Química - Livro 2-337-339

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F
R
E
N
T
E
 3
b) A tabela nal obtida para o exercício 2 foi:
(a = 60%) N2(g) + O2(g) 2 NO(g)
Início 0,3 0,2 0
Reagiu –0,12 –0,12 +0,24
Equilíbrio 0,18 0,08 0,24
A constante KC é dada por:
=
 
  ⋅  
∴ =
⋅
∴ =K
NO
N O
K
0,24
0,18 0,08
K 4
C
2
2 2
C
2
C
A constante KP, a uma temperatura T, é dada por:
( )= ∴ =( )-K 4 RT K 4p
2 2
p
c) A tabela nal obtida para o exercício 3 foi:
(a = 50%) N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g)
Início 0,3 0,6 0
Reagiu –0,10 –0,30 +0,20
Equilíbrio 0,20 0,30 0,20
A constante KC é dada por:
=
 
  ⋅  
∴ =
⋅
∴ =K
NH
N H
K
0,2
0,2 0,3
K 7,41
C
3
2
2 2
3
C
2
3 C
A constante KP, a uma temperatura T, é dada por:
( )
( )
= ∴ =
( )-
K 7,41 RT K
7,41
RT
p
2 4
p 2
5 Para cada uma das equações a seguir, escreva a expressão de KC:
a) CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g)
b) CH3COOH(l) + CH3OH(l) CH3COOCH3(l) + H2O(l)
c) Fe2O3(s) + 3 CO(g) 2 Fe(s) + 3 CO2(g)
d) X(l) 2 Y(g) + Z(g)
Resolução:
Sólidos não entram nas expressões das constantes de equilíbrio. Substâncias líquidas, quando representam a única
heterogeneidade do sistema, não variam suas concentrações molares com o tempo e, portanto, também não entram
na constante de equilíbrio.
a) =  K COC 2
b) =
  ⋅  
  ⋅  
K
CH COOCH H O
CH COOH CH OH
C
3 3 2
3 3
c) =
 
 
K
CO
CO
C
2
3
3
d) =   ⋅  K Y ZC
2
6 Para a reação de equação 2 NO(g) + O2(g) → 2 NO2(g), a constante de equilíbrio KC é igual a 1,8 · 10
–6, a 25 ºC. Para cada
uma das situações propostas, diga se o sistema está ou não em equilíbrio. Em caso negativo, diga para qual sentido a
reação deve ocorrer efetivamente para que o sistema entre em equilíbrio.
a) NO 0,1mol
L
; O 0,05
mol
L
; NO 3 10
mol
L
2 2
5  =   =   = ⋅
-
b) NO 2 10 mol
L
; O 0,1
mol
L
; NO 8 10
mol
L
2
2 2
4  = ⋅   =   = ⋅
- -
c) NO 0,24mol
L
; O 0,03
mol
L
; NO 2 10
mol
L
2 2
6  =   =   = ⋅
-
d) NO 0,01mol
L
; O 0,2
mol
L
; NO 6 10
mol
L
2 2
6  =   =   = ⋅
-
337
QUÍMICA Capítulo 5 Equilíbrios químicos I338
Resolução:
Primeiro, deniremos QC como quociente das concentrações. QC e KC têm as mesmas expressões, com a diferença
de que as concentrações em QC podem ser quaisquer umas, enquanto as concentrações em KC só podem ser as da
situação de equilíbrio.
 ⇒
= ⇒
< ⇒





se Q
> K O sistema passou do ponto de equilíbrio
K O sistema está em equilíbrio
K O sistema ainda não atingiu o ponto de equilíbrio
c
C
C
C
Se o sistema já passou do ponto de equilíbrio, a reação deve caminhar no sentido inverso para que se atinja a situa-
ção de equilíbrio. Se o sistema ainda não atingiu o ponto de equilíbrio, a reação deve caminhar no sentido direto para
que se atinja a situação de equilíbrio.
a)
( )
( ) ( )
=
 
  ⋅  
 ∴ =
⋅
⋅
∴ = ⋅ =
-
-
Q
NO
NO O
Q
3 10
0,1 0,05
Q 1,8 10 K
C
2
2
2
2
C
5
2
2 C
6
C
O sistema está em equilíbrio.
b)
( )
( ) ( )
=
 
  ⋅  
∴ =
⋅
⋅ ⋅
∴ = ⋅ >
-
-
-
Q
NO
NO O
Q
8 10
2 10 0,1
Q 1,6 10 K
C
2
2
2
2
C
4
2
2
2 C
2
C
O sistema não está em equilíbrio e, para atingi-lo, a reação deve caminhar no sentido inverso.
c)
( )
( ) ( )
=
 
  ⋅  
∴ =
⋅
⋅
 ∴ = ⋅ <
-
-
Q
NO
NO O
Q
2 10
0,24 0,03
Q 2,31 10 K
C
2
2
2
2
C
6
2
2 C
9
C
O sistema não está em equilíbrio e, para atingi-lo, a reação deve caminhar no sentido direto.
d)
( )
( ) ( )
=
 
  ⋅  
 ∴ =
⋅
⋅
 ∴ = ⋅ =
-
-
Q
NO
NO O
Q
6 10
0,01 0,2
Q 1,8 10 K
C
2
2
2
2
C
6
2
2 C
6
C
O sistema está em equilíbrio.
7 Seja uma reação em equilíbrio de equação:
X2(aq) +Y2(aq) 2 XY(aq)
No instante inicial, tem-se uma mistura equimolar dos reagentes, com 2 mol de cada um em um volume de solução de 10 L,
que se mantém inalterado até o m do processo. A constante de equilíbrio em termos de concentrações na temperatura
em que o fenômeno ocorre vale 49. Qual a composição molar do sistema no equilíbrio?
Resolução:
Esse é um problema bastante comum e de altíssima incidência nos vestibulares. Para resolvê-lo, devemos montar a
tabela que aprendemos nos exercícios anteriores, com os dados do problema em mols:
X2(aq) + Y2(aq) 2 XY(aq)
Início 2 2 0
Reagiu
Equilíbrio
Como não sabemos a quantidade de reagentes que efetivamente irão se converter em produtos, vamos supor que x
mols de X2(aq) devem reagir para que o sistema atinja o equilíbrio. Além disso, não devemos nos esquecer de que a
linha da reação deve obedecer à proporção dos coecientes estequiométricos. Para obtermos a linha do equilíbrio,
basta somarmos a linha de início e a linha da reação. Portanto:
X2(aq) + Y2(aq) 2 XY(aq)
Início 2 2 0
Reagiu –x –x +2x
Equilíbrio (2 – x) (2 – x) 2x
F
R
E
N
T
E
 3
Substituindo na expressão de KC, temos:
=
 
  ⋅  
 ∴ =




-



⋅ -




∴ =
-




∴
∴ - = ∴ =
K
XY
X Y
49
2x
10
2 x
10
2 x
10
7
2x
2 x
14 7x 2x x
14
9
c
2
2 2
2
2
2
Portanto, no equilíbrio, a composição molar é dada por:
= = =n n 4
9
 mol e n
28
9
 mol
X Y XY
2 2
8 Considere a reação de esterificação dada pela equação:
� �  � �+ +CH COOH( ) CH CH OH( ) CH COOCH CH ( ) H O( )
3 3 2 3 2 3 2
Partindo-se de 1 mol/L de cada um dos reagentes, obtém-se um grau de equilíbrio, na temperatura ambiente, de 60%.
Depois de estabelecido o equilíbrio, acrescenta-se álcool etílico, até produzir um aumento de 0,4 mol/L na sua con-
centração. A temperatura não se alterou. Quais as concentrações de todas as substâncias no momento do equilíbrio?
Resolução:
Primeiro, devemos construir a tabela para podermos calcular a constante KC na temperatura do problema.
(a = 60%) CH3COOH(l) + CH3CH2OH(l) CH3COOCH2CH3(l) +H2O(l)
 Início 1 1 0 0
 Reagiu –0,6 –0,6 +0,6 +0,6
Equilíbrio 0,4 0,4 0,6 0,6
Calculando-se o KC, temos:
=
  ⋅  
  ⋅  
∴ = ⋅
⋅
 ∴
∴ =
K
CH COOCH CH H O
CH COOH CH CH OH
K
(0,6) (0,6)
(0,4) (0,4)
K 2,25
C
3 2 3 2
3 3 2
C
C
Agora que o sistema já atingiu o equilíbrio, produz-se um aumento de 0,4 mol/L na concentração de álcool. Com isso,
temos:
(a = 60%) CH3COOH(l) + CH3CH2OH(l) CH3COOCH2CH3(l) +H2O(l)
 Início 0,4 0,8 0,6 0,6
 Reagiu –y –y +y + y
 Equilíbrio 0,4 – y 0,8 – y 0,6 + y 0,6 + y
Como a temperatura não se alterou, a constante de equilíbrio se mantém. Assim:
=
  ⋅  
  ⋅  
 ∴
∴ =
+ ⋅ +
- ⋅ -
∴
∴ - + = + + ∴
∴ - + =
=
=





K
CH COOCH CH H O
CH COOH CH CH OH
2,25
(0,6 y) (0,6 y)
(0,4 y) (0,8 y)
2,25(0,32 1,2y y ) 0,36 1,2y y
1,25y 3,9y 0,36 0
y' 3,025
mol
L
(não convém)
y'' 0,095
mol
L
(convém)
C
3 2 3 2
3 3 2
2 2
2
Logo, no equilíbrio nal, temos:
[CH3COOH] = 0,305 mol/L, [CH3CH2OH] = 0,705 mol/L, [CH3COOCH2CH3] = [H2O] = 0,695 mol/L
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