equilibrio químico

Professora Joanna de PaoliProfessora Joanna de Paoli

Joanna de PaoliJoanna de Paoli


• Foi desenvolvida pelo químico Fritz Haber durante a Primeira Guerra Mundial quando o bloqueio naval à Alemanha impediu o acesso às minas de salitre (nitrato de sódio), utilizado como fonte de nitratos para fabricação de fertilizantes e explosivos.

• Haber desenvolveu um processo de síntese a partir de nitrogênio e hidrogênio produzindo amônia.

Síntese da AmôniaSíntese da Amônia


• Irreversíveis: consumo total dos reagentes envolvidos ou de pelo menos um deles.

Ex.: Combustão do propano

• Reversíveis: processa-se simultaneamente nos dois sentidos. Os reagentes se transformam nos produtos, e estes, à medida que se formam, regeneram os reagentes iniciais.

Ex.: Síntese da amônia

ReaçõesReações


Equilíbrio Químico?Equilíbrio Químico?


• Equilíbrio Estático

Equilíbrio Dinâmico: não há um momento sequer em que o “objeto” em estudo esteja parado. A situação de equilíbrio é atingida quando a velocidade das ações sejam iguais

Tipos de EquilíbriosTipos de Equilíbrios


Equilíbrio DinâmicoEquilíbrio Dinâmico


Em sistemas fechados (onde não há troca de matéria) verifica-se que as reações químicas se tornam reversíveis ( ) em maior ou menor grau, ou seja, no sentido direto da reação, os reagentes dão origem aos produtos e, no sentido inverso, os produtos reagem entre si, reconstituindo os reagentes.

Características do EquilíbrioCaracterísticas do Equilíbrio


aA + bB ↔ cC + dD

ExemploExemplo


Ilustração de uma reação reversível do início até o estabelecimento do equilíbrio


Reação predominante: no equilíbrio as concentrações

de reagentes e produtos podem ser iguais ou

diferentes


Questão 01Considere a reação:

N2O4(g) 2 NO⇌ 2(g)

Quando se estabelece o equilíbrio químico é possível afirmar: a) [N2O4] = [NO2]. b) [N2O4] diminuic) [NO2] = constante. d) v2 > v1. e) v1 > v2.

ExercícioExercício


Questão 02Acerca de um equilíbrio químico numa dada temperatura, julgue os itens.01. Ambas as reações direta e inversa continuam ocorrendo com velocidades iguais.02. Todas as reações reversíveis caminham espontaneamente para o equilíbrio e assim permanecem, a menos que um fator modifique tal situação.03. O equilíbrio existe num sistema aberto e a energia armazenada é a menor possível, daí o equilíbrio ser procurado espontaneamente.04. As concentrações de todas as substâncias presentes no equilíbrio não variam mais.05.São iguais as concentrações de cada substância presente no equilíbrio.



Questão 03Num recipiente fechado, misturam-se 2,0 mols de A2(g) com 3 mols de B2(g). Ocorrem as reações:

A2(g) + B2(g) 2 AB(g)⇌

Sendo v1 e v2 as velocidades das reações indicadas, [A2] e [B2] as concentrações dos reagentes em mol/L, pode-se afirmar que o sistema atinge o equilíbrio quando:

a) v1 = v2.b) V1 = 2 v2.c) [A2] = 0.d) [B2] = 0.e) [A2] = [B2].



Questão 04Os seguintes gráficos representam variáveis de uma reação química:

a) No instante t1, a velocidade da reação direta é igual à da inversa.b) Após t2, não ocorre reação.c) No instante t1, a reação atingiu o equilíbrio.d) A curva 4 corresponde à velocidade da reação inversa.e) No ponto de intersecção das curvas 3 e 4, a concentração de produtos é igual à de reagentes.



Para sabermos quantitativamente, se o equilíbrio químico tende para a reação direta ou inversa, numa determinada temperatura definimos uma constante de equilíbrio K, que pode ser calculada em termos de concentração em mol/L (Kc )ou pressão parcial (Kp).

Para uma determinada reação

o valor das constantes de equilíbrio Kc e Kp

depende apenas da temperatura

Constante de EquilíbrioConstante de Equilíbrio


Considere a seguinte reação genérica elementar e reversível, na qual todas as substâncias participantes se encontram na fase gasosa:

aA(g) + bB(g) cC(g) + dD(g)

Vdireta = kdireta.[A]a.[B]b

Vinversa = kinversa.[C]c.[D]d

No equilíbrio : Vdireta = Vinversa

kdireta.[A]a.[B]b= kinversa.[C]c.[D]d; assim:


Constante de Equilíbrio (KConstante de Equilíbrio (Kcc) ) em mol/Lem mol/L


Constante de Equilíbrio (KConstante de Equilíbrio (Kpp))Em pressão parcialEm pressão parcial


Grau de Equilíbrio (Grau de Equilíbrio (αα))ou Grau de Dissociaçãoou Grau de Dissociação


Num frasco de 1L, mantido a 100ºC, são introduzidos 10 mol de N2O4. Estabelecido o equilíbrio, nota-se a existência de 4 mol de NO2 e parte de N2O4.

INÍCIO EQUILÍBRIO

10 mols de após atingir N2O4 e

de N2O4 o equilíbrio 4 mols de NO2

Assim, temos:N2O4(g) 2NO2(g)

início 10 mol/L 0 Reage/forma 2 mol/L 4 mol/L equilíbrio 8 mol/L 4 mol/L

ExemploExemplo


No equilíbrio:


Ex.1

Interpretação do Valor de Kc e Interpretação do Valor de Kc e Extensão da ReaçãoExtensão da Reação


Genericamente:Quanto maior for o valor de Kc, maior será a extensão da ocorrência da reação direta.

Quanto menor for o valor de Kc, maior será a extensão da ocorrência da reação inversa.

Ex.2


O quociente de equilíbrio é a relação entre as concentrações em mol/L dos participantes em qualquer situação, mesmo que o equilíbrio ainda não esteja estabelecido.

Se estabelecermos uma relação entre Qc e Kp

podemos ter:

• Qc/ Kp = 1 ( o sistema está em equilíbrio)

• Qc/Kp#1 ( o sistema não está em equilíbrio)

Quociente de Equilíbrio (Qc)Quociente de Equilíbrio (Qc)


Questão 05ExercícioExercício

(PUC – RJ) O gráfico mostra a variação das concentrações de H2, I2 e

HI, durante a reação de 1 mol de H2 com 1 mol de I2 num balão de 1 L

a uma temperatura de 100ºC, em função do tempo. A equação da reação é: H2 + I2 ↔ 2 HI

Qual é a constante de equilíbrio dessa reação?a) 1 b) 3 c) 5 d) 7 e) 9


Questão 06A reação química genérica, abaixo representada, possui constante de equilíbrio igual a 120, a 25°C. É correto afirmar que:

A(g) + B(g) C(g) + D(g) ⇌ K = 120

a) Em 50°C a constante de equilíbrio terá valor igual a 240.b) No equilíbrio haverá maior quantidade de reagentes que de produtos.c) No equilíbrio, as quantidades de reagentes e produtos são iguais.d) No equilíbrio haverá maior quantidade de produto que de reagentes.e) Se o valor da constante baixar para 60, a velocidade da reação cairá pela metade.



Questão 07(ITA-SP) Num recipiente de volume constante igual a 1,00 litro, inicialmente evacuado, foi introduzido 1,00 mol de pentacloreto de fósforo gasoso e puro. O recipiente foi mantido a 250 °C e no equilíbrio final foi verificada a existência de 0,47 mol de gás cloro. Determine a constante (kc) do equilíbrio estabelecido dentro do cilindro e representado pela seguinte equação química:

PCl5(g) PCl⇌ 3(g) + Cl2(g)



Questão 08(FUVEST) De acordo com a reação:

N2O4(g) 2 NO⇌ 2(g)

Em uma experiência, nas condições ambientes, introduziu-se 1,50 mol de N2O4(g) em um reator de 2,0 litros. Estabelecido o equilíbrio, a concentração de NO2(g) foi de 0,060 mol/L. Qual o valor da constante, Kc, em termos de concentração, desse equilíbrio?

Dica: Atente-se ao volume!



Questão 09Um equilíbrio envolvido na formação da chuva ácida está representado pela equação:

2 SO2(g) + O2(g) 2 SO⇌ 3(g)

Em um recipiente de 1 litro foram misturados 6 mols de dióxido de enxofre e 5 mols de oxigênio. Depois de algum tempo, o sistema atingiu o equilíbrio; o número de mols de trióxido de enxofre medido foi 4. Qual o valor da constante de equilíbrio?



Questão 10Na reação: A + B C + DA quantidade inicial de A e B é n mols, e a quantidade de A e B que reagem é x mols. Qual a constante deste equilíbrio (responda em função de n e x)?



Questão 11Nove mols de ácido acético são adicionados a nove mols de álcool etílico. Estabelecendo o equilíbrio, restam três mols de ácido acético. Calcule a constante de equilíbrio:

CH3COOH + C2H5OH CH3COOC2H5 + H2O



Questão 12A produção industrial de metanol envolve o equilíbrio representado por:

CO(g) + 2H²(g) CH³OH(g)

Numa experiência de laboratório colocaram-se 2 mols de CO e 2 mols de CH³OH num recipiente vazio de 1 L. Em condições semelhantes às do processo industrial foi alcançado o equilíbrio. Quando a concentração de equilíbrio de H² for x mol/L, a de CH³OH será?



PRINCÍPIO DE LE CHATELIER

Quando um sistema em equilíbrio sofre uma perturbação qualquer, ele se desloca espontaneamente no sentido que tende a anular esta perturbação, procurando se ajustar novamente ao novo equilíbrio.

Deslocamento de EquilíbrioDeslocamento de Equilíbrio

ConcentraçãoConcentração PressãoPressãoTemperaturaTemperatura


Ex. 1. C(s) + CO2(g) 2CO(g)

Com adição de CO2(g)

Conclusão: o equilíbrio se desloca para o lado direito

ConcentraçãoConcentração


2CrO42-

(aq) + 2H+(aq) Cr2O7

2-(aq) + H2O(l)

amarelo laranja

quando: [CrO42-] < [ Cr2O7

2-], prevalece a cor laranja na solução.

quando: [CrO42-] > [ Cr2O7

2-], prevalece a cor amarela na solução.

ADIÇÃO DE H+ Efeito do íon comun

ExemploExemplo


ADIÇÃO DE NaOH OH -

Deslocamento de equílibrio

ExemploExemplo


TemperaturaTemperatura


↑ PRESSÃO - Desloca para direita↓ PRESSÃO – Desloca para esquerda

PressãoPressão


CATALISADORES NÃO DESLOCAM O QUÍLIBRIO


ExercícioExercícioQuestão 13(ESCS 2012) O dióxido de carbono produzido pela queima de combustíveis fósseis pode ser capturado passando-se o gás emitido através de um solvente aquoso contendo etanamina. Nesse processo, é estabelecido o seguinte equilíbrio:

CH3─ CH2─ NH2 + CO2 CH3─ CH2─ NH ─ CO2- + H+ + calor Com o tempo, a solução de amina se torna saturada pelo gás e o processo precisa ser revertido para que o vapor concentrado de dióxido de carbono e a solução de amina sejam regenerados. O fator que desloca o equilíbrio, permitindo que o CO2 seja regenerado, é:

(A) o aumento da pressão total; (B) o aumento da temperatura; (C) a adição de um catalisador; (D) o aumento da concentração de amina; (E) a adição de hidróxido de sódio concentrado.


ExercícioExercícioQuestão 14(ESCS 2011) O smog fotoquímico aflige um grande número de cidades e pode se formar sempre que uma grande quantidade de gases de exaustão automotivos é confinada por uma camada de inversão térmica, aumentando a quantidade de fumaça marrom e nebulosa. Os óxidos de nitrogênio contribuem em larga escala para o smog fotoquímico, por isso algumas estratégias tem sido estudadas para diminuir a quantidade de NO emitido para a atmosfera em decorrência da queima de combustível nos motores dos veículos.Uma das estratégias utiliza solução aquosa de ureia, CO(NH2)2, borrifada diretamente na chama de combustão para reduzir o NO, estabelecendo o seguinte equilíbrio:

De acordo com o princípio de Le Chatelier, um fator que pode ser utilizado para tornar mais eficiente a remoção de NO é:(A) diminuição da pressão total sobre o sistema; (D) adição de gás carbônico;(B) diminuição da quantidade de ureia; (E) adição de um catalisador.(C) adição de vapor d’água;


Questão 15Em meio básico, alguns cátions metálicos precipitam na forma de hidróxidos gelatinosos, que são usados para adsorver impurezas sólidas e posteriormente decantá-las, ajudando a purificar a água. Um desses cátions metálicos é o alumínio, cuja formação inicial de flocos pode ser descrita pela seguinte equação química:

Al2(SO4)3(s) + 6 OH–(aq) 2 Al(OH)⇌ 3(s) + 3 SO4

2–(aq)

Para que este processo seja eficiente, o equilíbrio deve ser deslocado em direção aos produtos, o que pode ser realizado através:

a) da adição de ácido clorídrico.b) da adição de sulfato de sódio.c) do aumento da pressão externa.d) da adição de cloreto de potássio.e) da adição de hidróxido de sódio.



Questão 16Sabendo que a reação representada pela equação:

H2(g) + Br2(g) 2 HBr(g)⇌

É exotérmica, é correto afirmar que o equilíbrio:a) se deslocará para a esquerda, no sentido da formação de H2 e do Br2, com o aumento da pressão.

b) se deslocará para a direita, no sentido de formação do HBr, com o aumento da pressão.c) se deslocará para a direita, no sentido de formação do HBr, com o aumento da temperatura.d) se deslocará para a direita, no sentido de formação do HBr, com a diminuição da temperatura.e) não é alterado por mudanças apenas na temperatura do sistema.



Questão 17A equação química, não balanceada: C6H12O6(s) + NO3

-(aq) + H3O+

(aq) CO⇌ 2(g) + 2 H2O(l) + N2(g)

Representa a reação que ocorre em solos pouco aerados e envolve a redução de nitrato a nitrogênio, em meio ácido, na presença de carboidrato. O fenômeno, conhecido como desnitrificação, prejudica a fixação de NO3

-(aq) pelas plantas. É possível aumentar a

concentração do NO3-(aq) no equilíbrio adicinando-se, no solo, espécie

química capaz de: a) Liberar íons OH-

(aq). d) Reagir com N2(g).

b) Liberar íons H3O+(aq). e) Utilizando catalisador

c) Absorver CO2(g).



01- Letra C02- C C E C E03- Letra A04- Letra D05- Letra E06- Letra D07- 0,41608- 5.10-3

09- 1,3310- K = x2 / (n-x)2

GabaritoGabarito

11- 0,2212- 2- (x/2)13- Letra B14- Letra A15- Letra E16- Letra D17- Letra A

equilibrio químico

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