Equílibrio químico 2015.2 - Farmácia 5º semestre matutino

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14/09/2015 
1 
QUÍMICA ANALÍTICA – Equilíbrio Químico 
Profa. MSc. Horacimone Lopes 
horacimone.lopes@gmail.com 
FACULDADE DOM PEDRO II 
Curso: Farmácia 
 
Os reagentes e produtos das reações reversíveis 
são separados por uma dupla seta 
PROCESSOS REVERSÍVEIS 
São processos que reagentes e produtos 
são consumidos e produzidos ao mesmo tempo 
ÁGUA 
H2O ( l ) H2O (v) 
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2 
N2O4(g) 2 NO2(g) 
REAÇÃO DIRETA 
REAÇÃO INVERSA 
reação DIRETA e reação INVERSA 
vd 
vi 
No início da reação a velocidade direta é máxima 
No início da reação a velocidade inversa é nula 
velocidade 
tempo 
com o passar do tempo 
Vd = Vi 
te 
Neste instante a reação atingiu o equilíbrio químico 
No momento em que a reação química atinge o 
EQUILÍBRIO QUÍMICO 
as concentrações dos seus participantes permanecem constantes 
concentração 
tempo 
te 
N2O4(g) 
NO2(g) 
N2O4(g) 2 NO2(g) 
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3 
As concentrações dos participantes do equilíbrio 
permanecem constantes , podendo ter três situações 
[ ] 
tempo 
reagentes 
produtos 
[ ] 
tempo 
reagentes = produtos 
[ ] 
tempo 
reagentes 
produtos 
01) Sobre equilíbrio químico: 
Ao atingir o estado de equilíbrio, a concentração de cada 
substância do sistema permanece constante. 
Uma reação é reversível quando se processa simultaneamente 
nos dois sentidos. 
Todas as reações reversíveis caminham espontaneamente para 
 o estado de equilíbrio. 
Uma reação reversível atinge o equilíbrio quando as velocidades 
das reações direta e inversa se igualam. 
O equilíbrio das reações é dinâmico 
0 0 
1 1 
2 2 
3 3 
4 4 
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4 
= 
[ A ]
a
 . [ B ]
b 
[ C ]
C
 . [ D ]
d 
CONSTANTE DE EQUILÍBRIO 
 EM TERMOS DE CONCENTRAÇÃO MOLAR 
Vamos considerar uma reação reversível genérica 
a A + b B c C + d D 
2 
1 
No equilíbrio teremos: 
V
1 
= V
2 
K
1
 . [ A ]
a
 . [ B ]
b 
K
2
 . [ C ]
C
 . [ D ]
d 
Isolando-se as constantes 
K
1
 
K
2 
K
C 
I. O valor de KC depende da reação considerada e da temperatura. 
III. A constante de equilíbrio é tratada como um número puro, isto é, 
 sem unidades 
 IV. Líquidos e sólidos puros, que não fazem parte da solução, não 
 constam da expressão da constante de equilíbrio 
II. O valor de KC independe das concentrações iniciais dos reagentes 
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N
2
(g) + 3 H
2
(g) 2 NH
3
 (g) 
[NH
3
]
2 
[N
2
] . [H
2
]
3 
K
c
 = 
2 H
2
O( g ) 2 H
2
(g) + O
2
(g) 
K
c
 = 
[H
2
]
2
 . [O
2
]
 
[H
2
O]
2 
01. Na equação abaixo, após atingir o equilíbrio químico, 
podemos concluir a respeito da constante de equilíbrio que: 
a) Quanto maior for o valor de Kc, menor será o rendimento da 
reação direta. 
b) Kc independe da temperatura. 
c) Se as velocidades das reações direta e inversa forem iguais, 
então K2 = 0. 
d) Kc depende das molaridades iniciais dos reagentes. 
e) Quanto maior for o valor de Kc, maior será a concentração dos 
produtos. 
a A + b B c C + d D 
1 
2 
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02. Medidas de concentração para o sistema abaixo, em 
equilíbrio, a uma certa temperatura forneceram os seguintes 
resultados: 
Determine a constante de equilíbrio da reação nestas condições. 
[ H2 ] = 0,10 mol/L 
[ I2 ] = 0,20 mol/L 
[ HI ] = 1,0 mol/L 
H2 ( g ) + I2 ( g ) 2 HI ( g ) 
= 
1,0 
0,02 
 K
C
 = 50 
[HI]
2 
[H
2
] . [I
2
]
 
K
c
 = 
(1,0)
2 
0,1 . 0,2
 
= 
03. Temos representado no gráfico abaixo as concentrações dos reagentes 
e dos produtos de uma mesma reação do tipo: 
A + B C + D 
Ocorrendo no sentido à direita a partir do zero. 
Tem-se sempre [A] = [B] e [C] = [D], estando estes valores representados no 
gráfico. A constante de equilíbrio da reação será igual a: 
2 
4 
6 
8 
10 [ ] 
caminho da reação 
a) 16. 
b) 1/4. 
c) 4. 
d) 5. 
e) 1/16. 
 K
C
 = 4 KC = 
[A] . [B] 
[C] . [D] 
4 . 4 
8 . 8 
= = 
16 
64 
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04. Foram colocados em um recipiente fechado, de capacidade 2,0 L, 
6,5 mol de CO e 5 mol de NO2. À 200°C o equilíbrio foi atingido e verificou-se 
que haviam sido formados 3,5 mol de CO2. 
Podemos dizer que o valor de Kc para o equilíbrio dessa reação é: 
a) 4,23. 
b) 3,84. 
c) 2,72. 
d) 1,96. 
e) 3,72. 
= KC 
[ CO2 ] [ NO ] 
[ CO ] [ NO2 ] 
x 
x 
CO + NO2 CO2 + NO 
início 
reage / produz 
equilíbrio 3,5 3,5 
3,5 3,5 
3,0 1,5 
6,5 5,0 
3,5 3,5 
0,0 0,0 
[ NO ] = 
3,5 
2,0 
= 1,75 M 
[ NO2 ] = 
1,5 
2,0 
= 0,75 M 
[ CO2 ] 
2,0 
= 
3,5 
= 1,75 M 
[ CO ] = 
3,0 
2,0 
= 1,50 M 
1,75 
1,50 0,75 
1,75 
= KC x 
x 
3,0625 
1,125 
= KC KC = 2,72 
05. Em um recipiente de 400 mL são colocados 2 mols de PCl5 gasoso a 
uma determinada temperatura. Esse gás se decompõem segundo a reação 
química abaixo, e, o equilíbrio foi alcançado quando 20% do pentacloreto de 
fósforo reagiram (% em mols). A constante de equilíbrio, Kc, nessas condições, 
vale: 
a) 4,0. 
b) 1,0. 
c) 0,5. 
d) 0,25. 
e) 0,025. 
PCl5 PCl3 + Cl2 
início 2,0 0,0 0,0 
reage / produz 0,4 
Reage : n = 0,2 x 2 = 0,4 mol 
0,4 0,4 
0,4 0,4 1,6 equilíbrio 
[ PCl3 ] = 
0,4 
0,4 
= 1,0 M 
[ Cl2 ] = 
0,4 
0,4 
= 1,0 M 
[ PCl5 ] = 
1,6 
0,4 
= 4,0 M 
= KC 
x 
[ PCl5 ] 
[ PCl3 ] [ Cl2 ] 1,0 x 1,0 
4,0 
= 
= KC 
4,0 
1,0 
KC = 0,25 
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Considere um sistema em equilíbrio químico, com as substâncias A, B, C e D. 
A + B C + D 
Se, por algum motivo, houver modificação em uma das velocidades, 
teremos mudanças nas concentrações das substâncias 
Esta modificação em uma das velocidades ocasiona o que 
denominamos de DESLOCAMENTO DO EQUILÍBRIO 
que será no sentido da MAIOR VELOCIDADE 
A + B C + D 
v1 
v2 
Equilíbrio inicial 
Aumentando v1, 
o deslocamento é para a direita A + B C + D 
v1 
v2 
Aumentando v2, 
o deslocamento é para a esquerda 
A + B C + D 
v1 
v2 
Porém, após certo tempo, a reação volta a estabelecer um 
novo equilíbrio químico, mas com valores de 
concentrações e velocidades diferentes das iniciais 
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O químico 
Henri Louis Le Chatelier 
propôs um princípio que afirma: 
“Quando um sistema em equilíbrio sofre algum tipo 
de perturbação externa, ele se deslocará no sentido de minimizar 
essa perturbação, 
a fim de atingir novamente uma situação de equilíbrio” 
É possível provocar alteração em um equilíbrio químico por: 
 variações de temperatura. 
 variações de concentração dos participantes da reação. 
 Pressão total sobre o sistema. 
TEMPERATURA 
Observando a reação 
incolor 
ΔH < 0 N2O4(g) 2 NO2(g) 
EXOTÉRMICA 
ENDOTÉRMICA Castanho 
avermelhado 
Balão a 100°C 
Cor interna é 
CASTANHO-AVERMELHADO 
Balão a 0°C 
Cor interna é INCOLOR 
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Podemos observar que o 
aumento da temperatura favorece a reação que é ENDOTÉRMICA, 
e a 
redução da temperatura favorece a reação que é EXOTÉRMICA 
Podemos generalizar dizendo que um(a) ... 
AUMENTO DE TEMPERATURA 
desloca o equilíbrio no 
SENTIDO ENDOTÉRMICODIMINUIÇÃO DE TEMPERATURA 
desloca o equilíbrio no 
SENTIDO EXOTÉRMICO 
Vamos analisar o equilíbrio abaixo: 
Cr2O7 
1 
2 
2 H 
2 – 
+ H2O 2 CrO4 
2 – 
+ + 
alaranjada amarela 
O acréscimo de uma base deixa a solução amarela, 
deslocando o equilíbrio para a direita 
O acréscimo de um ácido deixa a solução alaranjada, 
deslocando o equilíbrio para a esquerda 
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Podemos generalizar afirmando que um(a) ... 
AUMENTO DE CONCENTRAÇÃO 
 desloca o equilíbrio no 
SENTIDO OPOSTO 
da espécie química adicionada 
DIMINUIÇÃO DE CONCENTRAÇÃO 
 desloca o equilíbrio no mesmo 
 MESMO SENTIDO 
da espécie espécie retirada 
Alterações de pressão influenciam em equilíbrios que 
possuem espécies químicas no estado gasoso 
Considere a reação química em equilíbrio abaixo 
N2 ( g ) + 3 H2 ( g ) 2 NH3 ( g ) 
4 volumes 2 volumes 
o AUMENTO DE PRESSÃO 
sobre o sistema desloca o equilíbrio químico 
no sentido do MENOR VOLUME na fase gasosa 
a DIMINUIÇÃO DE PRESSÃO 
sobre o sistema desloca o equilíbrio químico 
no sentido do MAIOR VOLUME na fase gasosa 
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01) Considere a reação em equilíbrio químico: 
N2 (g) + O2 (g) 2 NO (g) 
É possível deslocá-lo para a direita: 
a) Retirando o N2 existente. 
b) Removendo o NO formado. 
c) Introduzindo um catalisador. 
d) Diminuindo a pressão, à temperatura constante. 
e) Aumentando a pressão, à temperatura constante. 
02) Temos o equilíbrio: 
Queremos aumentar a concentração de CO2(g) nesse equilíbrio. 
Para isso ocorrer, devemos: 
a) Aumentar a pressão sobre o sistema. 
b) Diminuir a pressão sobre o sistema. 
c) Adicionar H2(g) ao sistema. 
d) Retirar H2O(g) do sistema. 
e) Adicionar CO(g) ao sistema. 
CO( g ) + H2O( g ) CO2( g ) + H2( g ) 
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03) O equilíbrio gasoso representado pela equação : 
N2( g ) + O2( g ) 2 NO( g ) – 88 kj 
É deslocado no sentido de formação de NO(g), se : 
a) a pressão for abaixada. 
b) N2 for retirado. 
c) a temperatura for aumentada. 
d) for adicionado um catalisador sólido ao sistema. 
e) o volume do recipiente for diminuído. 
04) Nitrogênio e hidrogênio reagem para formar amônia segundo a equação: 
Se a mistura dos três gases estiver em equilíbrio, qual o efeito, em 
cada situação, sobre a quantidade de amônia, se provocar 
N2( g ) + 3 H2( g ) 2 NH3( g ) + 22 kcal 
I. Compressão da mistura. aumenta 
II. Aumento de temperatura. diminui 
III. Introdução de hidrogênio. aumenta 
a) aumenta, aumenta, aumenta. 
b) diminui, aumenta, diminui. 
c) aumenta, aumenta, diminui. 
d) diminui, diminui, aumenta. 
e) aumenta, diminui, aumenta. 
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É o caso especial de equilíbrio químico em que aparecem íons 
Cr2O7 2 H 
2 – 
+ H2O 2 CrO4 
2 – 
+ + 
Nos equilíbrios iônicos, também são definidos um 
grau de ionização ( a ) 
e uma constante de equilíbrio ( Ki ) 
Onde : ni é o número de mols dissociados 
 n é o número de mols inicial 
a n i 
n 
= 
GRAU DE IONIZAÇÃO 
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Para a reação: 
HCN (aq) H 
+ + 
(aq) (aq) CN 
– 
= Ki 
[ H ] [ CN ] 
[ HCN ] 
+ – 
01) X, Y e Z representam genericamente três ácidos que, quando dissolvidos 
 em um mesmo volume de água, à temperatura constante, comportam-se de 
 acordo com a tabela: 
Analise as afirmações, considerando os três ácidos: 
I. X representa o mais forte 
II. Z representa o mais fraco 
III. Y apresenta o maior grau de ionização 
mols dissolvidos mols ionizados 
X 
Y 
Z 
20 
10 
5 
2 
7 
1 
Está(ao) correta(s): 
a) Apenas I. 
b) Apenas II. 
c) Apenas III. 
d) Apenas I e II. 
e) I, II e III. 
a 
ni 
n 
= grau de ionização 
= 
2 
20 
a 
= 0,10 a 
= 10 % a 
X Y Z 
= 
7 
10 
a 
= 0,70 a 
= 70 % a 
= 
1 
5 
a 
= 0,20 a 
= 20 % a 
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02) A reação H3C – COOH H
+ + H3C – COO
 tem 
Ka = 1,8 x 10 
Dada amostra de vinagre foi diluída com água até se obter uma solução 
de [H+] = 1,0 x 10 – 3 mol/L 
– 5 
Nesta solução as concentrações em mol/L de CH3COO – e de CH3COOH 
são, respectivamente, da ordem de: 
– 
a) 3 x 10 – 1 e 5 x 10 – 10. 
[ H+] = 1,0 x 10 – 3 
[ CH3COO ] = 1,0 x 10 
– 3 – 
= Ki 
[ H ] + [ CH3COO ] – 
[ CH3COOH ] 
1,8 x 10 
– 5 
= 
1,0 x 10 – 3 1,0 x 10 – 3 x 
[ CH3COOH ] 
[ CH3COOH ] = 
1,0 x 10 
– 3 
1,0 x 10 
– 3 x 
1,8 x 10 – 5 
= 5,0 x 10 – 2 
b) 3 x 10 – 1 e 5 x 10 – 2. 
c) 1 x 10 – 3 e 5 x 10 – 5. 
d) 1 x 10 – 3 e 5 x 10 – 12. 
e) 1 x 10 – 3 e 5 x 10 – 2. 
É uma lei que relaciona 
 o grau de ionização 
com o volume (diluição) da solução 
Ki = 
 m α 2 
1 – α 
para solução de grau 
de ionização pequeno 
Ki = m α 
2 
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DEMONSTRAÇÃO DA FÓRMULA 
Para a reação: HA 
(aq) 
H + + (aq) (aq) 
A 
– 
início 0,0 0,0 n 
reage / produz ni = nα nα nα 
equilíbrio n – n α – nα nα 
[ ] 
V 
nα n α 
V V 
n ( 1 – α ) 
= Ki 
[ H ] [ A ] 
[ HCN ] 
+ – 
= 
V V 
x 
V 
n ( 1 – α ) 
nα nα 
= 
n α n α 
V V 
x 
V 
n ( 1 – α ) 
x 
Ki = 
 m α 
2 
1 – α 
para solução de grau 
de ionização pequeno Ki = m α 
2 
01) Uma solução 0,01 mol / L de um monoácido está 4,0% ionizada. 
A constante de ionização desse ácido é: 
m = 0,01 mol/L 
a = 4% 
= 1,0 . 10 – 2 mol/L 
= 0,04 = 4,0 . 10 – 2 
Ki = m α 
2 
Ki = 1,0 x 10 
– 2 x ( 4 x 10 – 2)2 
Ki = 1,0 x 10 
– 2 x 16 x 10 – 4 
Ki = 16 x 10 
– 6 
Ki = 1,6 x 10 
– 5 
a) 1,6 x 10 – 3. 
b) 1,6 x 10 – 5. 
c) 3,32 x 10 – 5. 
d) 4,0 x 10 – 5. 
e) 3,0 x 10 – 6. 
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02) A constante de ionização de um ácido HX, que se encontra 0,001% 
 dissociado, vale 10 – 11. A molaridade desse ácido, nessas condições 
 é : 
a) 10 
b) 0,001 
c) 10 
d) 0,10. 
e) 1,00. 
– 11 
– 5 
α = 0,001% 
Ki = 10 – 11 
m = ? 
= 0,00001 = 1,0 x 10 – 5 
Ki = m α 
2 
10 – 11 = m x ( 1,0 x 10 – 5)2 
10 – 11 = m x 10 – 10 
 10 – 11 
m = 
 10 – 10 
m = 10 – 1 
m = 0,10 mol/L 
03) O grau de dissociação iônica do hidróxido de amônio em solução 
 2 mol/L é 0,283% a 20°C. 
A constante de ionização da base, nesta temperatura, é igual a: 
a) 1,6 x 10 – 5 
b) 1,0 x 10 – 3 
c) 4,0 x 10 – 3 
d) 4,0 x 10 – 2 
e) 1,6 x 10 – 1 
α = 0,283% 
Ki = ? 
m = 2 mol/L 
= 0,00283 = 2,83 . 10 – 3 
Ki = m α 
2 
Ki = 2,0 x ( 2,83 x 10 
– 3)2 
Ki = 2 x 8 x 10 
– 6 
Ki = 16 x 10 
– 6 
Ki = 1,6 x 10 
– 5 
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04. Qual o valor de “Ka” para o HCN, sabendo-se que o ácido em 
solução 0,10 mol/L encontra-se 0,006% ionizado? 
α = 0,006% 
Ka = ? 
m = 0,10 mol/L 
= 0,00006 = 6 . 10 – 5 
Ki = m α 
2 
Ki = 1 x 10 
– 1 x 36 x 10 – 10 
Ki = 36 x 10 
– 11 
Ki = 3,6 x 10 
– 10 
Ki = 1,0 x 10 
– 1 ( 6 x 10 – 5)2 
a) 1,2 x 10 – 4. 
b) 3,6 x 10 – 10. 
c) 3,6 x 10 – 8. 
d) 3,6 x 10 – 5. 
e) 6,0 x 10 – 5.