Considere o seguinte sistema em equilíbrio químico:
Sobre esse sistema, assinale a alternativa correta:
◯ a. A diminuição da pressão desloca o equilíbrio para a direita, favorecendo a formação de
.
◯ b. O aumento da concentração de
desloca o equilíbrio para a direita, favorecendo a formação de
.
◯ c. O aumento da temperatura desloca o equilíbrio no sentido da formação de amônia
.
◯ d. A remoção de
desloca o equilíbrio para a esquerda.
◯ e. A adição de um catalisador desloca o equilíbrio para a direita, aumentando a quantidade de
.
Sobre esse sistema, assinale a alternativa correta:
◯ a. A diminuição da pressão desloca o equilíbrio para a direita, favorecendo a formação de
◯ b. O aumento da concentração de
◯ c. O aumento da temperatura desloca o equilíbrio no sentido da formação de amônia
◯ d. A remoção de
◯ e. A adição de um catalisador desloca o equilíbrio para a direita, aumentando a quantidade de
Passo 1
O enunciado nos dá o sistema em equilíbrio:
com
(reação exotérmica).
Pede-se que se assinale a alternativa correta entre as opções (a) a (e), que descrevem como o equilíbrio se desloca quando ocorrem perturbações: mudança de pressão, mudança de concentração de , mudança de temperatura, remoção de
ou adição de catalisador.
Informações relevantes dadas:
Pede-se que se assinale a alternativa correta entre as opções (a) a (e), que descrevem como o equilíbrio se desloca quando ocorrem perturbações: mudança de pressão, mudança de concentração de
Informações relevantes dadas:
- Equação química e estequiometria: à esquerda há
mol de e mols de (total mols gasosos) e à direita mols de (total mols gasosos). - A reação é exotérmica (
).
As alternativas a analisar são exatamente as cinco fornecidas.
Passo 2
Princípio que usaremos (explicadinho): Princípio de Le Chatelier. Ele diz, em palavras simples:
- Se um sistema em equilíbrio for perturbado (mudança de concentração, pressão, temperatura etc.), o equilíbrio se desloca no sentido que tende a diminuir o efeito da perturbação.
Para aplicar isso com precisão, às vezes é útil usar o quociente de reação(forma análoga à constante de equilíbrio ):
onde
é a pressão parcial do gás
. Se, após uma perturbação,
a reação progride no sentido direto (para a formação de produtos); se
ela progride no sentido inverso (formação de reagentes). Para temperatura usamos também a ideia de que, para reações exotérmicas, aumentar
favorece o sentido endotérmico (consome calor).
Passo 3
Efeito da pressão: quando se altera a pressão total através de variação do volume, o equilíbrio tende a favorecer o lado com menor número de mols gasosos.
- Aqui o número de mols gasosos do lado dos reagentes é
. - Do lado dos produtos é
.
Logo, um aumento da pressão (por redução do volume) desloca o equilíbrio para o lado com menos mols — isto é, para a direita, favorecendo a formação de.
Mas a alternativa (a) diz que a diminuição da pressão desloca o equilíbrio para a direita. Isso é o contrário do que o princípio de Le Chatelier prevê para gases: a diminuição da pressão (aumento do volume) favorece o lado com mais mols (à esquerda). Portanto a alternativa (a) é falsa.
Passo 4
Efeito de aumento da concentração de
: se adiciona
, a concentração (ou pressão parcial) de
sobe, o que aumenta o denominador do quociente
e faz com que, imediatamente após a adição, tipicamente
. Pelo princípio de Le Chatelier, o equilíbrio se desloca para o lado que consome o excesso — isto é, para a direita — formando mais
até restabelecer
. Portanto a alternativa (b) é verdadeira. (Explicando de outro jeito: adicionar reagente favorece a reação direta.)
Passo 5
Efeito da temperatura (reação exotérmica): para uma reação exotérmica (
), o aquecimento adiciona “calor” ao sistema; Le Chatelier diz que o equilíbrio se desloca no sentido que absorve esse calor, ou seja, no sentido endotérmico (a reação inversa aqui). Matematicamente há também a relação de van ’t Hoff:
Como
,
, ou seja,
diminui quando
aumenta — menos produto no equilíbrio. Logo, aumentar a temperatura desloca o equilíbrio no sentido dos reagentes (para a esquerda), não para a formação de
. Assim a alternativa (c) é falsa.
Passo 6
Efeito da remoção de
: se retira produto do sistema, a concentração (ou pressão parcial) de
diminui, e imediatamente
. Pelo princípio de Le Chatelier, o equilíbrio desloca-se para a direita para produzir
e compensar a remoção. A alternativa (d) afirma justamente o oposto (diz que a remoção desloca para a esquerda). Portanto a alternativa (d) é falsa.
Passo 7
Efeito do catalisador: um catalisador aumenta a velocidade das reações direta e inversa na mesma proporção, reduzindo o tempo para atingir o equilíbrio, mas não altera a posição do equilíbrio nem a constante
. Ou seja, não aumenta a quantidade de
no equilíbrio; só faz o equilíbrio ser atingido mais rápido. Portanto a alternativa (e) é falsa.
Passo 8
Resumo das análises:
- (a) falsa;
- (b) verdadeira;
- (c) falsa;
- (d) falsa;
- (e) falsa.
Foram usadas as regras de Le Chatelier, contagem de mols gasosos para efeito da pressão, análise pore dependência de com para reações exotérmicas.
Resposta
b.