Eq quimico

Prévia do material em texto

QUÍMICA II CURSO: TÉCNICO EM ELETRÔNICA (EJA) 
Página 1 Profª Monica Elias melias@iff.edu.br 
 
Equilíbrio Químico é a parte de química que estuda as reações reversíveis, que são as reações que ocorrem 
no sentido direto e no sentido inverso. 
 
V1= velocidade no sentido direto da reação. V2 = velocidade no sentido inverso da reação. 
 
1. Condições para que ocorra o equilíbrio químico 
 O equilíbrio químico se estabelece a partir do momento em que a velocidade da reação direta (V1) for 
igual à velocidade da reação inversa (V2). 
 O equilíbrio químico acontece em reações reversíveis, quando ambas atinge a mesma velocidade 
(V1=V2) ou seja, a reação direta e a indireta ocorrem simultaneamente. 
A medida que a reação avança a velocidade direta vai diminuindo e a inversa aumentando, até o momento em 
que as duas tornam-se iguais e a velocidade global nula ! V direta = V inversa 
Logo, 
V1 = k1 [A]a[B]b e V2 = k2 [X]x[Y]y 
 
2. Equilíbrio químico em reações gasosas 
 
2.1. CONSTANTE DE EQUILÍBRIO (KC): A constante de equilíbrio Kc é um número calculado a partir dos 
produtos e reagentes de uma reação. Esta constante mede o quanto uma reação é espontânea a uma 
determinada temperatura. O valor de Kc é igual ao quociente da multiplicação das concentrações molares dos 
produtos pela multiplicação das concentrações dos reagentes, sendo as concentrações elevadas aos 
respectivos coeficientes. 
 
Exemplo: 
 Reagente Produto 
 N2O4 2 NO2 
 Kc = [produtos] = [N2O4] 
 [reagentes] [NO2]² 
 
OBS.: 
 Os Sólidos não são incluídos na determinação de Kc, pois nos sólidos a concentração é sempre 
constante. 
NH 3(g)N2(g) 3H 2(g)+ 2
Direto 1
Inverso2
Kc [produtos]
[reagentes] [reagentes]
[produtos]
coeficiente
coeficiente
coeficiente
coeficiente
= .
.
[N2O4]
[NO2]
 
Página 2 Profª Monica Elias 
 Os catalisadores só aumentam a velocidade da reação, isto é, fazem com o equilíbrio se estabeleça 
mais rapidamente. Mas não o desloca, deste modo não altera o valor do Kc. 
 O Kc não altera a medida que a concentração, somente muda quando a temperatura varia. 
 Para cálculo do Kc deve-se utilizar a unidade mol/L, para os participantes. 
 Em soluções aquosas a água também não participa do Kc. 
 Quanto maior o Kc maior a probabilidade da reação direta. 
 Quanto menor o Kc maior a probabilidade da reação inversa. 
 
Questão 1 Construa a equação da constante de equilíbrio para as reações abaixo. 
a) C(s) +1/2 O2(g) CO(g) 
 
 
 
 
b) Pb(s) + 2Cl2(g) PbCl4(g) 
 
 
 
 
c) C2H5OH(l) +3 O2(g) 2 CO2(g) +3H2O(l) 
 
 
 
 
d) 2NO(g) + O2(g) 2 NO2(g) 
 
 
 
 
e) CH4(g) + 2O2(g) CO2(g) + 2H2O(g) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2.2. Gráficos das concentrações em função do tempo 
 
 No equilíbrio a concentração dos reagentes e a concentração dos produtos deve ser constante, mas 
não necessariamente iguais entre si. 
 
 Quando é atingido o equilíbrio químico, as reações direta e inversa continuam acontecendo, sendo portanto, 
este equilíbrio chamado de DINÂMICO. 
 
 
Página 2 Profª Monica Elias 
Questão 2 O PCl5 se decompõe, segundo a equação: 
PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g) 
 Ao iniciar havia 3,0 mols/L de PCl5 e ao ser alcançado o equilíbrio restou 0,5 mol/L do reagente não 
transformado. Calcular Kc. 
 PCl5 PCl3 Cl2 
Início 
reage 
equilíbrio 
 
 
Questão 3 Em um recipiente de 2L de capacidade encontra-se o seguinte sistema em equilíbrio: 
N2(g) + 3H2(g) 2NH3 (g) 
 Calcule o Kc sabendo que no equilíbrio existem 1 mol/L de N2 (g), 2 mols/L de H2(g) e 0,5 mol/L de NH3(g). 
 
 
 
 
 
Questão 4 Na reação de esterificação 
H3CCOOH + C2H5OH H2O + H3CCOOC2H5 
Verifica-se que a 25ºC, as concentrações das substâncias em equilíbrio são: 
[H3CCOOH]=0,33mol/L [H2O]=0,66mol/L [C2H5OH]=0,33mol/L [H3CCOOC2H5]=0,66mol/L 
A constante de equilíbrio Kc, a 25 ºC, vale: 
a) 5,0 b)4,0 c)0,66 d)0,33 e)0,11 
 
 
 
 
 
 
2.3. (Kp) constante de equilíbrio em pressões parciais: A constante Kp é uma constante de equilíbrio 
que se aplica nos casos envolvendo gases. É calculada a partir das pressões parciais e depende somente da 
temperatura. 
 
Kp ( p produtos)
( preagentes) (reagentes)
(produtos)
coeficiente
coeficiente
coeficiente
coeficiente
= .
.
 
Página 3 Profª Monica Elias 
 São incluídas somente as substâncias gasosas e o equilíbrio somente se altera com a variação de 
temperatura. 
 
2.4. Equilíbrio químico em reações gasosas 
 
Considere a formação da amônia, que ocorre em fase gasosa, num balão de volume V, em certa temperatura 
T sendo que cada gás exerce uma pressão parcial Px. A pressão de cada gás pode ser calculada a partir da 
expressão: 
 
N2(g) + 3H2(g) 2 NH3(g) 
 
Questão 5 Considere os equilíbrios químicos e construa a expressão correta da constante de equilíbrio Kp: 
a) Na2CO3 (g) + CO2(g) + H2O(g) 2NaHCO3(s) b) CO(g) + H2O(g) CO2 (g) + H2(g) 
 
 
 
 
 
 
 
Questão 6 Dada à reação, calcule o Kp: 
a) H2 (g) + Cl 2(g) 2HCl (pressões respectivamente: 1,3 atm, 2 atm, 0,5 atm). 
 
 
 
 
Questão 7 Calcule o Kp do sistema em equilíbrio: 
 N2 (g) + 3 H2(g) 2NH3(g) sabendo que, nesse equilíbrio, a determinada temperatura, as pressões parciais são dos 
componentes são pN2= 0,5atm, pH2=1,5atm, pNH3= 2 atm. 
 
 
 
 
 
2.5. Equilíbrios em reações heterogêneas 
Há certas reações, nas quais se estabelece equilíbrio, em que reagentes e/ou produtos encontram-se em estados físicos 
distintos, como por exemplo: 
 
Página 4 Profª Monica Elias 
I - CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g) 
II - NH4Cl(s) NH3(g) + HCl(g) 
 Nesses casos, como a concentração dos componentes sólidos não varia, as constantes não incluem tais componentes. 
Construa as expressões das constantes de equilíbrio dessas reações. 
I - Kc = 
 Kp = 
II - Kc = 
 Kp = 
 
2.6. Deslocamento do equilíbrio químico (Princípio de Le Chatelier ou equilíbrio móvel) 
 
 “Quando um agente externo atua sobre uma reação em equilíbrio, o mesmo se deslocará no sentido de diminuir os efeitos 
causados pelo agente externo”. 
 Os agentes externos que podem deslocar o estado de equilíbrio são: 
 Variações nas concentrações de reagentes ou produtos; 
 Variações na temperatura; 
 Variações na pressão total. 
 
2.6.1. Concentração 
 Quando adicionarmos uma porção a mais de reagente irá ocorrer um aumento na concentração desse composto 
que irá acarretar uma nova, reorganização dos demais e um novo estado de equilíbrio. Irá acarretar o deslocamento 
para a direita. 
 Se adicionarmos uma maior concentração do produto, o equilíbrio deslocará para a esquerda. 
 Se removermos parte do produto imediatamente ocorre uma diminuição dos reagentes a fim de restabelecer o 
equilíbrio. diminuindo a velocidade inversa para favorecer a formação do produto. deslocando o equilíbrio para 
direita.2.6.1.1. Influência das variações nas concentrações 
 A adição de um componente (reagente ou produto) irá deslocar o equilíbrio no sentido de consumi-lo. 
 A remoção de um componente (reagente ou produto) irá deslocar o equilíbrio no sentido de regenerá-lo. 
As variações nas concentrações de reagentes e/ou produtos não modificam a constante Kc ou Kp. 
 Quando envolver ácidos e báses: 
 Se adicionarmos ácido: Aumentará a concentração de H+. 
 
Página 5 Profª Monica Elias 
 Se adicionarmos base: Os íons OH- retiram os H+. 
RESUMINDO 
 Aumenta a concentração desloca para o lado oposto. 
 Diminui a Concentração desloca para o mesmo lado. 
 Em meio Aquoso: Quando adicionarmos um íon (H+) estamos aumentando a concentração ácida o que favorece o 
deslocamento do equilíbrio. 
 Quando adicionamos uma solução básica, os íons OH- consomem o H+ deslocando o equilíbrio. 
 
Questão 8 Na reação de síntese da amônia. N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g) 
I - Adicionando N2 ou H2. Justifique 
II - Removendo-se NH3. Justifique 
Questão 9 2CrO4-2(aq) + 2H+(aq) Cr2O7-2(aq) + H2O (l) 
 amarelo laranja 
 [CrO4-2(aq) ] < [Cr2O7-2 ] sistema fica imediatamente na cor laranja 
 [CrO4-2(aq)] > [Cr2O7-2] sistema fica imediatamente na cor amarelo 
 Mas como o equilíbrio é dinâmico. Ao adicionarmos ou tirarmos algum componente vai haver deslocamento do 
equilíbrio. Com isso, responda o que se pede sobre o deslocamento do equilíbrio. 
a) ↑ [H+] 
b) ↓ [CrO4-2(aq) ] 
c) ↑ [CrO4-2(aq) ] 
d) ↑ [Cr2O7-2 ] 
e) ↓ [H+] 
 
Página 6 Profª Monica Elias 
f) ↓ [Cr2O7-2 ] 
g) Adicionou base OH- 
2.6.2. Pressão: Quando aumentamos a pressão sobre um equilíbrio gasoso, a temperatura constante, ele se desloca no 
sentido da reação capaz de diminuir esse efeito. Isto é: 
 Aumenta a pressão ↔ Contração de volume ↔ O equilíbrio desloca para o lado de menor nº de mols. E se o 
nº de mols for o mesmo em ambos os lados o equilíbrio não sofre alteração. 
 Diminui a pressão ↔ expande o volume ↔ O equilíbrio desloca-se para o lado de maior nº de mols. 
 A adição de gás inerte não afeta o equilíbrio da reação 
 
2.6.3. Influência das variações na pressão total - As variações de pressão somente afetarão os equilíbrios que 
apresentam componentes gasosos, nos quais a diferença de mols gasosos entre reagentes e produtos seja diferente de 
zero. 
 Um aumento na pressão total (redução de volume) desloca o equilíbrio no sentido do menor número de mols gasosos. 
 A diminuição na pressão total (aumento de volume) desloca o equilíbrio no sentido do maior número de mols gasosos. 
 Se a diferença de mols gasosos for nula as variações de pressão não deslocam o equilíbrio. 
 
Questão 10 Na síntese da amônia ocorre diminuição no número de mols gasosos entre reagentes e produtos. Responda: 
N2(g) + 3H2(g) 2NH3 (g) 
I - Um aumento na pressão desloca o equilíbrio no sentido? 
II - Uma redução de pressão desloca o equilíbrio no sentido? 
2.6.4. Temperatura 
 
2.6.4.1. Se a reação for exotérmica: 
 Se aumentarmos a temperatura ↔ Desloca o equilíbrio para esquerda 
 Se diminuirmos a temperatura ↔ o equilíbrio desloca para a direita 
 
Página 7 Profª Monica Elias 
2.6.4.2. Se a reação for endotérmica: 
 Se aumentarmos a temperatura o equilíbrio desloca para direita 
 Se diminuirmos a temperatura o equilíbrio desloca para a esquerda 
 A mudança na temperatura é o único fator que altera o valor da constante de equilíbrio (Kc ou Kp). 
 
2.6.4.3. Influência das variações na temperatura 
 Um aumento na temperatura (incremento de energia) favorece a reação no sentido endotérmico. 
 Uma diminuição na temperatura (remoção de energia) favorece a reação no sentido exotérmico. 
 para reações exotérmicas: T  Kc  
 para reações endotérmicas: T  Kc  
 
Questão 11 A síntese da amônia é exotérmica: N2(g) + 3H2(g) 2NH3 (g) ΔH = - 17 kcal/mol 
Justifique o que ocorre com o equilíbrio da reação se houver: 
a) Um aumento na temperatura 
b) Um resfriamento (diminuição na temperatura) 
c) ↑ [N2(g)] 
d) ↓ Pressão total do sistema 
e) ↓ [H2(g)] 
f) ↑ [NH3 (g)] 
 
Página 8 Profª Monica Elias 
g) O que fazer com a temperatura para elevar a produção de amônia? 
Questão 12 Dado o sistema em equilíbrio: 
CaO(s) + 4CO(g) CaCO3(s) +CO2 (g) ∆H= -217Kcal/mol 
Determine em que sentido o equilíbrio se desloca: 
a) Adicionando CO(g) 
b) Adicionando CaO(s) 
c) Retirando uma parte de CO2 
d) Aumentando a pressão 
e) Adicionando CaCO3(s) 
f) Diminuindo a pressão 
g) Aumentando da temperatura 
h) Introduzindo um catalisador 
 
 
 
Página 9 Profª Monica Elias 
Questão 13 Escreva a expressão do Kp e do Kc 
a) CaO(s) + 4CO(g) CaCO3(s) +CO2 (g) ∆H= -217Kcal/mol 
 
 
 
Questão 14 Considere o equilíbrio: 
PCl3 (g) + Cl2(g) PCl5 (g) ∆H= -124 KJ 
Escreva a expressão da constante de equilíbrio. Verifique qual o efeito ao sistema em equilíbrio de: 
a) adição de Cloro 
b) adição do PCl3 
c) aumento da pressão 
d) adição de um catalisador 
e) remover parte PCl5 
f) aumentar a temperatura 
Questão 15 Dado o equilíbrio: 
2SO2(g) + O 2 (g) 2SO3(g) ∆H= ‐198,2 kJ/mol 
Determine em que sentido ele se deslocará quando: 
a) aumentarmos a pressão sobre sistema 
b) retirarmos O2 do sistema 
 
Página 10 Profª Monica Elias 
c) adicionarmos SO2 ao sistema. 
d) aumentarmos a temperatura do sistema 
 
4) Temos o seguinte equilíbrio: 
CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g) 
Queremos aumentar a concentração de CO2 nesse equilíbrio. Para isso ocorrer, devemos: 
a) aumentar a pressão do sistema 
b) diminuir a pressão do sistema 
c) adicionar H2 ao sistema 
d) retirada H2O do sistema 
e) adicionar CO ao sistema