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ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 1 Aula 20 – Equilíbrio Químico Os processos reversíveis e suas relações de concentração das espécies. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 2 SUMÁRIO INTRODUÇÃO 3 1. CARACTERÍSTICAS DO EQUILÍBRIO QUÍMICO. 3 2. CONSTANTE DE EQUILÍBRIO. 6 Montando A Equação Da Constante de equilíbrio (Kc ou Keq) 6 Equação De Equilíbrio Em Função Das Pressões Parciais. 9 Calculando As Concentrações Das Substâncias Em Um Equilíbrio Químico. 10 3. DESLOCAMENTO DO EQUILÍBRIO. 15 Concentração 16 Temperatura 17 Pressão 18 4. JÁ CAIU NOS PRINCIPAIS VESTIBULARES 21 Características dos Equilíbrios Químicos 21 Constantes de Equilíbrio Químico 25 Deslocamento de Equilíbrio Químico 31 Questões Variadas 36 5. GABARITO SEM COMENTÁRIOS 46 6. QUESTÕES RESOLVIDAS E COMENTADAS 46 7. CONSIDERAÇÕES FINAIS DAS AULAS 93 t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 3 Introdução A partir de agora o pré-requisito de um dos assuntos mais importantes para os vestibulares. O equilíbrio na Química é dividido em equilíbrio químico e equilíbrio iônico, sendo este último, o mais importante. Porém, é de real importância que estude essa aula com muita atenção. Are you ready? 1. Características do Equilíbrio Químico. Algumas reações químicas são fenômenos reversíveis, ou seja, os reagentes formam os produtos e os produtos formam os reagentes. A reação de formação dos produtos é chamada de sentido direto, enquanto o processo inverso é chamado de sentido inverso. Em um sistema fechado, a reação de produção da amônia é realizada pelo consumo de nitrogênio e hidrogênio em uma reação reversível: 1 𝑁2(𝑔) + 3 𝐻2(𝑔) 𝑠𝑒𝑛𝑡𝑖𝑑𝑜 𝑑𝑖𝑟𝑒𝑡𝑜 → 2 𝑁𝐻3(𝑔) 1 𝑁2(𝑔) + 3 𝐻2(𝑔) 𝑠𝑒𝑛𝑡𝑖𝑑𝑜 𝑖𝑛𝑣𝑒𝑟𝑠𝑜 ← 2 𝑁𝐻3(𝑔) Representação: 1 N2 (g) + 3 H2 (g) ⇌ 2 NH3 (g) Durante a reação de formação de NH3, as quantidades de N2 e H2 diminuem com o tempo até um valor que permanece constante. A quantidade de amônia aumenta, com o decorrer do tempo, até atingir um valor constante. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 4 Perceba que a partir do momento em que a reação entra em equilíbrio as concentrações dos reagentes e produtos permanecem constante. Portanto, o equilíbrio químico ocorre quando as velocidades das reações direta e inversa são iguais. Velocidadedireta = Velocidadeinversa Em outras palavras, a reação química encontra-se em equilíbrio quando a taxa de consumo dos reagentes é igual a taxa de consumo dos produtos. As reações direta e inversa continuam ocorrendo mesmo após atingido o equilíbrio químico. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 5 As características de um equilíbrio químico, em um sistema fechado, a temperatura constante: - Reação reversível. - Velocidade direta é igual a velocidade inversa. - As concentrações das espécies químicas permanecem constantes. (UNITAU SP/2019) O gráfico abaixo representa a variação da concentração de reagentes (C1) e produtos (C2) ao longo do tempo. Com relação a esse gráfico, assinale a alternativa CORRETA. a) A velocidade da reação na ordem direta e inversa é igual nessa reação, apesar de as concentrações não se igualarem no equilíbrio (t2). b) Nem em t1, nem em t2, a reação atingiu o equilíbrio, pois as concentrações não se igualaram. c) Em t2, a velocidade de formação do produto é maior em relação a sua reação na ordem reversa. d) A reação estava em equilíbrio no tempo 0, porque a concentração de reagentes foi maior em relação à concentração de produtos. e) A constante de equilíbrio da reação (K) é independente da temperatura. Comentários: Julgando os itens, tem-se: a) Certo. A partir do t2 a reação encontra-se em equilíbrio químico, ou seja, as taxas direta e inversa são iguais. A evidência, no gráfico, que ocorre a igualdade nas taxas direta e inversa está na estabilização das concentrações das substâncias da reação. b) Errado. Não há necessidade em igualar as concentrações no momento do equilíbrio químico. A igualdade ocorre nas velocidades das reações direta e inversa. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 6 c) Errado. Em t2, a velocidade de formação do produto é igual a sua reação na ordem reversa, porque se encontra no equilíbrio químico. d) Errado. A reação estava em equilíbrio a partir do t2. e) Errado. A temperatura é o único fator que altera o valor da constante de equilíbrio (Kc). Gabarito: A 2. Constante de Equilíbrio. Montando A Equação Da Constante de equilíbrio (Kc ou Keq) Partindo da reação de formação da amônia através do consumo de N2 e H2, que é uma reação química elementar. Uma reação química em equilíbrio químico é determinada quando as velocidades diretas e inversas são iguais. 1 N2 (g) + 3 H2 (g) → 2 NH3 (g) Vd = kd · [N2]1 · [H2]3 Vi = ki · [NH3]2 Sabendo que no equilíbrio químico, Vd = Vi, tem-se: Vd = Vi 𝑘𝑑 · [𝑁2] 1 · [𝐻2] 3 = 𝑘𝑖 · [𝑁𝐻3] 2 𝑘𝑑 𝑘𝑖 = [𝑁𝐻3] 2 [𝑁2]1 · [𝐻2]3 A razão de kd/ki é chamada de constante de equilíbrio químico(Keq) ou constante cinética(Kc). 𝐾𝑐 = [𝑁𝐻3] 2 [𝑁2]1 · [𝐻2]3 Simplificadamente, a constante de equilíbrio é determinada por: 𝐾𝑐 = [𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑡𝑜]𝑥 [𝑅𝑒𝑎𝑔𝑒𝑛𝑡𝑒]𝑦 ↑ Kc ↑proporção de produto t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 7 Lembrando que o único fator capaz de alterar a constante de equilíbrio é a temperatura. Equilíbrios homogêneos Exemplos de equações das constantes de equilíbrio para diversas equações químicas em sistemas fechados: N2O2 (g) ⇌ 2 NO (g) 1 H2 (g) + 1 C2 (g) ⇌ 2 HC (g) CO (g) + 2 H2 (g) ⇌ CH3OH (g) 𝐾𝑐 = [𝑁𝑂]2 [𝑁2𝑂2] 1 𝐾𝑐 = [𝐻𝐶𝑙]2 [𝐻2] 1 · [𝐶𝑙2] 1 𝐾𝑐 = [𝐶𝐻3𝑂𝐻] 1 [𝐶𝑂]1 · [𝐻2] 2 Quando uma substância é o solvente e o reagente/produto da reação, a sua concentração na solução é praticamente constante, pois a quantidade consumida ou formada na reação é bem menor que a quantidade presente como solvente no sistema. Portanto, quando ocorre esse caso, substitui-se por outra constante. 1 H2SO4 (aq) + 2 H2O () ⇌ 2 H+ (aq) + SO42- (aq) 1 NH3 (aq) + H2O () ⇌ NH4+ (aq) + OH- (aq) 𝐾𝑐 = [𝐻+]2 · [𝑆𝑂4 −2] [𝐻2𝑆𝑂4] 1 · [𝐻2𝑂] 2 𝐾𝑐 · [𝐻2𝑂] 2 = [𝐻+]2 · [𝑆𝑂4 −2] [𝐻2𝑆𝑂4] 1 𝐾𝑎 = [𝐻+]2 · [𝑆𝑂4 −2] [𝐻2𝑆𝑂4] 1 𝐾𝑐 = [𝑁𝐻4 +] · [𝑂𝐻−] [𝑁𝐻3] · [𝐻2𝑂] 𝐾𝑐 · [𝐻2𝑂] = [𝑁𝐻4 +] · [𝑂𝐻−] [𝑁𝐻3] 𝐾𝑏 = [𝑁𝐻4 +] · [𝑂𝐻−] [𝑁𝐻3] Perceba que a água, nas duas reações apresentadas, é o reagente e o solvente da reação, por isso, a multiplicação da sua concentração e a constante forma um novo valor representado por outra constante. As constantes de equilíbrio de ácidos em água são chamadas de constantes ácidas (Ka), enquanto as das bases são chamadas de constantes básicas (Kb). Por enquanto não se preocupe com Ka e Kb, pois serão estudados na aula de equilíbrios iônicos. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 8 Atente-se para retirar da equação quando a substância participante da reação também for o solvente dela. Equilíbrios heterogêneos A quantidade de partículas de sólidos é fixa. Cada sólido apresenta um empacotamento característico com densidade definida. A densidade (d) e a concentração ([ ]), em mol/L, de sólidos puros são relacionadas por: 𝐝𝐞𝐧𝐬𝐢𝐝𝐚𝐝𝐞= 𝐦𝐚𝐬𝐬𝐚 𝐯𝐨𝐥𝐮𝐦𝐞 [ ] = 𝐧 𝐯𝐨𝐥𝐮𝐦𝐞 𝐧 = 𝐦𝐚𝐬𝐬𝐚 𝐦𝐚𝐬𝐬𝐚 𝐦𝐨𝐥𝐚𝐫 [ ] = n volume [ ] = massa massa molar volume [ ] = densidade · volume massa molar volume [ ] = densidade massa molar Para um sólido puros, a densidade e a massa molar são valores constantes, logo, os sólidos puros também não são inseridos nas equações de equilíbrio químico. Somente os estados físicos: gasoso, aquoso e líquido (quando não é o solvente), são adicionados na equação da constante de equilíbrio. Exemplos: 2 C (s) + O2 (g) → 2 CO (g) 2 A (s) + 3 Cu2+ (aq) → 3 Cu (s) + 2 A3+ (aq) 𝐾𝑐 = [𝐶𝑂]2 [𝑂2] 𝐾𝑐 = [𝐴𝑙+3]2 [𝐶𝑢+2]3 t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 9 Equação De Equilíbrio Em Função Das Pressões Parciais. Para sistemas gasosos em equilíbrio químico, a constante de equilíbrio pode ser expressa em relação às pressões parciais de cada gás e é representada por Kp. Exemplos das equações de Kp. 1 N2 (g) + 3 H2(g) ⇌ 2 NH3 (g) CaCO3 (s) ⇌ CaO(s) + CO2 (g) 𝐾𝑝 = 𝑃𝑁𝐻3 2 𝑃𝑁2 1 · 𝑃𝐻2 3 𝐾𝑝 = 𝑃𝐶𝑂2 Na expressão de Kp somente as substâncias, no estado físico gasoso, são listadas. O Kp e o Kc são relacionados pela seguinte fórmula: 𝐾𝑝 = 𝐾𝑐 · (𝑅𝑇) ∆𝑛 Sendo: Constante Universal dos Gases (R), Temperatura em Kelvin (T) e Δn (número de mols dos produtos gasosos – número de mols dos reagentes gasosos. Exemplos: 1 N2 (g) + 3 H2 (g) ⇌ 2 NH3 (g) CaCO3 (s) ⇌ CaO (s) + CO2 (g) 𝐾𝑝 = 𝑃𝑁𝐻3 2 𝑃𝑁2 1 · 𝑃𝐻2 3 𝐾𝑝 = 𝑃𝐶𝑂2 𝐾𝑝 = 𝐾𝑐 · (𝑅𝑇) 2−4 𝐾𝑝 = 𝐾𝑐 · (𝑅𝑇) 1−0 𝐾𝑝 = 𝐾𝑐 (𝑅𝑇)2 𝐾𝑝 = 𝐾𝑐 · (𝑅𝑇) t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 10 Calculando As Concentrações Das Substâncias Em Um Equilíbrio Químico. A partir da utilização da equação da constante de equilíbrio, é possível determinar as concentrações das espécies no equilíbrio químico ou o valor da constante de equilíbrio. É importante frisar que as concentrações que podem ser usadas na fórmula devem ser as concentrações expressas no equilíbrio, portanto, muito cuidado com a sua leitura e procure essa informação no texto. Caso a concentração da substância indicada na questão não seja a do equilíbrio químico, deve-se montar a seguinte tabela: A (g) ⇌ B (g) + C (g) Início: Reagiu/Formou: Equilíbrio: Os valores utilizados na tabela devem ser escritos em mol/L para Kc ou em atm para o Kp. Exemplo Em um recipiente fechado de 2 litros contendo inicialmente 2 mol de I2 e 2 mol de H2. Após atingir o equilíbrio químico, percebeu a presença de HI no sistema. Sabendo que o Kc dessa reação é igual a 100, determina-se a concentração de cada espécie no equilíbrio químico. H2 (g) + I2 (g) ⇌ 2 HI (g) Início: 1 mol/L 1 mol/L 0 Reagiu/Formou: ? ? ? Equilíbrio: ? ? ? t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 11 Como sabemos do valor da Kc, adota-se como x a quantidade consumida de alguma substância consumida ou formada e aplica-se o cálculo estequiométrico em função de x. H2 (g) + I2 (g) ⇌ 2 HI (g) Início: 1 mol/L 1 mol/L 0 Reagiu/Formou: x x 2 x Equilíbrio: ? ? ? Completa-se a tabela sabendo que a quantidade no equilíbrio dos reagentes é calculada por quantidade inicial menos a quantidade consumida, enquanto a quantidade no equilíbrio do produto é igual a quantidade inicial mais a quantidade formada. H2 (g) + I2 (g) ⇌ 2 HI (g) Início: 1 mol/L 1 mol/L 0 Reagiu/Formou: x x 2 x Equilíbrio: (1 – x) mol/L (1 – x) mol/L 2x mol/L Substituindo os valores das espécies no equilíbrio na equação da constante de equilíbrio: 𝐾𝑐 = [𝐻𝐼]2 [𝐻2] · [𝐼2] 100 = (2𝑥)2 (1 − 𝑥) · (1 − 𝑥) 102 = (2𝑥)2 (1 − 𝑥)2 t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 12 10 = 2𝑥 1 − 𝑥 𝑥 = 0,833 Completando a tabela, tem-se: H2 (g) + I2 (g) ⇌ 2 HI (g) Início: 1 mol/L 1 mol/L 0 Reagiu/Formou: 0,833 0,833 2 · 0,833 Equilíbrio: (1 – x) mol/L (1 – x) mol/L 2x mol/L H2 (g) + I2 (g) ⇌ 2 HI (g) Início: 1 mol/L 1 mol/L 0 Reagiu/Formou: 0,833 0,833 2 · 0,833 Equilíbrio: 0,167 mol/L 0,167 mol/L 1,666 mol/L (FM Petrópolis RJ/2019) O Níquel tetracarbonilo, Ni(CO)4, é um complexo organometálico incolor que representa um versátil reagente. É extremamente venenoso e sua toxicidade e volatilidade à temperatura ambiente o fez ganhar o apelido de “morte líquida”. Ni (s) + 4 CO (g) Ni(CO)4 (g) t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 13 Os equilíbrios heterogêneos apresentam reagentes e produtos em fases diferentes e, partindo de 0,6 mols de Ni(s) e CO(g) em um recipiente de um litro, constatou-se que, ao se atingir o equilíbrio químico numa dada temperatura, a concentração da espécie CO, em quantidade de matéria, estabilizou-se em 0,2 mol·L–1. A constante de equilíbrio (Kc) desse processo será, em (mol·L–1) –3, a) 75,5 b) 375 c) 62,5 d) 416,7 e) 50 Comentários: Montagem inicial: Sabendo que a quantidade consumida de CO é de 0,4 mol/L e que a proporção de CO e Ni(CO)4 é de 4:1, tem-se: Gabarito: C (FCM MG/2018) Ni (s) + 4 CO (g) ⇌ Ni(CO)4 (g) Início: X 0,6 mol/L 0 Reagiu/Formou: X ? ? Equilíbrio: Concentração constante porque é um sólido 0,2 mol/L ? Ni (s) + 4 CO (g) ⇌ Ni(CO)4 (g) Início: X 0,6 mol/L 0 Reagiu/Formou: X 0,4 mol/L 0,1 mol/L Equilíbrio: Concentração constante porque é um sólido 0,2 mol/L 0,1 mol/L 𝐾𝑐 = 0,1 𝑚𝑜𝑙/𝐿 (0,2 𝑚𝑜𝑙/𝐿)4 = 62,5 t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 14 Em um balão de 10 litros foram colocados 10 mols do gás formaldeído e aquecido a 773 K. Um estado de equilíbrio foi atingido com os gases formaldeído, hidrogênio e monóxido de carbono. No equilíbrio, registrou-se a presença de 0,20 mol/L do gás mais volátil. O valor da constante de equilíbrio na temperatura do experimento é: a) 0,04 b) 0,05 c) 0,07 d) 13,2 Comentários: A reação encontrada é representada por: CH2O (g) ⇌ CO (g) + H2 (g) Sabendo que o formaldeído apresentava a concentração de 1 mol/L (10 mols em 10 litros), calcula-se a concentração das espécies no equilíbrio químico. O gás mais volátil é aquele que apresenta menor temperatura de ebulição. Quanto menor a polaridade e menor a massa molar, maior a volatilidade. Logo, o gás mais volátil é o H2. Sabendo que a quantidade inicial de H2 era 0 e a quantidade no equilíbrio é de 0,2 mol/L e a proporção de CH2O, CO e H2 é, respectivamente, 1:1:1, completa-se a tabela: CH2O (g) ⇌ CO (g) + H2 (g) Início: 1 mol/L 0 0 Reagiu/Formou: ? ? ? Equilíbrio: ? ? 0,2 mol/L CH2O (g) ⇌ CO (g) + H2 (g) Início: 1 mol/L 0 0 Reagiu/Formou: - 0,2 mol/L 0,2 mol/L 0,2 mol/L Equilíbrio: 0,8 mol/L 0,2 mol/L 0,2 mol/L 𝐾𝑐 = [𝐶𝑂] · [𝐻2] [𝐶𝐻2𝑂] 𝐾𝑐 = 0,2 𝑚𝑜𝑙/𝐿 · 0,2 𝑚𝑜𝑙/𝐿 0,8 𝑚𝑜𝑙/𝐿 𝐾𝑐 = 0,05 𝑚𝑜𝑙/𝐿 t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 15 Gabarito: B (FPS PE/2018) Considere uma mistura de PC5, PC3 e C2, em equilíbrio a 227 °C, de acordo com a equação: PC5(g) PC3(g) + C2(g) As concentrações de PC3 e C2 são 0,01 mol/L e 0,30 mol/L, respectivamente. Sabendo que Kc = 0,006 na mesma temperatura, calcule a concentração de PC5 nesse equilíbrio. a) 0,10 mol/L b) 0,20 mol/L c) 0,30 mol/L d) 0,40 mol/L e) 0,50 mol/L Comentários: Para calcular a concentração de PC5 no equilíbrio químico, não é necessário determinar as quantidadesiniciais e consumidas/formadas no processo. Sabendo que o valor de Kc é de 0,006, calcula-se: A concentração de PC5, no equilíbrio químico, é de 0,5 mol/L. Gabarito: E 3. Deslocamento do Equilíbrio. Um sistema em equilíbrio químico tende a permanecer nessa condição, se as condições encontradas não sofrerem alteração. Quando um sistema em equilíbrio é interferido por uma PC5(g) PC3(g) + C2(g) Início: ? ? ? Reagiu/Formou: ? ? ? Equilíbrio: x 0,01 mol/L 0,30 mol/L 𝐾𝑐 = [𝑃𝐶𝑙3] · [𝐶𝑙2] [𝑃𝐶𝑙5] 0,006 = 0,01 · 0,30 [𝑃𝐶𝑙5] [𝑃𝐶𝑙5] = 0,5 t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 16 condição externa, este tende a minimizar os efeitos sofridos. Essa minimização dos efeitos é denominada de deslocamento do equilíbrio químico ou princípio de Le Chatelier. Princípio de Le Chatelier: quando alterada a concentração ou temperatura ou pressão de um sistema em equilíbrio químico, o sistema se deslocará no sentido de contrariar a alteração sujeita. A seguir serão apresentadas as principais causas que deslocam uma condição de equilíbrio: concentração, temperatura e pressão. Concentração Em uma reação em equilíbrio químico, ao acrescentar mais de uma espécie, o número de colisões dessa substância com as demais será favorecido. Analogamente, ao retirar uma espécie de um equilíbrio químico, o número de colisões dessa espécie será desfavorecido. Para o seguinte equilíbrio químico: N2 (g) + H2 (g) ⇌ NH3 (g), promovem-se as alterações: Alteração Causa Efeito Conclusão Adição de reagente Adição de H2 Aumento da probabilidade de choques efetivos entre N2 e H2. Favorecimento, inicial, de formação dos produtos. Desloca o equilíbrio químico para o sentido de formação dos produtos. Remoção de reagente Remoção de H2 Diminuição da probabilidade de choques efetivos entre N2 e H2. Diminuição na taxa de formação dos produtos, logo, aumenta na formação dos reagentes. Desloca o equilíbrio químico para o sentido de formação dos reagentes. Adição de produto Adição de NH3 Aumento da probabilidade de choques efetivos entre as moléculas de NH3. Favorecimento, inicial, de formação dos reagentes. Desloca o equilíbrio químico para o sentido de formação dos reagentes. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 17 Remoção de produto Remoção de NH3 Diminuição da probabilidade de choques efetivos entre as moléculas de NH3. Diminuição na taxa de formação dos produtos, logo, aumenta na formação dos produtos. Desloca o equilíbrio químico para o sentido de formação dos produtos. Princípio de Le Chatelier: Concentração A adição de uma substância: desloca o equilíbrio para o sentido oposto. A retirada de uma substância: desloca o equilíbrio para o mesmo sentido. Temperatura A temperatura é diretamente proporcional ao grau de agitação das partículas. Quanto maior a temperatura, maior a agitação das partículas e, consequentemente, maior o número de choques entre as partículas. Ao aumentar a temperatura de uma reação química, a velocidade das reações do sentido direto e indireto aumentam. Porém, a alteração na temperatura, modifica o valor da constante de equilíbrio e, assim, constrói uma nova proporção entre as concentrações dos reagentes e produtos. Em uma reação química reversível, um dos sentidos da reação é endotérmico, enquanto o outro sentido, necessariamente, é exotérmico. O aumento da temperatura acelera os dois sentidos, mas o aumento da disponibilidade de energia no sistema, favorece o sentido de t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 18 absorção de energia (sentido endotérmico). Analogamente, a diminuição de temperatura, prejudica o sentido endotérmico e o equilíbrio se desloca para o sentido exotérmico. Considere a seguinte reação genérica de sentido direto endotérmico: A + B + energia ⇌ C Princípio de Le Chatelier: Temperatura O aumento de temperatura: desloca o equilíbrio para o sentido endotérmico. A diminuição de temperatura: desloca o equilíbrio para o sentido exotérmico. Pressão A influência da pressão, em um sistema em equilíbrio, somente desloca o equilíbrio químico se houver participação de gases. O aumento da pressão força as partículas a se agruparem, enquanto a diminuição da pressão fornece maior liberdade para as partículas. Portanto, o aumento da pressão desloca o equilíbrio para o sentido de menor volume gasoso, enquanto a diminuição da pressão desloca para o sentido de maior volume gasoso. Considere a seguinte reação química: 1 N2 (g) + 3 H2 (g) ⇌ 2 NH3 (g) Como os gases estão no mesmo meio reacional, encontram-se sob mesma pressão e temperatura. Assim, o volume de um gás é diretamente proporcional ao número de mols. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 19 Princípio de Le Chatelier: Pressão O aumento da pressão: desloca o equilíbrio para o sentido de menor volume gasoso. A diminuição da pressão: desloca o equilíbrio para o sentido de maior volume gasoso. A adição de um gás inerte a um sistema gasoso em equilíbrio químico não desloca o equilíbrio químico. A adição de um gás inerte ao sistema não altera a pressão dos gases envolvidos, portanto, não altera a quantidade de choques efetivos no sistema. (UNITAU SP/2019) A reação química de esterificação consiste em uma reação reversível entre um ácido carboxílico e álcool, com eliminação de água, e a reação inversa é a hidrólise. Com base na reação química esquematizada acima, analise os itens I a IV apresentados abaixo. I. Variando a proporção ácido/álcool, isto é, adotando excesso de um dos reagentes, é possível deslocar o equilíbrio da reação química. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 20 II. Os fatores que influenciam a reação química de esterificação são o excesso de um dos reagentes e o uso de catalisadores, como o H2SO4 e HC. III. Os catalisadores provocam a diminuição do rendimento na reação de esterificação. IV. A utilização de ácidos minerais como catalisadores é uma desvantagem, pois têm potencial para provocar a corrosão de equipamentos metálicos. Após ler os itens acima, classifique-os em verdadeiro (V) ou falso (F) e assinale a alternativa que apresenta a sequência de CORRETA. a) V, V, V e F b) F, V, V e F c) F, F, V e F d) V, V, F e V e) V, F, F e V Comentários: Julgando os itens, tem-se: I. Certo. O aumento ou diminuição da concentração das espécies químicas influencia no número de choques entre as partículas e, assim, desloca o equilíbrio químico. II. Certo. O excesso influencia no deslocamento do equilíbrio químico, aumentando a quantidade de produto formado. A utilização do catalisador não altera o rendimento da reação, mas acelera o estabelecimento do equilíbrio químico. III. Errado. Os catalisadores não alteram a proporção de reagentes consumidos e produtos formados. IV. Certo. A utilização de ácidos fortes, elevada concentração de íons H+, reage com metais encontrados em equipamentos eletrônicos tais como alumínio e ferro. Gabarito: D (FPS PE/2019) Considere a reação endotérmica de formação de hidrazina (N2H4), de acordo com a equação abaixo. 2H2(g) + N2(g) N2H4(g) É possível deslocar o equilíbrio no sentido direto através do(a): a) aumento da pressão por redução do volume do reator. b) diminuição da temperatura do reator. c) aumento da pressão por adição de gás inerte. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 21 d) remoção de qualquer quantidade de hidrogênioem excesso. e) adição de um catalisador no reator. Comentários: Julgando os itens, tem-se: a) Certo. O aumento da pressão desloca o equilíbrio químico para o lado de menor volume. O somatório de mols dos reagentes é maior que o dos produtos, logo, os produtos apresentam o menor volume. Assim, ↑ pressão desloca para o ↓ volume. b) Errado. A diminuição de temperatura desfavorece o sentido endotérmico e, assim, formaria menos produto. c) Errado. A adição de um gás inerte não influencia na pressão dos gases participantes da reação, logo, não desloca equilíbrio químico. d) Errado. A remoção de gás hidrogênio desfavorece o sentido direto e desloca o equilíbrio químico para o sentido inverso. e) Errado. A adição de um catalisador acelera a reação, mas não desloca o equilíbrio químico. Gabarito: A 4. Já Caiu nos Principais Vestibulares Características dos Equilíbrios Químicos 1. (UFRGS RS/2015) Recentemente, cientistas conseguiram desenvolver um novo polímero que, quando cortado ao meio, pode regenerar-se. Esse material foi chamado de Terminator, em alusão ao T-1000 do filme Exterminador do Futuro 2, que era feito de uma liga metálica que se autorreparava. No polímero Terminator, a união das cadeias poliméricas é feita por dissulfetos aromáticos. Esses dissulfetos sofrem uma reação de metátese reversível à temperatura ambiente e sem a necessidade de catalisador. A autorreparação acontece quando a reação de metátese ocorre entre duas unidades que foram cortadas. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 22 R1 S S R2 R3 S S R4 + R1 S R3 S S R2 S R4 + Considere as afirmações abaixo, sobre essa reação. I. A reação de metátese nunca chega ao equilíbrio porque é reversível. II. A adição de catalisador leva a uma alteração no valor da constante do equilíbrio. III. A quantidade de material autorregenerado permanece inalterada em função do tempo, quando atingir o estado de equilíbrio. Quais estão corretas? a) Apenas I. b) Apenas II. c) Apenas III. d) Apenas I e III. e) I, II e III. 2. (PUC MG/2015) Um equilíbrio químico é atingido quando a proporção entre os reagentes e produtos de uma reação química se mantém constante ao longo do tempo. A constante de equilíbrio K é um valor característico do equilíbrio que permite relacionar quantitativamente as concentrações dos reagentes e produtos no equilíbrio. É CORRETO afirmar que a constante K é dependente: a) da pressão. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 23 b) da temperatura. c) da velocidade da reação. d) da superfície de contato entre os reagentes. 3. (PUC GO/2017) O relógio trabalha com o pisar de seus ponteiros e o tictac do peso de sua sombra caminheira, como se fossem os minutos, os segundos, uma eterna idade e a idade de suas horas: vida inteira! O relógio trabalha, como na árvore trabalha a abelha o telúrico favo de seu mel, como trabalha o fígado na construção da bile, do fel. O relógio trabalha, como trabalha o homem na milenar origem de seu nome, como trabalha o pássaro a transportar semente, além do voo, aquém do susto, tão de repente. [...] (VIEIRA, Delermando. Os tambores da tempestade. Goiânia: Poligráfica, 2010. p. 195.) O texto faz várias alusões a trabalho. Em nossa sociedade cada vez mais industrializada, trabalha-se sempre a favor da produção. Com isso, conhecer mecanismos que aceleram reações desejáveis e desaceleram reações indesejáveis é largamente interessante. Analise os itens abaixo: I. Na reação de síntese de um mol de água líquida a partir de oxigênio e hidrogênio no estado gasoso, a velocidade de formação de água é igual à velocidade de consumo do oxigênio e do hidrogênio. II. O catalisador cria um novo caminho dos reagentes para os produtos com uma energia de ativação menor. III. O estado de equilíbrio químico é obtido quando as velocidades das reações direta e inversa se igualam. Cineticamente, esse estado é atingido assim que se misturam os reagentes. IV. A ordem de uma reação não é diretamente proporcional a sua molecularidade. Em relação às proposições analisadas, assinale a única alternativa cujos itens estão todos corretos: t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 24 a) I e II. b) I e IV. c) II e III. d) II e IV. 4. (Faculdade Santo Agostinho BA/2018) Considere o seguinte equilíbrio químico em água: HCO3- (aq) ⇌ H+ (aq) + CO32-(aq). Qual das seguintes afirmativas pode ser concluída utilizando-se apenas da equação? a) As concentrações no equilíbrio de todos os participantes são iguais. b) O equilíbrio foi atingido começando com apenas HCO3- em solução. c) A expressão da constante de equilíbrio leva-se em conta apenas HCO3-. d) A velocidade da reação direta iguala-se à reação inversa. 5. (UEPG PR/2015) Dada a equação genérica: aA + bB → cC + dD e aplicando-se a lei da ação das massas, tem- se a expressão abaixo para o cálculo da velocidade dessa reação. Sobre o assunto, assinale o que for correto. v = k[A]a [B]b 01. [A] e [B] representam a concentração molar dos reagentes. 02. Quanto maior o valor de k maior será a velocidade da reação. 04. Quanto maior a ordem da reação, menor será a influência da concentração dos reagentes sobre a velocidade. 08. A soma dos expoentes (a+b) indica a ordem da reação. 6. (UNIRG TO/2012) A figura a seguir descreve uma reação hipotética em equilíbrio químico. Sobre este processo reacional pode-se afirmar que t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 25 a) o composto A no ponto de equilíbrio foi totalmente consumido. b) o composto B no ponto de equilíbrio foi totalmente consumido. c) o composto B forma-se a partir do ponto de equilíbrio d) no ponto de equilíbrio não há alterações das concentrações do reagente ou produto. Constantes de Equilíbrio Químico 7. (UERJ/2020) Considere as quatro reações químicas em equilíbrio apresentadas abaixo. Após submetê-las a um aumento de pressão, o deslocamento do equilíbrio gerou aumento também na concentração dos produtos na seguinte reação: a) I b) II c) III d) IV 8. (UEG GO/2020) t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 26 Considere que na reação química hipotética representada a seguir um mol de um composto A seja misturado com um mol de um composto B e, transcorrido certo tempo, estabeleça-se o equilíbrio químico, momento em que se verifica que existem 2/5 de mol de A. A + B ⇌ C + D O valor numérico da constante de equilíbrio, Kc, será igual a: a) 2,50 b) 3,25 c) 2,25 d) 5,70 e) 8,30 9. (FCM PB/2019) Na vida cotidiana, a habitual exposição a substâncias químicas tóxicas tem se convertido, cada vez mais, em uma preocupação para a saúde. As reações químicas ocorrem através de colisões entre moléculas dos reagentes. Um médico, que trabalha em Guangzhou na China, atende pacientes, trabalhadores, que inalam NO2(g) devido ao seu ambiente de trabalho nas indústrias locais. Como esses trabalhadores exercem suas atividades em locais fechados. Ocorre que essa molécula entra em “equilíbrio químico”. O valor da constante de equilíbrio em função das concentrações das espécies no equilíbrio, em quantidade de matéria, é um dado importante para se avaliar a extensão (rendimento) da reação quando as concentrações não se alteram mais. O trabalhador que exerce sua função em equipamentos que utilizam N2O4(l) em suas engrenagens, devido a temperatura local, muda de estado físico a uma temperatura de 100 °C no equipamento.No ambiente fechado o seguinte equilíbrio ocorre: N2O4(g) ⇌ 2NO2(g) Nesse contexto a constante de equilíbrio tem o seguinte valor: a) 0,50 b) 0,27 c) 3,00 d) 1,80 e) 0,13 10. (UFRGS RS/2019) t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 27 Quando se monitoram as concentrações na reação de dimerização do NO2, 2 NO2 ⇌ N2O4, obtém-se a seguinte tabela (concentrações em mol·L–1) Qual o valor de x em mol·L–1 e qual o valor da constante de equilíbrio em termos das concentrações? a) x = 0,4; KC = 5 b) x = 0,4; KC = 1 c) x = 0,8; KC = 2 d) x = 1,6; KC = 5 e) x = 2,0; KC = 4 11. (Univag MT/2019) O gás hidrogênio, quando entra em contato com o coque, em condições adequadas, é transformado em metano, de acordo com a equação química a seguir, que representa o sistema em equilíbrio químico. C (s) + 2H2 (g) ⇌ CH4 (g) A tabela apresenta as concentrações no equilíbrio dos gases H2 e CH4 em diferentes temperaturas, sob pressão de 1 atm. O valor aproximado da constante de equilíbrio químico (Kc) a 900 K e a classificação da reação no sentido de formação do gás metano são a) 3,5 e exotérmica. b) 7,0 e endotérmica. c) 11,0 e exotérmica. d) 23,0 e exotérmica. e) 0,1 e endotérmica. 12. (IBMEC SP Insper/2019) O gás metano pode ser empregado para obtenção de hidrogênio, em uma reação com vapor d’água, denominada reforma, representada pela equação: t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 28 CH4 (g) + H2O (g) ⇌ 3H2 (g) + CO (g) Os dados de reações de reforma do gás metano em diferentes temperaturas estão indicados na tabela. Sobre a reforma do gás metano, pode-se afirmar que a formação do gás hidrogênio é um processo a) exotérmico, favorecido pela diminuição da temperatura e pela diminuição da pressão. b) exotérmico, favorecido pelo aumento da temperatura e pela diminuição da pressão. c) endotérmico, favorecido pelo aumento da temperatura e pela diminuição da pressão. d) endotérmico, favorecido pela diminuição da temperatura e pelo aumento da pressão. e) endotérmico, favorecido pelo aumento da temperatura e pelo aumento da pressão. 13. (UECE/2019) A uma determinada temperatura, encontram-se, em equilíbrio, X mols de pentacloreto de fósforo, 1 mol de tricloreto de fósforo e 1 mol de cloro, em um recipiente fechado de 10 litros. Sabendo-se que, na temperatura indicada, a constante de equilíbrio do sistema é 0,02, a quantidade de mols de pentacloreto de fósforo é a) 5. b) 3. c) 4. d) 2. 14. (UCS RS/2019) Foi aprovado em segunda votação na sessão vespertina da última terça-feira do mês de agosto de 2018, o Projeto de Lei nº 354/2016 que proíbe a queima de pneus em Mato Grosso, sem a utilização de sistemas eficazes de filtração. O objetivo é diminuir a quantidade de poluentes liberados no meio ambiente, como o dióxido de enxofre. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 29 “A queima de pneus libera produtos químicos tóxicos e metais pesados capazes de produzir efeitos adversos à saúde humana, como perda de memória, deficiência no aprendizado, supressão do sistema imunológico e danos nos rins e fígado”, argumenta o parlamentar responsável pelo texto do Projeto. Disponível em: <https://www.minutomt.com.br/queima-de-pneus-sem-filtragem-sera-proibida-em-mato-grosso/>;<https://www.novanoticias.com.br/ noticias/geral/queima-de-pneus-pode-ser-proibida-em-mato-grosso-do-sul>. Acesso em: 16 ago. 18. (Parcial e adaptado.) Considere o seguinte equilíbrio químico envolvendo a transformação do dióxido de enxofre em trióxido de enxofre: 2 SO2 (g) + O2 (g) ⇌ 2 SO3 (g) Assinale a alternativa que apresenta, corretamente, a expressão matemática que relaciona Kp e Kc para o equilíbrio químico descrito acima. Observação: Os gases aqui mencionados possuem comportamento ideal. a) Kp = Kc b) Kp = Kc (RT) c) Kp = Kc (RT)2 d) Kp = Kc / (RT)2 e) Kp = Kc / (RT) 15. (UNIFOR CE/2018) Em temperaturas próximas a 800 °C, o vapor d’água reage com o coque (uma forma de carbono obtida a partir do carvão) para formar os gases CO e H2. É uma fonte primária para a produção de hidrogênio, mas é um processo bastante endotérmico. A 800 °C e 1 atm, a constante de equilíbrio para a reação C(s) + H2O(g) → CO(g) + H2(g) é igual a 1,6. Qual é o valor da fração molar para o hidrogênio na fase gasosa na condição de equilíbrio? t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 30 a) 0,12 b) 0,22 c) 0,44 d) 0,33 e) 0,55 16. (UNITAU SP/2018) A hemoglobina presente no sangue transporta oxigênio dos pulmões para os tecidos, e dióxido de carbono dos tecidos para os pulmões. A mioglobina (Mb) presente no músculo é utilizada para armazenar oxigênio; e a hemoglobina do adulto (HbA) é diferente daquela do feto (HbF). Todas essas moléculas se ligam ao oxigênio. A figura a seguir mostra as curvas de saturação de oxigênio, em %, das hemoglobinas e da mioglobina, ou seja, a proporção dessas moléculas que estão ligadas ao oxigênio, em função de pressão parcial de oxigênio. Nos pulmões, a pressão parcial de oxigênio é de 100 mmHg, e, nos tecidos, é igual a 30 mmHg. Durante um exercício, a pressão parcial de oxigênio no tecido muscular pode baixar até 20 mmHg. Observação - P50 é pressão parcial, na qual a saturação é 50%. Em relação às curvas de saturação, leia as afirmativas abaixo. I. HbF apresenta menor afinidade com o oxigênio, se comparada com HbA. II. As moléculas que apresentam a maior e a menor afinidade com o oxigênio são a HbA e a mioglobina, respectivamente. III. HbA libera maior quantidade de oxigênio para o músculo durante o exercício, em comparação com mioglobina e HbF. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 31 Está INCORRETO o que se afirma em: a) I, apenas. b) II, apenas. c) III, apenas. d) I e II, apenas. e) II e III, apenas. Deslocamento de Equilíbrio Químico 17. (UFT TO/2020) O carbonato de cálcio pode ser dissolvido em água pela adição de gelo seco (dióxido de carbono sólido), o que produz o bicarbonato de cálcio em solução. O gás dissolvido pode ser removido por fervura da amostra. O processo de dissolução do carbonato de cálcio é representado pela equação a seguir. CaCO3(s) + CO2(aq) + H2O () ⇌ Ca2+ (aq) + 2 HCO3– (aq) Analise as afirmativas sobre o sistema no equilíbrio e marque a alternativa CORRETA. a) A fervura da solução causa a precipitação de carbonato de cálcio. b) A adição de água aumenta o valor da constante de equilíbrio. c) A adição de cloreto de cálcio à mistura eleva o pH. d) Se a concentração de bicarbonato triplicar, a constante de equilíbrio será seis vezes maior. 18. (FCM MG/2020) A figura abaixo ilustra uma reação hipotética de A(g) → B(g) ΔH > 0. Na figura, as bolinhas em I correspondem ao reagente A e a sequência da esquerda para a direita indica o sistema à medida que o tempo passa. Sendo os processos elementares com constantes de velocidade 4,2 10–3 s–1 para a reação direta e 1,5 10–1s–1 para a reação inversa, assinale a alternativa CORRETA. (BROWN, LeMay, BURSTEN. Química Central. 9a Edição. PEARSON: SP, 2005, p. 558. Adaptado.) t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 32 a) O valor da constante de equilíbrio para a reação A(g) = B(g) é 2,8·10–4. b) A temperatura, ao ser aumentada, diminui o número de bolas escuras. c) A pressão parcial de A, no equilíbrio, é igual à pressão parcial de B. d) O sistema A(g) = B(g)atinge um estado de equilíbrio químico em IV. 19. (UEM PR/2020) Em um cilindro de volume 1 L são adicionados 1 mol do reagente H2(g) e 1 mol do reagente C2(g). Eles reagem entre si e, após um dado tempo, atingem o equilíbrio, formando 1,6 mol de HC(g). Sobre o assunto, assinale o que for correto. 01. Mantida a temperatura constante, uma alteração de volume do cilindro deslocará o equilíbrio da reação. 02. A constante de equilíbrio da reação descrita no comando da questão (caput) é 64. 04. Ao se colocarem 2 mols de HC(g) em um cilindro inicialmente evacuado de 1 L que se encontra na mesma temperatura do cilindro descrito no caput, após se atingir o equilíbrio, será obtido 0,2 mol de H2(g). 08. Na reação descrita no comando da questão (caput), a substituição de 1 mol do cloro gasoso no meio reacional por 1 mol de iodo sólido, obtendo-se no equilíbrio 1,6 mol de HI(g), fará que o valor numérico da constante de equilíbrio seja o mesmo da reação com o cloro. 16. Um catalisador deve ser adicionado ao cilindro para que a quantidade de HCl obtida, no equilíbrio, seja maior que 1,6 mol. 20. (UCB DF/2019) Na história da química, um dos processos químicos mais conhecidos é o de Haber-Bosch. De forma simplificada, o intuito do processo é a obtenção da amônia a partir do nitrogênio gasoso, que é abundante na atmosfera. Tal processo pode ser representado pela equação química a seguir. N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g) A constante de equilíbrio Kp, na temperatura de 300 K, é igual a 4,3·10–3, e a reação é exotérmica. Com base nessas informações, assinale a alternativa correta. a) A variação da entalpia associada à reação tem valor positivo. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 33 b) A 300 K e a baixas pressões, a reação no equilíbrio tende a formar mais produtos que reagentes. c) O abaixamento da temperatura de reação desloca o equilíbrio para a formação da amônia, mas diminui a velocidade de reação. d) O abaixamento da temperatura de reação diminui a energia de ativação do fenômeno, tornando o processo mais lento. e) A mudança de pressão sobre o sistema faz com que haja deslocamento do equilíbrio, transformando o valor da constante de equilíbrio Kp. 21. (UFT TO/2019) As substâncias nitrogenadas desempenham importante papel em nossa sociedade. Dentre as de maior importância estão a amônia e o ácido nítrico, usadas na fabricação do náilon e do poliuretano. A conversão de NH3 em NO com o uso de catalisador é o primeiro passo para a fabricação industrial do ácido nítrico e a rota industrial para a obtenção de substâncias oxigenadas do nitrogênio. A reação de produção de NO a partir de NH3 é: 4NH3(g) + 5O2(g) ⇌ 4NO(g) + 6H2O(g), com ΔH = -950 kJ/mol. Quando a reação atinge o equilíbrio, uma maneira de aumentar a produção de NO(g) é aumentando a(o): a) volume do sistema. b) pressão sobre o sistema. c) concentração de água. d) temperatura do sistema. 22. (UNIRG TO/2019) Geralmente no verão, as cascas dos ovos de galinha, cuja constituição química principal é carbonato de cálcio, tendem a ficar mais finas. Isso está relacionado à maior eliminação de gás carbônico, através da respiração, cuja frequência é aumentada para resfriar seu corpo, pois elas não transpiram. A compreensão do fenômeno descrito pode ser feita a partir dos seguintes equilíbrios químicos: Ca2+(aq) + CO32–(aq) ⇌ CaCO3(s), CO32–(aq) + H2O() ⇌ HCO3–(aq) + OH–(aq), HCO3– (aq) + H2O() ⇌ H2CO3(aq) + OH–(aq), H2CO3(aq) ⇌ CO2(g) + H2O(). t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 34 Considerando-se essas informações, pode-se dizer que, para se evitar que as cascas dos ovos das galinhas diminuam de espessura no verão, é recomendado alimentar essas aves com: a) água enriquecida de gás carbônico; b) água com cloreto de sódio; c) ração com baixo teor de cálcio; d) água com vinagre. 23. (UEL PR/2019) A crescente contaminação ambiental pelas indústrias tem sido combatida com o desenvolvimento de novas técnicas de tratamento de efluentes tóxicos. O processo Fenton, conforme reação 1 a seguir, é um dos procedimentos utilizados no tratamento de efluentes orgânicos. Reação 1: Fe2+(aq) + H2O2(aq) → Fe3+(aq) + OH–(aq) + OH· (aq) k = 76 (mol L–1) –1 s–1 Na reação 1, há a formação de OH· (radical hidroxila) com potencial oxidante superior ao H2O2. Assim, a eficiência deste processo se dá pela produção de OH·, capaz de oxidar uma ampla variedade de compostos orgânicos gerando CO2, H2O e íons inorgânicos provenientes de heteroátomos. Além da reação 1, é possível ocorrer a reação 2, em que há a formação de HO2·, que, por sua vez, é um oxidante menos reativo que o OH , diminuindo assim a eficiência do processo Fenton. Reação 2: H2O2(aq) + OH· (aq) → HO2·(aq) + H2O(l) k = 2,7 · 107 (mol·L–1)–1·s–1 Considerando as reações químicas envolvidas e os fatores que podem influenciar na eficiência do processo e com base nos conhecimentos sobre equilíbrio químico cinética química e eletroquímica, assinale a alternativa correta. a) Na Reação 1, Fe2+ é o agente oxidante e H2O2 é o agente redutor. b) A eficiência do processo Fenton é maior em meio básico (alcalino). c) O excesso de H2O2 em relação a Fe2+ diminui a eficiência do processo Fenton. d) Sendo a Reação 1 de segunda ordem, e a concentração de Fe2+ e de H2O2 iguais a 2,0 mol·L–1, a velocidade será de 504 mol L–1·s–1. e) A molecularidade de cada uma das equações químicas, reações 1 e 2, é 4. 24. (UFSC/2019) • t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 35 A amônia é amplamente utilizada na produção de fertilizantes e também é utilizada como precursor para a produção de diversos polímeros. A formação da amônia a partir da reação entre hidrogênio e nitrogênio é uma reação química industrial importante, representada abaixo: N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g) Essa reação (direta) possui um ΔH = -46,2 kJ/mol e é normalmente realizada utilizando-se um excesso de hidrogênio. Sobre o assunto e com base nas informações acima, é correto afirmar que: 01. a reação direta é endotérmica e a reação inversa é exotérmica. 02. a remoção de amônia do sistema deslocará o equilíbrio para a direita, no sentido de formação dos produtos. 04. o aumento da temperatura favorecerá o processo de produção de amônia. 08. a redução na pressão do sistema deslocará o equilíbrio para a esquerda. 16. a adição de hidrogênio em excesso ao sistema favorecerá a reação de formação dos reagentes. 32. a presença de um catalisador reduzirá o tempo necessário para que a reação atinja o equilíbrio. 64. ao iniciar a reação, sua velocidade é reduzida gradativamente até que seja atingido o equilíbrio e, então, passa a ocorrer a variação nas concentrações de produtos e reagentes. 25. (UNCISAL/2019) Os óxidos de nitrogênio são um dos principais responsáveis pela formação das névoas que poluem as grandes cidades. O óxido nítrico (NO) produzido pelos motores a combustão interna é rapidamente oxidado a dióxido de nitrogênio (NO2), conforme as reações I e II da tabela abaixo, que também lista os valores de variação de entalpia para essas reações. As diferentes espécies de oxigênio responsáveis por essa oxidação são formadas, geralmente, na atmosfera superior, obedecendo às reações III e IV apresentadas na tabela. Entretanto, na troposfera, o NO2 é rapidamente dissociado em NO e oxigênio atômico (O), de acordo com a reação: NO2(g) NO(g) + O(g). O oxigênio atômico formado se converte em ozônio (O3), um poluente na troposfera, mas que funciona como filtro da radiação ultravioleta na atmosfera superior. Estudos que simulam o comportamento desses gases em laboratório são usadoscomo ferramenta para formular propostas de intervenção ambiental. → t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 36 Com base no Princípio de Le Châtelier, a diminuição da dissociação do poluente NO2 expressa pela reação NO2(g) → NO(g) + O(g), em um recipiente fechado que contenha esses gases, pode ser obtida pela a) descompressão do sistema. b) remoção de óxido nítrico do sistema. c) diminuição da temperatura do sistema. d) introdução de um catalisador no sistema. e) adição de dióxido de nitrogênio ao sistema. 26. (UEM PR/2019) Sabendo que o valor da constante de equilíbrio para a reação abaixo é 794 a 298K e 54 a 700K, assinale o que for correto. H2(g) + I2(g) ⇌ 2HI(g) 01. A formação de HI(g) é mais favorecida a uma temperatura mais baixa. 02. A mudança na pressão exercida sobre o sistema não altera a composição no equilíbrio. 04. A adição de H2(g) ao sistema diminui a quantidade de I2(g) no equilíbrio. 08. A adição de um catalisador ao sistema aumenta a quantidade de HI(g) no equilíbrio. 16. O aumento do volume do recipiente aumenta a quantidade de HI(g) no equilíbrio. Questões Variadas 27. (FMABC SP/2015) Considere o equilíbrio químico abaixo: A (g) + B (g) ⇌ 2 C (g) + D (g) Em um recipiente de 1 litro, foram misturados 0,5 mol de A e 0,5 mol de B. Depois de algum tempo, o sistema atingiu o equilíbrio, e o número de mol de C foi 0,5. O valor da constante de equilíbrio é: a) 0,125 b) 0,25 c) 0,5 t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 37 d) 1 28. (UFPB/2013) A reforma de hidrocarbonetos, em presença de vapor, é a principal via de obtenção de hidrogênio de alta pureza. Esse processo envolve diversas etapas, incluindo a conversão de monóxido em dióxido de carbono. Na indústria, essa etapa remove o monóxido de carbono residual e contribui para o aumento da produção de hidrogênio. A equação da reação reversível de conversão do CO e o gráfico da variação da concentração desses reagentes e produtos, em função do tempo, estão apresentados a seguir: CO (g) + H2O (g) ⇌ H2(g) + CO2(g) Considere que ocorre um aumento da concentração dos reagentes, deslocando o equilíbrio dessa reação. Nesse contexto, a variação da concentração dos reagentes e produtos em função do tempo, qualitativamente, é descrita pelo gráfico: a) b) c) d) e) 29. (FM Petrópolis RJ/2019) t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 38 O Níquel tetracarbonilo, Ni(CO)4, é um complexo organometálico incolor que representa um versátil reagente. É extremamente venenoso e sua toxicidade e volatilidade à temperatura ambiente o fez ganhar o apelido de “morte líquida”. Disponível em: <https://pt.wikipedia.org/ wiki/N%C3%ADquel_tetracarbonilo>. Acesso em: 10 jul. 2018. Adaptado. Ni(s) + 4 CO(g) ⇌ Ni(CO)4(g) Os equilíbrios heterogêneos apresentam reagentes e produtos em fases diferentes e, partindo de 0,6 mols de Ni(s) e CO(g) em um recipiente de um litro, constatou-se que, ao se atingir o equilíbrio químico numa dada temperatura, a concentração da espécie CO, em quantidade de matéria, estabilizou-se em 0,2 mol·L–1. A constante de equilíbrio (Kc) desse processo será, em (mol·L–1) –3, a) 75,5 b) 375 c) 62,5 d) 416,7 e) 50 30. (Fac. Israelita de C. da Saúde Albert Einstein SP/2017) O trióxido de enxofre (SO3) é obtido a partir da reação do dióxido de enxofre (SO2) com o gás oxigênio (O2), representada pelo equilíbrio a seguir. 2 SO2(g) + O2(g) ⇌ 2 SO3(g) ΔH0 = -198 kJ A constante de equilíbrio, KC, para esse processo a 1000 °C é igual a 280. A respeito dessa reação, foram feitas as seguintes afirmações: I. A constante de equilíbrio da síntese do SO3 a 200 °C deve ser menor que 280. II. Se na condição de equilíbrio a 1000 °C a concentração de O2 é de 0,1 mol·L–1 e a concentração de SO2 é de 0,01 mol·L–1, então a concentração de SO3 é de 2,8 mol·L–1. III. Se, atingida a condição de equilíbrio, o volume do recipiente for reduzido sem alteração na temperatura, não haverá alteração no valor da constante de equilíbrio, mas haverá aumento no rendimento de formação do SO3. IV. Essa é uma reação de oxirredução, em que o dióxido de enxofre é o agente redutor. Estão corretas apenas as afirmações: t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 39 a) II e IV. b) I e III. c) I e IV. d) III e IV. 31. (ACAFE SC/2017) Considere os seguintes equilíbrios químicos hipotéticos e suas respectivas constantes de equilíbrio (K) sob temperatura de 400K. 2A(g) + 3B2(g) ⇌ 2 AB3(g) KI AB3(g) + B2(g) ⇌ AB5(g) KII 2A(g) + 5B2(g) ⇌ 2AB5(g) KIII Assinale a alternativa que melhor representa o valor de KIII: a) KIII = 2.KI.KII b) KIII = 2.KI + KII c) KIII = KI.(KII)2 d) KIII = (KI)2 + KII 32. (Fac. Direito de São Bernardo do Campo SP/2017) A síntese da amônia (NH3) a partir dos gases nitrogênio (N2) e hidrogênio (H2) é uma reação de grande importância para a indústria de fertilizantes e explosivos. O processo adotado ainda hoje foi desenvolvido pelos alemães Haber e Bosch no início do século XX, diminuindo a dependência da Alemanha do salitre (KNO3) importado principalmente do Chile. A reação pode ser representada pelo equilíbrio N2(g) + 3 H2(g) ⇌ 2 NH3(g) O rendimento de formação de amônia em função da temperatura e da pressão está representado no gráfico a seguir. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 40 Industrialmente, a amônia é obtida sob pressão de 100 a 250 atm e temperatura entre 400 e 500 °C. Sobre a síntese da amônia foram feitas as seguintes afirmações: I. Trata-se de um processo exotérmico. II. Em uma mesma temperatura, o aumento da pressão aumenta a constante de equilíbrio de formação da amônia. III. Nas condições adotadas pela indústria, a porcentagem de amônia presente na mistura em equilíbrio é de aproximadamente 60 %. IV. Em temperaturas baixas, a reação é muito lenta devido à alta energia de ativação do processo, tornando a condição desvantajosa financeiramente. Estão corretas apenas as afirmações: a) I e III. b) II e III. c) I e IV. d) II e IV. 33. (FMABC SP/2018) Considere os seguintes equilíbrios existentes numa solução de comprimido antiácido efervescente. CO32- (aq) + H2O () ⇌ HCO3- (aq) + OH– (aq) HCO3- (aq) + H2O () ⇌ H2CO3 (aq) + OH– (aq) H2CO3 (aq) ⇌ H2O () + CO2 (g) Essa solução, ao entrar em contato com o suco gástrico estomacal, provocará t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 41 a) aumento da produção do CO2 (g) sem alteração do pH estomacal. b) aumento do pH estomacal e diminuição da produção de CO2 (g). c) aumento do pH estomacal e aumento da produção de CO2 (g). d) diminuição do pH estomacal e diminuição da produção de CO2 (g). e) diminuição do pH estomacal e aumento da produção de CO2 (g). 34. (FCM PB/2018) Ambientalistas do mundo todo tem alertado sobre os perigos do aquecimento global e a emissão de gás carbônico na atmosfera. O derretimento das calotas polares e o processo de branqueamento dos corais tem sido usados como parâmetros para acompanhar este fenômeno. O motivo para o branqueamento dos corais está diretamente ligado à temperatura das águas. Quando ficam em regiões mais quentes, as algas alojadas em pequenos poros existentes nos corais começam a produzir substâncias químicas tóxicas ao coral. Para se defender, o cnidário expulsa as algas, expondo o exoesqueleto branco de carbonatode cálcio. Branqueamento de corais na costa australiana. Fonte: https://www.biologiatotal.com.br/ blog/o+branqueamento+dos+corais-341.html O carbonato de cálcio do exoesqueleto dissolve-se em contato com a água e com o gás carbônico dissolvido. Tal dissolução do carbonato de cálcio fragiliza a base que os corais utilizam para se fixar, provocando a morte. A equação química em equilíbrio deste fenômeno é mostrada a seguir: CaCO3 (s) + CO2 (g) + H2O () Ca2+ (aq) + 2HCO3– (aq) Levando em consideração a equação acima, marque a alternativa correta relacionada com os fatores que afetam o equilíbrio desse bioma. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 42 a) Um aumento da temperatura global, incluído a do oceano, desloca o equilíbrio para a esquerda. b) Uma diminuição da temperatura dos oceanos favorece a dissolução do CaCO3(s). c) A dissolução do CaCO3(s) não afeta a vida marinha. d) Um aumento na emissão de CO2 na atmosfera e sua dissolução na água do mar provoca dissolução de mais CaCO3(s). e) O aquecimento global não compromete o equilíbrio deste bioma. 35. (UFJF MG/2017) Segundo o princípio de Le Châtelier, se um sistema em equilíbrio é submetido a qualquer perturbação externa, o equilíbrio é deslocado no sentido contrário a esta perturbação. Assim, conforme o sistema se ajusta, a posição do equilíbrio se desloca favorecendo a formação de mais produtos ou reagentes. A figura abaixo mostra diferentes variações no equilíbrio da reação de produção de amônia de acordo com a perturbação que ocorre. Em quais tempos verifica-se um efeito que desloca o equilíbrio favorecendo os reagentes? N2(g) + 3 H2(g) ⇌ 2 NH3(g) a) t1, t2, t6 b) t1, t4, t6 c) t2, t3, t4 d) t3, t4, t5 e) t3, t5, t6 36. (UECE/2019) O dióxido de carbono pode ser formado a partir da reação do monóxido de enxofre com o oxigênio expressa pela equação não balanceada: t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 43 CO(g) + O2(g) ⇌ CO2(g). Assinale a opção que representa corretamente o efeito provocado pela retirada de dióxido de carbono. a) A concentração de CO(g) aumenta mais do que a concentração de O2(g). b) A concentração de CO(g) diminui mais do que a concentração de O2(g). c) As concentrações de CO(g) e de O2(g) não se alteram. d) As concentrações de CO(g) e de O2(g) diminuem igualmente. 37. (UECE/2017) Um estudante de química retirou água do seguinte sistema em equilíbrio: 2NO2(g) + CH4(g) ⇌ CO2(g) + 2H2O(l) + N2(g) Em seguida, esse aluno constatou acertadamente que a) a concentração de metano diminuiu. b) o equilíbrio se desloca para a esquerda. c) a concentração do dióxido de carbono diminuiu. d) a concentração do nitrogênio gasoso diminuiu. 38. (UECE/2015) O tetróxido de dinitrogênio gasoso, utilizado como propelente de foguetes, dissocia-se em dióxido de nitrogênio, um gás irritante para os pulmões, que diminui a resistência às infecções respiratórias. Considerando que no equilíbrio a 60 °C, a pressão parcial do tetróxido de dinitrogênio é 1,4 atm e a pressão parcial do dióxido de nitrogênio é 1,8 atm, a constante de equilíbrio Kp será, em termos aproximados, a) 1,09 atm. b) 1,67 atm. c) 2,09 atm. d) 2,31 atm. 39. (UERJ/2015) t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 44 O craqueamento é uma reação química empregada industrialmente para a obtenção de moléculas mais leves a partir de moléculas mais pesadas. Considere a equação termoquímica abaixo, que representa o processo utilizado em uma unidade industrial para o craqueamento de hexano. H3C – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – CH3 (g) ⇌ H3C – CH2 – CH2 – CH3 (g) + H2C = CH2 (g) H > 0 Em um experimento para avaliar a eficiência desse processo, a reação química foi iniciada sob temperatura T1 e pressão P1. Após seis horas, a temperatura foi elevada para T2, mantendo- se a pressão em P1. Finalmente, após doze horas, a pressão foi elevada para P2, e a temperatura foi mantida em T2. A variação da concentração de hexano no meio reacional ao longo do experimento está representada em: a ) c ) b ) d ) 40. (UERJ/2012) O monóxido de carbono, formado na combustão incompleta em motores automotivos, é um gás extremamente tóxico. A fim de reduzir sua descarga na atmosfera, as fábricas de automóveis passaram a instalar catalisadores contendo metais de transição, como o níquel, na saída dos motores. Observe a equação química que descreve o processo de degradação catalítica do monóxido de carbono: 2 CO (g) + O2 (g) 𝑁𝑖 ⇌ 2 CO2 (g) H = –283 kJmol–1 t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 45 Com o objetivo de deslocar o equilíbrio dessa reação, visando a intensificar a degradação catalítica do monóxido de carbono, a alteração mais eficiente é: a) reduzir a quantidade de catalisador b) reduzir a concentração de oxigênio c) aumentar a temperatura d) aumentar a pressão 41. (UFU MG/2019) https://brasilescola.uol.com.br/quimica/alcalose-acidose.htm. Acesso em 02.mar.2019. O gás carbônico, dissolvido no sangue, estabelece o seguinte equilíbrio químico: CO2 + H2O ⇌ H2CO3 ⇌ H+ + HCO3– Uma pessoa fumante, com respiração deficiente em função de enfisema pulmonar, possui a transferência de gás carbônico reduzida para o exterior. Nessa situação, pode ocorrer a) elevação no pH sanguíneo e agravamento do quadro de alcalose. b) normalização da acidez sanguínea pela manutenção do pH. c) redução da concentração do H+ pelo deslocamento no equilíbrio da reação. d) diminuição no pH sanguíneo e desenvolvimento de quadro de acidose. 42. (UFU MG/2015) O oxigênio que entra nos pulmões durante a respiração irá se ligar à hemoglobina (Hb) segundo o equilíbrio: Hb + O2 ⇌ HbO2 Todavia, quando uma pessoa é submetida a um local cuja concentração de CO (monóxido de carbono) é elevada, o equilíbrio químico se altera, pois a molécula de monóxido de carbono tem afinidade pela hemoglobina cerca de 150 vezes maior que o oxigênio, motivo pelo qual é tóxica. A toxidez do CO pode ser atribuída t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 46 a) ao seu potencial venenoso e à sua capacidade em se ligar com a hemoglobina, alterando o equilíbrio no sentido de decomposição do HbCO. b) ao deslocamento de equilíbrio no sentido da formação do HbO2, pois a quantidade de oxigênio disponível diminui. c) à formação da molécula de HbO2, que é mais estável do que a molécula de HbCO, devido à concentração elevada do monóxido. d) à sua competição com o oxigênio para se ligar à hemoglobina, se o ar inspirado tiver considerável conteúdo de monóxido. 5. Gabarito Sem Comentários 1. C 2. B 3. D 4. D 5. 11 6. D 7. B 8. C 9. B 10. A 11. C 12. C 13. A 14. E 15. C 16. D 17. A 18. D 19. 06 20. C 21. A 22. A 23. C 24. 42 25. C 26. 07 27. D 28. A 29. C 30. D 31. C 32. C 33. C 34. D 35. D 36. B 37. A 38. D 39. A 40. D 41. D 42. D 6. Questões Resolvidas E Comentadas 1. (UFRGS RS/2015) Recentemente, cientistas conseguiram desenvolver um novo polímero que, quando cortado ao meio, pode regenerar-se. Esse material foi chamado de Terminator, em alusão ao T-1000 do filme Exterminador do Futuro 2, que era feito de uma liga metálica que se autorreparava. No polímero Terminator, a união das cadeias poliméricas é feita por dissulfetos aromáticos. Esses dissulfetos sofrem uma reação de metátese reversível à temperatura ambiente e sem a t.me/CursosDesignTelegramhubESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 47 necessidade de catalisador. A autorreparação acontece quando a reação de metátese ocorre entre duas unidades que foram cortadas. R1 S S R2 R3 S S R4 + R1 S R3 S S R2 S R4 + Considere as afirmações abaixo, sobre essa reação. I. A reação de metátese nunca chega ao equilíbrio porque é reversível. II. A adição de catalisador leva a uma alteração no valor da constante do equilíbrio. III. A quantidade de material autorregenerado permanece inalterada em função do tempo, quando atingir o estado de equilíbrio. Quais estão corretas? a) Apenas I. b) Apenas II. c) Apenas III. d) Apenas I e III. e) I, II e III. Comentários: Analisando afirmativa por afirmativa, tem-se: I. Errada. A reação reversível é aquela que ocorre simultaneamente nos dois sentidos. Com isso, à medida que vai se formando o produto, o reagente vai sendo consumido. Quando a velocidade dos produtos se igual ao dos reagentes, tem-se o equilíbrio. Sendo assim, essa reação é reversível, pois é representada pela dupla seta e, nessa situação descrita, atinge o equilíbrio. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 48 II. Errada. A adição de um catalisador não altera o valor da constante de equilíbrio em nenhuma reação. III. Certa. No equilíbrio, as velocidades permanecem constantes e iguais, assim como as concentrações serão constantes. Sendo assim, a quantidade de material autorregenerado permanece inalterada em função do tempo, quando atingir o estado de equilíbrio. Gabarito: C 2. (PUC MG/2015) Um equilíbrio químico é atingido quando a proporção entre os reagentes e produtos de uma reação química se mantém constante ao longo do tempo. A constante de equilíbrio K é um valor característico do equilíbrio que permite relacionar quantitativamente as concentrações dos reagentes e produtos no equilíbrio. É CORRETO afirmar que a constante K é dependente: a) da pressão. b) da temperatura. c) da velocidade da reação. d) da superfície de contato entre os reagentes. Comentários: Analisando alternativa por alternativa, tem-se: a) Errada. A constante de equilíbrio independe da pressão do sistema. b) Certa. A constante de equilíbrio depende apenas da temperatura, já que ela possui um valor específico para cada reação a determinada temperatura. c) Errada. A constante de equilíbrio também independe da velocidade. Além disso, no equilíbrio, a velocidade da formação dos produtos é igual à velocidade de consumo dos reagentes. d) Errada. A superfície de contato altera a velocidade da reação, porém a constante de equilíbrio independe desta. Gabarito: B 3. (PUC GO/2017) O relógio trabalha com o pisar de seus ponteiros e o tictac do peso de sua sombra caminheira, O relógio trabalha, como trabalha o homem na milenar origem de seu nome, como trabalha o pássaro t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 49 como se fossem os minutos, os segundos, uma eterna idade e a idade de suas horas: vida inteira! O relógio trabalha, como na árvore trabalha a abelha o telúrico favo de seu mel, como trabalha o fígado na construção da bile, do fel. a transportar semente, além do voo, aquém do susto, tão de repente. [...] (VIEIRA, Delermando. Os tambores da tempestade. Goiânia: Poligráfica, 2010. p. 195.) O texto faz várias alusões a trabalho. Em nossa sociedade cada vez mais industrializada, trabalha-se sempre a favor da produção. Com isso, conhecer mecanismos que aceleram reações desejáveis e desaceleram reações indesejáveis é largamente interessante. Analise os itens abaixo: I. Na reação de síntese de um mol de água líquida a partir de oxigênio e hidrogênio no estado gasoso, a velocidade de formação de água é igual à velocidade de consumo do oxigênio e do hidrogênio. II. O catalisador cria um novo caminho dos reagentes para os produtos com uma energia de ativação menor. III. O estado de equilíbrio químico é obtido quando as velocidades das reações direta e inversa se igualam. Cineticamente, esse estado é atingido assim que se misturam os reagentes. IV. A ordem de uma reação não é diretamente proporcional a sua molecularidade. Em relação às proposições analisadas, assinale a única alternativa cujos itens estão todos corretos: a) I e II. b) I e IV. c) II e III. d) II e IV. Comentários: Analisando afirmativa por afirmativa, tem-se: I. Errada. A reação de produção de H2O é dada por: 𝐻2 + 1 2 𝑂2 → 𝐻2𝑂 t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 50 Essa reação é muito difícil de acontecer uma vez que os hidrogênios precisariam quebrar a ligação entre os oxigênios, ou seja, atrair os elétrons. Entretanto, o hidrogênio é menos eletronegativo do que o oxigênio, dificultando a condição dessa reação. A reação inversa, dada por: 𝐻2𝑂 → 𝐻2 + 1 2 𝑂2 É a eletrólise da água, que demanda muita energia para ser realizada. Portanto, o equilíbrio: 𝐻2 + 1 2 𝑂2 ⇌ 𝐻2𝑂 É inexistente. Então, as velocidades dessas reações não serão iguais, já que não atingem um equilíbrio. II. Certa. Esse é o papel do catalisador, criar um novo caminho para a reação em que a energia de ativação seja menor do que a reação sem ele. III. Errada. Realmente, o estado de equilíbrio é atingido quando a velocidade da reação direta é igual à reação inversa. Uma vez atingido esse estado, as concentrações de reagentes e produtos são iguais. Entretanto, isso acontece ao longo da reação, como passar do tempo em que as espécies atingem determinada concentração. IV. Certa. A reação não necessariamente tem a ordem igual à quantidade de moléculas envolvidas nos reagentes. Por exemplo: 𝐻2 + 2𝑁𝑂 → 𝑁2𝑂 + 𝐻2𝑂 Essa reação é trimolecular (1 molécula de H2 + 2 moléculas de NO), mas, não necessariamente, a ordem dela é 3, necessita-se de outras informações para descobrir-se a ordem. Gabarito: D 4. (Faculdade Santo Agostinho BA/2018) Considere o seguinte equilíbrio químico em água: HCO3- (aq) ⇌ H+ (aq) + CO32-(aq). Qual das seguintes afirmativas pode ser concluída utilizando-se apenas da equação? a) As concentrações no equilíbrio de todos os participantes são iguais. b) O equilíbrio foi atingido começando com apenas HCO3- em solução. c) A expressão da constante de equilíbrio leva-se em conta apenas HCO3-. d) A velocidade da reação direta iguala-se à reação inversa. Comentários: Analisando alternativa por alternativa, tem-se: t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 51 a) Errada. No equilíbrio, o que se garante que é igual é a velocidade da reação direta e inversa. As concentrações podem ser diferentes. b) Errada. O equilíbrio pode ser atingido quando se inicia com alguma quantidade de um dos produtos também, porém, precisaria formar menos do produto para atingir o equilíbrio. c) Errada. A expressão da constante de equilíbrio (K), como todas as espécies estão em meio aquoso, é dada por: 𝐾 = [𝐻+]𝑒𝑞 ⋅ [𝐶𝑂3 2−]𝑒𝑞 [𝐻𝐶𝑂3 −]𝑒𝑞 Se a quantidade de H+ e CO32- no equilíbrio for igual a 1 mol/L, a expressão só dependeria do bicarbonato. d) Certa. Sabendo que a reação possui um equilíbrio e apenas com ela, tem-se a certeza de que a velocidade da reação direta iguala-se à da reação inversa no equilíbrio. Gabarito: D 5. (UEPG PR/2015) Dada a equação genérica: aA + bB → cC + dD e aplicando-se a lei da ação das massas, tem- se a expressão abaixo para o cálculo da velocidade dessa reação. Sobre o assunto, assinale o que for correto. v = k[A]a [B]b 01. [A] e [B] representam a concentração molar dos reagentes. 02. Quanto maioro valor de k maior será a velocidade da reação. 04. Quanto maior a ordem da reação, menor será a influência da concentração dos reagentes sobre a velocidade. 08. A soma dos expoentes (a+b) indica a ordem da reação. Comentários: Analisando afirmativa por afirmativa, tem-se: 01. Certa. Dada a reação no enunciado, vê-se que A e B são os reagentes, logo, a concentração destes é dada por: [A] e [B], respectivamente. 02. Certa. É fácil ver que a velocidade é diretamente proporcional à constante k. 04. Errada. Quanto maior a ordem da reação, maiores os valores de a e b e, quanto maiores os valores de [A] e [B] maior será a velocidade da reação. Isso acontece porque a velocidade é diretamente proporcional a [A]a e [B]b. 08. Certa. É o método de se descobrir a ordem da reação, ou seja, somar os expoentes da função da velocidade. Com isso, a ordem da reação é dada por: 𝑎 + 𝑏 Gabarito: 11 t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 52 6. (UNIRG TO/2012) A figura a seguir descreve uma reação hipotética em equilíbrio químico. Sobre este processo reacional pode-se afirmar que a) o composto A no ponto de equilíbrio foi totalmente consumido. b) o composto B no ponto de equilíbrio foi totalmente consumido. c) o composto B forma-se a partir do ponto de equilíbrio d) no ponto de equilíbrio não há alterações das concentrações do reagente ou produto. Comentários: Analisando alternativa por alternativa, tem-se: a) Errada. A concentração molar de A, no ponto de equilíbrio, ou seja, onde [A]=[B]; equivale a, mais ou menos, metade da concentração inicial. b) Errada. A concentração de B só cresce ao longo do tempo, a ponto de se igualar a de A, atingindo o equilíbrio. c) Errada. O composto B vai sendo formado com o passar do tempo até atingir a concentração do equilíbrio. d) Certa. No ponto de equilíbrio, as concentrações do reagente e do produto seguem-se constantes com o passar do tempo. Além disso, nesse estado, a velocidade da reação direta é igual à da inversa. Gabarito: D 7. (UERJ/2020) Considere as quatro reações químicas em equilíbrio apresentadas abaixo. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 53 Após submetê-las a um aumento de pressão, o deslocamento do equilíbrio gerou aumento também na concentração dos produtos na seguinte reação: a) I b) II c) III d) IV Comentários: O aumento da pressão favorece o deslocamento do equilíbrio para o lado de menor volume, ou seja, o lado em que há maior número de mols total. Então, o número de mols dos produtos deve ser menor do que o dos reagentes. Sendo assim, analisando alternativa por alternativa, tem-se: a) Errada. O número de mols dos reagentes é igual ao dos produtos: 2. b) Certa. O número de mols de reagentes é igual a 3 versus 2 dos produtos. Com isso, há deslocamento do equilíbrio para direita (formação de produtos). c) Errada. Os produtos possuem o mesmo número de mols dos reagentes: 2. d) Errada. Os reagentes possuem um número de mols (2) menor do que os produtos (3). Sendo assim, o equilíbrio é deslocado para a formação dos reagentes. Gabarito: B 8. (UEG GO/2020) Considere que na reação química hipotética representada a seguir um mol de um composto A seja misturado com um mol de um composto B e, transcorrido certo tempo, estabeleça-se o equilíbrio químico, momento em que se verifica que existem 2/5 de mol de A. A + B ⇌ C + D O valor numérico da constante de equilíbrio, Kc, será igual a: a) 2,50 b) 3,25 t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 54 c) 2,25 d) 5,70 e) 8,30 Comentários: A reação e suas respectivas concentrações podem ser esquematizadas da seguinte maneira: A + B ⇌ C + D Início 1 mol 1 mol 0 mol 0 mol Reação x mol x mol x mol x mol Equilíbrio 2/5 mol 1-x mol x+0 mol X+0 mol Sabendo que x mol é a fração de A que reage e como a estequiometria da reação é de 1:1:1:1, então, tem-se que x mol de B também reage para formar x mol de C e D. Como tem-se 2/5 mol (ou 0,4 mol) de A no equilíbrio, a quantidade que reage (x) é dada por: 1 𝑚𝑜𝑙 − 𝑥 = 0,4 𝑚𝑜𝑙 𝑥 = 0,6 𝑚𝑜𝑙 Sendo assim, tem-se a tabela completa dada por: A + B ⇌ C + D Início 1 mol 1 mol 0 mol 0 mol Reação 0,6 mol 0,6 mol 0,6 mol 0,6 mol Equilíbrio 0,4 mol 0,4 mol 0,6 mol 0,6 mol Considerando um recipiente de 1L, a constante de equilíbrio (K) é dada por: 𝐾 = [𝐶] ⋅ [𝐷] [𝐴] ⋅ [𝐵] 𝐾 = 0,6 𝑚𝑜𝑙 𝐿 ⋅ 0,6 𝑚𝑜𝑙 𝐿 0,4 𝑚𝑜𝑙 𝐿 ⋅ 0,4 𝑚𝑜𝑙 𝐿 𝐾 = 2,25 Gabarito: C 9. (FCM PB/2019) t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 55 Na vida cotidiana, a habitual exposição a substâncias químicas tóxicas tem se convertido, cada vez mais, em uma preocupação para a saúde. As reações químicas ocorrem através de colisões entre moléculas dos reagentes. Um médico, que trabalha em Guangzhou na China, atende pacientes, trabalhadores, que inalam NO2(g) devido ao seu ambiente de trabalho nas indústrias locais. Como esses trabalhadores exercem suas atividades em locais fechados. Ocorre que essa molécula entra em “equilíbrio químico”. O valor da constante de equilíbrio em função das concentrações das espécies no equilíbrio, em quantidade de matéria, é um dado importante para se avaliar a extensão (rendimento) da reação quando as concentrações não se alteram mais. O trabalhador que exerce sua função em equipamentos que utilizam N2O4(l) em suas engrenagens, devido a temperatura local, muda de estado físico a uma temperatura de 100 °C no equipamento. No ambiente fechado o seguinte equilíbrio ocorre: N2O4(g) ⇌ 2NO2(g) Nesse contexto a constante de equilíbrio tem o seguinte valor: a) 0,50 b) 0,27 c) 3,00 d) 1,80 e) 0,13 Comentários: De acordo com a reação, a constante de equilíbrio (K) é dada por: 𝐾 = [𝑁𝑂2]𝑒𝑞 2 [𝑁2𝑂4]𝑒𝑞 Como a concentração de NO2 no equilíbrio é de 0,090 mol/L e a do N2O4 é de 0,030 mol/L, tem-se: 𝐾 = (0,090)2 𝑚𝑜𝑙/𝐿 0,030 𝑚𝑜𝑙/𝐿 𝐾 = 0,27 Gabarito: B 10. (UFRGS RS/2019) Quando se monitoram as concentrações na reação de dimerização do NO2, 2 NO2 ⇌ N2O4, obtém-se a seguinte tabela (concentrações em mol·L–1) t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 56 Qual o valor de x em mol·L–1 e qual o valor da constante de equilíbrio em termos das concentrações? a) x = 0,4; KC = 5 b) x = 0,4; KC = 1 c) x = 0,8; KC = 2 d) x = 1,6; KC = 5 e) x = 2,0; KC = 4 Comentários: Tempo muito longo na tabela quer dizer equilíbrio. Com isso, pode-se reconstruir a tabela da seguinte maneira: 2𝑁𝑂2 ⇌ 𝑁2𝑂4 Início 2 mol/L 0 Reação 2Y mol/L Y mol/L Equilíbrio x 0,8 mol/L A soma entre a quantidade inicial de N2O4 com a quantidade que participou da reação (Y) é de 0,8 mol/L, então, Y é dado por: 0 𝑚𝑜𝑙 𝐿 + 𝑌 = 0,8 𝑚𝑜𝑙/𝐿 𝑌 = 0,8 𝑚𝑜𝑙/𝐿 Como a quantidade de NO2 consumida é o dobro da quantidade formada de N2O4 (Y) por causa da estequiometria, tem-se: 2 ⋅ 0,8 𝑚𝑜𝑙 ⋅ 𝐿−1 = 1,6 𝑚𝑜𝑙 𝐿 No equilíbrio, tem-se x mol/L, que equivale a diferença entre a quantidade inicial de NO2 (2 mol/L) com a quantidade que reagiu (1,6 mol/L). Então, x é dado por: 𝑥 = 2 𝑚𝑜𝑙 𝐿 − 1,6 𝑚𝑜𝑙/𝐿 𝑥 = 0,4 𝑚𝑜𝑙 𝐿 Portanto, a tabela completa é dada por: t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 57 2𝑁𝑂2 ⇌ 𝑁2𝑂4 Início 2 mol/L 0 Reação 1,6 mol/L 0,8 mol/L Equilíbrio x = 0,4 mol/L 0,8 mol/L A constante de equilíbrio (K) é dada por: 𝐾 = [𝑁2𝑂4]𝑒𝑞 [𝑁𝑂2]𝑒𝑞2 𝐾 = 0,8 𝑚𝑜𝑙/𝐿 0,42 𝑚𝑜𝑙/𝐿 𝐾 = 5Gabarito: A 11. (Univag MT/2019) O gás hidrogênio, quando entra em contato com o coque, em condições adequadas, é transformado em metano, de acordo com a equação química a seguir, que representa o sistema em equilíbrio químico. C (s) + 2H2 (g) ⇌ CH4 (g) A tabela apresenta as concentrações no equilíbrio dos gases H2 e CH4 em diferentes temperaturas, sob pressão de 1 atm. O valor aproximado da constante de equilíbrio químico (Kc) a 900 K e a classificação da reação no sentido de formação do gás metano são a) 3,5 e exotérmica. b) 7,0 e endotérmica. c) 11,0 e exotérmica. d) 23,0 e exotérmica. e) 0,1 e endotérmica. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 58 Comentários: Como o carbono é sólido, ele não entra na fórmula da constante de equilíbrio. A 900 K, a concentração de H2 e de CH4 são, respectivamente: 0,62 mol/L e 4,35 mol/L. Com isso, o valor da constante é dada por: 𝐾𝑐 = [𝐶𝐻4]𝑒𝑞 [𝐻2]𝑒𝑞 2 𝐾𝑐 = 4,35 𝑚𝑜𝑙 𝐿 0,622 𝑚𝑜𝑙 𝐿 𝐾𝑐 = 4,35 0,3844 ≅ 11 A reação de formação do metano a partir do carbono e hidrogênio é uma reação de síntese. A maioria das reações de síntese são exotérmicas. Além disso, o aumento de temperatura cursa com redução da concentração de CH4 e, como o aumento da temperatura desloca o equilíbrio para reação endotérmica. Então, a reação endotérmica é o lado dos reagentes. Portanto, o lado dos produtos (formação de metano) é exotérmica. Gabarito: C 12. (IBMEC SP Insper/2019) O gás metano pode ser empregado para obtenção de hidrogênio, em uma reação com vapor d’água, denominada reforma, representada pela equação: CH4 (g) + H2O (g) ⇌ 3H2 (g) + CO (g) Os dados de reações de reforma do gás metano em diferentes temperaturas estão indicados na tabela. Sobre a reforma do gás metano, pode-se afirmar que a formação do gás hidrogênio é um processo a) exotérmico, favorecido pela diminuição da temperatura e pela diminuição da pressão. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 59 b) exotérmico, favorecido pelo aumento da temperatura e pela diminuição da pressão. c) endotérmico, favorecido pelo aumento da temperatura e pela diminuição da pressão. d) endotérmico, favorecido pela diminuição da temperatura e pelo aumento da pressão. e) endotérmico, favorecido pelo aumento da temperatura e pelo aumento da pressão. Comentários: Conceitos importantes extraídos da tabela: I. Aumento da temperatura favorece a reação endotérmica, haja vista que a constante de equilíbrio cresce muito (passa da ordem de 10-25 para 103). II. Sendo assim, a reação de formação do gás hidrogênio é endotérmica. III. O aumento da pressão desloca o equilíbrio para o lado de menor número de mols. IV. Como tem-se 4 mols nos produtos e 2 mols nos reagentes, a formação de H2 é favorecida por uma redução de pressão. Portanto, analisando alternativa por alternativa, tem-se: a) Errada. A reação é endotérmica e favorecida por um aumento de temperatura. b) Errada. A reação é endotérmica. c) Certa. A reação é endotérmica, em que a formação do gás hidrogênio é favorecida pelo aumento da temperatura e pela diminuição da pressão. d) Errada. A reação é favorecida pelo aumento de temperatura e, como visto acima, pela redução da pressão. e) Errada. A reação é favorecida por uma redução de pressão, haja vista que o número de mols do produto (onde tem o H2) é maior do que o dos reagentes. Gabarito: C 13. (UECE/2019) A uma determinada temperatura, encontram-se, em equilíbrio, X mols de pentacloreto de fósforo, 1 mol de tricloreto de fósforo e 1 mol de cloro, em um recipiente fechado de 10 litros. Sabendo-se que, na temperatura indicada, a constante de equilíbrio do sistema é 0,02, a quantidade de mols de pentacloreto de fósforo é a) 5. b) 3. c) 4. d) 2. Comentários: A reação descrita no enunciado pode ser representada por: 𝑃𝐶𝑙5 ⇌ 𝑃𝐶𝑙3 + 𝐶𝑙2 t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 60 Como tem-se 10 L no recipiente, a concentração molar (M) de cada espécie no equilíbrio é de: 𝑀𝑃𝐶𝑙5 = 𝑋 10 𝑚𝑜𝑙 ⋅ 𝐿−1 𝑀𝑃𝐶𝑙3 = 1 10 𝑚𝑜𝑙 ⋅ 𝐿−1 𝑀𝐶𝑙2 = 1 10 𝑚𝑜𝑙 ⋅ 𝐿−1 Sendo a constante de equilíbrio do sistema (K) igual a 0,02, tem-se: 𝐾 = 𝑀𝑃𝐶𝑙3 ⋅ 𝑀𝐶𝑙2 𝑀𝑃𝐶𝑙5 0,02 = 1 10𝑚𝑜𝑙 ⋅ 𝐿 −1 ⋅ 1 10 ⋅ 𝑚𝑜𝑙 ⋅ 𝐿 −1 𝑋 10𝑚𝑜𝑙 ⋅ 𝐿 −1 0,02𝑋 𝑚𝑜𝑙 10 𝐿 = 1 100 𝑚𝑜𝑙 ⋅ 𝐿−1 𝑋 = 5 𝑚𝑜𝑙 Gabarito: A 14. (UCS RS/2019) Foi aprovado em segunda votação na sessão vespertina da última terça-feira do mês de agosto de 2018, o Projeto de Lei nº 354/2016 que proíbe a queima de pneus em Mato Grosso, sem a utilização de sistemas eficazes de filtração. O objetivo é diminuir a quantidade de poluentes liberados no meio ambiente, como o dióxido de enxofre. “A queima de pneus libera produtos químicos tóxicos e metais pesados capazes de produzir efeitos adversos à saúde humana, como perda de memória, deficiência no aprendizado, supressão do sistema imunológico e danos nos rins e fígado”, argumenta o parlamentar responsável pelo texto do Projeto. Disponível em: <https://www.minutomt.com.br/queima-de-pneus-sem-filtragem-sera-proibida-em-mato-grosso/>;<https://www.novanoticias.com.br/ noticias/geral/queima-de-pneus-pode-ser-proibida-em-mato-grosso-do-sul>. Acesso em: 16 ago. 18. (Parcial e adaptado.) t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 61 Considere o seguinte equilíbrio químico envolvendo a transformação do dióxido de enxofre em trióxido de enxofre: 2 SO2 (g) + O2 (g) ⇌ 2 SO3 (g) Assinale a alternativa que apresenta, corretamente, a expressão matemática que relaciona Kp e Kc para o equilíbrio químico descrito acima. Observação: Os gases aqui mencionados possuem comportamento ideal. a) Kp = Kc b) Kp = Kc (RT) c) Kp = Kc (RT)2 d) Kp = Kc / (RT)2 e) Kp = Kc / (RT) Comentários: Sabendo que a relação da constante de equilíbrio em termos de concentração (Kc) e em termos de pressão (Kp) é dada por: 𝐾𝑝 = 𝐾𝑐 ⋅ (𝑅𝑇)∆𝑛 Em que R é a constante universal dos gases, T a temperatura e ∆n a variação do número de mols entre produtos e reagentes. Sendo assim, ∆n é dado por: ∆𝑛 = 𝑛𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑡𝑜𝑠 − 𝑛𝑟𝑒𝑎𝑔𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠 ∆𝑛 = 2 𝑚𝑜𝑙𝑠 − 3 𝑚𝑜𝑙𝑠 ∆𝑛 = −1 𝑚𝑜𝑙 Portanto, a relação entre Kp e Kc é dada por: 𝐾𝑝 = 𝐾𝑐 ⋅ (𝑅𝑇)−1 𝐾𝑝 = 𝐾𝑐 𝑅𝑇 Gabarito: E 15. (UNIFOR CE/2018) Em temperaturas próximas a 800 °C, o vapor d’água reage com o coque (uma forma de carbono obtida a partir do carvão) para formar os gases CO e H2. É uma fonte primária para a produção de hidrogênio, mas é um processo bastante endotérmico. A 800 °C e 1 atm, a constante de equilíbrio para a reação C(s) + H2O(g) → CO(g) + H2(g) é igual a 1,6. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 62 Qual é o valor da fração molar para o hidrogênio na fase gasosa na condição de equilíbrio? a) 0,12 b) 0,22 c) 0,44 d) 0,33 e) 0,55 Comentários: No equilíbrio, a constante em termos de pressão é dada por: 𝐾𝑝 = 𝑝𝐶𝑂 ⋅ 𝑝𝐻2 𝑝𝐻2𝑂 Como o carbono é sólido, ele não entra na fórmula. Além disso, p é a pressão parcial dos gases, a qual é dada pelo produto da fração molar (x) com a pressão total (P = 1 atm). Com isso, pode-se reescrever o Kp da seguinte maneira: 𝐾𝑝 = 𝑥𝐶𝑂 ⋅ 𝑃𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 ⋅ 𝑥𝐻2 ⋅ 𝑃𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑥𝐻2𝑂 ⋅ 𝑃𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝐾𝑝 = 𝑥𝐶𝑂 ⋅ 1 𝑎𝑡𝑚 ⋅ 𝑥𝐻2 ⋅ 1 𝑎𝑡𝑚 𝑥𝐻2𝑂 ⋅ 1 𝑎𝑡𝑚 𝐼) 𝐾𝑝 = 𝑥𝐶𝑂 ⋅ 𝑥𝐻2 𝑥𝐻2𝑂 Sabendo que a soma de todas as frações molares equivale a 100%, ou seja, 1, tem-se: 𝑥𝐶𝑂 + 𝑥𝐻2 + 𝑥𝐻2𝑂= 1 Pela estequiometria da reação, os produtos têm relação de 1:1, então, a fração molar do CO é igual ao do H2. Daí, vem: 𝐼𝐼) 𝑥𝐶𝑂 = 𝑥𝐻2 𝑥𝐻2 + 𝑥𝐻2 + 𝑥𝐻2𝑂 = 1 2𝑥𝐻2 + 𝑥𝐻2𝑂 = 1 𝐼𝐼𝐼) 𝑥𝐻2𝑂 = 1 − 2𝑥𝐻2 Substituindo II e III em I, tem-se: 𝐾𝑝 = 𝑥𝐻2 ⋅ 𝑥𝐻2 1 − 2𝑥𝐻2 Já que Kp é igual a 1,6, tem-se: 1,6 = 𝑥𝐻2 2 1 − 2𝑥𝐻2 𝑥𝐻2 2 + 3,2𝑥𝐻2 − 1,6 = 0 Resolvendo essa equação de segundo grau, tem-se: t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 63 ∆= 3,22 − 4 ⋅ 1(−1,6) ∆= 10,24 + 6,4 = 16,64 √∆= 4,08 Com isso, como 𝑥𝐻2é uma grandeza positiva (fração molar), então tem-se apenas uma solução possível, que é dada por: 𝑥𝐻2 = −3,2 + 4,08 2 = 0,439 𝑥𝐻2 ≅ 0,44 Gabarito: C 16. (UNITAU SP/2018) A hemoglobina presente no sangue transporta oxigênio dos pulmões para os tecidos, e dióxido de carbono dos tecidos para os pulmões. A mioglobina (Mb) presente no músculo é utilizada para armazenar oxigênio; e a hemoglobina do adulto (HbA) é diferente daquela do feto (HbF). Todas essas moléculas se ligam ao oxigênio. A figura a seguir mostra as curvas de saturação de oxigênio, em %, das hemoglobinas e da mioglobina, ou seja, a proporção dessas moléculas que estão ligadas ao oxigênio, em função de pressão parcial de oxigênio. Nos pulmões, a pressão parcial de oxigênio é de 100 mmHg, e, nos tecidos, é igual a 30 mmHg. Durante um exercício, a pressão parcial de oxigênio no tecido muscular pode baixar até 20 mmHg. Observação - P50 é pressão parcial, na qual a saturação é 50%. Em relação às curvas de saturação, leia as afirmativas abaixo. I. HbF apresenta menor afinidade com o oxigênio, se comparada com HbA. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 64 II. As moléculas que apresentam a maior e a menor afinidade com o oxigênio são a HbA e a mioglobina, respectivamente. III. HbA libera maior quantidade de oxigênio para o músculo durante o exercício, em comparação com mioglobina e HbF. Está INCORRETO o que se afirma em: a) I, apenas. b) II, apenas. c) III, apenas. d) I e II, apenas. e) II e III, apenas. Comentários: Analisando afirmativa por afirmativa, tem-se: I. Errada. A HbF apresenta maior afinidade com o oxigênio em relação à HbA. Se for analisado no gráfico a pressão parcial de 25 mmHg, por exemplo, a HbA apresenta saturação de oxigênio de um pouco menor do que 50%. Já a HbF, a essa mesma pressão, tem afinidade ao oxigênio próxima de 75%. II. Errada. A Mb apresenta a maior afinidade e a HbA a menor. Escolhendo a pressão de 25 mmHg, tem-se que a Mb tem afinidade ao oxigênio próxima de 90%. Como visto na afirmativa acima, a HbA possui afinidade próxima de 50%. III. Certa. Como visto nos comentários acima, a HbA possui menor afinidade pelo oxigênio frente as outras duas. Então, ela libera uma quantidade maior de oxigênio durante o exercício, já que a pressão parcial, no exercício, é de 20 mmHg. OBS.: o raciocínio feito com uma pressão 25 mmHg é idêntico ao feito com 20 mmHg, já que ambas pressões estão numa faixa da curva em que se observa melhor a saturação de oxigênio. Gabarito: D 17. (UFT TO/2020) O carbonato de cálcio pode ser dissolvido em água pela adição de gelo seco (dióxido de carbono sólido), o que produz o bicarbonato de cálcio em solução. O gás dissolvido pode ser removido por fervura da amostra. O processo de dissolução do carbonato de cálcio é representado pela equação a seguir. CaCO3(s) + CO2(aq) + H2O () ⇌ Ca2+ (aq) + 2 HCO3– (aq) Analise as afirmativas sobre o sistema no equilíbrio e marque a alternativa CORRETA. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 65 a) A fervura da solução causa a precipitação de carbonato de cálcio. b) A adição de água aumenta o valor da constante de equilíbrio. c) A adição de cloreto de cálcio à mistura eleva o pH. d) Se a concentração de bicarbonato triplicar, a constante de equilíbrio será seis vezes maior. Comentários: Analisando alternativa por alternativa, tem-se: a) Certa. Segundo o enunciado, a fervura remove o gás dissolvido e, pela reação, o gás é removido na esquerda da reação, que é o lado onde há o precipitado (CaCO3). b) Errada. Como a água está em estado líquido, ou seja, é o solvente, não entra na equação da constante de equilíbrio. Sendo assim, a adição de água é irrelevante no valor da constante. c) Errada. O cloreto de cálcio (CaC2) é um sal neutro, já que vem da reação de um ácido forte (HC) com uma base forte [Ca(OH)2]. Sendo assim, deixa o pH do meio inalterado. 2𝐻𝐶𝑙 + 𝐶𝑎(𝑂𝐻)2 → 𝐶𝑎𝐶𝑙2 + 𝐻2𝑂 d) Errada. A constante de equilíbrio (K) pode ser escrita da seguinte maneira: 𝐾 = [𝐶𝑎2+] ⋅ [𝐻𝐶𝑂3 −]2 [𝐶𝑂2] Sendo assim, ao triplicar a concentração de bicarbonato, a constante de equilíbrio fica nove vezes maior, já que a concentração de bicarbonato é elevada ao quadrado. Gabarito: A 18. (FCM MG/2020) A figura abaixo ilustra uma reação hipotética de A(g) → B(g) ΔH > 0. Na figura, as bolinhas em I correspondem ao reagente A e a sequência da esquerda para a direita indica o sistema à medida que o tempo passa. Sendo os processos elementares com constantes de velocidade 4,2 10–3 s–1 para a reação direta e 1,5 10–1s–1 para a reação inversa, assinale a alternativa CORRETA. (BROWN, LeMay, BURSTEN. Química Central. 9a Edição. PEARSON: SP, 2005, p. 558. Adaptado.) a) O valor da constante de equilíbrio para a reação A(g) = B(g) é 2,8·10–4. b) A temperatura, ao ser aumentada, diminui o número de bolas escuras. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 66 c) A pressão parcial de A, no equilíbrio, é igual à pressão parcial de B. d) O sistema A(g) = B(g) atinge um estado de equilíbrio químico em IV. Comentários: Analisando afirmativa por afirmativa, tem-se: a) Errada. Sabendo que a constante de equilíbrio (Kc) é dada pela razão entre a constante da velocidade direta (kd) com a inversa (ki). Daí, vem: 𝑐 = 𝑘𝑑 𝑘𝑖 Como kd é igual a 4,2 10–3 s–1 e ki é igual a 1,5 10–1s–1, tem-se: 𝐾𝑐 = 4,2 ⋅ 10−3 ⋅ 𝑠−1 1,5 ⋅ 10−1 ⋅ 𝑠−1 𝐾𝑐 = 2,8 ⋅ 10−2 b) Errada. Como a reação de A formando B é endotérmica e o aumento da temperatura favorece a reação endotérmica, essa temperatura aumentada aumenta as bolas escuras. c) Errada. Como a reação é do tipo: 𝐴 (𝑔) → 𝐵 (𝑔) Sabendo que a relação da constante de equilíbrio em termos de concentração (Kc) e em termos de pressão (Kp) é dada por: 𝐾𝑝 = 𝐾𝑐 ⋅ (𝑅𝑇)∆𝑛 Em que R é a constante universal dos gases, T a temperatura e ∆n a variação do número de mols entre produtos e reagentes. Sendo assim, ∆n é dado por: ∆𝑛 = 𝑛𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑡𝑜𝑠 − 𝑛𝑟𝑒𝑎𝑔𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠 ∆𝑛 = 1 𝑚𝑜𝑙 − 1 𝑚𝑜𝑙 ∆𝑛 = 0 𝑚𝑜𝑙 Portanto, a relação entre Kp e Kc é dada por: 𝐾𝑝 = 𝐾𝑐 ⋅ (𝑅𝑇)0 𝐾𝑝 = 𝐾𝑐 Sendo assim, Kp é dado por: 𝐾𝑝 = 𝑝𝐵 𝑝𝐴 Em que p é a pressão de B e de A. Como Kp é igual a Kc, que foi encontrado no comentário da letra A, tem-se: 2,8 ⋅ 10−2 = 𝑝𝐵 𝑝𝐴 2,8 ⋅ 10−2 ⋅ 𝑝𝐴 = 𝑝𝐵 Portanto, pB é levemente menor do que pA no equilíbrio. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 67 d) Certa. Ao atingir o equilíbrio, além da velocidade direta se igualar com a da inversa, a concentração das espécies fica constante com o passar do tempo. Sendo assim, vê-se que em III tem-se 6 bolinhas brancas e 4 bolinhas pretas, já em IV, esse valor muda para 4 bolinhas brancas e 6 pretas. Já em V, continua-se com 4 bolinhas brancas e 6 pretas, ou seja, de IV para V não houve mudança na concentração. Portanto, o equilíbrio é atingido na faseIV. Gabarito: D 19. (UEM PR/2020) Em um cilindro de volume 1 L são adicionados 1 mol do reagente H2(g) e 1 mol do reagente C2(g). Eles reagem entre si e, após um dado tempo, atingem o equilíbrio, formando 1,6 mol de HC(g). Sobre o assunto, assinale o que for correto. 01. Mantida a temperatura constante, uma alteração de volume do cilindro deslocará o equilíbrio da reação. 02. A constante de equilíbrio da reação descrita no comando da questão (caput) é 64. 04. Ao se colocarem 2 mols de HC(g) em um cilindro inicialmente evacuado de 1 L que se encontra na mesma temperatura do cilindro descrito no caput, após se atingir o equilíbrio, será obtido 0,2 mol de H2(g). 08. Na reação descrita no comando da questão (caput), a substituição de 1 mol do cloro gasoso no meio reacional por 1 mol de iodo sólido, obtendo-se no equilíbrio 1,6 mol de HI(g), fará que o valor numérico da constante de equilíbrio seja o mesmo da reação com o cloro. 16. Um catalisador deve ser adicionado ao cilindro para que a quantidade de HCl obtida, no equilíbrio, seja maior que 1,6 mol. Comentários: A reação é dada por: 𝐻2 + 𝐶𝑙2 ⇌ 2𝐻𝐶𝑙 Analisando afirmativa por afirmativa, tem-se: 01. Errada. Uma alteração do volume acarreta uma alteração na pressão, ou seja, se o primeiro aumenta, o segundo diminui. Sendo assim, o aumento da pressão desloca o equilíbrio para o lado de menor número de mols, porém, o número de mols dos produtos é igual ao dos reagentes. Então, a variação da pressão não desloca equilíbrio. 02. Certa. Como tem-se 1 L de volume, as concentrações iniciais de hidrogênio e cloro são 1 mol/L para formar, no equilíbrio, 1,6 mol/L de ácido clorídrico. 𝐻2 + 𝐶𝑙2 ⇌ 2𝐻𝐶𝑙 t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 68 Início 1 mol/L 1 mol/L 0 Reação x mol/L x mol/L 2x mol/L Equilíbrio 1-x mol/L 1-x mol/L 1,6 mol/L Como o número total de ácido clorídrico é 1,6 mol/L e, no início, tem-se 0 mol/L deste, então, a concentração que reage é dada por: 0 + 2𝑥 𝑚𝑜𝑙 𝐿 = 1,6 𝑚𝑜𝑙 𝐿 𝑥 = 0,8 𝑚𝑜𝑙 𝐿 Portanto, no equilíbrio, tem-se a concentração de hidrogênio e cloro dadas por: 1 − 𝑥 𝑚𝑜𝑙 𝐿 = 1 − 0,8 𝑚𝑜𝑙 𝐿 = 0,2 𝑚𝑜𝑙/𝐿 Então, a tabela completa é dada por: 𝐻2 + 𝐶𝑙2 ⇌ 2𝐻𝐶𝑙 Início 1 mol/L 1 mol/L 0 Reação 0,8 mol/L 0,8 mol/L 1,6 mol/L Equilíbrio 0,2 mol/L 0,2 mol/L 1,6 mol/L Sendo assim, a constante de equilíbrio (Kc) é dada por: 𝑐 = [𝐻𝐶𝑙]𝑒𝑞 2 [𝐻2]𝑒𝑞 ⋅ [𝐶𝑙2]𝑒𝑞 𝐾𝑐 = 1,62 𝑚𝑜𝑙/𝐿 0,2 ⋅ 0,2 𝑚𝑜𝑙/𝐿 𝐾𝑐 = 2,56 0,04 = 64 04. Certa. Usando a mesma ideia desenvolvida na afirmativa acima, mas, substituindo a concentração inicial de HC por 2 mol/L. Além disso, as concentrações iniciais de 0 mol/L de cloro e hidrogênio, já que o cilindro está evacuado e iniciou-se com HC. Com isso, tem-se: 𝐻2 + 𝐶𝑙2 ⇌ 2𝐻𝐶𝑙 Início 0 mol/L 0 mol/L 2 mol/L Reação y mol/L y mol/L 2y mol/L Equilíbrio 0+y mol/L 0+y mol/L 2-2y mol/L Como a temperatura ficou invariável, então, o Kc não mudou. Sendo assim, este equivale a 64. Então, y é dado por: t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 69 𝐾𝑐 = [𝐻𝐶𝑙]𝑒𝑞 2 [𝐻2]𝑒𝑞 ⋅ [𝐶𝑙2]𝑒𝑞 64 = (2 − 2𝑦)2 𝑚𝑜𝑙/𝐿 (0 + 𝑦) ⋅ (0 + 𝑦) 𝑚𝑜𝑙/𝐿 64 = ( 2 − 2𝑦 𝑦 ) 2 Aplicando a raiz quadrada dos dois lados, tem-se: √64 = √( 2 − 2𝑦 𝑦 ) 2 8 = 2 − 2𝑦 𝑦 8𝑦 = 2 − 2𝑦 10𝑦 = 2 𝑦 = 0,2 𝑚𝑜𝑙/𝐿 Então, a concentração de H2 é 0,2 mol/L. Portanto, tem-se, no equilíbrio, 0,2 mol de H2 em 1 L. 08. Errada. A adição do componente sólido já inviabiliza a participação deste na constante de equilíbrio. Como os valores descritos são os mesmos do que os utilizados para calcular na afirmativa 02, tem-se: 𝐻2 (𝑔) + 𝐼2 (𝑠) ⇌ 2𝐻𝐼 (𝑔) Início 1 mol/L 1 mol/L 0 Reação 0,8 mol/L 0,8 mol/L 1,6 mol/L Equilíbrio 0,2 mol/L 0,2 mol/L 1,6 mol/L Portanto, a constante de equilíbrio é dada por: 𝐾𝑐 = [𝐻𝐼]𝑒𝑞 2 [𝐻2]𝑒𝑞 𝐾𝑐 = 1,62 𝑚𝑜𝑙/𝐿 0,2 𝑚𝑜𝑙/𝐿 𝐾𝑐 = 12,8 16. Errada. A adição de um catalisador não altera o equilíbrio químico. O equilíbrio é influenciado pela temperatura, pressão e concentração das espécies. Gabarito: 06 t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 70 20. (UCB DF/2019) Na história da química, um dos processos químicos mais conhecidos é o de Haber-Bosch. De forma simplificada, o intuito do processo é a obtenção da amônia a partir do nitrogênio gasoso, que é abundante na atmosfera. Tal processo pode ser representado pela equação química a seguir. N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g) A constante de equilíbrio Kp, na temperatura de 300 K, é igual a 4,3·10–3, e a reação é exotérmica. Com base nessas informações, assinale a alternativa correta. a) A variação da entalpia associada à reação tem valor positivo. b) A 300 K e a baixas pressões, a reação no equilíbrio tende a formar mais produtos que reagentes. c) O abaixamento da temperatura de reação desloca o equilíbrio para a formação da amônia, mas diminui a velocidade de reação. d) O abaixamento da temperatura de reação diminui a energia de ativação do fenômeno, tornando o processo mais lento. e) A mudança de pressão sobre o sistema faz com que haja deslocamento do equilíbrio, transformando o valor da constante de equilíbrio Kp. Comentários: Analisando alternativa por alternativa, tem-se: a) Errada. Como a reação é exotérmica, a variação da entalpia tem valor negativo. b) Errada. Baixas pressões deslocam o equilíbrio para o lado de maior número de mols, ou seja, os reagentes possuem 4 mols contra 2 dos produtos. Portanto, o equilíbrio é deslocado para a formação de reagentes. c) Certa. A redução da temperatura, diminui o movimento das partículas, reduzindo a velocidade das colisões, logo, reduz a velocidade da reação. O aumento da temperatura desloca a reação para o lado endotérmico, logo, a redução desloca para o lado exotérmico, que é o dos produtos. d) Errada. O abaixamento da temperatura deixa o processo mais lento, logo, demora mais para alcançar a energia de ativação da reação. e) Errada. O Kp e o Kc só mudam quando há variação de temperatura. Apesar da variação de pressão deslocar o equilíbrio da reação, mas sem modificar o valor da constante. Gabarito: C 21. (UFT TO/2019) t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 71 As substâncias nitrogenadas desempenham importante papel em nossa sociedade. Dentre as de maior importância estão a amônia e o ácido nítrico, usadas na fabricação do náilon e do poliuretano. A conversão de NH3 em NO com o uso de catalisador é o primeiro passo para a fabricação industrial do ácido nítrico e a rota industrial para a obtenção de substâncias oxigenadas do nitrogênio. A reação de produção de NO a partir de NH3 é: 4NH3(g) + 5O2(g) ⇌ 4NO(g) + 6H2O(g), com ΔH = -950 kJ/mol. Quando a reação atinge o equilíbrio, uma maneira de aumentar a produção de NO(g) é aumentando a(o): a) volume do sistema. b) pressão sobre o sistema. c) concentração de água. d) temperatura do sistema. Comentários: Considerações sobre a reação: I. A reação direta tem ∆H < 0, logo, é exotérmica. II. O número de mols dos produtos é de 10 e o dos reagentes é de 9. Então, o lado de menor volume é o lado dos reagentes e o de maior é o dos produtos. Analisando alternativa por alternativa, tem-se: a) Certa. O aumento do volume do sistema acarreta redução da pressão, que desloca o equilíbrio para o lado de maior volume, ou seja, o lado dos produtos. Sendo assim, aumenta a produção de NO (g). b) Errada. O aumento de pressão desloca o equilíbrio para o lado de menor volume, ou seja, o dos reagentes. c) Errada. O aumento da concentraçãode água, que é um produto, desloca o equilíbrio para a esquerda (formação de reagente). d) Errada. O aumento da temperatura desloca o equilíbrio para reação endotérmica, ou seja, formação de reagentes. Gabarito: A 22. (UNIRG TO/2019) Geralmente no verão, as cascas dos ovos de galinha, cuja constituição química principal é carbonato de cálcio, tendem a ficar mais finas. Isso está relacionado à maior eliminação de gás carbônico, através da respiração, cuja frequência é aumentada para resfriar seu corpo, pois elas não transpiram. A compreensão do fenômeno descrito pode ser feita a partir dos seguintes equilíbrios químicos: t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 72 Ca2+(aq) + CO32–(aq) ⇌ CaCO3(s), CO32–(aq) + H2O() ⇌ HCO3–(aq) + OH–(aq), HCO3– (aq) + H2O() ⇌ H2CO3(aq) + OH–(aq), H2CO3(aq) ⇌ CO2(g) + H2O(). Considerando-se essas informações, pode-se dizer que, para se evitar que as cascas dos ovos das galinhas diminuam de espessura no verão, é recomendado alimentar essas aves com: a) água enriquecida de gás carbônico; b) água com cloreto de sódio; c) ração com baixo teor de cálcio; d) água com vinagre. Comentários: Para evitar com que a casca dos ovos fique fina, tem-se que pensar na solução para aumentar a concentração do seu principal componente: CaCO3 (carbonato de cálcio). Analisando alternativa por alternativa, tem-se: a) Certa. A água enriquecida de gás carbônico vai aumentar a concentração de H2CO3, este aumenta a quantidade de íons CO32-. O aumento de íons carbonato desloca a equação de formação do CaCO3 para direita, ou seja, estimula a formação do sal, evitando que a casca do ovo fique fina. b) Errada. A água com cloreto de sódio, liberaria íons C- e Na+, que não possuem influência alguma no equilíbrio apresentado. c) Errada. Uma ração com alto teor de cálcio, deslocaria a equação de formação do CaCO3 para direita, estimulando a formação desse sal, colaborando para aumento de espessura da casca. d) Errada. A adição de água com vinagre, proporcionaria a liberação de íons H+ pelo ácido acético. Sendo assim, ele consumiria o OH- das reações, deslocando o equilíbrio para direta. Com isso, a concentração de íons CO32- diminuiria, fazendo com que o equilíbrio da reação: 𝐶𝑎2+(𝑎𝑞) + 𝐶𝑂3 2−(𝑎𝑞) ⇌ 𝐶𝑎𝐶𝑂3(𝑠) Seja deslocado para esquerda, desfavorecendo a formação de CaCO3. Gabarito: A 23. (UEL PR/2019) A crescente contaminação ambiental pelas indústrias tem sido combatida com o desenvolvimento de novas técnicas de tratamento de efluentes tóxicos. O processo Fenton, conforme reação 1 a seguir, é um dos procedimentos utilizados no tratamento de efluentes orgânicos. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 73 Reação 1: Fe2+(aq) + H2O2(aq) → Fe3+(aq) + OH–(aq) + OH· (aq) k = 76 (mol L–1) –1 s–1 Na reação 1, há a formação de OH· (radical hidroxila) com potencial oxidante superior ao H2O2. Assim, a eficiência deste processo se dá pela produção de OH·, capaz de oxidar uma ampla variedade de compostos orgânicos gerando CO2, H2O e íons inorgânicos provenientes de heteroátomos. Além da reação 1, é possível ocorrer a reação 2, em que há a formação de HO2·, que, por sua vez, é um oxidante menos reativo que o OH , diminuindo assim a eficiência do processo Fenton. Reação 2: H2O2(aq) + OH· (aq) → HO2·(aq) + H2O(l) k = 2,7 · 107 (mol·L–1)–1·s–1 Considerando as reações químicas envolvidas e os fatores que podem influenciar na eficiência do processo e com base nos conhecimentos sobre equilíbrio químico cinética química e eletroquímica, assinale a alternativa correta. a) Na Reação 1, Fe2+ é o agente oxidante e H2O2 é o agente redutor. b) A eficiência do processo Fenton é maior em meio básico (alcalino). c) O excesso de H2O2 em relação a Fe2+ diminui a eficiência do processo Fenton. d) Sendo a Reação 1 de segunda ordem, e a concentração de Fe2+ e de H2O2 iguais a 2,0 mol·L–1, a velocidade será de 504 mol L–1·s–1. e) A molecularidade de cada uma das equações químicas, reações 1 e 2, é 4. Comentários: Analisando alternativa por alternativa, tem-se: a) Errada. Na reação 1, o Fe2+ passa para Fe3+, oxidando, logo, ele é agente redutor e, consequentemente, o H2O2 é agente oxidante. b) Errada. Em um meio básico, a reação 1 (processo Fenton) aumenta a quantidade de OH-, deslocando o equilíbrio para a esquerda (formação dos reagentes), diminuindo sua eficiência. c) Certa. O excesso de H2O2 aumenta a possibilidade de ocorrer a reação 2, que forma o HO2·, que, por sua vez, é um oxidante menos reativo que o OH . Com isso diminui-se a eficiência do processo Fenton. d) Errada. Como a reação 1 é de segunda ordem, ela tem sua fórmula escrita da seguinte maneira: 𝑣 = 𝑘 ⋅ [𝐹𝑒2+]1 ⋅ [𝐻2𝑂2] 1 Em que k é a constante da velocidade 76 (mol L–1) –1 s–1 e v a velocidade da reação. Como as concentrações são 2,0 mol/L, a velocidade é dada por: 𝑣 = 76(𝑚𝑜𝑙 ⋅ 𝐿−1)−1 ⋅ 𝑠−1 ⋅ 2 𝑚𝑜𝑙 ⋅ 𝐿−1 ⋅ 2 𝑚𝑜𝑙 ⋅ 𝐿−1 𝑣 = 304 𝑚𝑜𝑙 ⋅ 𝐿−1 ⋅ 𝑠−1 • • t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 74 e) Errada. A molecularidade é a quantidade de moléculas envolvida na reação. Em termos práticos, é a soma dos coeficientes estequiométricos dos reagentes. Com isso, tem-se: Reação 1: 1+1= 2 Reação 2: 1+1= 2 Portanto, a molecularidade de cada uma das equações químicas, reações 1 e 2, é 2. Gabarito: C 24. (UFSC/2019) A amônia é amplamente utilizada na produção de fertilizantes e também é utilizada como precursor para a produção de diversos polímeros. A formação da amônia a partir da reação entre hidrogênio e nitrogênio é uma reação química industrial importante, representada abaixo: N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g) Essa reação (direta) possui um ΔH = -46,2 kJ/mol e é normalmente realizada utilizando-se um excesso de hidrogênio. Sobre o assunto e com base nas informações acima, é correto afirmar que: 01. a reação direta é endotérmica e a reação inversa é exotérmica. 02. a remoção de amônia do sistema deslocará o equilíbrio para a direita, no sentido de formação dos produtos. 04. o aumento da temperatura favorecerá o processo de produção de amônia. 08. a redução na pressão do sistema deslocará o equilíbrio para a esquerda. 16. a adição de hidrogênio em excesso ao sistema favorecerá a reação de formação dos reagentes. 32. a presença de um catalisador reduzirá o tempo necessário para que a reação atinja o equilíbrio. 64. ao iniciar a reação, sua velocidade é reduzida gradativamente até que seja atingido o equilíbrio e, então, passa a ocorrer a variação nas concentrações de produtos e reagentes. Comentários: Analisando afirmativa por afirmativa, tem-se: 01. Errada. A reação direta tem ∆H < 0, então ela é exotérmica e a inversa endotérmica. 02. Certa. A redução da concentração de amônia, desloca o equilíbrio para direita, ou seja, para formar mais amônia. 04. Errada. O aumento de temperatura favorece a reação endotérmica, que, como visto no comentário do primeiro item, é a reação inversa. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 75 08. Certa. A redução de pressão desloca o equilíbrio para o lado de maior volume, ou seja, o lado de maior número de mols. Como os reagentes tem 4 mols versus 2 mols dos produtos, o equilíbrio é deslocado para a esquerda. 16. Errada. O excesso de hidrogênio desloca o equilíbrio para direita, que é a formação de produtos. 32. Certa. O catalisador apresenta um caminho com energia de ativação menor. Então, a reação acontece mais rápido, logo, atinge o equilíbrio em menos tempo. 64. Errada. Ao iniciar a reação, a concentração dos reagentes diminui gradativamente com o passar dotempo. Ao atingir o equilíbrio, em que a velocidade direta é igual à inversa, a concentração de produto e reagente segue constante ao longo do tempo. Gabarito: 42 25. (UNCISAL/2019) Os óxidos de nitrogênio são um dos principais responsáveis pela formação das névoas que poluem as grandes cidades. O óxido nítrico (NO) produzido pelos motores a combustão interna é rapidamente oxidado a dióxido de nitrogênio (NO2), conforme as reações I e II da tabela abaixo, que também lista os valores de variação de entalpia para essas reações. As diferentes espécies de oxigênio responsáveis por essa oxidação são formadas, geralmente, na atmosfera superior, obedecendo às reações III e IV apresentadas na tabela. Entretanto, na troposfera, o NO2 é rapidamente dissociado em NO e oxigênio atômico (O), de acordo com a reação: NO2(g) NO(g) + O(g). O oxigênio atômico formado se converte em ozônio (O3), um poluente na troposfera, mas que funciona como filtro da radiação ultravioleta na atmosfera superior. Estudos que simulam o comportamento desses gases em laboratório são usados como ferramenta para formular propostas de intervenção ambiental. Com base no Princípio de Le Châtelier, a diminuição da dissociação do poluente NO2 expressa pela reação NO2(g) → NO(g) + O(g), em um recipiente fechado que contenha esses gases, pode ser obtida pela a) descompressão do sistema. b) remoção de óxido nítrico do sistema. c) diminuição da temperatura do sistema. d) introdução de um catalisador no sistema. e) adição de dióxido de nitrogênio ao sistema. Comentários: → t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 76 A reação de dissociação do poluente é endotérmica, já que a formação deste é exotérmica como descrito na reação I. Com isso, o enunciado quer uma opção que evite a dissociação, ou seja, desloque a reação para a esquerda: 2𝑁𝑂2 (𝑔) → 2𝑁𝑂 (𝑔) + 𝑂2 (𝑔) ∆𝐻 = +115 𝑘𝐽 Portanto, analisando alternativa por alternativa, tem-se: a) Errada. O aumento de volume do sistema acarreta redução de pressão, que desloca o equilíbrio para o lado de maior volume, ou seja, de maior número de mols. Sendo assim, os produtos possuem 3 mols contra 2 dos reagentes, logo, o equilíbrio é deslocado para formação de produtos. b) Errada. A remoção de óxido nítrico (NO) favorece a formação de produtos. c) Certa. A diminuição da temperatura favorece a reação exotérmica, ou seja, favorece a formação do reagente, no caso, o NO2. d) Errada. O catalisador não desloca o equilíbrio de reação. e) Errada. A adição de NO2, dióxido de nitrogênio, favorece a formação dos produtos, o que indesejável nesse caso. Gabarito: C 26. (UEM PR/2019) Sabendo que o valor da constante de equilíbrio para a reação abaixo é 794 a 298K e 54 a 700K, assinale o que for correto. H2(g) + I2(g) ⇌ 2HI(g) 01. A formação de HI(g) é mais favorecida a uma temperatura mais baixa. 02. A mudança na pressão exercida sobre o sistema não altera a composição no equilíbrio. 04. A adição de H2(g) ao sistema diminui a quantidade de I2(g) no equilíbrio. 08. A adição de um catalisador ao sistema aumenta a quantidade de HI(g) no equilíbrio. 16. O aumento do volume do recipiente aumenta a quantidade de HI(g) no equilíbrio. Comentários: Analisando afirmativa por afirmativa, tem-se: 01. Certa. Como o aumento de temperatura reduz a constante da reação, então, favorece a formação dos reagentes e o aumento da temperatura favorece a reação endotérmica. Sendo assim, a formação do HI é um processo exotérmico, que é favorecido por redução da temperatura. 02. Certa. O aumento de pressão desloca o equilíbrio para o lado de menor volume, ou seja, menor número de mols. Entretanto, o número de mols dos produtos é igual ao o dos reagentes, logo, a variação na pressão não desloca o equilíbrio. 04. Certa. A adição de H2 desloca o equilíbrio para direita, consumindo o I2 para formação do HI. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 77 08. Errada. A adição do catalisador não interfere no equilíbrio de uma reação. 16. Errada. O aumento do volume cursa com redução de pressão, então, haveria deslocamento para o lado de maior número de mols. Entretanto, o número de mols dos produtos é igual ao dos reagentes. Sendo assim, o aumento de volume não desloca o equilíbrio. Gabarito: 07 27. (FMABC SP/2015) Considere o equilíbrio químico abaixo: A (g) + B (g) ⇌ 2 C (g) + D (g) Em um recipiente de 1 litro, foram misturados 0,5 mol de A e 0,5 mol de B. Depois de algum tempo, o sistema atingiu o equilíbrio, e o número de mol de C foi 0,5. O valor da constante de equilíbrio é: a) 0,125 b) 0,25 c) 0,5 d) 1 Comentários: A (g) + B (g) ⇌ 2 C (g) + D (g) Início: 0,5 mol/L 0,5 mol/L 0 0 Reagiu/Formou: Equilíbrio: 0,5 mol/L Completando a tabela, tem-se: A (g) + B (g) ⇌ 2 C (g) + D (g) Início: 0,5 mol/L 0,5 mol/L 0 0 Reagiu/Formou: - 0,25 mol/L - 0,25 mol/L + 0,5 mol/L + 0,25 mol/L Equilíbrio: 0,25 mol/L 0,25 mol/L 0,5 mol/L 0,25 mol/L 𝐾𝑐 = [𝐶]2 · [𝐷] [𝐴] · [𝐵] = 0,52 · 0,25 0,25 · 0,25 = 1 Gabarito: D t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 78 28. (UFPB/2013) A reforma de hidrocarbonetos, em presença de vapor, é a principal via de obtenção de hidrogênio de alta pureza. Esse processo envolve diversas etapas, incluindo a conversão de monóxido em dióxido de carbono. Na indústria, essa etapa remove o monóxido de carbono residual e contribui para o aumento da produção de hidrogênio. A equação da reação reversível de conversão do CO e o gráfico da variação da concentração desses reagentes e produtos, em função do tempo, estão apresentados a seguir: CO (g) + H2O (g) ⇌ H2(g) + CO2(g) Considere que ocorre um aumento da concentração dos reagentes, deslocando o equilíbrio dessa reação. Nesse contexto, a variação da concentração dos reagentes e produtos em função do tempo, qualitativamente, é descrita pelo gráfico: a) b) c) d) e) Comentários: Analisando cada uma das opções, tem-se: a) Certo. Ocorreu areação química, atingiu o equilíbrio químico (patamar) e houve um súbito aumento na quantidade da curva que estava sendo consumida (reagente). Após o aumento da quantidade do reagente, ocorre aumento na formação do produto e diminuição da quantidade adicionada de reagente. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 79 b) Errado. O gráfico indica adição de produto na reação em equilíbrio. c) Errado. Acontece adição de reagente, mas aconteceu consumo do produto, ao invés de formação de produto. d) Errado. Após o equilíbrio químico, ocorre retirada de reagente e produto. e) Errado. Ocorre acréscimo contínuo de reagente e consumo contínuo de produto até atingir um novo equilíbrio químico. Gabarito: A 29. (FM Petrópolis RJ/2019) O Níquel tetracarbonilo, Ni(CO)4, é um complexo organometálico incolor que representa um versátil reagente. É extremamente venenoso e sua toxicidade e volatilidade à temperatura ambiente o fez ganhar o apelido de “morte líquida”. Disponível em: <https://pt.wikipedia.org/ wiki/N%C3%ADquel_tetracarbonilo>. Acesso em: 10 jul. 2018. Adaptado. Ni (s) + 4 CO (g) ⇌ Ni(CO)4 (g) Os equilíbrios heterogêneos apresentam reagentes e produtos em fases diferentes e, partindo de 0,6 mols de Ni(s) e CO(g) em um recipiente de um litro, constatou-se que, ao se atingir o equilíbrio químico numa dada temperatura, a concentração da espécie CO, em quantidade de matéria, estabilizou-se em 0,2 mol·L–1. A constante de equilíbrio (Kc) desse processo será, em (mol·L–1) –3, a) 75,5 b) 375 c) 62,5 d) 416,7 e) 50 Comentários: Sabendoque o reagente no estado sólido não altera a sua concentração, determina-se o valor da constante de equilíbrio. Ni (s) + 4 CO (g) ⇌ Ni(CO)4 (g) Início: --------------- 0,6 mol/L 0 Reagiu/Formou: --------------- Equilíbrio: --------------- 0,2 mol/L Completado os valores da tabela, tem-se: t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 80 Ni (s) + 4 CO (g) ⇌ Ni(CO)4 (g) Início: --------------- 0,6 mol/L 0 Reagiu/Formou: --------------- - 0,4 mol/L + 0,1 mol/L Equilíbrio: --------------- 0,2 mol/L 0,1 mol/L 𝐾𝑐 = [𝑁𝑖(𝐶𝑂)4] [𝐶𝑂]4 = 0,1 𝑚𝑜𝑙/𝐿 0,2 𝑚𝑜𝑙/𝐿4 = 62,5 Gabarito: C 30. (Fac. Israelita de C. da Saúde Albert Einstein SP/2017) O trióxido de enxofre (SO3) é obtido a partir da reação do dióxido de enxofre (SO2) com o gás oxigênio (O2), representada pelo equilíbrio a seguir. 2 SO2(g) + O2(g) ⇌ 2 SO3(g) ΔH0 = -198 kJ A constante de equilíbrio, KC, para esse processo a 1000 °C é igual a 280. A respeito dessa reação, foram feitas as seguintes afirmações: I. A constante de equilíbrio da síntese do SO3 a 200 °C deve ser menor que 280. II. Se na condição de equilíbrio a 1000 °C a concentração de O2 é de 0,1 mol·L–1 e a concentração de SO2 é de 0,01 mol·L–1, então a concentração de SO3 é de 2,8 mol·L–1. III. Se, atingida a condição de equilíbrio, o volume do recipiente for reduzido sem alteração na temperatura, não haverá alteração no valor da constante de equilíbrio, mas haverá aumento no rendimento de formação do SO3. IV. Essa é uma reação de oxirredução, em que o dióxido de enxofre é o agente redutor. Estão corretas apenas as afirmações: a) II e IV. b) I e III. c) I e IV. d) III e IV. Comentários: Julgando os itens, tem-se: t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 81 I. Errado. A reação química é exotérmica e a diminuição de temperatura, em um equilíbrio químico, favorece o sentido exotérmico. O favorecimento do sentido direto, aumenta a constante de equilíbrio de uma reação química. II. Errado. 𝐾𝑐 = [𝑆𝑂3] 2 [𝑆𝑂2]2 · [𝑂2] 280 = [𝑆𝑂3] 2 [0,01]2 · [0,1] [𝑆𝑂3] = 0,05 𝑚𝑜𝑙/𝐿 III. Certo. Como não ocorre alteração na temperatura, o valor da constante de equilíbrio não sofre alteração, ou seja, a proporção entre reagentes e produtos é inalterada. O aumento da pressão (diminuição de volume) desloca a reação para o sentido de menor volume, que é o sentido de formação dos produtos. A proporção entre as substâncias da reação é: 3 mols de reagentes para 2 mols de produtos. IV. Certo. A reação ocorre alteração no número de oxidação das espécies. Gabarito: D 31. (ACAFE SC/2017) Considere os seguintes equilíbrios químicos hipotéticos e suas respectivas constantes de equilíbrio (K) sob temperatura de 400K. 2A(g) + 3B2(g) ⇌ 2 AB3(g) KI AB3(g) + B2(g) ⇌ AB5(g) KII 2A(g) + 5B2(g) ⇌ 2AB5(g) KIII Assinale a alternativa que melhor representa o valor de KIII: a) KIII = 2.KI.KII b) KIII = 2.KI + KII c) KIII = KI.(KII)2 t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 82 d) KIII = (KI)2 + KII Comentários: Ao somar as equações I e II a fim de obter a equação III, foi necessário multiplicar a equação II por 2. Como os coeficientes estequiométricos representam as ordens da reação, multiplicar os coeficientes estequiométricos significa multiplicar as ordens da reações. Exemplo: 1 N2 + 3 H2 ⇌ 2 NH3 2 N2 + 6 H2 ⇌ 4 NH3 𝐾𝑐 = [𝑁𝐻3] 2 [𝑁2] · [𝐻2] 3 𝐾𝑐 2 = [𝑁𝐻3] 4 [𝑁2] 2 · [𝐻2] 6 Logo, KIII = KI · KII2 Gabarito: C 32. (Fac. Direito de São Bernardo do Campo SP/2017) A síntese da amônia (NH3) a partir dos gases nitrogênio (N2) e hidrogênio (H2) é uma reação de grande importância para a indústria de fertilizantes e explosivos. O processo adotado ainda hoje foi desenvolvido pelos alemães Haber e Bosch no início do século XX, diminuindo a dependência da Alemanha do salitre (KNO3) importado principalmente do Chile. A reação pode ser representada pelo equilíbrio N2(g) + 3 H2(g) ⇌ 2 NH3(g) O rendimento de formação de amônia em função da temperatura e da pressão está representado no gráfico a seguir. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 83 Industrialmente, a amônia é obtida sob pressão de 100 a 250 atm e temperatura entre 400 e 500 °C. Sobre a síntese da amônia foram feitas as seguintes afirmações: I. Trata-se de um processo exotérmico. II. Em uma mesma temperatura, o aumento da pressão aumenta a constante de equilíbrio de formação da amônia. III. Nas condições adotadas pela indústria, a porcentagem de amônia presente na mistura em equilíbrio é de aproximadamente 60 %. IV. Em temperaturas baixas, a reação é muito lenta devido à alta energia de ativação do processo, tornando a condição desvantajosa financeiramente. Estão corretas apenas as afirmações: a) I e III. b) II e III. c) I e IV. d) II e IV. Comentários: Julgando os itens, tem-se: I. Certo. Ao aumentar a temperatura, a quantidade de produto diminui. O aumento da temperatura favorece o sentido endotérmico, que no caso é o sentido inverso. II. Errado. O único fator que altera a constante de equilíbrio é a temperatura. III. Errado. Segundo o gráfico, a porcentagem de amônia obtida é entre 20 a 40%, aproximadamente. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 84 IV. Certo. Quanto menor a temperatura, mais deslocado para o sentido dos produtos em uma reação química em equilíbrio. Porém, toda reação química necessita de uma energia de ativação. Em temperaturas baixas, a reação não atinge valores necessários para essa ativação. Gabarito: C 33. (FMABC SP/2018) Considere os seguintes equilíbrios existentes numa solução de comprimido antiácido efervescente. CO32- (aq) + H2O () ⇌ HCO3- (aq) + OH– (aq) HCO3- (aq) + H2O () ⇌ H2CO3 (aq) + OH– (aq) H2CO3 (aq) ⇌ H2O () + CO2 (g) Essa solução, ao entrar em contato com o suco gástrico estomacal, provocará a) aumento da produção do CO2 (g) sem alteração do pH estomacal. b) aumento do pH estomacal e diminuição da produção de CO2 (g). c) aumento do pH estomacal e aumento da produção de CO2 (g). d) diminuição do pH estomacal e diminuição da produção de CO2 (g). e) diminuição do pH estomacal e aumento da produção de CO2 (g). Comentários: O suco gástrico apresenta como um dos seus componentes o ácido clorídrico, que é um ácido forte e apresenta alta concentração de íons H+. Os íons H+ reagem com os íons OH-, deslocando os equilíbrios para a formação do ácido carbônico que, por sua vez, desloca o equilíbrio para a formação do gás carbônico. O consumo dos íons H+ do suco gástrico estomacal aumenta o pH do sistema. Gabarito: C 34. (FCM PB/2018) Ambientalistas do mundo todo tem alertado sobre os perigos do aquecimento global e a emissão de gás carbônico na atmosfera. O derretimento das calotas polares e o processo de branqueamento dos corais tem sido usados como parâmetros para acompanhar este fenômeno. O motivo para o branqueamento dos corais está diretamente ligado à temperatura das águas. Quando ficam em regiões mais quentes, as algas alojadas em pequenos poros existentes nos corais começam a produzir substâncias químicas tóxicas ao coral. Para se defender, o cnidário expulsa as algas, expondo o exoesqueleto branco de carbonato de cálcio. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 85 Branqueamento de corais na costa australiana. Fonte: https://www.biologiatotal.com.br/ blog/o+branqueamento+dos+corais-341.htmlO carbonato de cálcio do exoesqueleto dissolve-se em contato com a água e com o gás carbônico dissolvido. Tal dissolução do carbonato de cálcio fragiliza a base que os corais utilizam para se fixar, provocando a morte. A equação química em equilíbrio deste fenômeno é mostrada a seguir: CaCO3 (s) + CO2 (g) + H2O () Ca2+ (aq) + 2HCO3– (aq) Levando em consideração a equação acima, marque a alternativa correta relacionada com os fatores que afetam o equilíbrio desse bioma. a) Um aumento da temperatura global, incluído a do oceano, desloca o equilíbrio para a esquerda. b) Uma diminuição da temperatura dos oceanos favorece a dissolução do CaCO3(s). c) A dissolução do CaCO3(s) não afeta a vida marinha. d) Um aumento na emissão de CO2 na atmosfera e sua dissolução na água do mar provoca dissolução de mais CaCO3(s). e) O aquecimento global não compromete o equilíbrio deste bioma. Comentários: Julgando os itens, tem-se: a) Errado. O aumento da temperatura do sistema, desloca o equilíbrio para o sentido endotérmico, que é o da dissolução do exoesqueleto. b) Errado. Uma diminuição da temperatura dos oceanos favorece a formação do CaCO3(s), porque a diminuição da temperatura desloca a reação para o sentido exotérmico. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 86 c) Errado. A dissolução do CaCO3 mata o coral que precisa do exoesqueleto para se alojar. d) Certo. Tanto o aumento da temperatura, que desloca o equilíbrio para o sentido endotérmico, quanto o aumento da concentração de CO2, que desloca o equilíbrio para o sentido de formação dos produtos, aumentam a quantidade dissolvida do CaCO3. e) Errado. O aquecimento global aumenta a temperatura do sistema que facilita a dissolução do CaCO3. Gabarito: D 35. (UFJF MG/2017) Segundo o princípio de Le Châtelier, se um sistema em equilíbrio é submetido a qualquer perturbação externa, o equilíbrio é deslocado no sentido contrário a esta perturbação. Assim, conforme o sistema se ajusta, a posição do equilíbrio se desloca favorecendo a formação de mais produtos ou reagentes. A figura abaixo mostra diferentes variações no equilíbrio da reação de produção de amônia de acordo com a perturbação que ocorre. Em quais tempos verifica-se um efeito que desloca o equilíbrio favorecendo os reagentes? N2(g) + 3 H2(g) ⇌ 2 NH3(g) a) t1, t2, t6 b) t1, t4, t6 c) t2, t3, t4 d) t3, t4, t5 e) t3, t5, t6 Comentários: Analisando cada tempo: t1 – A adição de N2 desloca o equilíbrio para a formação do NH3. t2 - A adição de H2 desloca o equilíbrio para a formação do NH3. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 87 t3 - A adição de NH3 desloca o equilíbrio para a formação dos reagentes N2 e H2. t4 - A remoção de N2 desloca o equilíbrio para a formação dos reagentes N2 e H2. t5 - A remoção de H2 desloca o equilíbrio para a formação dos reagentes N2 e H2. t6 - A remoção de NH3 desloca o equilíbrio para a formação do NH3. Os tempos que ocorre deslocamento de equilíbrio para a formação dos reagentes: t3, t4 e t5. Gabarito: D 36. (UECE/2019) O dióxido de carbono pode ser formado a partir da reação do monóxido de enxofre com o oxigênio expressa pela equação não balanceada: CO(g) + O2(g) ⇌ CO2(g). Assinale a opção que representa corretamente o efeito provocado pela retirada de dióxido de carbono. a) A concentração de CO(g) aumenta mais do que a concentração de O2(g). b) A concentração de CO(g) diminui mais do que a concentração de O2(g). c) As concentrações de CO(g) e de O2(g) não se alteram. d) As concentrações de CO(g) e de O2(g) diminuem igualmente. Comentários: Reação balanceada: 2 CO(g) + O2(g) ⇌ 2 CO2(g). A diminuição da concentração de CO2 na reação química em equilíbrio químico desloca-o para o mesmo sentido. A diminuição da concentração de CO2, diminui a probabilidade dos choques efetivos entre as moléculas de CO2, diminui a velocidade de formação do CO e O2 e, assim, diminui a concentração de CO e O2 no equilíbrio químico. Sabendo que a proporção na reação é de 2 de CO para 1 de O2, a variação na concentração de CO é maior do que a variação de O2. Para cada O2 consumido é necessário o dobro, em mol, de CO. Gabarito: B 37. (UECE/2017) Um estudante de química retirou água do seguinte sistema em equilíbrio: 2NO2(g) + CH4(g) ⇌ CO2(g) + 2H2O(l) + N2(g) t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 88 Em seguida, esse aluno constatou acertadamente que a) a concentração de metano diminuiu. b) o equilíbrio se desloca para a esquerda. c) a concentração do dióxido de carbono diminuiu. d) a concentração do nitrogênio gasoso diminuiu. Comentários: Perceba que a água é o produto da reação, mas não é o solvente da reação. Nenhuma das substâncias na reação encontra-se com a representação (aq), ou seja, nenhuma substância encontra-se dissolvida em água. Assim, a retirada ou o acréscimo de água na reação, desloca o equilíbrio químico. A retirada de água desloca o equilíbrio no sentido de formação dos produtos: · aumenta a concentração de CO2. · diminui a concentração de NO2. · diminui a concentração de CH4. · aumenta a concentração de N2. Gabarito: A 38. (UECE/2015) O tetróxido de dinitrogênio gasoso, utilizado como propelente de foguetes, dissocia-se em dióxido de nitrogênio, um gás irritante para os pulmões, que diminui a resistência às infecções respiratórias. Considerando que no equilíbrio a 60 °C, a pressão parcial do tetróxido de dinitrogênio é 1,4 atm e a pressão parcial do dióxido de nitrogênio é 1,8 atm, a constante de equilíbrio Kp será, em termos aproximados, a) 1,09 atm. b) 1,67 atm. c) 2,09 atm. d) 2,31 atm. Comentários: A reação representada no texto é: 1 N2O4 (g) → 2 NO2 (g) Sabendo que os valores de pressão, NO EQUILÍBRIO QUIMICO, das substâncias N2O4 e NO2 são iguais a 1,4 atm e 1,8 atm, calcula-se o Kp da reação: t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 89 𝐾𝑝 = (𝑃𝑁𝑂2) 2 𝑃𝑁2𝑂4 = 1,82 1,4 = 2,31 𝑎𝑡𝑚 Gabarito: D 39. (UERJ/2015) O craqueamento é uma reação química empregada industrialmente para a obtenção de moléculas mais leves a partir de moléculas mais pesadas. Considere a equação termoquímica abaixo, que representa o processo utilizado em uma unidade industrial para o craqueamento de hexano. H3C – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – CH3 (g) ⇌ H3C – CH2 – CH2 – CH3 (g) + H2C = CH2 (g) H > 0 Em um experimento para avaliar a eficiência desse processo, a reação química foi iniciada sob temperatura T1 e pressão P1. Após seis horas, a temperatura foi elevada para T2, mantendo- se a pressão em P1. Finalmente, após doze horas, a pressão foi elevada para P2, e a temperatura foi mantida em T2. A variação da concentração de hexano no meio reacional ao longo do experimento está representada em: a) c) b) d) Comentários: Sabe-se que: · O sentido de formação dos produtos é o sentido endotérmico, porque a variação de entalpia informada na equação do texto é menor que zero. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 90 · Em uma reação química em equilíbrio químico, o aumento da temperatura desloca a reação para o sentido endotérmico. · Em uma reação química em equilíbrio químico entre gases, o aumento da pressão desloca o equilíbrio químico da reação no sentido que apresenta menor volume molar. No caso do craqueamento apresentado, o lado de menor volume é dos reagente: 1 mol dos reagentes para 2 mols dos produtos. Tempo: 0 a 6 horas 6 a 12 horas Depois de 12 horas Que aconteceu? Inícioda reação Aumentou a temperatura Aumentou a pressão Consequência Consumo do reagente Nessa reação, o aumento da temperatura desloca o equilíbrio no sentido de formação dos produtos (sentido endotérmico). Nessa reação, o aumento da pressão desloca o equilíbrio da reação para o sentido dos reagentes (sentido de menor volume). Característica da curva de hexano Inicialmente diminui a concentração (no início da reação) e depois permanece constante (no equilíbrio químico). Inicialmente diminui a concentração e depois permanece constante (no outro equilíbrio químico). Inicialmente aumenta a concentração e depois permanece constante (no outro equilíbrio químico). Gabarito: A 40. (UERJ/2012) O monóxido de carbono, formado na combustão incompleta em motores automotivos, é um gás extremamente tóxico. A fim de reduzir sua descarga na atmosfera, as fábricas de automóveis passaram a instalar catalisadores contendo metais de transição, como o níquel, na saída dos motores. Observe a equação química que descreve o processo de degradação catalítica do monóxido de carbono: 2 CO (g) + O2 (g) 𝑵𝒊 ⇌ 2 CO2 (g) H = –283 kJmol–1 Com o objetivo de deslocar o equilíbrio dessa reação, visando a intensificar a degradação catalítica do monóxido de carbono, a alteração mais eficiente é: a) reduzir a quantidade de catalisador b) reduzir a concentração de oxigênio t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 91 c) aumentar a temperatura d) aumentar a pressão Comentários: A fim de provocar uma alteração no equilíbrio química que tenha por objetivo aumentar a quantidade de produto formado, analisam-se as opções fornecidas: a) Errado. A adição ou retirada de catalisador não desloca o equilíbrio químico, apenas acelera ou retarda a reação. b) Errado. Ao diminuir a concentração de oxigênio, o equilíbrio é deslocado no sentido de formação dos reagentes. c) Errado. O aumento de temperatura, desloca o sentido da reação no sentido endotérmico. Segundo a equação química, o sentido dos produtos é exotérmico, porque a variação de entalpia é negativa. Assim, o aumento de temperatura, desloca o equilíbrio no sentido dos reagentes. d) Certo. O aumento da pressão, desloca a reação no sentido de menor volume molar. O volume dos reagentes é igual a 3 e dos produtos é igual a 2, logo, o aumento da pressão desloca o equilíbrio químico no sentido de formação dos produtos. Gabarito: D 41. (UFU MG/2019) https://brasilescola.uol.com.br/quimica/alcalose-acidose.htm. Acesso em 02.mar.2019. O gás carbônico, dissolvido no sangue, estabelece o seguinte equilíbrio químico: CO2 + H2O ⇌ H2CO3 ⇌ H+ + HCO3– Uma pessoa fumante, com respiração deficiente em função de enfisema pulmonar, possui a transferência de gás carbônico reduzida para o exterior. Nessa situação, pode ocorrer a) elevação no pH sanguíneo e agravamento do quadro de alcalose. b) normalização da acidez sanguínea pela manutenção do pH. c) redução da concentração do H+ pelo deslocamento no equilíbrio da reação. d) diminuição no pH sanguíneo e desenvolvimento de quadro de acidose. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 92 Comentários: A diminuição da retirada de CO2 promove o acúmulo de CO2 no meio. Esse acúmulo desloca o equilíbrio no sentido de formação do H+, que diminui o pH sanguíneo. Quanto maior a concentração de H+ de um meio, maior a acidez e, assim, menor o pH Gabarito: D 42. (UFU MG/2015) O oxigênio que entra nos pulmões durante a respiração irá se ligar à hemoglobina (Hb) segundo o equilíbrio: Hb + O2 ⇌ HbO2 Todavia, quando uma pessoa é submetida a um local cuja concentração de CO (monóxido de carbono) é elevada, o equilíbrio químico se altera, pois a molécula de monóxido de carbono tem afinidade pela hemoglobina cerca de 150 vezes maior que o oxigênio, motivo pelo qual é tóxica. A toxidez do CO pode ser atribuída a) ao seu potencial venenoso e à sua capacidade em se ligar com a hemoglobina, alterando o equilíbrio no sentido de decomposição do HbCO. b) ao deslocamento de equilíbrio no sentido da formação do HbO2, pois a quantidade de oxigênio disponível diminui. c) à formação da molécula de HbO2, que é mais estável do que a molécula de HbCO, devido à concentração elevada do monóxido. d) à sua competição com o oxigênio para se ligar à hemoglobina, se o ar inspirado tiver considerável conteúdo de monóxido. Comentários: Julgando os itens, tem-se: a) Errado. Segundo o texto, a afinidade do monóxido de carbono e a hemoglobina é maior do que a afinidade da hemoglobina pelo oxigênio, portanto, a taxa de decomposição HbCO (hemoglobina ligada ao monóxido de carbono) é menor. b) Errado. A quantidade de oxigênio não muda, porém, a quantidade transportada de oxigênio pela hemoglobina é menor. A diminuição da concentração de Hb desloca o equilíbrio no sentido de formação de O2 e Hb. c) Errado. A diminuição da concentração de Hb desloca o equilíbrio no sentido de formação de O2 e Hb. d) Certo. A afinidade do monóxido de carbono pela hemoglobina é maior do que a interação pelo oxigênio, portanto, o transporte de oxigênio é menor. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – EQUILÍBRIO QUÍMICO AULA 20 – EQUILÍBRIO QUÍMICO 93 Gabarito: D 7. Considerações Finais das Aulas Agora sim temos consolidado o pré-requisito para continuar os estudos em Equilíbrio Químico. Detalhe importante: você entendeu super bem a parte de deslocamento de equilíbrio? Ufa! Então está ótimo. Agora é descansar um pouco. “A vida é uma aprendizagem diária. Afasto-me do caos e sigo um simples pensamento: Quanto mais simples, melhor!”. José Saramago @professorprazeres Folha de versão 02/02/2023 t.me/CursosDesignTelegramhub Introdução 1. Características do Equilíbrio Químico. 2. Constante de Equilíbrio. Montando A Equação Da Constante de equilíbrio (Kc ou Keq) Equação De Equilíbrio Em Função Das Pressões Parciais. Calculando As Concentrações Das Substâncias Em Um Equilíbrio Químico. 3. Deslocamento do Equilíbrio. Concentração Temperatura Pressão 4. Já Caiu nos Principais Vestibulares Características dos Equilíbrios Químicos Constantes de Equilíbrio Químico Deslocamento de Equilíbrio Químico Questões Variadas 5. Gabarito Sem Comentários 6. Questões Resolvidas E Comentadas 7. Considerações Finais das Aulas