psa 16 equilíbrio químico

Física e Química A Ano Lectivo 2011/2012 Professor Francisco Máximo Carvalho

FICHA DE TRABALHO DE FÍSICA E QUÍMICA A MARÇO 2012

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APSA Nº16 11º Ano de Escolaridade

1- Classifique as afirmações seguintes falsas ou verdadeiras.

A- Numa reacção química irreversível, os produtos de reacção não regeneram os

reagentes.

B- Numa reacção química reversível, a reacção directa não coexiste com a reacção inversa.

C- Embora um sistema reaccional atinja o estado de equilíbrio, as concentrações dos seus

constituintes não são constantes.

D- Num sistema em equilíbrio, a velocidade da reacção directa é igual à velocidade da

reacção inversa.

E- A velocidade com que os reagentes se consomem mantém-se constante até se atingir o

equilíbrio químico.

F- Quando, no equilíbrio químico, as concentrações dos produtos de reacção prevalecem

sobre as concentrações dos reagentes, a reacção directa é menos extensa que a reacção

inversa.

G- Quando a percentagem de conversão dos reagentes é 100% a reacção química é

completa.

H- A extensão da reacção directa é independente do tempo que o sistema demora a atingir

o equilíbrio.

I- Num sistema químico em equilíbrio, a quantidade de produtos de reacção que se forma é

igual à quantidade de reagentes que se consome.

2- O gráfico representa a variação da velocidade em função do tempo para o equilíbrio

seguinte:

X (g) + Y (g) ↔ Z (g)

a) Qual das curvas corresponde à reacção

directa? Justifique.

b) Como variam as velocidades das

reacções directa e inversa no intervalo de tempo

[0; 20]?

c) Em que instante se atingiu o equilíbrio?

d) Que relação existe entre a velocidade da

reacção directa e a velocidade da reacção inversa, ao fim de 40 minutos?

3- O diagrama ao lado representa o modo como variam as concentrações de reagentes e

produtos, ao longo do tempo e a temperatura constante, de um sistema reaccional até se

atingir o estado de equilíbrio.

Cl2 (g) + Br2 (g) ↔ 2 BrCl (g)

a) Escreva e expressão da constante de equilíbrio.

b) Determine, o valor da constante de equilíbrio, com base nos

valores presentes no gráfico.

c) A reacção é muito ou pouco extensa?


4- Para a reacção

H2 (g) + CO2 (g) ↔ CO (g) + H2O (g)

Kc = 0,77 a 750ºC

Colocaram-se 1,00 mol de H2 e 1,00 mol CO2 num balão de 5 dm3 de capacidade. Calcule a

concentração de todas as substâncias presentes no equilíbrio.

5- O valor da constante de equilíbrio, Kc é de 2,0 x 10-2

à temperatura de 2870ºC para a

reacção:

N2 (g) + O2 (g) ↔ 2 NO (g)

Num recipiente fechado com capacidade de 1,00 L existem 0,800 mol de O2 e 0,400 mol de NO

à temperatura de 2870ºC.

a) O sistema está em equilíbrio? Justifique.

b) Nestas condições há produção ou decomposição de NO?

c) Uma vez atingido o equilíbrio, o que acontece à concentração de N2 se se aumentar a

pressão e se a temperatura for constante?

6- No seguinte sistema em equilíbrio, a variação de entalpia diz respeito à equação directa:

N2 (g) + O2 (g) ↔ 2 NO (g) (∆H > 0)

a) Quando se aumenta a temperatura do sistema …

A- … o equilíbrio desloca-se no sentido da reacção directa.

B- … o equilíbrio desloca-se no sentido da reacção inversa.

C- … o equilíbrio não se altera.

D- … a quantidade de NO diminui.

b) Indique quais das afirmações seguintes são verdadeiras e quais as falsas, justificando

a sua escolha.

A- A adição de um catalisador conduz à formação de uma maior quantidade de NO.

B- Um aumento da pressão total do sistema favorece a produção de NO.

C- No equilíbrio a concentração de cada uma das substâncias permanece

constante.

7- Num recipiente introduziu-se amoníaco, que se decompôs parcialmente, segundo a equação

química

2 NH3 (g) ↔ 3 H2 (g) + N2 (g) (∆H > 0)

a) Escolha, justificando, qual dos gráficos A, B ou C é compatível com a situação de

equilíbrio.


b) De entre os seguintes factores, assinale aquele(s) que aumenta(m) o rendimento da

reacção, depois de se ter atingido o equilíbrio.

A- Aumento da pressão total do sistema.

B- Aumento da quantidade química de amoníaco.

C- Adição de um catalisador.

D- Aumento da temperatura do sistema.

8- Um sistema químico, a determinada temperatura, contém as substâncias gasosas F2, O2 e

OF2 em equilíbrio, conforme a equação:

2F2 (g) + O2 (g) +46 kJ ↔ 2 OF2 (g)

Com base nestes dados, responda às seguintes questões, justificando.

a) O que acontecerá à concentração de OF2 se aumentar a temperatura do

sistema?

b) Se aumentar a pressão o que acontece à concentração de F2?

c) Se retirarmos O2 ao sistema reaccional em que sentido se desloca o

equilíbrio?

d) Diga o que acontece ao valor da constante de equilíbrio quando se adiciona

ao sistema reaccional F2.

e) O valor da constante de equilíbrio diminui quando se aumenta a temperatura

do sistema reaccional?

f) Refira o que acontece à concentração de OF2 quando se adiciona um

catalisador ao sistema reaccional.

9- A seguinte reacção é endoenergética no sentido directo:

PCl5 (g) ↔ PCl3 (g) + Cl2 (g)

A reacção ocorre em sistema fechado, a uma dada temperatura. Os gráficos traduzem a

variação da concentração dos componentes da mistura reaccional, em função do tempo.

Para cada uma das seguintes alterações, provocadas no sistema, indique o gráfico

correspondente:

a) retirar PCl3;

b) aumento da pressão;

c) diminuição de temperatura;

d) aumento da concentração de PCl5;

e) adição de um catalisador;

f) diminuição do volume do recipiente.


10- A produção de triclorometano é realizada em recipiente fechado e traduzida pela seguinte

equação:

CCl4 (g) + H2 (g) ↔ CHCl3 (g) + HCl (g) ∆H < 0 (sentido directo)

a) Escreva a expressão da constante de equilíbrio da reacção inversa.

b) Indique, justificando, qual a variação da constante de equilíbrio da reacção inversa

quando se verifica um aumento da temperatura do sistema reaccional.

c) Indique em que sentido evoluirá predominantemente o sistema, inicialmente em

equilíbrio, se:

1- aumentar a temperatura;

2-aumentar a concentração de hidrogénio;

3- retirar cloreto de hidrogénio;

4- diminuir o volume do recipiente onde ocorre reacção;

5- aumentar a quantidade de triclorometano;

6- libertar hidrogénio;

7- diminuir a pressão do sistema.

11 - O processo industrial de produção de amoníaco (NH3) envolve o seguinte equilíbrio químico:

N2(g) + 3H2(g) ↔ 2NH3(g).

O gráfico abaixo mostra, aproximadamente, as percentagens de amoníaco em equilíbrio com os gases azoto e hidrogênio na mistura da reação.

De acordo com o gráfico e as informações acima, Classifique as proposições seguintes:

I – A formação da amoníaco é favorecida em condições de alta pressão e baixa temperatura.

II – A reação de formação do amoníaco é um processo endotérmico.

III – Em um recipiente fechado, à pressão constante, o aumento da temperatura favorece a decomposição do amoníaco.

IV – Um aumento na concentração de azoto causará um deslocamento do equilíbrio químico no sentido dos reagentes.


12 - Considere a tabela com as quantidades de reagentes e produtos no início e no equilíbrio, na temperatura de 100oC, para a seguinte reação:

a) Determine o valor da constante de equílibrio. b) Determine o rendimento da reacção.

13 - O hidrogénio molecular pode ser obtido a partir da seguinte reacção .Este processo é endotérmico.

CH4(g) +H2O(g) ↔ CO(g)+3H2(g)

Relativamente a este sistema em equilíbrio pode-se afirmar correctamente:

a) A presença de um catalisador afecta a decomposição da mistura.

b) A presença de um catalisador afecta equilíbrio.

c) O aumento da pressão diminui a quantidade de CH4(g)

d) O aumento da temperatura afecta a constante de equilíbrio.

e) O aumento da temperatura diminuiu a quantidade de CO(g).

14 – No corpo humano o transporte de oxigénio é feito por uma proteína chamada hemoglobina. Cada molécula de hemoglobina contém 4 átomos de ferro. O transporte do oxigénio dos pulmões para os tecidos envolve um equilíbrio traduzido pelo seguinte esquema reversível:

hemoglobina +O2 (g) PULMÃO ↔ oxi-hemoglobina nos tecidos

Mesmo um atleta treinado tem seu rendimento físico muito diminuído quando vai competir em localidades de altitude muito mais elevada do que está habituado. Após cerca de duas semanas de treino na nova altitude o rendimento do atleta retorna os níveis normais.

a) Explique em termos químicos porque o rendimento físico inicial do atleta diminui nas altitudes mais elevadas.

b) Explique por que após o período de adaptação o rendimento do atleta retorna a níveis próximos dos normais?

http://www.infoescola.com/files/2010/05/exec24qmc.jpg


Resolução

1- Verdadeiras - A, D, G e H Falsas - B, C, E, F, I

2- a) Curva A, porque à medida que a reacção decorre diminuem as quantidades de reagentes

e, portanto, a velocidade da reacção directa vai diminuindo.

b) A velocidade da reacção directa diminui e a velocidade da reacção inversa aumenta.

c) Ao fim de 30 min. d) São iguais.

3- a) Kc = [BrCl]2/ [Cl2] [Br]

b) Kc = 4,9 x 10-2

c) Pouco extensa, porque o valor de Kc é baixo.

4- [H2] = 1,07 x 10-1

mol/dm3 [CO2] = 1,07 x 10

-1 mol/dm

3

[CO] = 9,3 x 10-2

mol/dm3 [H2O] = 9,3 x 10

-2 mol/dm

3

5-a) Qc = 0,4, Qc > Kc. O sistema não está em equilíbrio

b) Qc > Kc O sistema evolui no sentido da formação de reagentes. NO decompõe-se.

c) Não sofre variação.

6- a) Opção A

b) A- falso- a adição de um catalisador não altera o estado de equilíbrio.

B- falso- como o equilíbrio não se altera, mantém-se a quantidade de NO formado.

C- Verdadeiro – A quantidade de partículas reagentes e de produtos de reacção é igual.

7- a) Opção A b) Opção D

8- a) [OF2] aumenta b) [F2] diminui c) sentido inverso d) mantêm-se constante

e) O valor de Kc aumenta f) [OF2] não varia

9- a) A b) C c) C d) B e) D f) C

10- a) Kc = [CCl4] [H2] / [CHCl3] [HCl] b)aumenta

c) 1- sentido inverso 2- directo 3- directo 4- não altera 5-sentido inverso

6- sentido inverso 7- não altera

11 – I

12 – a) 0,27 b) 40% 13 – e) 14 - a) A altitudes elevadas a pressão do ar diminui, havendo menor quantidade de oxigénio. Assim, o equilíbrio irá deslocar-se no sentido inverso, de acordo com o Príncipio de Le Chatelier, diminuindo o transporte de oxigénio para os tecidos. Este facto reflecte-se na capacidade física dos humanos, diminuindo o seu rendimento físico por deficiente oxigenação dos tecidos causado pela diminuição do ferro no organismo.. NOTA: O principal papel do ferro é transportar oxigénio dos pulmões para as células de todo o corpo, através da hemoglobina. Também se encontra nos tecidos musculares, onde ajuda a armazenar oxigénio. b) Passado algum tempo o sistema evolui para um novo estado de equilíbrio havendo novamente a reposição do ferro nos tecidos musculares e consequentemente a sua


oxigenação. Após algum tempo de treino o organismo humano habitua-se a estes novos níveis de oxigenação e o rendimento volta a aumentar.

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