Grau de pureza
Rendimento de uma reação química, η, em percentagem
Reações completas e incompletas
Reações exoenergéticas e endoenergéticas
Quociente da reação, Qc, para a reação a c d
Equilí rio químico: um sistema reacional atinge o equilí rio químico quando não há alteração das concentrações de todas as espécies químicas, isto é, quando Qc é constante, passando a chamar-se de constante de equilí rio, Kc.
REAÇÃO COMPLETA
Um dos reagentes
esgota ou atinge uma
concentração vestigial
o rendimento da
reação aproxima-se de
100%
REAÇÃO
INCOMPLETA
Nenhum dos
reagentes se
esgota
o rendimento da
reação é inferior
a 100%
REAÇÃO
EXOENERGÉTICA
Ocorre com
libertação de energia
A energia dos
produtos é menor do
que a dos reagentes
REAÇÃO
ENDOENERGÉTICA
Ocorre com
absorção de energia
A energia dos
produtos é maior do
que a dos reagentes
Num sistema isolado a temperatura sobe
Num sistema isolado a temperatura
Tema: Equilíbrios e desequilíbrios
Ficha 4
onstante de equilí rio, Kc
Variação de entalpia, ΔH: quantifica a energia trocada entre o sistema e vizinhança. pressão
constante:
Reação exoenergética: ΔH < 0
Reação endoenergética: ΔH > 0
lterações no equilí rio
Lei de Le Chatelier: um sistema químico cujo equilí rio foi pertur ado pela alteração (concentração, temperatura ou pressão) evolui no sentido de contrariar a alteração, até atingir novo estado de equilí rio.
Catalisadores: aumentam a velocidade das reações químicas, não alterando a extensão da reação, pelo
que o equilí rio permanece inalterado. diferença é que o equilí rio químico atinge-se mais depressa
numa reação catalisada. Constante de equilíbrio,
Kc
Não depende de
Composição inicial do sistema
Tempo necessário para atingir o equilíbrio
químico
Depende de Temperatura
Aumento da temperatura
Kc, em geral, diminui para reações exoenergéticas
Kc, em geral, aumenta para reações endoenergéticas
Diminuição da temperatura
Kc, em geral, aumenta para reações exoenergéticas
Kc, em geral, diminui para reações endoenergéticas
Qc > Kc
É favorecido o sentido inverso da reação
O sistema reage no sentido de eliminar o excesso de produtos
Qc < Kc
É favorecido o sentido direto da reação
O sistema reage no sentido de eliminar o excesso de reagentes
Objetivo
Atingir um estado de equilíbrio…
… que é o mesmo se a temperatura
1. Um alão contém 4,48 dm3 de amoníaco, NH3(g), em condições normais de pressão e temperatura.
Selecione a alternativa que permite calcular o número de moléculas de amoníaco que existem no alão.
(A) 4,48
,4 , moléculas (B) 4,48
,4 ,
moléculas
(C) 4,48 ,4 , moléculas
(D) ,4
4,48 ,
moléculas
2. Uma amostra de 24,0 g de benzeno (C6H6) foi adicionada, gota a gota, a 100,0 g de bromo (Br2) na presença de uma pequena quantidade de rometo de ferro (III), que não atua como reagente.
Obtiveram-se 40,0 g de romo enzeno. equação química que traduz esta reação é
(g) r ( ) r(g) r(g)
2.1.Indique, justificando, o reagente limitante. 2.2.Calcule o rendimento da reação.
2.3.Calcule o volume de rometo de hidrogénio o tido em condições PT .
2.4.Qual é a função do rometo de ferro (III)?
3. O monóxido de azoto, O, reage com o oxigénio de acordo com a equação química seguinte:
O(g) O (g) O (g)
Calcule a massa de NO2 que se pode obter a partir de 3,8 g de NO e 2,9 g de O2, considerando que a reação é completa.
4. Para o ter hidrogénio, realizou-se a reação representada pela equação química seguinte:
n s O aq n O aq (g)
Sabendo que se utilizaram mL de uma solução aquosa de ácido nítrico com uma concentração
de 0,20 mol/L, calcule:
4.1.o volume de hidrogénio li ertado nas condições PT , considerando a reação completa;
4.2.a massa de nitrato de zinco que se poderá o ter, considerando a reação completa;
4.3.o rendimento do processo, considerando agora que a reação não é completa e que a massa de
nitrato de zinco obtida foi de 2,2 g.
5. Considere a reação química seguinte, que produz dióxido de car ono.
a O s aq a aq O( ) O (g)
Calcule:
5.1.a massa de CO2produzida a partir de uma solução aquosa que contém 4, g de e que reage
com 15,0 g de CaCO3sólido;
5.2.a massa de reagente em excesso no fim da reação;
5.3.o rendimento da reação, sa endo que numa experiência se o tiveram , g de O2.
6. Provocou-se a com ustão de metano misturando 4,4 m3
de metano (CH4) com 32,0 m
3 de oxigénio
(O2). onsiderando condições PT :
6.1.escreva a equação química que traduz a reação de com ustão referida;
6.2.indique qual é o reagente limitante, justificando;
6.3.calcule a quantidade de dióxido de car ono formado, sa endo que a reação ocorre com um
rendimento de 40%.
7. gasolina é uma mistura de alcanos que contém essencialmente octano, 8H18. equação química
que traduz a com ustão deste hidrocar oneto é
8 8 O g O g 8 O( )
Que volume de ar, que sabemos conter 20% (V/V) de O2, intervém no consumo completo do com ustível contido no depósito de um automóvel com capacidade de 8 L, admitindo que era
constituído só por octano? ( onsidere que o valor para a massa volúmica da gasolina é ,7 g/cm3
e
que a reação se dá em condições PT ).
8. O hidrogenocar onato de amónio entra na constituição do fermento da indústria de panificação.
Quando é aquecido, decompõe-se da seguinte forma:
4 O s g O g O(g)
8.1.Qual é o grau de pureza do fermento em 4HCO3, sabendo que por cada 20 g de fermento, 4 g
são de outro material?
8.2.Sabendo que o rendimento da reação é de 87%, calcule a massa de amoníaco o tida quando se
Tema: Equilíbrios e desequilíbrios
Ficha 4
9. Tendo em conta a reação de síntese da água e os valores da energia de ligação da ta ela seguinte,
responda às questões.
g O (g) O( )
Tipo de ligação Energia de ligação/ kJ mol-1
H – H 436
O = O 499
O - H 462
9.1.No diagrama seguinte, determine os valores das energias envolvidas, de E1 a E4.
9.2. onsiderando que a reação ocorre num sistema fechado, efetue os cálculos necessários para o ter o saldo energético da reação da questão anterior.
9.3. reação é endoenergética ou exoenergética? Justifique.
10. a reação de síntese do amoníaco pelo processo de a er, a pressão constante, li erta-se 46,3 kJ
por mole de amoníaco.
10.1. Escreva a equação química indicando a variação de entalpia.
10.2. Calcule:
a) a variação de entalpia o servada quando , g de nitrogénio gasoso são completamente
consumidos na reação de síntese do amoníaco, a pressão constante;
b) a massa de NH3 que se decompõe em nitrogénio e hidrogénio, a pressão constante,
quando o sistema reacional absorve 57,5 kJ de energia sob a forma de calor.
11.O amoníaco é usado como matéria-prima em diversas indústrias. Para a sua produção recorre-se ao
processo de Haber- osch, que utiliza azoto e hidrogénio como reagentes, sendo a reação traduzida pelo equilí rio químico seguinte:
g (g) (g)
O gráfico seguinte representa a percentagem molar de amoníaco em equilí rio na mistura gasosa
obtida a partir dos reagentes, no intervalo de temperatura de 400- º e para uma pressão
constante de 500 atm.
Considerando a informação apresentada, selecione a afirmação verdadeira e corrija as falsas.
(A)À temperatura de 4 º , a percentagem molar de 3na mistura é de 7 %.
E
1E
2E
3
(B)Se se pretender aumentar a percentagem de amoníaco formado, é necessário aumentar a
temperatura.
(C)A constante de equilí rio aumenta com a diminuição da temperatura.
(D) reação é endotérmica.
(E) este intervalo de temperatura, não se forma 2 nem N2.
12. um recipiente fechado e indeformável, de capacidade L e a uma determinada temperatura,
introduziram-se 0,40 mol de SO2 e 0,40 mol de NO2, atingindo-se o equilí rio de acordo com a equação:
SO g O g SO g O(g)
Quando se atinge o equilí rio, a massa de O2é de , g.
12.1. Determine a composição do sistema no estado de equilí rio.
12.2. Calcule a constante de equilí rio.
12.3. Em determinado instante, o quociente da reação é , . Refira, justificando, em que sentido
evolui a reação.
13.Colocaram-se 8 mol de amoníaco num recipiente fechado de 7, dm3 de capacidade. pós algum tempo, esta eleceu-se o equilí rio à
temperatura de 4 º . om ase na análise do gráfico ao lado,
responda às questões.
13.1. Calcule as concentrações de todos os componentes, no equilí rio.
13.2. Calcule a constante de equilí rio para o sistema contendo amoníaco, hidrogénio e azoto resultante da decomposição do
amoníaco.
13.3. O que aconteceria ao equilí rio, se se aumentasse a concentração de 2? Justifique.
13.4. Qual seria o efeito do aumento de pressão no recipiente referido? Justifique.
14.O metano pode ser obtido por meio do seguinte processo:
s g 4 g
14.1. Se aumentar a quantidade de car ono, em que sentido se desloca o equilí rio?
14.2. omo deslocar o equilí rio no sentido inverso, atuando so re as concentrações dos
componentes do sistema?
14.3. Se o mesmo sistema estiver contido num recipiente de menor capacidade, em que sentido se
deslocará o equilí rio?
14.4. Se aixar a temperatura, em que sentido se deslocará o equilí rio?
15. a indústria, o controlo do processo de fa rico é fundamental para aumentar o rendimento de um produto. Por vezes, é necessário intervir de forma a pertur ar o equilí rio no sentido pretendido. reação de produção do tricloreto de fósforo é a seguinte:
P g P g (g)
A constante de equilí rio para a reação anterior é de , 4 a K e , a 7 K.
15.1. Diga, justificando, se o PC 5é mais estável a alta ou aixa temperatura.
15.2. decomposição do P 5 é endoenergética ou exoenergética? Justifique.
15.3. Os gráficos seguintes traduzem variações de concentração dos componentes da mistura reacional, em função do tempo, em sistema fechado, a 7 K.
Faça corresponder, a cada uma das ações seguintes, o gráfico adequado.
1 – iminuição do volume do recipiente.
2 – umento de pressão.
3 – Remoção de P 3.
4 – dição de P 5.
Tema: Equilíbrios e desequilíbrios
Ficha 4
16.O gráfico ao lado traduz a percentagem molar de amoníaco, em equilí rio, na mistura gasosa o tida
a partir de N2(g) e H2(g), para temperaturas no intervalo
400-600 º e a diferentes pressões.
16.1. Refira o efeito sobre a percentagem molar de
amoníaco quando:
a) para uma mesma temperatura, a mistura reacional
é comprimida;
b) ocorre um aumento de temperatura no sistema, a
pressão constante;
c) se adiciona um catalisador no sistema reacional. 16.2. No processo de Haber- osch, a temperatura usada é
de 4 º e a pressão de atm. Explique por que motivo:
a) não se usa uma temperatura anterior;
b) não se usa uma pressão superior.
17.Num recipiente com o volume de 0,5 L, fez-se reagir vapor de água com monóxido de car ono na
proporção : . O equilí rio químico foi atingido, traduzindo-se pela equação química:
O O g O g (g)
Realizaram-se vários ensaios de estudo desta reação química e determinaram-se as constantes de
equilí rio a várias temperaturas: a º o valor da constante de equilí rio é de 4, a 7 º é de ,84 e a º é de , 8. o equilí rio, a 7 º , a quantidade de dióxido de car ono
determinada foi de 4,5 mol. Indique:
17.1. a concentração de monóxido de car ono no equilí rio, a 7 º ;
17.2. o valor da constante de equilí rio da reação inversa, para 7 º , comentando o valor o tido;
17.3. o sentido em que evolui a reação se o recipiente for arrefecido;
17.4. a temperatura à qual a reação direta é mais extensa.
18. os gráficos seguintes estão representadas as variações das concentrações dos reagentes e dos produtos de várias reações ao longo do tempo.
estes gráficos, indique aquele(s) que pode(m) ser atri uído(s):
18.1. a uma reação completa;
18.2. a uma reação cujo equilí rio não foi atingido;
18.3. à reação entre 2O(g) e O(g) na proporção de : .
19. curva representada no gráfico pode representar a evolução, ao longo do tempo, da concentração
dos reagentes e de produtos de um sistema reacional. dmite que a reação ocorre em sistema
20. erca de 7 % do hidrogénio utilizado na indústria é produzido pelo processo steam-reforming, ou
seja, reformação do metano com vapor de água. Uma mistura de , mol de metano e 2,0 mol de
vapor de água foi aquecida a 8 º , num recipiente fechado de capacidade , L, tendo-se
formado monóxido de car ono e hidrogénio de acordo com a equação:
4 g O O g (g)
Quando se esta eleceu o equilí rio, verificou-se que o grau de conversão dos reagentes em
produtos foi de 83%. Selecione a única opção que permite calcular a constante de equilí rio da
reação de produção de 2(g), à temperatura de 8 º .
(A)Kc ,8 , ,8 ,
, 7 , (B)Kc ,8 , 44
, 7 , (C)Kc , 7 ,
,8 , ,8 ,
(D)Kc ,8 ,8
, 7
Soluções
1) B
2.1) Benzeno 2.2) 83% 2.3) 6,9 L 2.4) Catalisador
3) 5,8 g
4.1) 0,336 L 4.2) 2,84 g 4.3) 77,5%
5.1) 2,7 g 5.2) 8,9 g 5.3) 74%
6.1.) CH4(g)+2O2(g)→CO2(g)+2H2O(g)
6.2) CH4
6.3) 78,4 mol
7) 6,9105 L
8.1) 80% 8.2) 4,50 g
9.1.) E1=436 kJ/mol; E2=249,5 kJ/mol; E3=-462
kJ/mol; E4=-462 kJ/mol
9.2) ΔH=-238,5 kJ/mol 9.3) Exoenergética
10.1) N2(g)+3H2(g)⇄2NH3(g) ΔH=-92,6 kJ/mol
10.2.a) -67,6 kJ/mol 10.2.b) 21,2 g
11) Verdadeira: C
12.1)[NO2]e=[SO2]e=0,26 mol/L;
[SO3]e=[NO]e=0,14 mol/L
12.2) Kc=0,29
12.3) Sentido inverso
13.1) [H2]e=0,80 mol/L
13.3) Inverso 13.4) Inverso
14.1) ão altera, está no estado sólido
14.2) Adicionar CH4 ou retirar H2
14.3) Direto 14.4) Direto
15.1) Temperaturas baixas 15.2) Endoenergética
15.3) 1 - C; 2 – C; 3 – A; 4 – B; 5 – D
16.1.a) aumenta b) diminui c) mantém-se 16.2.a) lenta b) custos elevados
17.1) 6,63 mol/L 17.2) Kc , 4 17.3) direto 17.4) º
18.1)III 18.2) III e IV 18.3) I e II
19) 2B(g)⇄3A(g)+C(g)
