Equilíbrio Químico

Prévia do material em texto

Disciplina: Química Geral CQ167 
Professor: Joaquim D. Da Motta Neto 
Lista de exercícios #12 
Assuntos: Termodinâmica. Energia livre. Equilíbrio químico. 
 
 
1. Quando -D-glicose é dissolvida em água, ela sofre uma conversão parcial a -D-glicose (um 
açúcar de mesmo peso molecular mas propriedades físicas ligeiramente diferentes). Esta 
conversão, chamada mutarotação, prossegue até que 63,6% da glicose está na forma . 
Assumindo que o equilíbrio tenha sido atingido, calcule a constante de equilíbrio (K) e a 
variação de energia livre padrão G0 para a reação -D-glicose ⇌ -D-glicose. (1 ponto) 
 Resposta: G0 = -1382,6 J.mol-1 
2. O equilíbrio p-xiloquinona + branco de metileno ⇌ p-xilohidroquinona + azul de metileno 
pode ser estudado observando-se a mudança de cor do sistema. Assim, 1 mmol de azul de 
metileno foi adicionado a 1 L de uma solução 0,24 M em p-xilohidroquinona e 0,012 M em 
p-xiloquinona. Foi determinado que 4% do azul de metileno foi reduzido a branco de 
metileno. Qual é a constante de equilíbrio para esta reação ? (1 ponto) Resposta: K = 
478,3 
 
3. Calcular a constante de equilíbrio a 25C para a formação de benzeno a partir de acetileno, 
3 HCCH (g) ⇌ C6H6 (g) 
 
A partir dos dados termodinâmicos da tabela abaixo (1 ponto) 
 
composto calor de formação (kcal.mol
-1
) entropia padrão (cal.mol
-1
.K
-1
) 
benzeno 19,82 64,34 
acetileno 54,19 48,00 
 
4. Quais são as interpretações das energias livres? Qual é a diferença entre elas? (1,0 ponto) 
 
5. Considere a reação SnO2 (s) + 2 H2 (g) ⇌ 2 H2O (vapor) + Sn0 (fundido). (a) Calcule Kp a 
uma temperatura de 900 K, quando a mistura de equilíbrio contém 45% de H2; (b) calcule Kp 
a 1100 K, quando a mistura de equilíbrio contém 24% em volume de H2. (c) Você 
recomendaria temperaturas mais altas ou mais baixas para uma redução de estanho mais 
eficiente ? (1 ponto) 
 
6. Qual a expressão da energia livre de Gibbs ? Qual o significado de cada componente ? (1 pto.) 
 
 
7. Considere a reação Fe3O4 (s) + CO (g) = 3 FeO (s) + CO2 (g). A uma temperatura de 600C, a 
constante de equilíbrio é Kp = 1,15. Determine as quantidades de cada substância nas condi- 
ções de equilíbrio, se na mistura original estavam presentes 1 mol de Fe3O4 , 2 moles de CO, 
0,5 mol de FeO e 0,3 mol de CO2. Quais as pressões parciais de CO e CO2 se a pressão total é 
5,00 atm ? Qual o grau de avanço da reação ? (1 ponto) Resposta:  = 93 % 
 
8. Calcule a constante de equilíbrio Kp para a reação S (s) + 2 CO (g) = SO2 (g) + 2 C (s) . Na 
temperatura em questão, 2 atm de CO são introduzidas num vaso de reação contendo enxôfre 
sólido em excesso, e uma pressão de equilíbrio final de 1,03 atm é observada. Qual é o grau 
de avanço da reação? (2 pontos) Resposta: Kp = 269,44 atm
-1
;  = 97 %. 
 
9. Para a reação N2O4 (g) = 2 NO2 (g) a 300 K, a constante de equilíbrio é Kp = 0,174. Calcule o 
peso molecular aparente de uma mistura de equilíbrio de N2O4 e NO2 formada pela 
dissociação de 1 mol de N2O4 puro sob uma pressão total de 1 atm e temperatura de 300 K. 
Qual o grau de avanço da reação sob estas condições ? (1 ponto) Resposta: 
M
= 76,4 
g.mol
-1
; =20,4% 
 
 
Lembre-se do procedimento para cálculos de equilíbrio: (1) escrever a reação química 
balanceada (pois você precisa saber os coeficientes). (2) Anotar as quantidades de cada 
componente no início da reação. (3) Anotar as modificações de cada componente em função de 
um parâmetro associado com o grau de avanço da reação. (4) A simples soma dos itens (2) e (3) 
fornece as quantidades de cada componente no equilíbrio. (5) Montar a expressão do quociente 
de reação, e efetuar os cálculos. Freqüentemente o procedimento resulta numa equação de 
segundo grau. (6) Após resolver a equação, você tem duas raízes. Na maior parte dos casos, é 
fácil reconhecer que uma delas é absurda. Escolha a outra. 
 
 
Formulário: 
 
 G G RT Qo   ln
, onde Q é o quociente de reação; 
 
A constante de equilíbrio é dada por 
K
produtos
reagentes
x
y


[ ]
[ ]
, onde x e y são os coeficientes 
estequeométricos de cada componente na reação de interesse. Atenção ! Estes coeficientes não 
são as ordens de reação estudadas em cinética.