QUESTÃO 123
Para a produção de titânio metálico ou dióxido de titânio puros, é necessário fazer a cloração do minério que contém dióxido de titânio, com o objetivo de separar esse óxido de outras substâncias presentes no minério. A principal reação química de cloração é representada por:
Depois da cloração, o tetracloreto de titânio é condensado e convertido, novamente, a dióxido de titânio.
Após o sistema atingir o equilíbrio químico, como a formação do
pode ser favorecida?
(A) Aumentando a pressão total do sistema.
(B) Diminuindo a temperatura do sistema.
(C) Aumentando a pressão parcial de
.
(D Aumentando a pressão parcial de
.
(A) Aumentando a pressão total do sistema.
(B) Diminuindo a temperatura do sistema.
(C) Aumentando a pressão parcial de
(D Aumentando a pressão parcial de
Passo 1
O enunciado dá a reação e pede: depois do equilíbrio, qual ação favorece a formação de
. Informações fornecidas (peguei do enunciado):
- Reação:
. - Variação de entalpia:
(isto é, a reação no sentido direto é endotérmica). - Opções a avaliar:
(A) Aumentar a pressão total do sistema.
(B) Diminuir a temperatura do sistema.
(C) Aumentar a pressão parcial de.
(D) Aumentar a pressão parcial de.
Passo 2
Princípio e expressão de equilíbrio — o que vamos usar.
- Princípio de Le Châtelier (em palavras simples): se se impõe uma mudança num sistema em equilíbrio, o equilíbrio desloca-se no sentido que tende a contrariar essa mudança.
- Para quantitativamente avaliar mudanças de pressões usamos a expressão de equilíbrio em termos de pressões parciais (
). Como é sólido, ele não entra na expressão. Assim:
Aqui
significa a pressão parcial do gás
. Também definimos o quociente de reação análogo:
Se
o equilíbrio desloca-se para a direita (forma mais produtos); se
desloca-se para a esquerda (forma mais reagentes).
Passo 3
Calcular a variação do número de mols gasosos
e sua consequência.
- Somando os coeficientes molares dos gases nos produtos:
(para ) (para ) . - Nos reagentes gasosos:
(para ). - Portanto
Conclusão útil: quando
, mudanças na pressão total (por compressão) não alteram a posição do equilíbrio, porque as pressões parciais mudam de forma que o quociente
permanece igual a
.
Passo 4
Análise da opção (A): aumentar a pressão total do sistema.
- Como
, uma variação da pressão total por compressão não desloca o equilíbrio (os termos de pressão na expressão de compensam-se). Logo aumentar a pressão total NÃO favorece a formação de . - Portanto (A) é incorreta.
Passo 5
Análise da opção (B): diminuir a temperatura do sistema.
- A reação direta tem
, isto é, é endotérmica. Pelo princípio de Le Châtelier: diminuir a temperatura favorece o sentido exotérmico (o que libera calor), ou seja tende a favorecer a reação inversa. - Assim, diminuir a temperatura desloca o equilíbrio para a esquerda e reduz a formação de
. - Portanto (B) é incorreta.
Passo 6
Análise da opção (C): aumentar a pressão parcial de
.
- Aumentar
aumenta o numerador de , logo aumenta . Se torna-se maior que , o equilíbrio desloca-se para a esquerda (consome e ), diminuindo a formação de . - Portanto (C) é incorreta.
Passo 7
Análise da opção (D): aumentar a pressão parcial de
.
- Aumentar
faz com que o denominador de aumente, ou seja diminui. Se o equilíbrio desloca-se para a direita, formando mais produtos para restaurar . - Consequentemente, aumentar a pressão parcial de
desloca o equilíbrio para a direita e favorece a formação de . - Portanto (D) é a opção que favorece a formação de
.
Resposta
(D)