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FRENTE: QUÍMICA PROFESSOR: JOÃO FAÇANHA ASSUNTO: DESLOCAMENTO DO EQUILÍBRIO QUÍMICO 020.853 – 145913/19 fariasbrito.com.br @fariasbrito canalfariasbrito@fariasbrito colegiofariasbrito NÚCLEO ALDEOTA (85) 3486.9000 NÚCLEO CENTRAL (85) 3464.7788 (85) 3064.2850 NÚCLEO SUL (85) 3260.6164 NÚCLEO EUSÉBIO (88) 3677.8000 NÚCLEO SOBRAL CIÊNCIAS DA NATUREZA E SUAS TECNOLOGIAS FUNDAMENTOS AULA 22 1. O Princípio de Le Chatelier Quando um sistema em equilíbrio é perturbado por algum fator externo, ele sai desse estado, reorganiza-se e “desloca-se” no sentido que anule o tal fator para que um novo estado de equilíbrio seja atingido. Tais perturbações são: concentração dos componentes da reação, temperatura e pressão. a) Concentração De forma resumida, ao aumentar a concentração dos reagentes, o equilíbrio será deslocado no sentido de formar mais produtos. Ao reduzir a concentração dos reagentes, o equilíbrio será deslocado no sentido de repor o que foi perdido dos reagentes. Ao aumentar a concentração dos produtos, o equilíbrio será deslocado no sentido para formar mais reagentes e ao diminuir a concentração dos produtos, o equilíbrio será deslocado no sentido de repor o que foi perdido dos produtos. Ou seja, de forma geral: ↑ Concentração: desloca para o sentido oposto. ↓ Concentração: desloca para o mesmo sentido. b) Temperatura Para entender o efeito temperatura (o único efeito que vai alterar o valor da constante de equilíbrio), temos que lembrar um pouco de termoquímica: Uma reação endotérmica (ΔH > 0) absorve energia da vizinhança enquanto uma exotérmica (ΔH < 0) libera energia para a vizinhança. Dessa forma, entende-se que: ↑ Temperatura: desloca no sentido endotérmico. ↓ Temperatura: desloca no sentido exotérmico. c) Pressão Para entender melhor o efeito da pressão, basta lembrar que pressão é inversamente proporcional ao volume do recipiente. Ou seja: ↑ Pressão: desloca no sentido que possuir menor volume gasoso. ↓ Pressão: desloca no sentido que possuir maior volume gasoso. Observações importantes: • Aumento de concentração de componente sólido não ocorre deslocamento do equilíbrio. • Adição de catalisador apenas acelera a reação, porém não desloca o equilíbrio e nem muito menos altera o rendimento reacional. • Alterar a pressão parcial de um componente é diferente de alterar a pressão total do sistema (tópico C.) • Se a questão falar de alteração na pressão parcial pense como concentração. Aumento da pressão parcial desloca no sentido oposto e redução da pressão parcial desloca no mesmo sentido. • Adição de gás inerte em um sistema a volume constante não desloca o equilíbrio químico. 2 020.853 – 145913/19 MÓDULO DE ESTUDO 01. Hipóxia ou mal das alturas consiste na diminuição de oxigênio (O2) no sangue arterial do organismo. Por essa razão, muitos atletas apresentam mal-estar (dores de cabeça, tontura, falta de ar etc.) ao praticarem atividade física em altitudes elevadas. Nessas condições, ocorrerá uma diminuição na concentração de hemoglobina oxigenada (HbO2) em equilíbrio no sangue, conforme a relação: ( ) ( )+ �2aq 2 aqHb O HbO Mal da montanha. Disponível em: <www.feng.pucrs.br>. Acesso em: 11 fev. 2015. Adaptado. A alteração da concentração de hemoglobina oxigenada no sangue ocorre por causa do(a) A) elevação da pressão arterial. b) aumento da temperatura corporal. c) redução da temperatura do ambiente. d) queda da pressão parcial de oxigênio. e) diminuição da quantidade de hemácias. 02. Os refrigerantes têm-se tornado cada vez mais o alvo de políticas públicas de saúde. Os de cola apresentam ácido fosfórico, substância prejudicial à fixação de cálcio, o mineral que é o principal componente da matriz dos dentes. A cárie é um processo dinâmico de desequilíbrio do processo de desmineralização dentária, perda de minerais em razão da acidez. Sabe-se que o principal componente do esmalte do dente é um sal denominado hidroxiapatita. O refrigerante, pela presença da sacarose, faz decrescer o pH do biofilme (placa bacteriana), provocando a desmineralização do esmalte dentário. Os mecanismos de defesa salivar levam de 20 a 30 minutos para normalizar o nível do pH, remineralizando o dente. A equação química seguinte representa esse processo: GROISMAN, S. Impacto do refrigerante nos dentes é avaliado sem tirá-lo da dieta. Disponível em: <http://www.isaude.net>. Acesso em: 1 maio 2010. Adaptado. Considerando que uma pessoa consuma refrigerantes diariamente, poderá ocorrer um processo de desmineralização dentária, devido ao aumento da concentração de A) OH–, que reage com os íons Ca2+, deslocando o equilíbrio para a direita. B) H+, que reage com as hidroxilas OH–, deslocando o equilíbrio para a direita. C) OH–, que reage com os íons Ca2+, deslocando o equilíbrio para a esquerda. D) H+, que reage com as hidroxilas OH–, deslocando o equilíbrio para a esquerda. E) Ca2+, que reage com as hidroxilas OH–, deslocando o equilíbrio para a esquerda. 03. O sulfato de bário (BaSO4) é mundialmente utilizado na forma de suspensão como contraste em radiografias de esôfago, estômago e intestino. Por se tratar de um sal pouco solúvel, quando em meio aquoso estabelece o seguinte equilíbrio: ( ) ( ) ( ) + −→ +← 2 24 s aq 4 aqBaSO Ba SO Por causa da toxicidade do bário (Ba2+), é desejado que o contraste não seja absorvido, sendo totalmente eliminado nas fezes. A eventual absorção de íons Ba2+ porém, pode levar a reações adversas ainda nas primeiras horas após sua administração, como vômito, cólicas, diarreia, tremores, crises convulsivas e até mesmo a morte. PEREIRA, L. F. Entenda o caso da intoxicação por Celobar®. Disponível em: <www.unifesp.br>. Acesso em: 20 nov. 2013. Adaptado. Para garantir a segurança do paciente que fizer uso do contraste, deve-se preparar essa suspensão em A) água destilada. B) soro fisiológico. C) solução de cloreto de bário, BaCℓ2. D) solução de sulfato de bário, BaSO4. E) solução de sulfato de potássio, K2SO4. 04. Às vezes, ao abrir um refrigerante, percebe-se que uma parte do produto vaza rapidamente pela extremidade do recipiente. A explicação para esse fato está relacionada à perturbação do equilíbrio químico existente entre alguns dos ingredientes do produto, de acordo com a equação: ( ) ( )+ ℓ ���⇀↽���2 22 g 3( aq)CO H O H CO A alteração do equilíbrio anterior, relacionada ao vazamento do refrigerante nas condições descritas, tem como consequência a A) liberação de CO2 para o ambiente. B) elevação da temperatura do recipiente. C) elevação da pressão interna no recipiente. D) elevação da concentração de CO2 no líquido. E) formação de uma quantidade significativa de H2O. 05. O pH do solo pode variar em uma faixa significativa devido a várias causas. Por exemplo, o solo de áreas com chuvas escassas, mas com concentrações elevadas do sal solúvel carbonato de sódio (Na2CO3), torna-se básico devido à reação de hidrólise do íon carbonato, segundo o equilíbrio: ( ) ( ) ( ) − − −+ +ℓ ���⇀↽���aq aq 2 3 2 aq( ) 3CO H O HCO OH Esses tipos de solo são alcalinos demais para fins agrícolas e devem ser remediados pela utilização de aditivos químicos. BAIRD, C. Química ambiental. São Paulo: Artmed, 1995 Adaptado. 3 020.853 – 145913/19 MÓDULO DE ESTUDO Suponha que, para remediar uma amostra desse tipo de solo, um técnico tenha utilizado como aditivo a cal virgem (CaO). Nesse caso, a remediação A) foi realizada, pois o caráter básico da cal virgem promove o deslocamento do equilíbrio descrito para a direita, em decorrência da elevação de pH do meio. B) foi realizada, poiso caráter ácido da cal virgem promove o deslocamento do equilíbrio descrito para a esquerda, em decorrência da redução de pH do meio. C) não foi realizada, pois o caráter ácido da cal virgem promove o deslocamento do equilíbrio descrito para a direita, em decorrência da redução de pH do meio. D) não foi realizada, pois o caráter básico da cal virgem promove o deslocamento do equilíbrio descrito para a esquerda, em decorrência da elevação de pH do meio. E) não foi realizada, pois o caráter neutro da cal virgem promove o deslocamento do equilíbrio descrito para a esquerda, em decorrência da manutenção de pH do meio. 06. Os corais fixam-se sobre uma base de carbonato de cálcio (CaCO3) produzido por eles mesmos. O carbonato de cálcio em contato com a água do mar e com o gás carbônico dissolvido pode estabelecer o seguinte equilíbrio químico para a formação do hidrogenocarbonato de cálcio: ( ) ( ) ( ) ( )(g) 2 3g3 2 q2 aH O Ca HCCa O OCO C →+ ←+ ℓ Considerando um sistema fechado onde ocorre o equilíbrio químico da reação mostrada anteriormente, assinale a alternativa correta. A) Um aumento na concentração de carbonato causará um deslocamento do equilíbrio no sentido inverso da reação, no sentido dos reagentes. B) A diminuição da concentração do gás carbônico não causará o deslocamento do equilíbrio químico da reação. C) Um aumento na concentração do gás carbônico causará um deslocamento do equilíbrio no sentido direto da reação, o de formação do produto. D) Um aumento na concentração de carbonato causará, simultaneamente, um deslocamento do equilíbrio nos dois sentidos da reação. E) Um aumento na concentração do gás carbônico causará um deslocamento do equilíbrio no sentido inverso da reação, no sentido dos reagentes. 07. Uma das reações utilizadas para a demonstração de deslocamento de equilíbrio, devido à mudança de cor, é a representada pela equação a seguir: ( ) ( ) ( ) ( ) 2 2 2 24 aq aq 7 aq2 CrO 2 H Cr O H O − + −→+ +← ℓ sendo que, o cromato ( )( )24 aqCrO − possui cor amarela e o dicromato ( )22 7Cr O − possui cor alaranjada. Sobre esse equilíbrio foram feitas as seguintes afirmações: I. A adição de HCl provoca o deslocamento do equilíbrio para a direita; II. A adição de NaOH resulta na cor alaranjada da solução; III. A adição de HCl provoca o efeito do íon comum; IV.A adição de dicromato de potássio não desloca o equilíbrio. As afirmações corretas são: a) I e II b) II e IV c) I e III d) III e IV 08. Em uma aula prática, alguns alunos investigaram o equilíbrio existente entre as espécies químicas em solução aquosa. A equação química que representa o fenômeno estudado é descrita por ( ) ( ) ( ) ( ) ( )4 43 aq aq aq 3 aqFeC 3 NH SCN 3 NH C Fe SCN→+ +←ℓ ℓ Nessa investigação, os alunos misturaram quantidades iguais de solução de cloreto de ferro III e de tiocianato de amônio e a mistura produzida foi dividida em três frascos, A, B e C. A partir de então, realizaram os seguintes procedimentos: I. no frasco A, adicionaram uma ponta de espátula de cloreto de amônio sólido e agitaram até completa dissolução desse sólido; II. no frasco B, adicionaram algumas gotas de solução saturada de cloreto de ferro III; III. no frasco C, adicionaram algumas gotas de solução saturada de tiocianato de amônio. Considerando-se que em todas as adições tenha havido deslocamento do equilíbrio, é correto afirmar que esse deslocamento ocorreu no sentido da reação direta a) apenas no procedimento I. b) apenas no procedimento II. c) apenas nos procedimentos I e II. d) apenas nos procedimentos II e III. e) em todos os procedimentos. 09. O dióxido de nitrogênio é um gás de cor castanho- avermelhado, de cheiro forte e irritante. É um agente oxidante forte e sua presença na atmosfera contribui para a formação de chuvas ácidas. Em um recipiente contendo apenas NO2, ocorre o seguinte processo a temperatura constante: ( ) ( ) ( )2 g g 2 g2NO 2NO O→ +← 4 020.853 – 145913/19 MÓDULO DE ESTUDO As concentrações do reagente e dos produtos foram acompanhados com o passar do tempo, conforme mostra o gráfico a seguir. Analisando o gráfico, é correto o que se afirma em: I. O aumento da pressão favorece a formação de NO(g) e O2(g); II. Ao atingir o equilíbrio, a constante de equilíbrio terá valor de 640 ⋅ 10–3; III. As curvas A, B e C representam respectivamente as concentrações de NO2, NO e O2; IV. A partir de 6 s o sistema atinge o equilíbrio e não ocorre alteração nas concentrações; V. O aumento da pressão favorece o deslocamento da reação no sentido do NO2(g). Está correto o que se afirma apenas em A) I, III e V B) II e V C) II, IV e V D) III e V E) I e II 10. ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) + −→+ + ∆ >← ℓℓ ℓ 2 2 2 4 2aq aq6 aq CO H O 4 C COC 6 H O H 0 Rosa Azul A dissolução do cloreto de cobalto (II), CoCℓ2(s), em ácido clorídrico, HC ℓ (aq), leva à formação do sistema em equilíbrio químico representado pela equação química reversível. À temperatura ambiente, a coexistência de íons ( ) ( ) 2 2 6 aq Co H O + ,de cor rosa, com íons ( ) −ℓ 24 aqCoC , de cor azul, confere à solução uma coloração violeta. Entretanto, considerando o princípio de Le Chatelier, quando o equilíbrio químico é perturbado por fatores, como adição ou remoção de um reagente ou produto, variação da temperatura ou da pressão, o equilíbrio desloca-se até que um novo estado de equilíbrio seja estabelecido. A partir da análise das informações e da equação química, que representa o sistema em equilíbrio, é correto concluir: A) A reação química que ocorre no sentido direto, da esquerda para a direita, é exotérmica. B) A adição de íons cloreto no sistema em equilíbrio aumenta a concentração de íon ( ) ( ) 2 2 6 aq Co H O + . C) A retirada de moléculas de água do sistema em equilíbrio aumenta a intensidade da cor rosa. D) O aquecimento do sistema em equilíbrio favorece a formação do íon que torna a solução azul. E) O aumento da pressão sobre o sistema em equilíbrio químico favorece a formação de íons cloreto. 5 020.853 – 145913/19 MÓDULO DE ESTUDO RESOLUÇÃO 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 D B E A D C C D B D 01. Resposta do ponto de vista da disciplina de Química Teremos: ( ) ( )2 g 2 aq0 0 1 mol 0 mol →← →← Quanto maior a altitude, menor a pressão (P): queda da pressão parcial do O2. P V k↓ × ↑ = Deslocamento para a esquerda: ( ) ( )2 g 2 aqesquerda 0 0→← A concentração 02(aq) diminui. O equilíbrio abaixo também desloca para a esquerda: ( ) ( ) ( )aq 2 aq 2 aqesquerda Hb O HbO→+ ← Conclusão: a concentração de hemoglobina oxigenada no sangue diminui devido à queda da pressão parcial do oxigênio. Resposta do ponto de vista da disciplina de Biologia A hipóxia, ou mal das alturas, é causada pela menor saturação da hemoglobina com o gás oxigênio. Em altitudes elevadas, o ar é rarefeito e a pressão parcial do O2 é menor do que ao nível do mar. 02. Considerando que uma pessoa consuma refrigerante diariamente, poderá ocorrer um processo de desmineralização dentária, devido ao aumento da concentração de H+, que reage com as hidroxilas OH–, deslocando o equilíbrio para a direita. 35 32 mineralização 4v K Ca PO OH −+ − = Como ( ) ( ) ( )2aqaqH OH H O + −+ → ℓ , os íons OH – são consumidos e a velocidade de mineralização diminui, ou seja, o equilíbrio desloca para a direita. 03. Para garantir a segurança dopaciente que fizer uso do contraste, deve-se preparar essa suspensão em solução de sulfato de potássio (K2SO4), pois o equilíbrio será deslocado para a esquerda diminuindo a disponibilidade dos cátions bário (Ba2+) no meio. 2 2 4 4K SO 2K SO + −→ + ( ) ( ) ( ) Deslocamento para a esquerda 2 2 4 s aq 4 aq Aumento de concentração BaSO Ba SO+ −→ +← 04. O equilíbrio: ( ) ( ) ( )2 22 g 3 aqCO H O H CO+ ℓ ���⇀↽��� é deslocado para a esquerda com liberação de CO2 para o ambiente. 05. Com a adição de CaO ao solo, teríamos a seguinte reação: ( )2 2CaO H O Ca OH+ → Consequentemente o equilíbrio: ( ) ( ) ( ) ( ) 2 23 aq 3 aq aqCO H O HCO OH − − −→+ +←ℓ seria deslocado para a esquerda. 06. Um aumento na concentração do gás carbônico causará um deslocamento do equilíbrio no sentido direto da reação, o de formação do produto. 07. I. Correta. Com a adição de HCℓ e, a consequente elevação da concentração de cátions H+, ocorre o deslocamento do equilíbrio para a direita. ( ) ( ) ( ) ( ) Deslocamento para a direita2 2 24 aq aq 7 aq Aumenta a concentração 2 2 CrO 2 H Cr O H O − + −→+ ← + ℓ II. Incorreta. A adição de NaOH provoca o consumo de cátions H+ e o equilíbrio desloca para a esquerda (cor amarela). ( ) ( ) ( ) ( ) − + −→+ ← + ℓ ���� �� Amarela Deslocamento para a esquerda 2 2 24 aq aq 7 aq Diminuição da concentração 2 2 CrO 2 H Cr O H O III. Correta. A adição de HCℓ provoca o efeito do íon comum. íon comum HC H C+ −→ +ℓ ℓ ( ) ( ) ( ) ( ) Deslocamento para a direita2 2 2 24 aq aq 7 aq íon comum 2 CrO 2 H Cr O H O− + −→+ +← ℓ �� IV.Incorreta. A adição de dicromato de potássio desloca o equilíbrio para a esquerda, pois sua concentração aumenta. ( ) ( ) − ++24 aq aq2 CrO 2 H ( ) ( ) − + ℓ ���� 2 2 27 aq Aumento de concentração Cr O H O − ↑ = × ↑ →← 2 2 7inversa k Cr O Deslocamento para esquerda v 6 020.853 – 145913/19 MÓDULO DE ESTUDO 08. Supondo que os valores de KPS não foram levados em consideração, vem: I. No frasco A, adicionaram uma ponta de espátula de cloreto de amônio sólido (NH4Cℓ) e agitaram até completa dissolução desse sólido. Neste caso ocorreu deslocamento de equilíbrio para a esquerda; ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 4 43 aq aq aqdeslocamento para esquerda aumento de concentração 3 aq FeC 3 NH SCN 3 NH C Fe SCN →+ ← + ℓ ℓ ������ II. No frasco B, adicionaram algumas gotas de solução saturada de cloreto de ferro III (FeCℓ3). Neste caso ocorreu deslocamento de equilíbrio para a direita; ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) →+ ← + ℓ ℓ ���� deslocamento para a direita 4 43 aq aq aq aumento de concentração 3 aq FeC 3 NH SCN 3 NH C Fe SCN III. No frasco C, adicionaram algumas gotas de solução saturada de tiocianato de amônio (NH4 SCN). Neste caso ocorreu deslocamento de equilíbrio para a direita. ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) →+ ← + ℓ ℓ ������ deslocamento para a direita 4 43 aq aq aq aumento de concentração 3 aq FeC 3 NH SCN 3 NH C Fe SCN 09. Análise das afirmações: I. Incorreta. O aumento da pressão favorece a formação de ( )2 gNO . ( ) ( ) ( )2 g g 2 gP ; esquerda2NO 2NO O↑ → +← 3 vol. 2 vol. 2 vol. 1 vol. ���� 2 volumes 3 volumes→← P V k× = Aumento de P ⇒ Diminuição do volume Deslocamento para a esquerda no sentido da produção de NO2. II. Correta. Ao atingir o equilíbrio, a constante de equilíbrio terá valor de 640 × 10–3. A partir do gráfico, vem: [ ] [ ] [ ] 2 2 eq 2 2 NO O K NO = ( ) ( ) ( ) 23 3 eq 23 6 3 eq 6 3 1 eq 80 10 40 10 K 20 10 80 80 10 40 10 K 20 20 10 K 640 10 6,4 10 − − − − − − − − × × = × × × × = × × = × = × III. Incorreta. As curvas A, B e C representam respectivamente as concentrações de NO2, O2 e NO. IV. Incorreta. A partir de 8 s o sistema atinge o equilíbrio e não ocorre alteração nas concentrações. V. Correta. O aumento da pressão favorece o deslocamento da reação no sentido NO2(g). ( ) ( ) ( )2 g g 2 gP ; esquerda2NO 2NO O↑ → +← 3 vol. 2 vol. 2 vol. 1 vol. ���� 2 volumes 3 volumes→← P V k× = Aumento de P Diminuição do volume Deslocamento para a esquerda, no sentido da produção de NO2. 10. O aquecimento do sistema em equilíbrio favorece o deslocamento para a direita (lado endotérmico), ou seja, a formação do íon que torna a solução azul. SUPERVISOR(A)/DIRETOR(A): DAWISON SAMPAIO – AUTOR(A): JOÃO FAÇANHA DIG.: EDNA – REV.: LÍCIA
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