Prévia do material em texto
UFRGS - INSTITUTO DE QUÍMICA DEPARTAMENTO DE QUÍMICA INORGÂNICA QUÍMICA GERAL TEÓRICA – QUI01004 EQUILÍBRIO QUÍMICO QUESTIONÁRIO 1. Como é possível deduzir uma expressão geral para a constante de equilíbrio utilizando a lei da ação das massas para reações elementares? 2. Como se sabe que uma reação química em sistema fechado atingiu o estado de equilíbrio? 3. Quais as características do estado de equilíbrio? 4. Que relação se pode estabelecer entre o valor de K e a viabilidade termodinâmica de uma reação? 5. Qual a relação entre o valor da constante de equilíbrio e a escolha da equação química que representa o processo ? E quando há combinações de equilíbrios? 6. Quais as formas usuais de representar a constante de equilíbrio 7. Explique a diferença entre Q (quociente de reação) e K. EXERCÍCIOS 1. Expresse a constante de equilíbrio para as equações abaixo: a) NH4NO2 (s) N2 (g) + 2 H2O (g) b) FeO (s) + H2 (g) Fe (s) + H2O (g) c) 4 Fe (s) + 3 O2 (g) 2 Fe2O3 (s) 2. Explique em termos de Q, K e DG o que acontece com o equilíbrio NH4HS (s) NH3 (g) + H2S (g) Quando: a) NH3 é adicionado; b) NH4HS é adicionado; c) gás inerte é adicionado a P e T constantes; d) H2S é retirado. 3. A 2727 ºC o Kc para a reação Cl2 (g) 2 Cl (g) vale 0,37. No equilíbrio, em sistema fechado, a pressão de Cl2 é 0,86 atm. Qual a pressão parcial de Cl no recipiente? 4. O valor de Kp a 377 ºC para a reação 3 H2 (g) + N2 (g) 2 NH3 (g) é 1,2. Calcule Kc para a equação NH3 (g) 1/2 N2 (g) + 3/2 H2 (g). 5. Um recipiente é carregado com 0,50 atm de N2O4 e 0,50 atm de NO2 a 25 ºC. Após atingido o equilíbrio, representado pela equação N2O4 (g) 2 NO2 (g), a pressão parcial do N2O4 é 0,60 atm. Calcule Kp a 25 ºC. 6. Uma mistura de 0,100 mol de NO, 0,050 mol de H2 e 0,100 mol de H2O é colocada num recipiente fechado de 1,00 litro. Após certo tempo é estabelecido o equilíbrio 2 NO (g) + 2 H2 (g) N2 (g) + 2 H2O (g) Neste equilíbrio, a concentração de NO é 0,062 mol/L. Calcule Kc. 7. A 1285 ºC a constante de equilíbrio para a reação Br2 (g) 2 Br (g) é Kc = 1,04 x 10-3. Um frasco de 0,200 L, contendo uma mistura em equilíbrio dos gases, apresenta 0,245 g de bromo gasoso, Br2 (g). Qual a massa de Br (g) presente? 8. Uma amostra de 0,831 g de SO3 é colocada num recipiente evacuado de 1,00 litro e aquecida a 1100 K. O anidrido sulfúrico sofre decomposição de acordo com a equação 2 SO3 (g) 2 SO2 (g) + O2 (g) No equilíbrio a pressão total no recipiente é 1,300 atm. Calcule Kc e Kp para o processo a 1100 K. 9. PCl5 puro é introduzido em uma câmara evacuada, atingindo o equilíbrio a 250 ºC e 2,00 atm, segundo a equação PCl5 (g) PCl3 (g) + Cl2 (g). A mistura em equilíbrio contém 40,7% em volume de cloro. a) Quais as pressões parciais de PCl5 e PCl3 no equilíbrio? b) Qual o valor de Kp a 250 ºC? c) Se a mistura gasosa é expandida a 250 ºC até uma pressão de 0,200 atm, calcule: c1) a pressão parcial de cloro no novo equilíbrio c2) a % em volume de cloro no novo equilíbrio c3) a % de pentacloreto de fósforo dissociado no novo equilíbrio 10. A 308 K o Kp para a reação N2O4 (g) 2 NO2 (g) é 0,249. Quais as pressões parciais dos dois gases no equilíbrio? Calcule o grau de dissociação de tetróxido de dinitrogênio a 308 K e pressão total de 2,00 atm. 11. Sabendo-se que a 25 ºC e pressão total de 0,25 atm o brometo de nitrosila está 34% dissociado, calcule o valor de Kp a 25 ºC para a reação representada pela equação 2 NOBr (g) 2 NO (g) + Br2 (g). 12. Uma mistura de H2, I2 e HI em equilíbrio para a reação de formação de HI a 4580C contém 2,24 x 10-2 mol/L de H2, 2,24 x 10-2 mol/L de I2 e 0,155 mol/L de HI num recipiente de 5,00 litros. Qual a condição final de equilíbrio quando este é restabelecido após a adição de 0,100 mol de HI? 13. Um recipiente fechado contém 1,0 mol de BaCO3, 1,0 mol de BaO e 1,0 mol de CO2 em equilíbrio, segundo a equação BaCO3 (s) BaO (s) + CO2 (g). Se meio mol de CO2 for adicionado ao sistema, quais serão as quantidades das três substâncias presentes, supondo volume constante? 14. A 21,8 ºC a constante de equilíbrio Kc da reação representada pela equação NH4HS (s) NH3 (g) + H2S (g) apresenta o valor 1,2 x 10-4. Calcule as concentrações de equilíbrio de amônia e sulfeto de hidrogênio se uma amostra do sólido é colocada num frasco fechado e se permite que haja decomposição até o estabelecimento do equilíbrio a 21,8 ºC. 15. Carbamato de amônio, NH4CO2NH2 (s), decompõe-se por aquecimento segundo a equação NH4CO2NH2 (s) 2 NH3 (g) + CO2 (g). Colocando-se uma certa quantidade do sólido num frasco rígido a 25 ºC, constata-se que a pressão total de equilíbrio é 0,117 atm. Qual o valor de Kp para a equação dada? Qual deve ser a pressão adicional de CO2 para que, no novo equilíbrio, a pressão de NH3 reduza-se à metade do valor original? 16. A uma certa temperatura Kc = 7,5 para a reação representada pela equação 2 NO2 (g) N2O4 (g) Se 2,0 mols de NO2 são colocados num frasco de 2,00 litros para reagir, quais serão as concentrações de equilíbrio de NO2 e N2O4? Quais serão as novas concentrações de equilíbrio se o volume do frasco for dobrado? 17. A 1200 K, temperatura aproximada dos gases de exaustão dos automóveis, a constante Kp para a reação 2 CO2 (g) 2 CO (g) + O2 (g) é 1,0 x 10-3. Supondo que o gás do escapamento (pressão total = 1,0 atm) contém percentagens volumétricas de CO, CO2 e O2 respectivamente iguais a 0,20%, 12% e 3,0%, pergunta-se: a) o sistema está em equilíbrio? b) Se não estiver, como irá se comportar o sistema até atingir o estado de equilíbrio? 18. A 700 K a constante de equilíbrio Kp para a reação 2 NO (g) + Cl2 (g) 2 NOCl (g) apresenta o valor de 0,26. Preveja o comportamento das seguintes misturas, na mesma temperatura: PNO (atm) PCl2 (atm) PNOCl (atm) a) 0,15 0,31 0,11 b) 0,12 0,10 0,050 c) 0,15 0,20 0,0050 19. Uma mistura gasosa contém 0,30 mol/L de SO2, 0,16 mol/L de Cl2 e 0,50 mol/L de cloreto de sulfurila, SO2Cl2. Se Kc = 0,011 para o equilíbrio representado pela equação SO2Cl2 (g) SO2 (g) + Cl2 (g), pergunta-se: a) o sistema está em equilíbrio? b) se não estiver, em que sentido deve evoluir a reação até atingir o equilíbrio? 20. A 1000 K o Kp para a reação I2 (g) 2 I (g) é 3,1 x 10-3. Observa-se que, num recipiente selado a 1000 K, a pressão de I2 é 0,21 atm e a de I (g) é 0,030 atm. a) O sistema está em equilíbrio? b) Se não estiver, a pressão parcial de I2 aumenta ou diminui à medida que se aproxima o estado de equilíbrio? 21. Em sistema fechado a 25 ºC a reação TiCl4 (g) Ti (s) + 2 Cl2 (g) é endotérmica. O que acontece com o grau de avanço do ponto de equilíbrio quando a temperatura é aumentada? 22. 1,50 mol de POCl3 é colocado num recipiente de 0,500 litro a 400 ºC, estabelecendo-se o equilíbrio segundo a equação POCl3 (g) POCl (g) + Cl2 (g) com Kc = 0,248. Calcule o número de mols de POCl que deve ser adicionado ao sistema de maneira a produzir uma concentração de equilíbrio de Cl2 igual a 0,500 mol/L. RESPOSTAS 1. a) Kc = [N2][H2O]2; b) Kc = [H2O]/[H2], c) Kc = 1/[O2]3 2. a) Q > K, DG > 0, R ¬ P; b) Q = K; sem deslocamento, c) Q < K, DG < 0; R ® P; d) Q < K, DG < 0, R ® P 3. 8,9 atm 4. 0,017 5. 0,15 6. 6,5 x 102 7. 0,0451 g 8. Kc = 4,44 x 10-2 9. a) PPCl5 = 0,372 atm, PPCl3 = PCl2 = 0,814 atm; b) Kp = 1,78; c1) 0,097 atm; c2) 48,67%; c3) 94,8% 10. 17,4 % 11. 1 x 10-2 12. [H2] = [I2] = 0,02464 mol/L, [HI] = 0,1705 mol/L 13. BaCO3 = 1,5 mol, BaO = 0,5 mol, CO2 = 1 mol 14. [H2S] = [NH3] = 0,0110 mol/L 15. Kp = 2,37 x 10-4, P adicional = 0,136 atm 16. Eq. 1: [NO2] = 0,228 mol/L, [N2O4] = 0,386 mol/l; Eq. 2: [NO2] = 0,152 mol/L, [N2O4] = 0,174 mol/l 17. a) Q = 8,3 x 10-6, Q < K: não equilíbrio; b) reação sentido R® P 18. a) Q = 1,73 > K: R ¬ P; b) Q = 1,74 > K: R ¬ P; c) Q = 0,00556 < K: R® P 19. a) Q = 0,096 > K não equilíbrio;b) R ¬ P 20. a) Q = 4,3 x 10-3 > K não equilíbrio; b) pressão de I2 aumenta 21. o grau de avanço aumenta 0,370 mol