lista 1_equilíbrio químico_FQA_209-1

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Fundamentos de Química Analítica 
Lista de Exercícios – Equilíbrio Químico (Lista 1) 
1. Explique o que está errado com as seguintes proposições: 
a) Sempre que uma reação atinge o equilíbrio, toda a reação para. 
b) Se mais reagente é utilizado, a constante de equilíbrio terá um maior valor. 
2. Considere os equilíbrios a seguir, nos quais todos os íons são aquosos: 
I. Ag+ + Cl− →⃖ AgCl(aq) K = 2,0x103 
II. AgCl(𝑎𝑞) + Cl− →⃖ AgCl2
− K = 9,3x101 
III. AgCl(s) →⃖ Ag+ + Cl− K = 1,8x10−10 
a) Calcule o valor numérico da constante de equilíbrio para a reação 𝐴𝑔𝐶𝑙(𝑠)
→⃖ 𝐴𝑔𝐶𝑙(𝑎𝑞). (Resposta: 3,6x10-7) 
b) Calcule a concentração de AgCl(aq) em equilíbrio com AgCl sólido não 
dissolvido em excesso. (Resposta: 3,6x10-7) 
c) Encontre o valor numérico de K para a reação 𝐴𝑔𝐶𝑙2
− →⃖ 𝐴𝑔𝐶𝑙(𝑠) + 𝐶𝑙−. 
(Resposta: 3,0x104) 
3. A partir das equações: 
I. 𝐻𝑂𝐶𝑙 →⃖ 𝐻+ + 𝑂𝐶𝑙− 𝐾 = 3,0𝑥10−8 
II. 𝐻𝑂𝐶𝑙 + 𝑂𝐵𝑟− →⃖ 𝐻𝑂𝐵𝑟 + 𝑂𝐶𝑙− 𝑘 = 15 
Determine o valor de K para a reação. (Resposta: 2,0x10-9) 
4. Coloca-se uma amostra de 0,10 mol de ozônio puro, O3, em um recipiente fechado 
de 1,0 L e deixa-se que a reação 2𝑂3(𝑔) →⃖ 3𝑂2(𝑔) atinja o equilíbrio. Coloca-se 
uma amostra de 0,50 mol de ozônio puro em um recipiente de 1,0 L, na mesma 
temperatura, e deixa-se que atinja o equilíbrio. Sem fazer qualquer cálculo, 
prediga quais das quantidades abaixo são diferentes nos dois recipientes e quais 
serão iguais. 
a) Quantidade de O2. 
Resposta: como o volume é o mesmo, o número de mols de O2 é maior no 
segundo experimento. 
b) Concentração de O2. 
Resposta: como Kc é uma constante e o denominador é maior no segundo 
caso, o numerador tem de ser maior ; logo a concentração de O2 é maior no 
segundo caso. 
c) A razão 
[𝑂2]
[𝑂3]
⁄ 
Resposta: Embora 
[𝑂2]
3
[𝑂3]2
⁄ seja o mesmo, 
[𝑂2]
[𝑂3]
⁄ será diferente, 
resultado que se pode confirmar resolvendo o Kc nos dois casos. 
d) A razão 
[𝑂2]
3
[𝑂3]2
⁄ 
Resposta: Como Kc é uma constante,
[𝑂2]
3
[𝑂3]2
⁄ é o mesmo. 
e) A razão 
[𝑂3]
2
[𝑂2]3
⁄ 
Resposta: Como 
[𝑂2]
3
[𝑂3]2
⁄ é o mesmo, seu inverso tem de ser o mesmo. 
5. Escreva o quociente da reação Q para: 
a) 4𝐵𝑖(𝑠) + 3𝑂2(𝑔) →⃖ 𝐵𝑖2𝑂3(𝑠) 
Resposta:𝑄 = 1 (𝑃𝑂2)
2⁄ 
b) 𝑀𝑔𝑆𝑂4. 7𝐻2𝑂(𝑠) →⃖ 𝑀𝑔𝑆𝑂4(𝑠) + 𝐻2𝑂(𝑔) 
Resposta: 𝑄 = (𝑃𝐻2𝑂)
7 
c) 𝑁2𝑂3(𝑔) →⃖ 𝑁𝑂(𝑔) + 𝑁𝑂2(𝑔) 
Resposta: 𝑄 =
𝑃𝑁𝑂𝑃𝑁𝑂2
𝑃𝑁2𝑂3
⁄ 
d) 3𝐶𝑙𝑂−(𝑎𝑞) →⃖ 𝐶𝑙−(𝑎𝑞) + 𝐶𝑙𝑂3
−(𝑎𝑞) 
Resposta: 𝑄 =
[𝐶𝑙−][𝐶𝑙𝑂3
−]
[𝐶𝑙𝑂−]3⁄ 
e) 𝐿𝑖2𝐶𝑂3(𝑠) →⃖ 𝐿𝑖2𝑂(𝑠) + 𝐶𝑂2(𝑔) 
Resposta: 𝑄 = 𝑃𝐶𝑂2 
f) 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻(𝑎𝑞) + 𝐻2𝑂(𝑙) →⃖ 𝐻3𝑂
+(𝑎𝑞) + 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂
−(𝑎𝑞) 
Resposta: 𝑄 =
[𝐻3𝑂
+][𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂
−]
[𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻]
⁄ 
 
6. Calcule a constante de equilíbrio químico, em 25℃, de cada uma das seguintes 
reações: 
a) A combustão do hidrogênio 
2𝐻2(𝑔) + 𝑂2(𝑔) →⃖ 2𝐻2𝑂(𝑔) 
Resposta: K= 1,2x1080 
b) A oxidação do monóxido de carbono 
2𝐶𝑂(𝑔) + 𝑂2(𝑔) →⃖ 2𝐶𝑂2(𝑔) 
Resposta: K= 1,3x1090 
c) A decomposição do carbonato de cálcio 
𝐶𝑎𝐶𝑂3(𝑠) →⃖ 𝐶𝑎𝑂(𝑠) + 𝐶𝑂2(𝑔) 
Resposta: K= 1,4x10-23 
Dados: 
Composto Energia livre molar: ∆𝑮𝒇
° (𝑲𝑱 𝒎𝒐𝒍−𝟏) 
H2(g) 0 
O2(g) 0 
H2O(g) -228,57 
CO(g) -137,17 
CO2(g) -394,36 
CaCO3(s) -1128,8 
CaO(s) -604,03 
R = 8,314 J K-1 mol-1;T = 25℃ = 298,15 K 
7. Calcule a energia livre padrão de cada uma das seguintes reações: 
a) 𝐼2(𝑔) →⃖ 2𝐼(𝑔), K = 6,8 em 1200 K. 
(Resposta: -19 KJ mol-1) 
b) 𝐴𝑔2𝐶𝑟𝑂4(𝑠) →⃖ 2𝐴𝑔
+(𝑎𝑞) + 𝐶𝑟𝑂4
2−(𝑎𝑞) , K = 1,1x10-12 e, 298 K. 
(Resposta: +68 KJ mol-1) 
8. Responda: 
a) Uma variação favorável de entropia ocorre quando ∆𝑆é positivo. A ordem do 
sistema aumenta ou diminui quando ∆𝑆é positivo? (Resposta: aumenta) 
b) Uma variação favorável de entalpia ocorre quando ∆𝐻é negativo. O sistema 
absorve ou libera calor quando ∆𝐻é negativo? (Resposta: libera) 
c) Escreva a relação entre ∆𝐺, ∆𝐻 𝑒 ∆𝑆. Use os resultados de (a) e (b) para 
dizer se ∆𝐺será positivo ou negativo para mudanças espontâneas. (Resposta: 
negativo) 
9. Se Q = 1,0 para a reação 𝑁2(𝑔) + 𝑂2(𝑔) →⃖ 2𝑁𝑂(𝑔)em 25℃, ela tenderá a 
formar produtos, formar reagentes ou estará em equilíbrio? 
Dados: 
Composto Energia livre molar: ∆𝑮𝒇
° (𝑲𝑱 𝒎𝒐𝒍−𝟏) 
N2(g) 0 
O2(g) 0 
NO(g) 86,55 
R = 8,314 J K-1 mol-1;T = 25℃ = 298,15 K 
Resposta: formar reagentes. 
10. Calcule a energia livre da reação 𝐼2(𝑔) →⃖ 2𝐼(𝑔), em 1200 K (K = 6,8), quando 
as pressões parciais de I2 e I forem 0,13 bar e 0,98 bar, respectivamente. Qual é a 
direção espontânea da reação? Explique de forma resumida. 
Resposta: 8,3x10-1 KJ mol-1. Como a energia livre da reação é positiva, a reação 
é espontânea para produzir I2. 
11. Para a reação 𝑁2(𝑔) + 3𝐻2(𝑔) →⃖ 2𝑁𝐻3(𝑔) em 400 K, K=41. Encontre o valor 
de K para cada uma das seguintes reações na mesma temperatura. 
a) 2𝑁𝐻3(𝑔) →⃖ 𝑁2(𝑔) + 3𝐻2(𝑔) (Resposta: 0,024) 
b) 
1
2
𝑁2(𝑔) +
3
2
𝐻2(𝑔) →⃖ 𝑁𝐻3(𝑔) (Resposta: 6,4) 
c) 2𝑁2(𝑔) + 6𝐻2(𝑔) →⃖ 4𝑁𝐻3(𝑔) (Resposta: 1,7x10
3) 
12. Para a reação 𝐻2(𝑔) + 𝐵𝑟2(𝑔) →⃖ 2𝐻𝐵𝑟(𝑔), K = 7,2x10
-4,a 1362 K, e ∆𝐻°é 
positivo. Um recipiente é carregado com 48,0 Pa de HBr, 1370 Pa de H2 e 3310 
Pa de Br2 a 1362 K. 
a) A reação avançará para a direita ou para a esquerda para atingir o equilíbrio? 
(Resposta: direita) 
b) Calcule a pressão (em pascal) de cada espécie no recipiente no equilíbrio. 
(Resposta: P(HBr): 58,3 Pa; P(H2): 1341,6 Pa; P(Br2): 3282 Pa) 
c) Se a mistura no equilíbrio é comprimida à metade de seu volume original, a 
reação irá para a direita ou para a esquerda para restabelecer o equilíbrio? 
(Resposta: nenhum dos dois) 
d) Se a mistura no equilíbrio é aquecida de 1362 a 1407 K, o HBr será formado 
ou consumido de forma a restabelecer o equilíbrio? (Resposta: formado) 
13. Para a reação 𝐻2(𝑔) + 𝐼2(𝑔) →⃖ 2𝐻𝐼(𝑔), K = 160 em 500K. A análise da 
mistura de reação em 500 K mostrou que sua composição é P(HI): 0,10 bar; 
P(H2): 0,20 bar e P(I2): 0,10 bar. 
a) Calcule o quociente da reação. Será que a reação está em equilíbrio? 
(Resposta: Q = 0,50. A reação não está em equilíbrio) 
b) Caso não esteja, a tendência é formar mais reagentes ou mais produtos? 
(Resposta: produtos) 
14. Examine o equilíbrio 4𝑁𝐻3(𝑔) + 5𝑂2(𝑔) →⃖ 4𝑁𝑂(𝑔) + 6𝐻2𝑂(𝑔) 
a) O que acontece com a pressão parcial de NH3 quando a pressão parcial de 
NO aumenta? (Resposta: aumenta) 
b) Será que a diminuição da pressão parcial de NH3 faz a pressão parcial de O2 
diminuir? (Resposta: sim) 
15. Diga, para cada um dos seguintes equilíbrios se haverá deslocamento na direção 
dos reagentes ou dos produtos quando a temperatura aumentar. 
a) 𝑁2𝑂4(𝑔) →⃖ 2𝑁𝑂2(𝑔) ∆𝐻
° = +57𝐾𝐽 (Resposta: produtos) 
b) 𝑁𝑖(𝑠) + 4𝐶𝑂(𝑔) →⃖ 𝑁𝑖(𝐶𝑂)4(𝑔) ∆𝐻
° = −161𝐾𝐽 (Resposta: reagentes) 
c) 𝑋2(𝑔) →⃖ 2𝑋(𝑔), onde X é um halogênio. (Resposta: produtos)