Questão 10 - Em uma indústria química, o dióxido de nitrogênio é convertido em tetróxido de dinitrogênio em um sistema fechado, conforme a reação abaixo. Durante o processo, observou-se que a cor do sistema se torna menos intensa em determinadas condições, indicando uma mudança na concentração dos compostos. A empresa deseja maximizar a formação de tetróxido de dinitrogênio e, para isso, é necessário realizar ajustes precisos nas condições de equilíbrio. Considerando o exposto e o Princípio de Le Chatelier, analise as afirmativas abaixo e assinale a alternativa correta.
I - Se a pressão do sistema for reduzida, o equilíbrio será deslocado para a formação de
.
II - Para aumentar a produção de
, deve-se diminuir a temperatura do sistema e aumentar a pressão.
III - Aumentar a temperatura deslocará o equilíbrio no sentido dos produtos, pois uma maior quantidade de energia favorece a formação de
, que possui uma menor entalpia.
IV - Ao adicionar N2O4 ao meio, observa-se a formação de maior quantidade de NO2.
tetróxido de
dinitrogênio
◯ Apenas a afirmativa IV é verdadeira
◯ Apenas a afirmativa III é verdadeira
◯ As afirmativas I e III são verdadeiras
◯ As afirmativas II e IV são verdadeiras
◯ As afirmativas II, III e IV são verdadeiras
dinitrogênio
◯ Apenas a afirmativa IV é verdadeira
◯ Apenas a afirmativa III é verdadeira
◯ As afirmativas I e III são verdadeiras
◯ As afirmativas II e IV são verdadeiras
◯ As afirmativas II, III e IV são verdadeiras
Passo 1
Vou listar claramente o que o enunciado nos dá e o que pede.
- Reação:
. - Variação de entalpia fornecida:
(ou seja, a reação direta (formação de ) é exotérmica). - Observação sobre número de mols gasosos: no lado dos reagentes há
mols de gás ( ), no lado dos produtos há mol de gás ( ).
O enunciado pede que eu analise quatro afirmativas (I–IV) à luz do Princípio de Le Chatelier e indique qual alternativa está correta.
As afirmativas são:
I — Se a pressão for reduzida, o equilíbrio desloca-se para a formação de .
II — Para aumentar a produção de , deve-se diminuir a temperatura e aumentar a pressão.
III — Aumentar a temperatura deslocará o equilíbrio no sentido dos produtos, pois mais energia favorece a formação de , que possui menor entalpia.
IV — Ao adicionar ao meio, observa-se formação de maior quantidade de
.
I — Se a pressão for reduzida, o equilíbrio desloca-se para a formação de
II — Para aumentar a produção de
III — Aumentar a temperatura deslocará o equilíbrio no sentido dos produtos, pois mais energia favorece a formação de
IV — Ao adicionar
Passo 2
Relembrando o Princípio de Le Chatelier (aula rápida e prática): quando um sistema em equilíbrio é perturbado (mudança de concentração, pressão, temperatura), o equilíbrio desloca-se no sentido que reduz essa perturbação.
- Se mexer na concentração de uma espécie, o equilíbrio se desloca para consumir o que foi adicionado ou para repor o que foi removido.
- Se alterar a pressão (para gases), o equilíbrio tende a se deslocar para o lado com menor número de mols gasosos quando a pressão aumenta, e para o lado com maior número de mols gasosos quando a pressão diminui.
- Se mudar a temperatura, trata-se como se “calor” fosse um reagente ou produto: para uma reação exotérmica (
), a liberação de calor está no lado dos produtos; para uma endotérmica ( ), o calor está no lado dos reagentes. Aumentar a temperatura favorece o sentido endotérmico; diminuir a temperatura favorece o sentido exotérmico.
Passo 3
Analisando a influência da pressão (aplico a regra dos mols de gás):
- Lado dos reagentes:
mols gasosos ( ). - Lado dos produtos:
mol gasoso ( ).
Se a pressão for reduzida (diminui a pressão total), o sistema tende a deslocar-se para o lado com MAIS mols gasosos para aumentar a pressão de volta. Aqui, o lado com mais mols é o dos reagentes (
mols,
). Portanto, uma redução de pressão desloca o equilíbrio para a esquerda (formando mais
), não para
. Conclusão: a afirmativa I é falsa.
Passo 4
Ainda sobre pressão, invertendo a situação: aumentar a pressão (compressão) favorece o lado com MENOS mols gasosos. Aqui o menor número de mols está no produto (
,
mol). Logo, aumentar a pressão desloca o equilíbrio para a direita, aumentando a formação de
. Isto confirma a parte da afirmativa II que diz “aumentar a pressão” como favorável à produção de
.
Passo 5
Analisando a influência da temperatura usando
:
- Dado:
. O sinal negativo indica que a reação direta (formação de ) é exotérmica — ou seja, libera calor. - Na linguagem de Le Chatelier, para uma reação exotérmica o “calor” pode ser tratado como um produto. Assim:
- Diminuir a temperatura favorece o sentido exotérmico (direto), aumentando a formação de
. - Aumentar a temperatura favorece o sentido endotérmico (inverso), portanto favorece a formação de
.
- Diminuir a temperatura favorece o sentido exotérmico (direto), aumentando a formação de
A afirmativa III afirma o contrário (diz que aumentar a temperatura desloca para os produtos e justifica com “mais energia favorece formação de
, que possui menor entalpia”). Embora seja verdade que os produtos têm menor entalpia (por isso
), a conclusão está invertida: aumentar a temperatura favorece o sentido que absorve calor (o sentido endotérmico), que aqui é o sentido inverso (formação de
). Portanto a afirmativa III é falsa. A parte da afirmativa II que diz “diminuir a temperatura” é coerente com favorecer
.
Passo 6
Analisando a adição de substância (concentração): pela regra geral, se adiciona produto, o equilíbrio se desloca para consumir esse excesso — isto é, no sentido que forma reagentes. Se adicionar
, o equilíbrio desloca-se para a esquerda e forma mais
. Então a afirmativa IV é verdadeira.
Passo 7
Resumo das verdades das afirmativas:
- I: falsa (reduzir pressão desloca para o lado com mais mols, forma mais
). - II: verdadeira (diminuir temperatura favorece a reação exotérmica direta e aumentar pressão favorece o lado com menos mols — ambos aumentam
). - III: falsa (aumentar temperatura favorece o sentido endotérmico, ou seja, formação de
, não de ). - IV: verdadeira (adicionar
desloca para a esquerda, formando mais ).
Portanto, as afirmativas verdadeiras são II e IV.
Resposta
As afirmativas II e IV são verdadeiras