questões resolvidas de equilíbrio químico - parte 2 · questões resolvidas de equilíbrio...

Professora Sonia

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Questões Resolvidas de Equilíbrio Químico - Parte 2

01. (Ufmg 2011) Observe este gráfico:

1. A análise das camadas de lixo em aterros e vazadouros a céu aberto, ou lixões, permite uma visão sociológica de diferentes comunidades e, também, fornece subsídios para pesquisas biológicas.

Em determinado aterro, por exemplo, além dos mais diversos materiais biodegradáveis, foram recuperados jornais da década de 1970 perfeitamente legíveis.

Com base nessas informações e em outros conhecimentos sobre o assunto, EXPLIQUE por que jornais com 40 anos de idade puderam ser encontrados, em condições de leitura, em aterros sanitários.

2. No início de 2010, ocorreu um grave acidente em uma área da cidade de Niterói/RJ, em que houve muitas mortes devido a deslizamentos de terra e a explosões. Divulgou-se, na época, que essa área tinha sido utilizada, há 50 anos, como depósito de lixo urbano.

CITE uma substância que, nesse caso, pode contribuir para a ocorrência de explosões e EXPLIQUE, do ponto de vista biológico, de que modo ela se forma.

3. O chorume é um líquido escuro formado em aterros sanitários como resultado da decomposição de materiais orgânicos que constituem o lixo urbano. Por ser extremamente tóxico e poder contaminar lençóis freáticos, esse produto deve ser devidamente tratado.

Em um dos processos utilizados, atualmente, no tratamento do chorume, uma das etapas consiste na remoção da amônia, que, nesse material, se encontra em equilíbrio com o íon amônio, em meio aquoso.

ESCREVA a equação química que representa esse equilíbrio.

4. A constante de basicidade para a equação do item anterior é, aproximadamente, -52 x 10 . CALCULE o pH que esse sistema deve ter para que a concentração de amônia seja cinco vezes maior que a concentração do íon amônio.

(Deixe seus cálculos indicados, explicitando assim seu raciocínio.) 5. A remoção da amônia, nesse caso, dá-se pela passagem de uma corrente de ar pelo chorume. a) Assinalando com um X a quadrícula apropriada, INDIQUE se esse processo é mais eficiente em meio básico ou em meio ácido.

A remoção da amônia é mais eficiente em meio: ( ) básico; ( ) ácido. b) JUSTIFIQUE sua indicação, considerando o equilíbrio entre a amônia e o íon amônio, em solução aquosa, bem como a interação dessas espécies químicas com a água.

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6. A amônia arrastada pelo fluxo de ar pode ser recuperada por absorção em uma solução de ácido sulfúrico. ESCREVA a equação química balanceada que representa a reação completa envolvida nesse processo.

Resolução: 1. Jornais com 40 anos de idade puderam ser encontrados, em condições de leitura, em aterros sanitários, pois neste caso predomina a decomposição anaeróbica, que é lenta.

2. O chorume produz metano (CH4) que é uma substância volátil e combustível, podendo causar explosões. Essa substância é resultante da decomposição anaeróbica da matéria orgânica presente no lixo. Bactérias metanogênicas atual na decomposição do lixo.

3. Teremos: 3(aq) 2 ( ) 4(aq) (aq)NH H O NH OH+ −+ +� � .

4. Teremos:

4(aq) (aq) 4(aq) (aq)eq eq 2 ( )

3(g) 2 ( ) 3(g)

b eq 2 ( )

4(aq) (aq)b

3(g)

[NH ][OH ] [NH ][OH ]K K [H O ]

[NH ][H O ] [NH ]

K K [H O ]

[NH ][OH ]K

[NH ]

+ − + −

+ −

= ⇒ × =

= ×

=

��

�

Como a concentração de amônia é cinco vezes maior do que a de a concentração do íon amônio, vem:

3(g) 4(aq)[NH ] 5[NH ]+=

Então,

4(aq) (aq)b

3(g)

4(aq) (aq)5 5(aq)

4(aq)

4(aq)

[NH ][OH ]K

[NH ]

[NH ][OH ]2 10 5 2 10 [OH ]

5[NH ]

[OH ] 10 pOH 4 (pOH log[OH ])

pH pOH 14 pH 10

+ −

+ −− − −

+

− − −

=

× = ⇒ × × =

= ⇒ = = −

+ = ⇒ =

5. a) A remoção da amônia é mais eficiente em meio: ( x ) básico; ( ) ácido. b) A remoção da amônia é mais eficiente em meio básico, pois o equilíbrio

3(aq) 2 ( ) 4(aq) (aq)NH H O NH OH+ −+ +� � é deslocado para a esquerda.

6. Teremos:

3(aq) 2 4(aq) 4 2 4(aq)2NH H SO (NH ) SO+ →

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02. (Fuvest 2011) Recifes de coral são rochas de origem orgânica, formadas principalmente pelo acúmulo de exoesqueletos de carbonato de cálcio secretados por alguns cnidários que vivem em colônias. Em simbiose com os pólipos dos corais, vivem algas zooxantelas. Encontrados somente em mares de águas quentes, cujas temperaturas, ao longo do ano, não são menores que 20 ºC, os recifes de coral são ricos reservatórios de biodiversidade. Como modelo simplificado para descrever a existência dos recifes de coral nos mares, pode-se empregar o seguinte equilíbrio químico:

( ) ( ) ( ) ( ) ( )2

3 2 2 3CaCO s CO g H O Ca aq 2HCO aq+ −+ + +� �

a) Descreva o mecanismo que explica o crescimento mais rápido dos recifes de coral em mares cujas águas são transparentes.

b) Tomando como base o parâmetro solubilidade do CO2 em água, justifique por que ocorre a formação de recifes de coral em mares de água quente.

Resolução: a) Resposta sob o ponto de vista da Biologia. Os corais se desenvolvem melhor em águas transparentes, pois estas deixam passar a luz necessária para que as algas que vivem associadas aos corais realizem a fotossíntese. Esse processo produz matéria orgânica e oxigênio necessários para a sobrevivência dos cnidários.

Resposta sob o ponto de vista da Química. Em águas transparentes há uma maior incidência de luz, então as algas associadas aos pólipos de corais realizam fotossíntese consumindo o CO2, isso faz com que o equilíbrio da reação desloque-se para a esquerda (princípio de Le Chatelier), no sentido de formação do CaCO3, o qual é o principal constituinte inorgânico que entra na formação das estruturas coralíneas.

2

3(s) 2 (l) 2(g) (aq) 3 (aq)

esquerda

CaCO H O CO Ca 2HCO+ −+ + +

←

�

b) Resposta sob o ponto de vista da Química. A solubilidade de um gás em um líquido é diretamente proporcional à sua pressão parcial numa dada temperatura constante (lei de Henry).

Sabemos também que quanto maior a temperatura, menor a solubilidade de um gás em um líquido. Consequentemente, com o aumento da temperatura da água (mares de água quente) a solubilidade do CO2 irá diminuir, fazendo com que o equilíbrio da equação acima seja deslocado no sentido de produção de CaCO3, aumentando a formação de recifes de coral.

03. (Unesp 2013) Leia a notícia publicada em janeiro de 2013. China volta a registrar níveis alarmantes de poluição atmosférica Névoa voltou a encobrir céu de cidades chinesas, como a capital Pequim. Governo chinês emitiu alerta à população para os próximos dias. (g1.globo.com) O carvão mineral é a principal fonte de poluição do ar na China. Diariamente, o país queima milhões de toneladas de carvão para produzir energia elétrica, aquecer as casas e preparar alimentos. Além do carvão, o aumento do número de carros movidos a gasolina tem papel significativo no agravamento da poluição atmosférica. Entre as substâncias que poluem o ar da China estão o SO2 e compostos relacionados. Considere as equações seguintes:

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(1) ( ) ( ) ( )2 2 32 SO g O g 2 SO g+ �

(2) ( ) ( ) ( )3 2 2 4SO g H O g H SO g+ �

Escreva a equação química que expressa a constante de equilíbrio para a reação (1). Sabendo que uma usina de geração de energia elétrica movida a carvão liberou SO2 suficiente para formar 1 kg de SO3 e considerando a reação (2), calcule a massa de H2SO4, em g, que se forma quando há vapor de água suficiente para reagir completamente com a quantidade de SO3 liberada pela usina. Resolução: Equações que podem expressar a constante de equilíbrio:

3

2 2

22SO3

P2 22 2 SO O

p[SO ]K ou K

[SO ] [O ] p p= =

×

Estequiometria da reação:

3 2 2 4SO (g) H O( ) H SO (g)

80 g

+ →�

98 g

1000 g2 4

2 4

H SO

H SO

m

m 1225 g=

04. (Ufpr 2013) O ácido fosfórico é um ácido inorgânico utilizado comumente como reagente e possui diversas aplicações, como aditivo em refrigerantes, solução de limpeza de dentes etc. O ácido fosfórico possui até três hidrogênios ionizáveis. Na tabela a seguir, estão relacionados os valores de Ka e pKa a 25°C.

Ka pKa

3 4H PO 37,25 10−× 2,12

2 4H PO − 86,31 10−× 7,21 2

4HPO − 133,98 10−× 12,67

a) Considere que inicialmente se tenha um grande volume de solução 0,1 mol.L–1 de ácido fosfórico. O pH dessa solução foi ajustado com um pequeno volume de solução de hidróxido de sódio até o valor de 2,12. Admita que não houve variação significativa de massa e volume da solução (e a quantidade de hidróxido de sódio pode ser desprezada nos cálculos). Calcule a concentração total de íons presentes nessa solução.

b) A respeito do efeito ebuliométrico da solução do item a, calcule qual seria o incremento esperado na temperatura de ebulição. Admita que a solução é diluída e a concentração molar é igual à molal. A quantidade de hidróxido de sódio adicionada pode ser desprezada nos cálculos.

Dados: e et K Wi;∆ = ( )i 1 q 1 ;α= + − 1eK 0,52 °C.kg.mol .−=

Resolução:

a) Levando-se em conta, apenas, a equação da primeira etapa de ionização e sua constante ácida:

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3 4 2 4

3 42 4a a

3 4 2 4

H PO H H PO

[H PO ][H ][H PO ]K [H ] K

[H PO ] [H PO ]

+ −

+ −+

−

→ +

= ⇒ = ×

Aplicando -log, vem:

( )

( )a

3 4a

2 4

3 4 2 4

2 4

a

2 4

2 4

a

2 4 pK

[H PO ]log[H ] log K

[H PO ]

[H PO ] 0,1 [H PO ], então :

0,1 [H PO ]log[H ] log K

[H PO ]

0,1 [H PO ]pH log logK

[H PO ]

+−

−

−+

−

−

−

− = − ×

= −

− − = − ×

−= − −

��

� ( ) �

( )( )

( )

2 4 2 4 a

2,12 2,12

2 4 2 4

2 4 2 4

2 4 2 4

2 4 2 4

2 4

2 4

pH log 0,1 [H PO ] log[H PO ] pK

2,12 2,12 log 0,1 [H PO ] log[H PO ]

0 log 0,1 [H PO ] log[H PO ]

log 0,1 [H PO ] log[H PO ]

0,1 [H PO ] [H PO ]

2[H PO ] 0,1

[H PO ] 0,05 mol /L

− −

− −

− −

− −

− −

−

−

= − − + −

− = − − +

= − − +

− =

− =

=

=

Voltando à equação inicial:

3 4 2 4

2 4a

3 4

3 4 2 4

2 4a

2 4

H PO H H PO

[H ][H PO ]K

[H PO ]

e fazendo [H PO ] 0,1 [H PO ], teremos :

[H ][H PO ]K

0,1 [H PO ]

+ −

+ −

−

+ −

−

→ +

=

= −

=−

Como descobrimos que 2 4[H PO ] 0,5 mol / L, vem :− =

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2 4a

2 4

3 3

3

[H ][H PO ]K

0,1 [H PO ]

[H ] 0,05 [H ] 0,057,25 10 7,25 10

0,1 0,05 0,05

[H ] 7,25 10 mol /L

+ −

−

+ +− −

+ −

=−

× ×× = ⇒ × =

−

= ×

Concentração total dos íons = 2 4[H ] [H PO ]+ −+

Concentração total dos íons = 37,25 10 mol /L−× + 0,05 mol/L

Concentração total dos íons = 3 37,25 10 mol /L 50 10 mol /L− −× + ×

Concentração total dos íons = 3 257,25 10 mol /L 5,275 10 mol /L− −× = ×

b) No cálculo do efeito ebuliométrico a quantidade total de partículas é levada em consideração.

3 4

2 4

3

3

[H PO ] 0,05 mol /L

[H PO ] 0,05 mol /L

[H ] 7,25 10 mol /L

Total 107,25 10 mol /L 0,107 mol /L

1mol / kg (partículas)

−

+ −

−

=

=

= ×

≈ × ≈

0,52 C

0,107 mol / kg (partículas)

°

T

T 0,05564 C

∆

∆ = °

05. (Fatec 2013) A produção de alimentos para a população mundial necessita de quantidades de fertilizantes em grande escala, sendo que muitos deles se podem obter a partir do amoníaco. Fritz Haber (1868-1934), na procura de soluções para a otimização do processo, descobre o efeito do ferro como catalisador, baixando a energia de ativação da reação. Carl Bosch (1874-1940), engenheiro químico e colega de Haber, trabalhando nos limites da tecnologia no início do século XX, desenha o processo industrial catalítico de altas pressões e altas temperaturas, ainda hoje utilizado como único meio de produção de amoníaco e conhecido por processo de Haber-Bosch. Controlar as condições que afetam os diferentes equilíbrios que constituem o processo de formação destes e de outros produtos, otimizando a sua rentabilidade, é um dos objetivos da Ciência/Química e da Tecnologia para o desenvolvimento da sociedade.

(nautilus.fis.uc.pt/spf/DTE/pdfs/fisica_quimica_a_11_homol.pdf Acesso em: 28.09.2012.) Considere a reação de formação da amônia ( ) ( ) ( )2 2 3N g 3H g 2NH g+ e o gráfico, que mostra a

influência conjunta da pressão e da temperatura no seu rendimento.

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A análise do gráfico permite concluir, corretamente, que a) a reação de formação da amônia é endotérmica. b) o rendimento da reação, a 300 atm, é maior a 600°C. c) a constante de equilíbrio ( cK ) não depende da temperatura.

d) a constante de equilíbrio ( cK ) é maior a 400°C do que a 500°C.

e) a reação de formação da amônia é favorecida pela diminuição da pressão. Resolução: alternativa D

A constante de equilíbrio 2

3c 3

2 2

[NH ]K

[N ][H ]

=

é maior a 400°C do que a 500°C, conforme o gráfico

demonstra.

06. (Fuvest 2013) A uma determinada temperatura, as substâncias HI, H2 e I2 estão no estado gasoso. A essa temperatura, o equilíbrio entre as três substâncias foi estudado, em recipientes fechados, partindo-se de uma mistura equimolar de H2 e I2 (experimento A) ou somente de HI (experimento B).

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Pela análise dos dois gráficos, pode-se concluir que a) no experimento A, ocorre diminuição da pressão total no interior do recipiente, até que o equilíbrio seja atingido.

b) no experimento B, as concentrações das substâncias (HI, H2 e I2) são iguais no instante t1. c) no experimento A, a velocidade de formação de HI aumenta com o tempo. d) no experimento B, a quantidade de matéria (em mols) de HI aumenta até que o equilíbrio seja atingido.

e) no experimento A, o valor da constante de equilíbrio (K1) é maior do que 1. Resolução: alternativa E Teremos:

1

[Pr odutos]K 1

[Reagentes]= >

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2

[Pr oduto]K 1

[Reagente]= <

A pressão total se mantém constantes durante o experimento, pois a pressão parcial é proporcional à concentração dos componentes gasosos. No experimento B teremos em 1t :

2 2[HI] [H ] [I ]> = .

No experimento A, a velocidade de formação de HI é constante com o passar do tempo. No experimento B, a quantidade de matéria de HI diminui até que o equilíbrio seja atingido. 07. (Ufsj 2013) A equação química abaixo representa a dissociação do 5PC�

( ) ( ) ( )5 g 3 g 2 gPC PC C+� � � �

Para se deslocar o equilíbrio para a direita, deve-se a) adicionar um catalisador. b) diminuir a pressão do sistema. c) diminuir a concentração de 5PC�

d) aumentar a concentração de 2C�

Resolução: alternativa B Para se deslocar o equilíbrio para a direita, deve-se diminuir a pressão do sistema (pressão e volume são grandezas inversamente proporcionais):

( ) ( ) ( )

diminuiçãoda pressão

5 g 3 g 2 gaumento

da pressão1 mol 2 mols1 volume 2 volumes

PC PC C→ +←� � ��

08. (Ufpr 2013) Muitas pessoas têm como hobby manter aquários plantados que retratam paisagens aquáticas de rios e lagos. Existem equipamentos e suprimentos específicos para esses aquários, sendo os mais comuns: lâmpadas que simulam o espectro solar, suprimento (borbulhador) de gás carbônico e termostatos. Na figura a seguir, está esquematizado um aquário desse tipo.

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O equilíbrio que envolve o gás carbônico em água está descrito a seguir:

( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )22 2 3 3CO g H O HCO aq H aq CO aq 2H aq− + − ++ + +� � �

a) Nos períodos noturnos, quando as lâmpadas são desligadas, caso se mantenha o borbulhamento de gás carbônico, o que ocorrerá com o pH do aquário? Explique.

b) Em condições adequadas de luz e suprimento de gás carbônico, caso a temperatura se eleve em alguns °C, ocorrerá variação do pH? Caso ocorra, qual será a alteração?

Resolução: a) Nos períodos noturnos, quando as lâmpadas são desligadas, caso se mantenha o borbulhamento de gás carbônico o equilíbrio será deslocado para a direita e a concentração de cátions H+ aumentará, consequentemente o pH diminuirá.

( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )direita direita 2

2 2 3 3

aumenta aumenta

CO g H O HCO aq H aq CO aq 2H aq− + − +→ →+ + +← ←��

b) A solubilidade do gás carbônico diminuirá com a elevação da temperatura, consequentemente o equilíbrio deslocará para a esquerda, a concentração de cátions H+ diminuirá e o pH aumentará.

( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )22 2 3 3

esquerda esquerdaA concentração diminuidiminui com aelevação datemperatura

CO g H O HCO aq H aq CO aq 2H aq− + − +→ →+ + +← ←��

09. (Ufrgs 2013) O sulfeto de cádmio, CdS, é um sal pouco solúvel, e o gás sulfídrico, H2S, comporta-se, em solução aquosa, como um ácido muito fraco. Considere as afirmações abaixo sobre o acréscimo de CdS à água. I. A solução é básica. II. A adição de H2S aumenta a concentração de íons cádmio em solução. III. A adição de ácido forte à solução provoca a liberação de gás sulfídrico. Quais estão corretas? a) Apenas I. b) Apenas II. c) Apenas III. d) Apenas I e III. e) Apenas II e III. Resolução: alternativa D Análise das afirmações: [I] Correta. A solução é básica:

22 2

meio básico

CdS H O H S(g) Cd 2OH+ −+ + +� ��

[II] Incorreta. A adição de H2S diminui a concentração de íons cádmio em solução:

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2

22 2

deslocamentomeio básicoadiçãopara a esquerda

devido à adiçãode H S

CdS H O H S(g) Cd 2OH+ −→+ + +← ��

[III] Correta. A adição de ácido forte à solução provoca a liberação de gás sulfídrico, pois ocorre o

consumo de ânions hidróxido do meio. deslocamentopara a direita

devido ao

consumo de OH 22 2

consumidopelo ácido forte

CdS H O H S(g) Cd 2OH−

+ −→+ + +← ��

10. (Uepg 2013) 3NH , 2O , NO e 2H O encontram-se misturados em um meio reacional em

equilíbrio, que pode ser expresso pela equação:

( ) ( ) ( ) ( )23 g 2 g g g4NH 5O 4NO 6H O+ +�

Mantendo-se a temperatura e o volume constantes, e considerando-se alterações que podem ocorrer neste equilíbrio e os possíveis efeitos, assinale o que for correto. 01) A adição de NO não provoca mudança na quantidade 2H O no meio reacional.

02) A adição de NO provoca um aumento na concentração de 2O .

04) A remoção de 2O provoca um aumento na concentração de 3NH .

08) A adição de 3NH faz com que haja um aumento no valor da constante de equilíbrio da reação,

cK .

16) A remoção de NO provoca uma diminuição na concentração de 3NH .

Resolução: 02 + 04 + 16 = 22. 01) Falsa. A adição de NO provoca aumento da velocidade da reação inversa, o que acarretará

deslocamento de equilíbrio para a esquerda. Esse deslocamento provocará diminuição na quantidade de água, pois estimulará seu consumo.

02) Verdadeira. O deslocamento para a esquerda provoca aumento na produção de O2, aumentando sua concentração.

04) Verdadeira. A remoção de O2 provocará deslocamento para a direita, de acordo com o princípio de Le Chatelier. Esse deslocamento provocará aumento na concentração de NH3.

08) Falsa. O valor de Kc somente será alterado por mudanças de temperatura no sistema. 16) Verdadeira. A remoção de NO causa deslocamento para a direita, o que estimulará o consumo

de NH3. 11. (Ibmecrj 2013) Num recipiente fechado, de volume constante, hidrogênio gasoso reage com excesso de carbono sólido, formando gás metano, como descrito na equação:

(s) 2(g) 4(g)C 2H CH+ ↔

Essa reação foi realizada em duas temperaturas, 800 a 900 K e, em ambos os casos, a concentração de metano foi monitorada, desde o inicio do processo, até certo tempo após o equilíbrio ter sido atingido. O gráfico apresenta os resultados desse experimento:

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Após as informações, foram feitas algumas considerações. Assinale a alternativa que indica considerações corretas: I. A adição de mais carbono, após o sistema atingir o equilíbrio, favorece a formação de mais gás metano.

II. A reação de formação do metano é exotérmica. III. O número de moléculas de metano formadas é o mesmo de moléculas de hidrogênio

consumidas na reação. IV. O resfriamento do sistema em equilíbrio de 900 K para 800 K provoca uma diminuição da

concentração de metano. a) I b) II c) I e II d) II e III e) III Resolução: alternativa B A reação de formação do metano é exotérmica, pois, verifica-se pelo gráfico que a concentração de metano é maior a 800 K do que a 900 K:

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12. (Uem 2013) Analise os seguintes sistemas em equilíbrio e assinale o que for correto.

( ) ( ) ( ) ( )( ) ( ) ( )

2 2

2 2

I. C s H O g CO g H g

II. H g Br g 2HBr g

+ +

+

�

�

01) No sistema I, tem-se uma reação de equilíbrio químico heterogêneo. 02) Um aumento da pressão do sistema II não altera a condição de equilíbrio da reação. 04) Se um aumento da temperatura do sistema I desloca a reação no sentido de formação de CO e

H2, a reação no sentido direto é endotérmica. 08) Para deslocar o equilíbrio no sentido da produção de CO e H2, podemos adicionar carvão ao

sistema. 16) Devido a todos os componentes do sistema II serem gasosos, o Kp para essa reação é

independente da temperatura. Resolução: 01 + 02 + 04 = 07. Análise das afirmações: [01] Correta. No sistema I, tem-se uma reação de equilíbrio químico heterogêneo, pois existem dois

estados de agregação no sistema (sólido e gasoso). [02] Correta. Um aumento da pressão do sistema II não altera a condição de equilíbrio da reação,

pois o número de mols de gás é igual dos dois lados do equilíbrio. ( ) ( ) ( )2 2

2 mols 2 mols

II. H g Br g 2HBr g+ ��

[04] Correta. Se um aumento da temperatura do sistema I desloca a reação no sentido de

formação de CO e H2, a reação no sentido direto é endotérmica, pois é favorecida com a elevação da temperatura, ou seja, absorve calor neste sentido.

[08] Incorreta. Substâncias no estado sólido não deslocam o equilíbrio.

( ) ( ) ( ) ( )

( )

2 2

2

2

I. C s H O g CO g H g

[CO] [H ]K =

[H O g ]

+ +

×

�

[16] Incorreta. A constante de equilíbrio depende da temperatura do sistema. 13. (Espcex (Aman) 2013) Considere a seguinte reação química em equilíbrio num sistema fechado a uma temperatura constante:

( ) ( ) ( ) ( )2 2g s g g1H O 1C 31,4 kcal 1CO 1H + + +�

A respeito dessa reação, são feitas as seguintes afirmações: I. A reação direta trata-se de um processo exotérmico; II. O denominador da expressão da constante de equilíbrio em termos de concentração molar ( )cK

é igual a [ ] [ ]2H O C ;⋅

III. Se for adicionado mais monóxido de carbono ( )( )gCO ao meio reacional, o equilíbrio será

deslocado para a esquerda, no sentido dos reagentes; IV. O aumento na pressão total sobre esse sistema não provoca deslocamento de equilíbrio. Das afirmações feitas, utilizando os dados acima, está(ão) correta(s):

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a) Todas. b) apenas I e II. c) apenas II e IV. d) apenas III. e) apenas IV. Resolução: alternativa D Análise das afirmações: I. Incorreta. A reação direta trata-se de um processo endotérmico, pois ocorre a absorção de 31,4 kcal pelos reagentes.

II. Incorreta. O denominador da expressão da constante de equilíbrio em termos de concentração molar ( )cK é igual a [ ]2H O .

= 2C

2

[CO][H ]K

[H O]

III. Correta. Se for adicionado mais monóxido de carbono ( )( )gCO ao meio reacional, o equilíbrio

será deslocado para a esquerda, no sentido dos reagentes.

( ) ( ) ( ) ( )→+ + +←

��2 2g s g g

Deslocamentopara a esquerda Aumento da

concentração

1H O 1C 31,4 kcal 1CO 1H

IV. Incorreta. O aumento na pressão total sobre esse sistema desloca o equilíbrio no sentido do menor número de mols de gás (menor volume), ou seja, para a esquerda:

( ) ( ) ( ) ( )+ +

↑ × ↓→←

→←

��

�

�

2 2g s g g

1 mol 2 mols de gásde gás

Esquerda

Esquerda

1H O 1C 1CO 1H

1 mol 2 mols

1 volume 2 volumes

Elevação da pressão (P V = K):

1mol 2 mols

1 volume 2 volumes

14. (Ita 2013) A reação química de um ácido fraco (com um hidrogênio dissociável) com uma base

forte produziu um sal. Uma solução aquosa 10,050 mol L−⋅ desse sal puro é mantida à temperatura

constante de 25°C. Admitindo-se que a constante de hidrólise do sal é 10h, 25°CK 5,0 10 ,−= ×

determine o valor numérico da concentração, em 1mol L ,−⋅ do íon hidróxido nessa solução aquosa. Resolução: A reação química de um ácido fraco (com um hidrogênio dissociável; HA) com uma base forte (COH) produziu um sal (CA), então teremos uma hidrólise do tipo sal derivado de ácido fraco + base forte. Generalizando:

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2CA H O HA COH

C+

+ +�

2A H O HA C− ++ + +�

2

h

OH

A H O HA OH

[HA][OH ]K

[A ]

−

− −

−

−

+

+ +

=

�

2

M mol / L

A H O HA OH

0,050M 0 0 (início)

(durante)

(0,050 ) (equilíbrio)

( deve ser desprezado, pois seu valor é muito pequeno)

η η η

η η η

η

− −

=

+ +

− + +

− + +

�

Como,

2

h

A H O HA OH

[HA][OH ]K

[A ]

− −

−

−

+ +

=

�

Vem:

10h, 25°C

10

2 10 12

12 6

6

K 5,0 10

5,0 100,050

0,25 10 25 10

25 10 5,0 10 mol / L

[OH ] 5,0 10 mol / L

η η

η

η

η

−

−

− −

− −

− −

= ×

×× =

= × = ×

= × = ×

= = ×

15. (Pucrj 2013) O NO pode ser produzido, numa certa temperatura, como indicado na equação termoquímica abaixo:

( ) ( ) ( ) ( )23 g 2 g g g4 NH 5 O 4 NO 6 H O H 900 kJ+ + ∆ =� -

Sobre a reação, é correto afirmar que: a) ela é endotérmica na formação de NO e H2O. b) ela requer 900 kJ de energia na formação de 1 mol de NO. c) em temperaturas mais baixas aumenta o rendimento da formação de NO e H2O. d) ao alcançar o equilíbrio, a expressão da constante de equilíbrio, em função das pressões parciais, será KP = {[H2O] x [NO]} / {[O2] x [NH3]}.

e) se trata de um equilíbrio heterogêneo.

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Resolução: alternativa C Comentários das alternativas: [A] Falsa. O sinal negativo da variação de entalpia refere-se a uma reação exotérmica. [B] Falsa. 900 kJ de energia são liberados na formação de 4 mols de NO(g). [C] Verdadeira. Como a reação direta é exotérmica, ela é favorecida pela diminuição de

temperatura do sistema, isto é, uma diminuição na temperatura desloca o equilíbrio para a direita.

[D] Falsa. A expressão correta da constante de equilíbrio em função das pressões é: 4 6

24 5

3 2

pNO pH OKp .

pNH pO

⋅=

⋅

[E] Falsa. O equilíbrio é homogêneo, pois apresenta todos os seus constituintes na mesma fase, gasosa.

TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: Considere o equilíbrio químico abaixo:

22 4 (aq) 3(aq) 4 (aq) 4 (aq)H PO NH HPO NH− − ++ +�

16. (Pucrj 2013) Cristais de cloreto de amônio são adicionados a uma solução aquosa contendo as espécies presentes no equilíbrio. Após a dissolução total do sal e o restabelecimento de uma nova situação de equilíbrio, é correto afirmar, sobre as concentrações das espécies nesse novo equilíbrio, que: a) elas não se alteraram, pois as concentrações são constantes.

b) há um aumento da concentração de 42H PO −

c) há diminuição da concentração de 3NH

d) há um aumento da concentração de 24HPO −

e) há diminuição da concentração de 4NH +

Resolução: alternativa B Cloreto de amônio: 4NH C .�

4 4NH C NH C+ −→ +� �

22 4 (aq) 3(aq) 4 (aq) 4 (aq)

EsquerdaAumenta a Aumentaconcentração a concentração

H PO NH HPO NH− − +→+ +←��

17. (Uepb 2013) Contrastes de Várzea Alegre (Composição: Zé Clementino e Luiz Gonzaga) Elegeram pra prefeito Numa só semana Quatro nobres cidadãos Meu amigo em minha terra

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Já pegou fogo no gelo Apagaram com carbureto Foi o maior desmantelo A partir do texto, extrato da música “Contrastes da Várzea Alegre”, responda à(s) questão(ões). Considerando que a reação é exotérmica e o princípio de Le Chatelier, qual a condição em que é possível, mesmo que não executável, permitir a partir do etino produzir carbeto de cálcio? a) Aumento da quantidade de água adicionada ao carbeto de cálcio. b) Borbulhar etino no hidróxido de cálcio e fornecimento de energia do universo ao sistema. c) Borbulhar etino no hidróxido de cálcio e fornecimento de energia do sistema ao universo. d) Fornecimento de energia do universo ao sistema. e) Fornecimento de energia do sistema ao universo. Resolução: alternativa B Teremos:

reaçãoexotérmica

2(s) 2 ( ) 2(aq) 2 2(g)reação

endotérmicacarbeto de hidróxido gáscálcio de acetileno

cálcio (etino)

CaC 2H O Ca(OH) C H calor→+ + +←��

O borbulhamento de etino desloca o equilíbrio para a esquerda (no sentido da produção do carbeto de cálcio). Como a reação direta é exotérmica (libera calor), conclui-se que a inversa é endotérmica, isto significa que ela absorve energia. 18. (Ufmg 2012) Na estrutura do metabólito I, há dois grupos com características acidobásicas: o

pKa do grupo COOH é de 4, 2; e pKa do grupo guanidino protonado, [ ]2 2NH C(NH )+

− − , é de 13,1.

Sabe-se que grupos com pKa menor que 7 se apresentam desprotonados em pH = 7, e que os com pKa maior que 7 se apresentam protonados. Represente a estrutura do estado de protonação mais provável do metabólito I em pH fisiológico de 7,4. Observação: nessa representação, utilize apenas fórmulas estruturais de traços e/ou linhas. Resolução: Pelas informações do enunciado, teremos: • O pKa do grupo COOH é de 4, 2 (o grupo é ácido e cede o próton (H+)).

• O pKa do grupo guanidino protonado, [ ]2 2NH C(NH ) ,+

− − é de 13,1 (o grupo é básico e recebe o

próton (H+)). Então:

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19. (Unb 2012) Em um frasco de 1,0 L, foram colocados, a determinada temperatura, 0,880 g de N2O e 1,760 g de O2 gasosos, para reagir. Após se estabelecer o equilíbrio químico, foi formado 1,012 g de gás NO2. Considerando essas condições, calcule a concentração molar de equilíbrio do O2 e multiplique o resultado por 104. Despreze, caso exista, a parte fracionária do resultado obtido, após ter efetuado todos os cálculos solicitados. Resolução: Teremos:

2

2

2

N O

O

NO

2 2 2

Em 1 L, teremos :

n 0,22 mol

n 0,055 mol

n 0,02 mol

3N O 3O 4NO

0,02 mol 0,055 mol 0 mol (início)

0,0165 mol 0,0165 mol 0,022 mol (durante)

0,0035 mol 0,0385 mol 0,022 mol (equilíbrio)

=

=

=

+

− − +

�

Restarão 0,0385 mol de oxigênio no sistema.

Multiplicando por 104: × =40,0385 10 385 mol/L. 20. (Ufjf 2012) A síntese da amônia foi desenvolvida por Haber-Bosh e teve papel importante durante a 1ª Guerra Mundial. A Alemanha não conseguia importar salitre para fabricação dos explosivos e, a partir da síntese de NH3, os alemães produziam o HNO3 e deste chegavam aos explosivos de que necessitavam. A equação que representa sua formação é mostrada abaixo:

2(g) 2(g) 3(g)3H N 2NH+ �

a) A partir da equação química para a reação de formação da amônia, descrita acima, e sabendo que a reação apresenta H 0,∆ < o que aconteceria com o equilíbrio, caso a temperatura do sistema aumentasse? b) Calcule a variação de entalpia da formação da amônia, a partir das energias de ligação mostradas na tabela a seguir, a 298K:

Ligação Energia de

Ligação (kJ.mol-1)

H H− 436 N N≡ 944 H N− 390

c) Suponha que a uma determinada temperatura T foram colocados, em um recipiente de 2,0 litros de capacidade, 2,0 mols de gás nitrogênio e 4,0 mols de gás hidrogênio. Calcule o valor da constante de equilíbrio, Kc, sabendo que havia se formado 2,0 mols de amônia ao se atingir o equilíbrio.

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d) Considere que a lei de velocidade para a reação de formação da amônia é 32 2v k [H ] [N ].= Calcule

quantas vezes a velocidade final aumenta, quando a concentração de nitrogênio é duplicada e a de hidrogênio é triplicada, mantendo-se a temperatura constante. Resolução: a) Como a reação de formação de amônia é exotérmica, com a elevação da temperatura o equilíbrio deslocaria no sentido endotérmico, ou seja, para a esquerda.

2(g) 2(g) 3(g)esquerda

3H N 2NH calor→+ +←

b) Teremos:

+

+ × − = + ×

+ × ≡ = + ×

− × − = − ×

+ + − = −

= −

�

3

2(g) 2(g) 3(g)

formação (NH )

3 1H N 1NH

2 2

3 3(H H) ( 436) kJ (quebra)

2 2

1 1(N N) ( 944) kJ (quebra)

2 2

3 (N H) (3 390) kJ (formação)

( 654 472 1170) kJ 44 kJ

H 44 kJΔ

c) Teremos:

+

− − +

=

= =

�2(g) 2(g) 3(g)

23

C 3 12 2

2

C 3 1

3H N 2NH

4 mol 2 mol0 (início)

2 L 2 L

3 mol 1 mol 2 mol(início)

2 L 2 L 2 L

1 mol 1 mol 2 mol(início)

2 L 2 L 2 L

[NH ]K

[H ] [N ]

2

2K 16

1 1

2 2

d) A velocidade final aumenta 54 vezes:

3 1incial 2 2

3 1final 2 2

3 1 3 1final 2 2 final 2 2

3 1final 2 2

final incial

v k[H ] [N ]

v k(3[H ] )(2[N ] )

v 27k[H ] 2[N ] v (27 2)k[H ] [N ]

v 54 k[H ] [N ]

v 54 v

=

=

= × ⇒ = ×

= ×

= ×

questões resolvidas de equilíbrio químico - parte 2 · questões resolvidas de equilíbrio...

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