(g) + 3 H2(g) ↔ 2 NH3(g)
d) NO(g) + ½ O2(g) ↔ NO2(g)
e) 4 FeS(s) + 7 O2(g) ↔ 2 Fe2O3(s) + 4 SO2(g)
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Resposta correta: a) CO2(g) + H2(g) ↔ CO(g) + H2O(g)
Para Kp ser igual a Kc a variação do número de mols tem que ser igual a zero, pois qualquer número elevado a zero tem como resultado 1:
Kp = Kc (RT)0
Kp = Kc x 1
Kp = Kc
A variação do número de mols é calculada por:
∆n = Número de mols dos produtos - Número de mols dos reagentes
Nesse cálculo, apenas os coeficientes das substâncias no estado gasoso participam.
Aplicando a cada equação das alternativas, temos:
	a) CO2(g) + H2(g) ↔ CO(g) + H2O(g)
	∆n = [(1+1) - (1+1)] = 2 - 2 = 0
	b) H2(g) + ½ O2(g) ↔ H2O(l)
	∆n = [0 - (1+1/2)] = 0 - 3/2 = - 3/2
	c) N2(g) + 3 H2(g) ↔ 2 NH3(g)
	∆n = [2 - (1+3)] = 2 - 4 = - 2
	d) NO(g) + ½ O2(g) ↔ NO2(g)
	∆n = [1 - (1+1/2)] = 1 - 3/2 = - 1/2
	e) 4 FeS(s) + 7 O2(g) ↔ 2 Fe2O3(s) + 4 SO2(g)
	∆n = [(0+4) - (0+7)] = 4 - 7 = - 3
Com esses resultados, podemos observar que a alternativa cujo valor corresponde ao resultado necessário é a da primeira equação.
Veja também: Potenciação
6. (UEL-adaptada) Para a reação representada por as constantes de equilíbrio Kc e Kp são expressas pelas equações: (Dado: p = pressão parcial)
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Alternativa correta: 
A constante de equilíbrio é calculada por: 
Os compostos sólidos, por terem suas concentraçõesconstantes, não participam do cálculo de Kc, por isso, a constante de equilíbrio para a equação dada é: 
Para a constante de equilíbrio, em termos de pressão, apenas os gases participam do cálculo, por isso: 
Cálculo da constante de equilíbrio
7. (Enem/2015) Vários ácidos são utilizados em indústrias que descartam seus efluentes nos corpos d'água, como rios e lagos, podendo afetar o equilíbrio ambiental. Para neutralizar a acidez, o sal carbonato de cálcio pode ser adicionado ao efluente, em quantidades apropriadas, pois produz bicarbonato, que neutraliza a água. As equações envolvidas no processo são apresentadas:
Com base nos valores das constantes de equilíbrio das reações II, III e IV a 25 ºC, qual é o valor numérico da constante de equilíbrio da reação I?
a) 4,5 x 10-26
b) 5,0 x 10-5
c) 0,8 x 10-9
d) 0,2 x 105
e) 2,2 x 1026
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Resposta correta: b) 5,0 x 10-5
1º passo: utilizar a lei de Hess para fazer os ajustes necessários.
Dada uma equação química: 
A constante é calculada por: 
Mas se invertermos a equação, obtemos como resultado: 
E a constante passa a ser o inverso: 
Para chegarmos a equação 1, dada na questão, precisamos inverter a equação II, como no exemplo anterior.
2º passo: Manipular as equações II, III e IV para chegar ao resultado da equação I.
3º passo: calcular a constante de equilíbrio da equação I.
O cálculo de KI é feito multiplicando os valores das constantes.
Como no cálculo temos potências de bases iguais, repetimos a base e somamos os expoentes.
Como agora temos uma divisão com potências de bases iguais, repetimos a base e subtraímos os expoentes.
Veja também: Lei de Hess
8. (UnB) O pentacloreto de fósforo é um reagente muito importante em Química orgânica. Ele é preparado em fase gasosa por meio da reação: 
Um frasco de 3,00 L de capacidade contém em equilíbrio, a 200 °C: 0,120 mol de PCl5(g), 0,600 mol de PCl3(g) e 0,0120 mol de CL2(g). Qual o valor da constante de equilíbrio a essa temperatura?
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Resposta correta: 50 (mol/L)-1
1º passo: Montar a expressão da constante de equilíbrio para a reação.
2º passo: calcular as concentrações em mol/L de cada componente no equilíbrio.
Fórmula de concentração molar: 
	PCl3
	Cl2
	PCl5
	
	
	
3º passo: substituir as concentrações na expressão da constante e calcular o valor de Kc.