Quimica Feltre - Vol 2-202-204

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1ª Na expressão algébrica de Kc, convencionou-se escrever, no numerador, as concentrações dos produtos da
reação química, e no denominador, as dos reagentes. Essa convenção é útil porque, quando uma reação
“caminha” bastante para chegar ao equilíbrio (isto é, quando há bastante formação de produtos e pouca
sobra de reagentes), resultarão valores elevados tanto para o grau de equilíbrio (α) como para a constante
de equilíbrio (Kc) — o que é coerente com a idéia de reação de grande extensão (ou de alto rendimento).
2ª Enquanto a variação de α é limitada entre zero e um (0 ' α ' 1 ou 0 ' α% ' 100%), a variação de Kc não
tem limitações, podendo ir desde valores extremamente baixos até valores extremamente elevados (veja
que no último exemplo da página 186, temos Kc % 7,3 " 10
#13, e no primeiro exemplo, Kc % 4,0 " 10
31).
Podemos fazer a seguinte comparação:
OBSERVAÇÕES
Evidentemente, uma reação reversível nunca chegará a ter α % 1 (ou α% % 100%). Mas, voltando aos
exemplos da página 186, é muito importante entender que:
• H2 (g) " Cl2 (g) 2 HCl (g)
a 27 °C
α % 0,9999 (valor muito próximo de 1)
Kc % 4,0 " 10
31 (valor muito grande, ou seja, Kc é muito maior que 1)
Essa reação terá, no equilíbrio, uma grande quantidade de HCl formado, sobrando quase nada de H2
e Cl2; trata-se de uma reação praticamente completa.
• F2 (g) 2 F (g)
a 227 °C
α % 0,0000004 (valor próximo de zero)
Kc % 7,3 " 10
#13 (valor muito pequeno, ou seja, Kc é muito menor que 1)
Essa reação, no equilíbrio, terá produzido quase nada de F, sobrando quase todo o F2 inicial sem reagir.
3ª O valor numérico de Kc depende de como é escrita a equação química. Por exemplo:
H2 (g) " Cl2 (g) 2 HCl (g) Kc
2
2 2
31[HC ]
H C ]
4,0 10% %l
l[ ][
"
Se a equação for, por exemplo, multiplicada por 2, teremos:
2 H2 (g) " 2 Cl2 (g) 4 HCl (g) Kc
4
2
2
2
2
62’ [HC ]
H C ]
16,0 10% %l
l[ ] [
"
Concluímos, nesse caso, que: K’c % Kc
2
Se a primeira equação fosse invertida, teríamos:
2 HCl (g) H2 (g) " Cl2 (g) K c
2 2
2
31”
[H ][C ]
HC ]
0,25 10% % #
l
l[
"
Nesse caso: K
Kc c
” 1%
Por esse motivo, deve-se sempre escrever a equação química junto com o valor de Kc.
α % 0
K c pequeno
α aumenta
α diminui
Reação de baixo
rendimento
α % 1
K c grande
Reação de alto
rendimento
Kc aumenta
Kc diminui
Aumenta o rendimento
Diminui o rendimento
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Capitulo 05A-QF2-PNLEM 4/6/05, 17:04188
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189Capítulo 5 • EQUILÍBRIOS QUÍMICOS HOMOGÊNEOS
4ª Kc tem por unidade mol/L, elevado a uma potência que, dependendo da equação química, poderá ser
zero ou um número inteiro ou fracionário, positivo ou negativo. Por exemplo:
2 NH3 N2 " 3 H2 Kc % (mol/L)
2
N2O4 2 NO2 Kc % mol/L
CO " NO2 CO2 " NO Kc % Número puro (adimensional)
H2 "
1
2
O2 H2O Kc (mol/L)
1
2%
#
No entanto é muito comum encontrar questões em que essas unidades não são mencionadas.
1 (Cefet-PR) Com relação ao equilíbrio químico, afirma-se:
I. O equilíbrio químico só pode ser atingido em sistema
fechado (onde não há troca de matéria com o meio
ambiente).
II. Num equilíbrio químico, as propriedades macroscópi-
cas do sistema (concentração, densidade, massa e cor)
permanecem constantes.
III. Num equilíbrio químico, as propriedades microscópi-
cas do sistema (colisões entre as moléculas, formação
de complexos ativados e transformações de umas subs-
tâncias em outras) permanecem em evolução, pois o
equilíbrio é dinâmico.
É (São) correta(s) a(s) afirmação(ões):
a) Somente I e II. d) Somente I.
b) Somente I e III. e) I, II e III.
c) Somente II e III.
2 (UFPE) Óxidos de nitrogênio, NOx, são substâncias de
interesse ambiental, pois são responsáveis pela destrui-
ção de ozônio na atmosfera, e, portanto, suas reações
são amplamente estudadas. Num dado experimento, em
um recipiente fechado, a concentração de NO2 em fun-
ção do tempo apresentou o seguinte comportamento:
O papel de NO2 nesse sistema reacional é:
a) reagente. c) produto. e) inerte.
b) intermediário. d) catalisador.
3 (UFPE) No início do século XX, a expectativa da Primeira
Guerra Mundial gerou uma grande necessidade de com-
postos nitrogenados. Haber foi o pioneiro na produção
de amônia, a partir do nitrogênio do ar. Se a amônia for
colocada num recipiente fechado, sua decomposição
ocorrerá de acordo com a seguinte equação química não-
balanceada:
NH3 (g) N2 (g) " H2 (g)
As variações das concentrações com o tempo estão ilus-
tradas na figura abaixo.
C
on
ce
nt
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Tempo0
A partir da análise da figura acima, podemos afirmar que
as curvas A, B e C representam a variação temporal das
concentrações dos seguintes componentes da reação,
respectivamente:
a) H2, N2 e NH3 d) N2, H2 e NH3
b) NH3, H2 e N2 e) H2, NH3 e N2
c) NH3, N2 e H2
C
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Tempo
B
A
C
a) O que é reação reversível?
b) O que é equilíbrio químico?
c) Quando um equilíbrio é homogêneo e quando é heterogêneo?
d) O que é grau de equilíbrio?
e) Escreva a expressão da constante de equilíbrio em função das concentrações mola-
res, Kc, para a reação a A " b B x X " y Y.
f) Qual o valor máximo e o mínimo do grau de equilíbrio? A constante de equilíbrio
possui um valor máximo e um mínimo? Ela pode ser negativa?
REVISÃO Responda emseu caderno
EXERCÍCIOS Registre as respostasem seu caderno
Capitulo 05A-QF2-PNLEM 4/6/05, 17:04189
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Exercício resolvido
4 (Fuvest-SP) Em condições industrialmente apropriadas
para obter amônia, juntaram-se quantidades estequio-
métricas dos gases N2 e H2:
N2 (g) " 3 H2 (g) 2 NH3 (g)
Depois de alcançado o equilíbrio químico, uma amostra
da fase gasosa poderia ser representada corretamente por:
A equação química que pode ser representada por essa
expressão é:
a) 2 NO2 (g) 2 NO (g) " O2 (g)
b) 2 NO (g) " O2 (g) 2 NO2 (g)
c) NO2 (g) 2 NO (g) " O2 (g)
d) 2 NO2 (g) NO (g) " O (g)
e) NO (g) " O2 (g) 2 NO2 (g)
Cálculo de Kc a partir
das concentrações já em equilíbrio
Escrevendo a expressão de Kc
Atenção: Para resolver os problemas sobre equilíbrio
químico, você deverá aprender, de início, a escrever
corretamente a expressão matemática de Kc, lembran-
do sempre que:
Kc
[Produtos]
[Reagentes]
%
Por exemplo, no equilíbrio
2 NO (g) " O2 (g) 2 NO2 (g)
temos:
Kc 2
2
2
[NO ]
[NO] O
%
[ ]2
5 Escreva as expressões matemáticas da constante Kc, dan-
do as respectivas unidades, dos seguintes equilíbrios em
fase gasosa:
a) N2O4 2 NO2
b) 2 CO " O2 2 CO2
c) H2 " I2 2 HI
d) 2 N2H4 " 2 NO2 3 N2 " 4 H2O
Observação: N2H4 chama-se hidrazina e é usada como
combustível em foguetes.
6 (Uece) A 1.200 °C, Kc é igual a 8 para a reação
NO2 (g) NO (g) "
1
2
O2 (g)
Calcule Kc para:
2 NO2 (g) 2 NO (g) " O2 (g)
a) 16 b) 4 c) 32 d) 64
7 (UFPE) Considere o sistema abaixo em equilíbrio.
2 Hl (g) H2 (g) " I2 (g) Kc % 0,02
Qual a constante de equilíbrio da reação inversa nas mes-
mas condições?
8 (PUC-RS) É dada a seguinte expressão da constante de
equilíbrio em termos de concentração de produtos e
reagentes:
Kc
2
2
2
2
[NO] [O ]
[NO ]
%
"
Legenda:
N.........
H.........
a)
d)
c)
b)
e)
9 (FEI-SP) Calcule a constante de equilíbrio, em ter-
mos de concentração, para a reação representada
pela equação química abaixo, sabendo que nas
condições de temperatura e pressão em que se en-
contra o sistema existem as seguintes concentra-
ções dos compostos presentes no equilíbrio:
[SO3] % 0,1 mol/L; [O2] % 1,5 mol/L; [SO2] % 1,0 mol/L.
2 SO2 " O2 2 SO3
Resolução
Inicialmente escrevemos a expressão de Kc:
Kc 3
2
2
2
2
[SO ]
[SO ] [O ]
%
Como já foram dadas as concentrações em mol/L
(ou molaridades) no equilíbrio, basta aplicar a fór-
mula matemáticaacima:
Kc
2
2
(0,1)
(1,0) (1,5)
%
"
⇒ Kc % 0,0066 (mol/L)
#1
10 (UnB-DF) O pentacloreto de fósforo é um reagente mui-
to importante em Química Orgânica. Ele é preparado em
fase gasosa através da reação:
PCl3 (g) " Cl2 (g) PCl5 (g)
Um frasco de 3,00 L contém as seguintes quantidades
de equilíbrio, a 200 °C: 0,120 mol de PCl5; 0,600 mol de
PCl3; e 0,0120 mol de Cl2. Calcule o valor da constante
de equilíbrio, em (mol/L)#1, a essa temperatura.
Sugestão: Com as quantidades de mols e o volume do
recipiente, calcule as concentrações em mol/L das subs-
tâncias; depois siga o exercício resolvido anterior.
11 (UFV-MG) Considere uma reação hipotética:
A " B C " D
O gráfico da variação da concentração dos reagentes e
produtos, em função do tempo, a uma dada temperatu-
ra, é mostrado abaixo.
2
Tempo
8 C e D
A e B
Concentração
(mol/L)
A constante de equilíbrio para a reação é:
a) 4 b) 1
16
c) 1
4
d) 6 e) 16
Capitulo 05A-QF2-PNLEM 4/6/05, 17:04190