guia do professorrived.mec.gov.br/sistema/upload/guia/169.pdf · 2009-09-28 · guia de...

Guia do Professor

Autores: Gabriela Trindade Perry (autora para o concurso

MEC/SEED-PNUD) e Agostinho Serrano de Andrade Neto

Referente ao objeto EQUIL v2.

Porto Alegre, agosto de 2006

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1. Introdução

O EQUIL v.2 é um programa para ensino de equilíbrio químico, desenvolvido como parte da dissertação de mestrado em Engenharia da Produção – UFRGS de Gabriela Trindade Perry, orientada pelo prof. Dr. Fernando Gonçalves Amaral (PPGEP-UFRGS) e pelo prof. Dr. Agostinho Serrano de Andrade Neto (PPGECIM-ULBRA), em 2005.

A trajetória desta pesquisa remonta ao início de 2004, quando começou a codificação. Sua construção foi a resposta do Laboratório de Tecnologia em Ensino de Ciências e Matemáticas, ligado ao programa de pós-graduação em Ensino de Ciências e Matemática da Universidade Luterana do Brasil - Canoas a uma demanda ligada às necessidades relatadas pelos professores e estudantes de química, em relação ao ensino de equilíbrio químico.

O tema escolhido foi equilíbrio, por ser considerado um dos assuntos mais difíceis

do currículo geral de Química. É um conceito abstrato, que exige domínio de uma vasta quantidade de conceitos subordinados, tendo sido considerado um dos mais difíceis de ensinar, envolvendo um alto índice de concepções alternativas.

A principal característica do EQUIL é promover a articulação dos níveis de

representação: microscópico (enfatizando átomos e moléculas); macroscópico (ou sensório) e simbólico (abrangendo gráficos, fórmulas e equações químicas). A figura 1 mostra exemplos retirados do EQUIL.

Figura 1: interface de simulação do EQUIL v.2

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No ano de 2005, foram realizados diversos experimentos envolvendo o EQUIL, com o objetivo de verificar o ganho dos estudantes que o utilizavam. Assim, comparamos o EQUIL com uma turma controle e, em outra ocasião, o EQUIL com o software Le Chat 2.01 e uma turma controle. Os resultados destas investigações estão divulgados no web site http://www.gabriela.trindade.nom.br, tendo sido publicados em revistas e congressos de alcance nacional. Desta forma, trazemos para este Guia do Professor as atividades realizadas durante estas avaliações experimentais: a primeira é uma atividade de exploração, apoiada por um Guia de Simulação; a segunda foca principalmente aspectos conceituais em equilíbrio químico, apoiada por um Guia de Exercício2. Ambos estão anexos a este guia. Ressaltamos, contudo, que não é intenção mecanizar a forma como o professor conduz sua aula ou avalia seus estudantes. Os instrumentos acima mencionados e descritos neste Guia do Professor foram projetados para realizar um teste experimental sobre o uso do EQUIL. No contexto de uso do RIVED, podem ser encarados como sugestões ou modelos. Acreditamos que o professor deve ter total autonomia sobre sua atividade. 2. Objetivos

O objetivo é permitir ao aluno uma visão ampla sobre equilíbrio químico, focando três níveis de representação visual: o microscópico (átomos e moléculas); o macroscópico (o frasco que muda de cor) e o simbólico (gráficos). Assim, espera-se que o estudante construa uma visão ampla sobre equilíbrio químico, relacionando os diversos assuntos deste tema entre si.

Também se espera estimular uma posição crítica frente à aprendizagem, através do

método POE – prever, observar e explicar, incentivando o estudante a formular e testar hipóteses em relação às situações propostas, proposto no Guia de Simulação. Com o Guia de Exercício pretendemos sugerir ao professor questões conceituais sobre o tema, relacionando os conceitos pertinentes sempre que possível. Observamos que este guia pode ser utilizado também para fins de avaliação, ficando a cargo do professor definir o caráter da atividade. Todavia, um gabarito está disponível anexo. 3. Pré-requisitos

1 O download pode ser feito em http://nautilus.fis.uc.pt/wwwqui/equilibrio/port/eqq_lechat2.htmlPAIVA, J. C. Ensino do Equilíbrio químico: Subtilezas e Simulações Computacionais. Aveiro: Universidade de Aveiro, 2000. Tese (Doutorado) – Departamento de Química da Universidade de Aveiro. Portugal. Disponível em <www.fis.uc.pt/~jcpaiva/td> Acesso em 25 ago 2004. 2 Nos experimentos realizados, o Guia de Exercícios era um instrumento de pós-teste, e as respostas dos estudantes eram pontuadas de acordo com um manual de avaliação. Para este concurso, disponibilizamos o material sob a forma de exercícios.

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http://www.gabriela.trindade.nom.br/

http://nautilus.fis.uc.pt/wwwqui/equilibrio/port/eqq_lechat2.html

É imprescindível que os estudantes tenham tido o conteúdo completo de equilíbrio químico antes de realizar as atividades propostas neste guia. Sugerimos que esta seja a atividade final do estudo ou avaliação. 4. Tempo previsto para a atividade Esta atividade foi testada em duas ocasiões, com turmas de 32 e 72 estudantes. Nestas ocasiões, foram necessários dois períodos de aula, sendo que a primeira atividade (o Guia de Simulação) deve ser realizada no laboratório de informática. A segunda atividade (Guia de Exercícios) pode ser realizada na sala de aula. Acreditamos que estas atividades possam ser realizadas em dias diferentes, sem maiores prejuízos aos objetivos. 5. Na sala de aula O professor deve combinar com os estudantes o caráter da atividade: estudo ou avaliação. Conforme esta decisão, o professor comunica os estudantes se vai auxiliá-los ou não. Caso a atividade seja feita em duplas (recomendado para incentivar o debate), pedir que elas sejam formadas antes de a turma se deslocar para o laboratório de informática. 5.1. Questões para discussão Como não há atividades iniciais em sala de aula, não há questões para discussão. 6. Na sala de computador 6.1. Preparação Para realizara a atividade são necessários:

1. Entregue um cópia do Guia de Simulação para cada aluno. 2. Solicite o preenchimento dos dados de identificação. 3. Explique o roteiro da atividade e o método POE – prever, observar, explicar.

Diga-lhes que a atividade tem 3 etapas: na primeira não será usado o computador, e os estudantes devem responder sem auxílio externo, apenas discutir com o colega. Na segunda etapa as questões devem ser preenchidas utilizando o EQUIL v.2. Explique como executar o programa e como rodar uma simulação. Peça para os estudantes fazerem um teste rápido. Na terceira etapa os estudantes devem confrontar as respostas da primeira e segunda etapas, e explicar eventuais diferenças entre elas.

4. Explique que todos os componentes da reação são gases e que ela será estudada em relação a três momentos: t0, t1 e t2, sendo t0 o instante em que a reação começa; t1 o intervalo entre o início da reação e o equilíbrio (não inclui o equilíbrio) e t2 após o equilíbrio (inclui o equilíbrio).

5. Explique que as perguntas são feitas em relação a três níveis de representação visual: microscópico (átomos e moléculas); macroscópico (o frasco que muda de cor) e simbólico (as fórmulas e gráficos).

6. Fale um pouco sobre a interface do EQUIL. Diga à classe que, além de manipular as condições iniciais do sistema (temperatura e pressão), também é possível realizar uma simulação para qualquer valor de concentrações iniciais e

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temperatura e que é possível comparar até 5 simulações par a par. Diga também que um formulário (fórmulas) pode ser acessado no menu superior.

7. Caso o objetivo seja realizar um exercício, esclareça que as questões serão debatidas durante a terceira etapa: explicação.

8. Caso o objetivo seja realizar uma avaliação, esclareça que as questões não serão debatidas com seu apoio.

9. Leia as questões da primeira etapa e explique-as para a turma. Diga-lhes que as questões das demais etapas são bastante similares.

10. Não é necessário o uso de calculadora. 11. Combine com a turma os procedimentos de entrega e o que os que terminarem

antes devem fazer (sugerimos que eles fiquem no laboratório). 6.2. Material necessário

São necessárias cópias do Guia de Simulação. Imprima também uma Escala de Cores3 para que todos tenham a mesma referência para responder as questões sobre a cor do frasco. 6.3. Requerimentos técnicos Combine com antecedência com a equipe do laboratório o download do programa. Caso seja possível, peça que haja uma cópia do arquivo em cada máquina (a extensão é .exe). Caso não seja possível, esclareça que será necessário conexão co a internet para usar o EQUIL a partir do site do RIVED ou http://www.gabriela.trindade.nom.br/produ.php 6.4. Durante a atividade Acompanhe os estudantes enquanto eles respondem as perguntas. Provavelmente eles cometam os mesmo equívocos. Veja que a maioria responde que as concentrações no equilíbrio são (a) iguais; (b) não há mais reagentes; (c) existe uma proporção 1:1 ou 1:2 no equilíbrio, relacionada com o balanceamento da equação. Note que, apesar disso, o gráfico ou a cor do frasco não reflete estas afirmações. Veja as diferentes formas como os estudantes representam moléculas na etapa de previsão, e como a representação muda com o uso do EQUIL. Na etapa de previsão, muitos utilizam pontos, círculos, representação de vapores, desenham os reagentes como íons (figura 2), dividem a reação em dois lados. Muitos destes estudantes modificarão a forma como representam a reação na etapa de observação. Acreditamos que este seja um dos pontos mais significativos do EQUIL, pois é uma oportunidade para discutir a reversibilidade e o caráter dinâmico das reações.

3 Anexo neste guia.

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Figura 2: Representação dos reagentes como íons.

7. Depois da atividade (de volta à sala de aula) Depois que todos terminarem a atividade com o Guia de Simulação, conduza a turma para a sala de aula para realizar os exercícios. Caso não haja outro período, combine a realização da atividade para a próxima aula. 7.1. Preparação Uma vez na sala de aula, esclareça o objetivo da atividade: avaliação ou estudo. Sugerimos que a atividade com o Guia de Exercício seja individual.

1. Distribua uma cópia do Guia de Exercício para cada estudante. 2. Explique que a reação será estudada em relação a três momentos: t0, t1 e t2,

sendo t0 o instante em que a reação começa; t1 o intervalo entre o início da reação e o equilíbrio (não inclui o equilíbrio) e t2 após o equilíbrio (inclui o equilíbrio).

3. Explique que as perguntas são feitas em relação a três níveis de representação visual: microscópico (átomos e moléculas); macroscópico (o frasco que muda de cor) e simbólico (as fórmulas e gráficos).

4. Leia as questões relativas a t0 explique que as demais são similares. Peça que os estudantes tenham atenção ao ler as questões e esclareça eventuais dúvidas sobre nomenclatura e redação das questões.

5. Não é necessário o uso de calculadora. 7.2. Material necessário

São necessárias cópias do Guia de Exercício. 7.3. Questões para discussão Caso deseje realizar um exercício, pode ser uma boa idéia, dependendo da maturidade, da recepção e do interesse da turma, responder o Guia de Exercício em grupos e discutir as questões oralmente.

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APÊNDICE A - Guia de Simulação

UTILIZAÇÃO DE EXPERIMENTOS VIRTUAIS NO ENSINO DE EQUILÍBRIO QUÍMICO

GUIA PARA UTILIZAÇÃO DO SIMULADOR “EQUIL”.

Prezado estudante Vamos estudar Equilíbrio Químico de forma integrada, utilizando um enfoque que

aborda um fenômeno químico ocorrendo simultaneamente em três níveis:

• Macroscópico: São os fatores perceptíveis de uma reação química, como as cores e a aparência.

• Microscópico: É tudo o que não podemos observar a olho nu, como por exemplo, os átomos e moléculas, bem como as suas transformações.

• Simbólico: São os símbolos utilizados pelos químicos para representar os fenômenos químicos, como as equações, os gráficos, os coeficientes e outros.

Utilizaremos simulações computacionais. Assim, nossa atividade consiste em:

1° PREVISÃO: Sem iniciar a simulação, você irá descrever livremente o que você pensa sobre a questão, justificando sua previsão. 2° OBSERVAÇÃO: Você irá realizar a simulação, observar o fenômeno e comparar com a sua resposta da predição. 3° EXPLICAÇÃO: Você irá descrever possíveis semelhanças e/ou diferenças entre a sua resposta da predição com a resposta fornecida pelo computador.

Na folha seguinte está descrito o sistema que iremos estudar.

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Um estudante investiga certa reação química que, após um determinado tempo, permanece em equilíbrio químico. Este estudante, no laboratório de química, misturou 1 mol de moléculas de H2(g) e 1 mol de moléculas de I2(g). Simbolicamente, o estudante escreve corretamente a equação química para esta reação:

Este estudante deseja estudar esta reação em três tempos:

T0: ESTADO INICIAL – logo no instante em que começa a reação. T1: FASE INTERMEDIÁRIA – a reação já iniciada e antes de atingir o Equilíbrio. T2: FASE FINAL – a reação no Equilíbrio Químico. E em relação a três níveis de observação: Nível macroscópico: A cor da mistura. Nível microscópico: Os tipos de átomos utilizados, o comportamento destes átomos, o número de átomos e/ou moléculas que você está utilizando, o tamanho, como reagem, e como você imagina estes átomos dentro de um recipiente. Nível Simbólico: O gráfico das concentrações dos reagentes e dos produtos em função do tempo.

Ajude este estudante a responder as questões a seguir, de maneira que você utilize a

sua predição sobre o que acontece com esta reação nos tempos t0, t1 e t2:

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ETAPA DA PREVISÃO

1.1 T0 - O estado inicial da Reação.

Desenhe o gráfico das concentrações em função do tempo para t0 apenas e desenhe como você imagina o comportamento dos átomos e/ou moléculas, prevendo como fica a cor do frasco.

1.2 T1 - A Reação já iniciada e antes de atingir o Equilíbrio. O que acontece no recipiente utilizado pelo estudante, em nível macroscópico, microscópico e simbólico? Desenhe o gráfico das concentrações em função do tempo para t0 e t1, desenhe como você imagina o comportamento dos átomos e/ou moléculas e a cor da mistura no frasco.

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1.3 T2 - A Reação no Equilíbrio Químico. O que acontece no recipiente utilizado pelo estudante, em nível macroscópico, microscópico e simbólico? Desenhe o gráfico das concentrações em função do tempo para t0, t1 e t2, desenhe como você imagina o comportamento dos átomos e/ou moléculas, e a cor da mistura no frasco para o instante t2.

UTILIZANDO O PROGRAMA “EQUIL”

Clique no ícone , para abrir o programa “Equil” ou abra a página http://www.gabriela.trindade.nom.br/produ.php. Este programa apresenta uma simulação com características do nível representacional microscópico da reação:

Esta reação, já conhecida por vocês, é endotérmica e caracteriza um sistema constituído por substâncias gasosas. Na tela de abertura deste programa, você visualiza os parâmetros que podem ser alterados, como a temperatura e o número de moléculas de H2, I2

e HI.

SELECIONAR NO PROGRAMA: Temperatura: livre (varia de 667K até 677K). Número de Moléculas de H2 = Número de Moléculas de I2.

Número de Moléculas de HI = Zero.

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A figura abaixo mostra a tela do EQUIL v.2 depois de iniciada a simulação.

Você ainda tem à disposição um menu com o Formulário (fórmulas), um com Simulação para Qualquer Valor (onde você pode inserir qualquer valor para a temperatura e concentrações iniciais) e a opção de Comparar Simulações, onde você pode comparar até 5 simulações par a par. A figura abaixo mostra a tela de comparação de simulações.

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Para comparar, arraste um dos quadros da coluna à direita até os gráficos de concentração ou velocidade (eles devem “puxar” o quadro pequeno).

Agora, você irá observar a simulação, conforme os 3 tempos citados anteriormente (t0, t1 e t2). Veja o que acontece no estado inicial, logo no instante em que começa a reação (t0), a reação já iniciada e antes de atingir o Equilíbrio (t1) e no Equilíbrio Químico (t2). Observe também que a simulação ocorre nos três níveis de representação, o macroscópico, o microscópico e o simbólico.

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ETAPA DA OBSERVAÇÃO

2.1 T0 - O estado inicial da Reação. A partir da simulação, registre a sua observação.

2.2 T1 - A Reação já iniciada e antes de atingir o Equilíbrio. A partir da simulação, registre a sua observação.

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ETAPA DA EXLICAÇÃO

3.1 - T0 - O estado inicial da Reação. 3.1.1 Nível Simbólico: Você previu corretamente o estado inicial (t0) das concentrações dos reagentes e dos produtos? ____________E a tendência para a reação? __________________________________________________ Caso contrário, explique as diferenças encontradas. ________________________________ ________________________________________________________________________________________ 3.1.2 Nível Microscópico: Você previu corretamente quais eram as moléculas existentes no frasco, para o estado inicial (t0) da reação? _________________________________________________________________________________________ 3.1.3 Nível Macroscópico: Você previu corretamente a cor do recipiente para o instante t0? ______________________ ________________________________________________________________________________________ 3.2 T1 - A Reação já iniciada e antes de atingir o Equilíbrio. 3.2.1 Você previu corretamente o estado atual (t1) das concentrações dos reagentes e dos produtos? _________E a tendência para a reação? __________________________________________________ ________________________________________________________________________________________ 3.2.2 Você previu corretamente quais eram as moléculas existentes no frasco, para esta fase intermediária da r________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

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3.3 T2 - A Reação no Equilíbrio Químico. 3.3.1 Você previu corretamente o estado atual (t2) das concentrações dos reagentes e dos produtos? _________E a tendência para a reação? __________________________________________________ ________________________________________________________________________________________ 3.3.2 Você previu corretamente quais eram as moléculas existentes no frasco, para esta fase? Quais são as sua________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

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APÊNDICE B – Escala de cores

Imprima esta escala e distribua com o guia de simulação. Ela será utilizada em outras atividades propostas neste Guia do Professor.

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APÊNDICE C – Guia de Exercícios

Você responderá questões em relação a Equilíbrio Químico. Há questões de múltiplas escolha e questões em que você deve desenhar moléculas e gráficos. Por favor, faça todas as suas anotações na folha, não utilize materiais de rascunho. Os tópicos acima citados serão abordados em relação a três momentos, descritos abaixo:

t0 => instante inicial, o momento da mistura, t1 => momentos antes da reação atingir o equilíbrio e t2 => depois que a reação atingiu o equilíbrio.

Se você tiver alguma dúvida em relação à interpretação das questões, peça auxílio ao seu professor ou ao pesquisador que está aplicando o teste. Dúvidas relacionadas à Química não poderão ser respondidas.

SITUAÇÃO PROPOSTA - EQUILÍBRIO QUÍMICO

No laboratório, um químico mistura, em um recipiente de 1L, 1 mol de gás

Hidrogênio (H2) e um 1 mol de vapor de Iodo (I2), à temperatura de 670 K, mantida sempre constante, conforme a equação abaixo. A constante de equilíbrio é aproximadamente 60.

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1. RESPONDA AO BLOCO DE QUESTÕES ABAIXO, LEVANDO CONSIDERANDO O MOMENTO DA MISTURA: O INSTANTE INICIAL DA REAÇÃO, OU SEJA T0.

1.1. CONCENTRAÇÃO DOS PRODUTOS (HI)

Considero que neste momento o valor da concentração dos produtos é:

MÁXIMO. Igual a ZERO. INTERMEDIÁRIO.

Acredito que a tendência do valor da concentração dos produtos é:

Aumentar Diminuir Permanecer o mesmo.

1.2. CONCENTRAÇÃO DOS REAGENTES (H2 e I2)

Considero que neste momento o valor da concentração dos reagentes é:


Acredito que a tendência do valor da concentração dos reagentes é:


1.3. Sobre a concentração de produtos [P] e reagentes [R] em t0, considero que:

[P] > [R] [P] < [R] [P] = [R]

1.4. VELOCIDADE DIRETA (TAXA DE FORMAÇÃO DE PRODUTO: HI) Considero que neste momento o valor da velocidade de formação de produto é:


Acredito que a tendência do valor da velocidade de formação de produto é:


1.5. VELOCIDADE INVERSA (TAXA DE CONSUMO DE REAGENTES: H2 e I2)

Considero que neste momento o valor da velocidade de consumo de reagentes é:


Acredito que a tendência do valor da velocidade de consumo de reagentes é:


1.6. Sobre as velocidades de formação de produtos [D] e consumo de reagentes [I] considero que:

[D] > [I] [D] < [I] [D] = [I]

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1.7. Suponha que fosse possível parar, “congelar” a reação e que você pudesse ver os átomos/moléculas no momento da mistura. Desenhe no balão o que você estaria vendo (mínimo 6 desenhos).

1.8. Descreva o que está acontecendo no balão.

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1.9. Qual a cor do recipiente no momento da mistura?

2. RESPONDA AO BLOCO DE QUESTÕES ABAIXO, LEVANDO CONSIDERANDO QUE A REAÇÃO JÁ INICIOU, PORÉM AINDA NÃO ATINGIU O EQUILÍBRIO, OU SEJA T1.

2.1. CONCENTRAÇÃO DOS PRODUTOS (HI) Considero que neste momento o valor da concentração dos produtos é:










[P] > [R] [P] < [R] [P] = [R]





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[D] > [I] [D] < [I] [D] = [I]

2.7. Suponha que fosse possível parar, “congelar” a reação e que você pudesse ver os átomos/moléculas após a mistura, porém antes de atingir o equilíbrio. Desenhe no balão o que você estaria vendo (mínimo 6 desenhos).


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2.9. Qual a cor do recipiente após a mistura, porém antes de atingir o equilíbrio?

3. RESPONDA AO BLOCO DE QUESTÕES ABAIXO, LEVANDO CONSIDERANDO QUE

A REAÇÃO JÁ ATINGIU O EQUILÍBRIO, OU SEJA T2.










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[P] > [R] [P] < [R] [P] = [R]











[D] > [I] [D] < [I] [D] = [I]

3.7. Suponha que fosse possível parar, “congelar” a reação e que você pudesse ver os átomos/moléculas após atingir o equilíbrio. Desenhe no balão o que você estaria vendo (mínimo 6 desenhos).


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3.9. Qual a cor do recipiente após atingir o equilíbrio?

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4. GRÁFICOS DE CONCENTRAÇÃO E VELOCIDADE.

Con

cent

raçã

o M

olar

t0 t1 t2 Tempo

Vel

ocid

ade

da R

eaçã

o

t0 t1 t2 Tempo

Não esqueça de desenhar um gráfico para os produtos e outro para os reagentes. Identifique-os utilizando P para produtos e R

para reagentes.

Não esqueça de desenhar um gráfico para a velocidade direta e outro para a velocidade

inversa. Identifique-as utilizando D para velocidade direta (formação de produtos) e I

para velocidade inversa (consumo de reagentes).

5. SEJA A REAÇÃO GENÉRICA A2 + B2 2AB Observe os valores dados para as concentrações de reagentes e produtos e desenhe os gráficos. Não esqueça de indicar as espécies!

Concentrações iniciais: A2: 10 mol/L B2: 10 mol/L AB: 0 mol/L Concentrações finais: A2: 3,3 mol/L B2: 3,3 mol/L AB: 13,4 mol/L Temperatura: 670 K Kc=59.9851

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6. DOIS ESTUDANTES OBSERVANDO A REAÇÃO CONCLUEM QUE...

A

B

A reação pára após atingir o equilíbrio, ou seja, não há mais formação de produtos e reagentes, pois a cor estabiliza; ela não se altera mais.

A reação não para após atingir o equilíbrio, mesmo que a cor não se altere mais. Ela continua se processando, ou seja, continua havendo formação de produtos e reagentes.

Com qual destes estudantes você concorda? Por quê? ________________________________________________________________________________

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7. O professor faz aos estudantes a seguinte pergunta. “O rendimento desta reação não é 100%, ou seja, após atingir o equilíbrio, ainda haverá moléculas de reagentes (A2 e B2). Isto é evidência que estas moléculas de não reagiram?”. Novamente os estudantes respondem:

A

B

Não. Mesmo que restem reagentes no equilíbrio, isso não significa que estas moléculas não reagiram.

Sim. O fato de haver moléculas de reagentes no equilíbrio é evidência de que algumas moléculas de A2 não reagiram.

Com qual destes estudantes você concorda? Por quê? ________________________________________________________________________________

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8. Responda as questões marcando V (verdadeiro) ou F (falso). Indique as questões que você não tem certeza marcando-as com um ? Não deixe de responder as questões. ATENÇÃO! Em cada bloco pode haver mais uma afirmativa verdadeira, ou até mesmo nenhuma verdadeira. Analise cada pergunta em separado. A cor do frasco depende...

1. ( ) Do tamanho do iodo. 2. ( ) Da massa do iodo. 3. ( ) Da agitação das moléculas. 4. ( ) Da concentração de iodo.

Após a reação atingir o equilíbrio...

5. ( ) Há apenas moléculas de produtos. 6. ( ) As moléculas de reagentes não se transformam mais em produtos e vice-versa. 7. ( ) As moléculas se agitam menos do que antes de atingir o equilíbrio.

8. ( ) A concentração de reagentes é igual a de produtos. 9. ( ) Um terço das moléculas são de produtos (HI). 10. ( ) Nenhuma das três alternativas acima está correta

11. ( ) A velocidade de formação de produtos é máxima. 12. ( ) A velocidade de formação de produtos é mínima. 13. ( ) A velocidade direta é igual à velocidade inversa.

14. ( ) A reação direta deve se completar para que depois a reação inversa inicie. 15. ( ) Iodo e Hidrogênio (os reagentes) estão sob a forma de íons.

Sobre a velocidade da reação, considero que...

16. ( ) Se a velocidade da reação direta é maior que a reação inversa, ela termina antes. 17. ( ) Se a velocidade da reação direta diminui, é porque a quantidade de produtos

formados diminui em relação ao instante anterior.

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APÊNDICE D – Gabarito

1. RESPONDA AO BLOCO DE QUESTÕES ABAIXO, LEVANDO CONSIDERANDO O MOMENTO DA MISTURA: O INSTANTE INICIAL DA REAÇÃO, OU SEJA T0.











[P] > [R] [P] < [R] [P] = [R]











[D] > [I] [D] < [I] [D] = [I]

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1.8. Qual a cor do recipiente no momento da mistura?

1.6. Suponha que fosse possível parar, “congelar” a reação e que você pudesse ver os átomos/moléculas no momento da mistura. Desenhe no balão o que você estaria vendo (mínimo 6 desenhos).


Ambos reagentes não começaram a colidir, por este motivo não há produtos neste momento.

50%

2. RESPONDA AO BLOCO DE QUESTÕES ABAIXO, LEVANDO CONSIDERANDO QUE A REAÇÃO JÁ INICIOU, PORÉM AINDA NÃO ATINGIU O EQUILÍBRIO, OU SEJA T1.











[P] > [R] [P] < [R] qualquer uma das duas é considerada correta. Caso somente a primeira fosse considerada correta, estaria sendo exigido do estudante saber que uma constante maior do que 1 faria com que os produtos fossem mais numerosos nesta etapa da reação. Pelo mesmo motivo são considerados corretos gráficos de concentração onde os produtos e reagentes não se cruzam.

[P] = [R]

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1.9. VELOCIDADE DIRETA (TAXA DE FORMAÇÃO DE PRODUTO: HI)

Considero que neste momento o valor da velocidade de formação de produto é:










[D] > [I] [D] < [I] [D] = [I]

1.6. Suponha que fosse possível parar, “congelar” a reação e que você pudesse ver os átomos/moléculas após a mistura, porém antes de atingir o equilíbrio. Desenhe no balão o que você estaria vendo (mínimo 6 desenhos).


Já há formação de produtos, porém estes não alcançaram sua concentração máxima, sendo formados a uma taxa cada vez menor, ao passo que a taxa de formação dos reagentes aumenta (HI colide efetivamente com HI com mais freqüência).

1.8. Qual a cor do recipiente após a mistura, porém antes de atingir o equilíbrio? Mais clara que a anterior, pois a concentração de iodo diminui.

3. RESPONDA AO BLOCO DE QUESTÕES ABAIXO, LEVANDO CONSIDERANDO QUE

A REAÇÃO JÁ ATINGIU O EQUILÍBRIO, OU SEJA T2.





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[P] > [R] [P] < [R] pelo mesmo motivo da resposta anterior. O erro é marcar que as duas são iguais. Isto, no entanto, é bastante comum entre os estudantes, assim como estabelecer a concentração das espécies envolvidas através dos coeficientes estequiométricos.

[P] = [R]

1.13. VELOCIDADE DIRETA (TAXA DE FORMAÇÃO DE PRODUTO: HI)

Considero que neste momento o valor da velocidade de formação de produto é:










[D] > [I] [D] < [I] [D] = [I]

1.6. Suponha que fosse possível parar, “congelar” a reação e que você pudesse ver os átomos/moléculas após atingir o equilíbrio. Desenhe no balão o que você estaria vendo (mínimo 6 desenhos).

1.7. Descreva o que está acontecendo no balão. Os produtos atingiram sua máxima concentração, e os reagentes a mínima (ainda há reagentes!). As taxas de formação são iguais. Assim, caso sejam formados 10 reagentes, no mesmo intervalo são formados 10 produtos.

1.8. Qual a cor do recipiente após atingir o equilíbrio? Mais clara, porém não é 0%. A tonalidade correta, que pode ser obtida através da fórmula de kc, é aproximadamente 15%.

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4. GRÁFICOS DE CONCENTRAÇÃO E VELOCIDADE.

Os gráficos de concentração A e B também são considerados corretos. Em A se percebe que a quantidade final de produtos e reagentes excede a soma da quantidade inicial. Em B se percebe um gráfico de concentração de uma reação com constante menor que 1. Consideramos que tais sutilezas não precisam ser consideradas incorretas, ainda que seja importante chamar atenção para elas. 6. DOIS ESTUDANTES OBSERVANDO A REAÇÃO CONCLUEM QUE...

A

B

A reação pára após atingir o equilíbrio, ou seja, não há mais formação de produtos e reagentes, pois a cor estabiliza; ela não se altera mais.

A reação não para após atingir o equilíbrio, mesmo que a cor não se altere mais. Ela continua se processando, ou seja, continua havendo formação de produtos e reagentes.

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7. O professor faz aos estudantes a seguinte pergunta. “O rendimento desta reação não é 100%, ou seja, após atingir o equilíbrio, ainda haverá moléculas de reagentes (A2 e B2). Isto é evidência que estas moléculas de não reagiram?”. Novamente os estudantes respondem:

A

B

Não. Mesmo que restem reagentes no equilíbrio, isso não significa que estas moléculas não reagiram.

Sim. O fato de haver moléculas de reagentes no equilíbrio é evidência de que algumas moléculas de A2 não reagiram.

8. Responda as questões marcando V (verdadeiro) ou F (falso). Indique as questões que você não tem certeza marcando-as com um ? Não deixe de responder as questões. ATENÇÃO! Em cada bloco pode haver mais uma afirmativa verdadeira, ou até mesmo nenhuma verdadeira. Analise cada pergunta em separado. A cor do frasco depende...

1. ( F ) Do tamanho do iodo. 2. ( F ) Da massa do iodo. 3. ( F ) Da agitação das moléculas. 4. ( V ) Da concentração de iodo.

Após a reação atingir o equilíbrio...

5. ( F ) Há apenas moléculas de produtos. 6. ( F ) As moléculas de reagentes não se transformam mais em produtos e vice-versa. 7. ( F ) As moléculas se agitam menos do que antes de atingir o equilíbrio.

8. ( F ) A concentração de reagentes é igual a de produtos. 9. ( F ) Um terço das moléculas são de produtos (HI). 10. ( V ) Nenhuma das três alternativas acima está correta

11. ( F ) A velocidade de formação de produtos é máxima. 12. ( V ) A velocidade de formação de produtos é mínima. 13. ( V ) A velocidade direta é igual à velocidade inversa.

14. ( F ) A reação direta deve se completar para que depois a reação inversa inicie. 15. ( F ) Iodo e Hidrogênio (os reagentes) estão sob a forma de íons.

Sobre a velocidade da reação, considero que...

16. ( F ) Se a velocidade da reação direta é maior que a reação inversa, ela termina antes. 17. ( V ) Se a velocidade da reação direta diminui, é porque a quantidade de produtos

formados diminui em relação ao instante anterior.

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