equilibrio químico - aula - curso de férias 2013 - química analítica

7/22/2019 equilibrio qumico - aula - Curso de frias 2013 - Qumica Analtica

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EQUILBRIO

QUMICO


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Os reagentes e produ to s das reaes reversveis

so separados po r um a dupla seta

PROCESSOS REVERSVEIS

So p rocessos que reagentes e p rod uto s

so cons um idos e produzidos ao m esmo tempo

GU

H2O ( ) H2O (v)


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N2O4(g) 2 NO2(g)REA O DIRETA

REA O INVERSA

reao DIRETA e reao INVERSA

vd

vi

No inc io da r eao a veloc id ade d ireta mxim a

No inc io da reao a veloc id ade inversa nula

velocidade

tempo

com o passar do tempo

Vd = Vi

te

Nes te in s tan te a reao ating iu o equ ilb rio qum ico


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No momen to em que a reao qum ica atin ge o

EQUILBRIO QUMICO

as concentraes dos s eus part ic ipan tes permanecem con stantes

concentrao

tempote

N2O4(g)

NO2(g)

N2O4(g) 2 NO2(g)


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As con cen traes dos part ici pan tes d o equ ilbr io

perm anecem cons tantes , po dendo ter trs s itu aes

[ ]

tempo

reagentes

produtos

[ ]

tempo

reagentes = produtos

[ ]

tempo

reagentes

produtos


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01) Sobre equ ilbr io qum ic o:

Ao atin g ir o estado de equ ilbr io , a con cent rao de cada

sub stnc ia do sistema permanece con stante.

Uma reao reversvel quando se p ro cessa s im u ltaneamente

nos dois sent idos.

Todas as reaes reversveis cam inham espon taneamente para

o estado de equ ilbrio .

Uma reao rev ersvel at inge o equ ilbri o quando as velo c idades

das reaes d ireta e inversa se igualam .

O equ ilbr io das reaes dinm ic o

0 0

1 1

2 2

3 3

4 4


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CONSTANTE DE EQUILBRIO

EM TERMOS DE CONCENTRA O MOLAR

Vamos cons id erar uma reao reversvel genric a

a A + b B c C + d D

2

1

No equ ilbrio teremos:

V 1 = V 2a bK1[ A ] [ B ]

c dK2[ C ] [ D ]

Isolando -se as co ns tantes =a b[ A ] [ B ]

c d[ C ] [ D ]K1

K2

KC


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I. O valo r de KCdepende da reao considerada e da tem peratu ra.

III. A cons tan te de equ ilbrio tratad a como um nmero puro , is to ,

sem unidades

IV. Lquid os e slid os puro s , que no fazem parte da so luo, no

co ns tam da exp resso da co ns tante de equ ilbr io

II. O valo r de KCindepend e das c oncent raes inic iais do s reagentes


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N2( g )+ 3 H2( g ) 2 NH3( g )

=

[ N2] [ H2 ]3

[ NH3] 2KC

2 H2( g )+ O2( g )2 H2O( g )

=[ O2][ H2] 2

[ H2O ]2

KC


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01) Na equao abaixo , aps ating ir o equ ilbrio qum ico , podemos

conc luir a respeito da cons tante de equilbrio que:

a A + b B c C + d D

a) Quanto maior for o valor de Kc , menor ser o rendimento da

reao diret a.b) Kc independe da temperatura.

c) Se as veloc idades das reaes direta e inversa forem ig uais,

en to K2= 0.

d) Kc depende das molar idades in ic iais dos reagentes.

e) Quan to maior for o valor d e Kc , maior ser a concentrao dos

produtos.

1

2


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02) Med idas de conc ent rao para o si s tema abaix o , em

equilbr io, a um a certa temperatura forneceram os segu intes

resul tados:

Determ ine a c ons tan te d e equ ilbrio da reao nes tas cond ies.

[ H2] = 0,10 mol/L

[ I2 ] = 0,20 mol/L

[ HI ] = 1,0 mol/L

H2( g )+ I2( g ) 2 HI ( g )

=[ H2] [ I2 ]

[ HI ] 2KC

x(0,10) (0,20)

( 1,0 )=

1,0

0,02KC = 50


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03) Temos r epresentado no grfico abaix o as conc entr aes do s reagentes

e dos p rodutos de uma mesma reao do tip o:

A + B C + D

Oco rrendo no senti do direita a part ir do zero.

Tem-se sempre [A] = [B] e [C] = [D], estando estes valores representados

no grfi co . A constan te de equ ilbri o da reao ser ig ual a:

2

4

6

8

10 [ ]

cam in ho da reao

a) 16.

b) 1/4.

c) 4.

d ) 5.

e) 1/16.

=[ C ]

KC8x [ D ]

[ A ] x [ B ]

8

4416

64

KC= 4


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05) Em um recipien te de 400 mL so co loc ados 2 mols de PCl5 gasoso a

um a determ inada temp eratura. Esse gs se decompem segundo a

reao qum ica abaix o , e, o equ ilbrio fo i alcanado quando 20% do

pen tacloreto de fsfo ro reagir am ( % em mols ). A cons tante de equ ilbri o,

Kc, nes sas co nd ies, vale:

a) 4,0.

b) 1,0.

c ) 0,5.

d) 0,25.e) 0,025.

PCl5 PCl3 + Cl2

incio 2,0 0,0 0,0

reage / pro du z 0,4

Reage : n = 0,2 x2 = 0,4 mo l

0,4 0,4

0,4 0,41,6equ ilbri o

[ PCl5]

[ PCl3]

[ Cl2]

=0,4

0,4= 1,0 M

= 0,4

0,4= 1,0 M

=1,6

0,4= 4,0 M

=KC x

[ PCl5]

[ PCl3] [ Cl2] 1,0 x1,0

4,0=

=KC

4,0

1,0

KC= 0,25


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Con sid ere um sis tema em equi lbr io q um ico , com as su bs tnc ias A, B, C e D.

A + B C + D

Se, po r algum motiv o, ho uv er mod if icao em um a das v elocid ades,

teremos mud anas nas co nc entr aes das su bs tnc ias

Esta mod if icao em um a das veloc idades ocasio na o que

denominamos de DESLOCAMENTO DO EQUILBRIO

qu e ser no sen tid o da MAIOR VELOCIDADE


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A + B C + D

v1

v2

Equilbrio in ic ial

Aumentandov1,o deslo camento para a d ireita

A + B C + Dv1

v2

Aumentandov2,o des locamento para a esquerda

A + B C + Dv1

v2Po rm, aps cert o tem po , a reao vo lta a estab elecer um

novo equ ilbr io qum ico , mas com valo res de

concentraes e velocid ades d iferentes d as in iciais


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O qumico

Henri Louis Le Chatelier

props um princpio que afirma:

Quando um sistema em equilbrio sofre algum tipo

de perturbao externa, ele se deslocar no sentido de

minimizar essa perturbao,

a fim de atingir novamente uma situao de equilbrio


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possvel p rovocar al terao em um equ ilbr io qum ic o por:

variaes de temperatu ra.

var iaes de concen trao d os par t ic ip an tes da reao.

Presso to tal sob re o si stema.

TEMPERATURA

Observando a reao

incolor

H < 0N2O4(g)2 NO2(g)EXOTRMICA

ENDOTRMICACastanho

avermelhado

Balo a 100C

Cor interna

CASTANHO-AVERMELHADO

Balo a 0C

Cor interna INCOLOR


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Podemos general izar afirmando que um (a) ...

AUMENTO DE CONCENTRA O

des lo ca o equ ilbr io no

SENTIDO OPOSTO

da espcie qum ic a ad ic io nada

DIMINUI O DE CONCENTRA O

des loca o equilbr io no m esmo

MESMO SENTIDO

da espcie espcie ret irada


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A lteraes de pres so in fluenc iam em equ ilbri os que

possu em espcies qum icas n o estado gaso so

Co ns id ere a reao qumic a em equ ilbr io abaixo

N2 ( g ) + 3 H2 ( g ) 2 NH3 (g )

4 volumes 2 volumes

o AUMENTO DE PRESS O

sobr e o sis tema deslo ca o equ ilbr io qum ico

no sent ido do MENORVOLUME na fase gasosa

a DIMINUI O DE PRESS O

sobr e o si stem a deslo ca o equ ilbr io qum ico

no sent ido do MAIORVOLUME na fase gasosa


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01) Considere a reao em equilbrio qumico:

N2(g)+ O2(g) 2 NO (g)

possvel desloc-lo para a direita:

a) Retirando o N2existente.

b) Removendo o NO formado.

c) Introduzindo um catalisador.

d) Diminuindo a presso, temperatura constante.

e) Aumentando a presso, temperatura constante.


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02) Temos o equilbrio:

Queremos aumentar a concentrao de CO2(g)nesse equilbrio.Para isso ocorrer, devemos:

a) Aumentar a presso sobre o sistema.

b) Diminuir a presso sobre o sistema.

c) Adicionar H2(g)ao sistema.

d) Retirar H2O(g)do sistema.

e) Adicionar CO(g)ao sistema.

CO( g )+ H2O( g ) CO2( g ) + H2( g )


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03) O equ ilbrio gasoso rep res en tado pela equao :

N2( g )+ O2( g ) 2 NO( g )88 k j

deslocado no sent ido de fo rm ao de NO(g ), se :

a) a pres so fo r abaixada.

b ) N2for retirado .

c) a temperatura for aum entada.

d) for adicionado um catal isador sl ido ao sistema.

e) o volume do recip iente for dim inudo .


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Onde : n i o nmero de mols d issociados

no nmero de mols in ic ial

n i

n=

GRAU DE IONIZA O


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Para a reao:

HCN (aq) H+ +

(aq)(aq) CN

=Ki[ H ] [ CN ]

[ HCN ]

+

01) X Y Z t i t t id d di l id


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01) X, Y e Z represen tam genericamente trs cid os qu e, qu ando di ssol vid os

em um mesmo vo lum e de gua, temp eratura cons tante, compo rtam-se de

acordo com a tabela:

mols d isso lv idos mo ls ionizados

X

Y

Z

20

10

5

2

7

1

Analis e as afirmaes, considerando os trs cidos:

I. Xrepresenta o m ais for te

II. Zrepresenta o m ais fraco

III. Yapresent a o maio r g rau de io n izao

Est(ao) co rreta(s ):

a) Ap enas I.

b) Ap enas II.

c) Ap enas III.

d) Ap enas I e II.

e) I, II e III.

ni

n= grau de ion izao

X

=2

20

= 0,10

= 10 %

Y Z=

7

10

= 0,70

= 70 %

=1

5

= 0,20

= 20 %


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Para a reao: HA (aq) H+

+ (aq)(aq) A

=Ki

[ H ] [ A ]

[ HCN ]

+

incio

reage / produz

equilbrio

[ ]

0,0 0,0

ni

n

= n n n

nn n n

V

n n

V V

=

n n

V V

x

n ( 1 )

V

n ( 1 )=

n n

V V

xV

n ( 1 )

x

Ki = m 2

1

para soluo de graude ionizao pequeno Ki = m

2

DEMONSTRAO DA FRMULA


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1) U l j t d d ti d l d i


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1) Um alvejante de roupas, do tipo gua de lavadeira ,

apresenta [OH ] aproximadamente igual a 1,0 x 10 mol/L.

Nessas condies, a concentrao de H ser da ordem de:

+

4

a) 10 2

b) 10 3

c) 10 10

d) 1014

e) zero.

[H ] = ?+

[ OH ]4

Kw = 10 M

= 10 M

14

= 14[H ] [OH ]+ 10x 410

[H ]+ =1410

410

[H ]+ =10

10 mol/L

02) Qual das expresses abaixo conhecida como produto inico


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02) Qual das expresses abaixo conhecida como produto inico

da gua, KW?

a) Kw= [H2][O2].

b) Kw= [H+] / [OH].

c) Kw= [H+][OH].

d) Kw= [H

2O].

e) Kw= [2H][O2].


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Em gua pura a concen trao

hidrogeninica[H ] igual concen trao hidroxi l inica[OH ], is to , a 25C,

observa-se que:

+

=[H ] [OH ]+ 10 7=

Nestas cond ies d izemos que

a so luo NEUTRA


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As solues em que

[H ] < [OH ]

tero caractersticas

BSICAS

+

nestas solues teremos

[ H+

] < 107

mol/L[OH] > 10 7mol/L


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Como os valores das concentraes

hidrogeninica e oxidrilinica so pequenos, comum represent-las na forma de logaritmos e,

surgiram os conceitos de

pH e pOH

pHpOH

==log [ H ]log [ OH ]

+


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01) A concentrao dos ons H de uma soluo igual a 0 0001 O pH+


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01) A concentrao dos ons H de uma soluo igual a 0,0001. O pH

desta soluo :

a) 1.

b) 2.

c) 4.

d) 10.

e) 14.

pH = log [ H ]+

+

[ H ]+ = 0,0001 mol/L10 mol/L4

log 104

pH =

pH =(4) xlog 10

pH = 4 x1 pH = 4

02) A concentrao hidrogeninica de uma soluo de


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02) A concentrao hidrogeninica de uma soluo de

3,45 x 10 onsg/L. O pH desta soluo vale:11

Dado: log 3,45 = 0,54a) 11.

b) 3.

c) 3,54.d) 5,4.

e) 10,46.

[ H ] = 3,45 x 10+ 11

pH =log [H ]+

pH =log (3,45 x10 )11

pH =[log 3,45 + log 10 ]11

pH =[ 0,5411 ]pH = 110,54

pH = 10,46

03) Cons idere os sistemas num erados (25C)


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pH = 6,0Saliva5

pH = 8,5Sal de fru tas4

pH = 8,0Clara de ovos3

pH = 6,8Leite2

pH = 3,0Vinagre1

A respeito desses sistemas, N O podemos af irmar:

a) So d e carter bsic o o s s is temas 3 e 4.

b ) O de maio r acid ez o nmero 1.

c) O de nmero 5 mais cid o q ue o de nmero 2.

d ) O de nmero 1 duas vezes mais cid o que o de nmero 5.

e) O de meno r acid ez o sal de fru tas.

1 tem pH = 3 [ H ]+ = 10 3

=

106

10 3

10 3

o 1 1000 vezes

mais cid o do qu e

5, en to FALSO5 tem pH = 6 [ H ]+ = 10 6


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05) As caractersticas cidas e bsicas de solues aquosas


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so importantes para outras reas alm da Qumica, como, por

exemplo, a Sade Pblica, a Biologia, a Ecologia, e Materiais. Estas

caractersticas das solues aquosas so quantificadas pelo pH, cuja

escala definida em termos da constante de ionizao da gua (Kw) auma dada temperatura. Por exemplo, a 25C a constante de ionizaoda gua 1014 e a 63 C 1013. Sobre o pH de solues aquosas a63C julgue os itens abaixo:

pH + pOH = 13.0 0gua pura (neutra) apresenta pH igual a 6,5.1 1

gua pura (neutra) apresenta pH igual a 7,0.2 2

Uma soluo com pH igual a 6,7 cida.3 3

4 4 A concentrao de ons hidroxila na gua pura (neutra) igual 107mol/L.

0 6,5 13cida

neutra

bsica63C

Kw = 1013

06) Sabendo-se que, a 25C, o cafezinho tem pH = 5,0, o suco de


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tomate apresenta pH = 4,2, a gua sanitria pH = 11,5 e o leite, pH = 6,4,

pode-se afirmar que, nesta temperatura:

a) o cafezinho e a gua sanitria apresentam propriedades bsicas.

b) o cafezinho e o leite apresentam propriedades bsicas.

c) a gua sanitria apresenta propriedades bsicas.

d) o suco de tomate e a gua sanitria apresentam propriedades

cidas.

e) apenas o suco de tomate apresenta propriedades cidas.

0 7,0 14cida

neutra

bsica25C

Kw = 10 14

Cafezinho: pH = 5,0 Propriedades cidas

Suco de tomate: pH = 4,2 Propriedades cidas

gua sanitria: pH = 11,5 Propriedades bsicas

Leite: pH = 6,4 Propriedades cidas


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o pro cesso em que a gua reage com

o ction ou o n ion de um sal

Es te p rocesso reversvel ,

devendo ser analisado seguindo os

pr incp ios do equ ilbr io qum ico

HIDRLISE SALINA

Os casos fundamentais so:


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Hidrlise de um sal de cido e base ambos fracos.

Os casos fundamentais so:

Hidrlise de um sal de cido fortee base fraca.

Hidrlise de um sal de cido fracoe base forte.

Hidrlise de um sal de cido e base ambos fortes.


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O que ocorr eu na p reparao da so luo?


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NH4NO3(aq)+ HOH (l) NH4OH (aq)+ HNO3(aq)

O HNO3, um cid o fo rte, e se en cont ra to talm ente ioni zado .

HNO3(aq) H (aq) + NO3(aq)+

O NH4OH, po r ser um a base fraca, encontr a-se pratic amente no

dissociada.

NH4OH (aq) NH4OH (aq)

Assim, teremos:

NH4 + NO3 + H2O NH4OH + H + NO3+ +

Isto :

NH4 + H2O NH4OH + H+ +


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HIDRLISE DE UM SAL DE

CIDO FRACO E BASE FRACA

gua

so luo final

pH > 7 ou pH < 7


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HIDRLISE DE UM SAL DE

CIDO FORTE E BASE FORTE

gua

so luo final

neu tra

pH = 7


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01) So luo aquosa cida obtida quando se d is so lv e


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em gua o sal:

a) NaHCO3.

b ) K2SO4.

c) KCN.

d) KF.

e) NH4Cl

pHmetro
http://c/Documents%20and%20Settings/Professor%20Conectado/Meus%20documentos/Meus%20v%C3%ADdeos/pHmetro.swf


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03) O azul de brom ot im ol um indi cado r cid o base, com faixa de


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viragem [6,07,6], que apresenta co r amarela em meio cid o e co r azul

em meio bsico . Consid ere os s egui ntes sis temas:

I. gua pura.

II. CH3COOH 1,0 mol/L.

III. NH4Cl 1,0 mol/L.

Ind ique, na tabela que segue, a colun a contend o as co res desses sistemas

depoi s da adio de azul d e bromot im ol , respectiv amente:

a) verd e, amarela, azul.

b) verde, azul, verde.

c) verde, amarelo, verde.

d) verde, amarela, amarelo.e) azul, amarelo, azul.

pHmetro

04) Um sal fo rmado po r base forte e cido fraco hid rol is a ao se


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dis so lv er em gua, produzin do uma so luo bsica.

Es ta uma carac ters ti ca do :

a) Na2S.

b ) NaCl.

c) (NH4)2SO4.

d) KNO3.

e) NH4Br.


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a expresso que exprime o equilbrio das

reaes de hidrlise.

Para a reao NH4 + H2O NH4OH + H+ +

A expresso da constante de hidrlise :

Kh =[ NH4OH ] [ H ]+

[ NH4 ]+

Podemo s relacionar a constante de hidrl ise (Kh),


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com a const an te de io n izao da gua e as co ns tan tes de io n izao e

d is so ciao dos cidos e das bases p elas expr esses:

Para a h id rlis e do ctio n , ist o , para sais fo rmados

por cido fo rte e base fraca, us amos a r elao:

KK

Kh =

w

b

Para a h id rlise do nion, is to , para s ais f ormados

por cido fraco e base fo rte, us amos a r elaoK

K

Kh =

w

a

Oco rrendo a h idrlise do ction e do nio n, para sais fo rmados

po r cid o fraco e base fraca, a relao ser:

KK

K K

h =w

bax

01) Uma so luo aquos a de clo reto de amnio 0,2 mol /L apresenta um

gra de hid rlise ig al a 0 5% Determine o [H+] [OH ] pH pOH e K para


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grau de hid rlise igu al a 0,5%. Determine o [H+] , [OH] , pH, pOH e Kh para

essa so luo e o Kb para o NH4OH.

Dado : Kw= 1014, a 25C.

O NH4Cl prov en ien te do HCl (cido fo rte) e do NH4OH (base fraca),en to ocorre a h id rlis e do ctio n NH4

+, en to:

inc io

reage

e produz

equ ilbri o

0,2

0,2 mo l/L

0,0constante

constante

0,0

NH4 + H2O NH4OH + H ++

Reage e pro du z: 0,2x0,005 = 0,001 = 10 3

10 3 10 3 10 3

10 3 10 3

Kh=

+

pH = - log 10 3 pH = 3

[H ] = 10 mol/L+ 3 [OH ] = 10 mol/L11

e pOH = 11

[NH4 ]+

[NH4OH] [H ]= 5 x 10 6

2 x 10

10 3

1

10 X3

Kh=Kw

Kb= 2 x10 9

5 x 10 =610 14

Kb


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Vamos c onsiderar um sistema contendo uma

so luo saturada com co rpo d e fundo de sulf eto ferr os o (FeS).

Teremos do is processos o correndo:

vd vp

FeS (s ) Fe (aq) + S (aq)22+

No equ ilbrio a velo c id ade de d is so luo (vd)

ig ual veloc idade d e p rec ip i tao (vp).

En to teremos que: Kc =[ Fe ] [S ]22+

[FeS]

= [ Fe ] [S ]22+Kc x[FeS]

KS

produto de

solubi l idade

KS

Conhecendo-se a solu bi l idade do sal,

pod emos determinar o Kps.


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02) A determinada temperatura, a solubilidade do composto XY em gua

2


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2,0 x 102 mol/L. O produto de solubilidade (Kps) desse sal mesma

temperatura :

a) 4,0 x 104

.b) 8,0 x 104.

c) 6,4 x 105.

d) 3,2 x 105.

e) 8,0 x 106.

XY X+A + Y B

2,0 x 102 2,0 x 102 2,0 x 102

Kps = [ X+A ] [Y B]

Kps = 2,0 x 102 x 2,0 x 102

Kps = 4,0 x 104

03) A solubilidade de um fosfato de metal alcalino terroso a


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25C 104mol/L. O produto de solubilidade deste sal a 25C ,

aproximadamente, igual a:

a) 1,08 x 108

.b) 1,08 x 1012.

c) 1,08 x 1016.

d) 1,08 x 1018.

e) 1,08 x 102.

Me3(PO4)2 3 Me+ 2 + 2 PO43

104 3 x104 2 x104

Kps = 27 x 1012 x 4 x 108

Kps = 108 x1020

Kps = (3 x104 )3 x (2 x 104) 2

Kps = [ Me+ ] 3x[ PO43 ] 2

Kps = 1,08 x1018


81/82

05) Uma soluo saturada de base representada por X(OH)2,


82/82

cuja reao de equilbrio

X XOH OH

H

22

2O

aq aqs

2++

-( )

( ) ( )( )

tem pH = 10 a 25C. O produto de solubilidade (KPS) do X(OH)2:

a) 5 x 1013.

b) 2 x 1013.

c) 6 x 101.

d) 1 x 1012.

e) 3 x 1010.

X(OH)2 X+2 + 2 OH

pH = 10 pOH = 4, ento, [OH ] = 10 4mol/L

10 45 x10 5

Kps = [ X+2 ] x[ OH ] 2

Kps = (5 x10 5) x( 10 4 ) 2

Kps = 5 x10 5 x 10 8

Kps = 5 x10 13