18 (UFPR) Um estudante de química preparou, em um tubo de ensaio, uma solução aquosa contendo \left[\mathrm{CoCl}_{4}\right]^{2-}, que é um íon complexo de cobalto. Esse íon, na presença de água, forma um equilíbrio descrito pela equação química a seguir.
\underset{\text { Azul }}{\left[\mathrm{CoCl}_{4}\right]^{2-}(\mathrm{aq})+6 \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}(\mathrm{l})} \rightleftarrows \underset{\text { Rosa }}{\left[\mathrm{Co}\left(\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}\right)_{6}\right]^{2+}(\mathrm{aq})+4 \mathrm{Cl}^{-}(\mathrm{aq})}
Ao realizar diversos experimentos, o estudante observou que:
  • quando a temperatura é 25^{\circ} \mathrm{C}, a solução tem cor azul.
  • a cor azul se intensifica após o aquecimento até aproximadamente 100^{\circ} \mathrm{C}.
  • a solução se tornou rosa quando o tubo de ensaio foi colocado num banho de gelo.
  • quando a temperatura é mantida em 25^{\circ} \mathrm{C}, a coloração azul se intensifica após a adição de \mathrm{NaCl}(\mathrm{s}) na solução.
    A respeito do equilíbrio representado e das observações do estudante, analise os itens a seguir.
  1. A reação é endotérmica no sentido direto.
  2. A constante de equilíbrio aumenta quando o sistema é resfriado.
  3. A constante de equilíbrio diminui quando \mathrm{NaCl}(\mathrm{s}) é adicionado.
  4. A adição de \mathrm{NaCl}(\mathrm{s}) aumenta a concentração de íons \mathrm{Cl}^{-}em solução, deslocando o equilibrio no sentido da reação inversa.
  5. A adição de um catalisador a 25^{\circ} \mathrm{C} acelera a reação, deslocando o equilíbrio no sentido da reação direta, intensificando a cor rosa.
    Dê como resposta a soma dos números associados às proposições verdadeiras.

Passo 1

O enunciado apresenta o equilíbrio químico entre o íon complexo azul \left[\mathrm{CoCl}_{4}\right]^{2-} e o complexo rosa \left[\mathrm{Co}\left(\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}\right)_{6}\right]^{2+}:
\left[\mathrm{CoCl}_{4}\right]^{2-}(\mathrm{aq}) + 6\,\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}(\ell) \rightleftarrows \left[\mathrm{Co}\left(\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}\right)_{6}\right]^{2+}(\mathrm{aq}) +4\,\mathrm{Cl}^{-}(\mathrm{aq})
As observações são:
  • Ao aquecer, a cor azul (reagente) se intensifica.
  • Ao resfriar, a cor rosa (produto) se intensifica.
  • Adição de \mathrm{NaCl} intensifica o azul.
  • Perguntas envolvem saber se a reação direta é endotérmica, como K varia com T, efeito de íon comum e de catalisador. Vamos usar o princípio de Le Chatelier, a relação de van ’t Hoff para K(T) e o efeito de íon comum.

Passo 2

Quando aquecemos e o sistema desloca-se para a esquerda (formando mais azul), esse lado absorve calor. Pelo princípio de Le Chatelier, o aumento de T favorece a direção endotérmica. Como a mudança vai para a esquerda, a reação inversa é endotérmica e, portanto, a reação direta é exotérmica. Logo, a afirmação “A reação é endotérmica no sentido direto” é falsa.

Passo 3

Para uma reação exotérmica no sentido direto, a constante de equilíbrio K satisfaz a relação qualitativa de van ’t Hoff: se T diminui, K aumenta. Assim, ao resfriar o sistema, K da reação direta aumenta. Portanto, a proposição 02 é verdadeira.

Passo 4

A adição de \mathrm{NaCl} fornece íons \mathrm{Cl}^- a mais. Pelo efeito do íon comum, o equilíbrio se desloca para o lado que consome \mathrm{Cl}^-, ou seja, para a esquerda, intensificando a cor azul. Essa mudança de concentração não altera K, apenas o quociente de reação Q. Logo:
  • “A constante de equilíbrio diminui quando \mathrm{NaCl} é adicionado” é falsa.
  • “A adição de \mathrm{NaCl} aumenta a concentração de íons \mathrm{Cl}^{-}, deslocando o equilíbrio no sentido inverso” é verdadeira (proposição 08).

Passo 5

Um catalisador acelera tanto a reação direta quanto a inversa na mesma proporção, sem alterar a posição de equilíbrio nem as concentrações finais dos reagentes e produtos. Logo, a proposição 16 é falsa.

Resposta

10

Exercícios relacionados