Na química ambiental, particularmente no controle da ocorrência da chuva ácida, têm particular importância as reações entre os gases monóxido de nitrogênio,
, e oxigênio,
, para originar o dióxido de nitrogênio,
, o qual se combina com a água e forma o ácido nítrico,
, segundo as reações assim equacionadas:
-
-
Quando essas reações ocorrem em um recipiente fechado, analisando os fatores considerados:
- Injeção de
;
- Elevação da pressão;
- Redução da temperatura;
- Redução da pressão;
- Elevação da temperatura.
Indique aquele(s) que, atuando sobre o equilíbrio I, tende(m) a reduzir a produção de ácido nítrico no equilíbrio II.
a) Somente 1
b) Somente 2 e 5
c) Somente 4 e 5
d) Somente 1,2 e 4
a) Somente 1
b) Somente 2 e 5
c) Somente 4 e 5
d) Somente 1,2 e 4
Passo 1
Vou listar claramente o que o enunciado dá e o que pede.
- As duas reações fornecidas são:
Note que a reação I mostra
no lado dos produtos, isto é, a reação I é exotérmica (libera calor).
-
O enunciado pergunta: considerando alterações no equilíbrio I, quais das ações abaixo tendem a reduzir a produção de ácido nítrico no equilíbrio II?
- Injeção de
. - Elevação da pressão.
- Redução da temperatura.
- Redução da pressão.
- Elevação da temperatura.
- Injeção de
-
Observação importante para a resolução: o equilíbrio II consome
produzido no equilíbrio I; portanto, qualquer mudança que reduza a quantidade de gerada em I tenderá a reduzir a produção de em II.
Passo 2
Conceito-chave que vamos usar: princípio de Le Chatelier (explicado com calma).
- O princípio de Le Chatelier diz: se um sistema em equilíbrio for perturbado (mudança de concentração, pressão ou temperatura), o equilíbrio desloca-se de modo a contra-atacar essa perturbação.
- Para concentrações: aumentar um reagente desloca o equilíbrio para o lado dos produtos; remover um reagente desloca para o lado dos reagentes.
- Para pressão (em equilíbrios gasosos): a mudança de pressão afeta equilíbrios que envolvem diferentes números de mols gasosos. Define-se
Se a pressão aumenta, o equilíbrio desloca-se para o lado com menor (menos mols gas), e vice‑versa. - Para temperatura: se a reação é exotérmica (libera calor, calor no lado dos produtos), então aumentar a temperatura favorece a reação endotérmica (o sentido que absorve calor) — neste caso, favorece o sentido inverso; diminuir a temperatura favorece o sentido direto (que produz calor).
Vou aplicar essas ideias à reação I.
Passo 3
Calcular o número de mols gasosos em cada lado da reação I (isso é útil para o efeito da pressão).
- Lado dos reagentes (I):
mols de mol de → total mols gas. - Lado dos produtos (I):
mols de → total mols gas. - Portanto
Isso significa que o lado dos produtos tem menos mols gas.
Passo 4
Análise do item 1: injeção de
.
- A injeção aumenta a concentração do reagente
. - Pelo princípio de Le Chatelier, ao aumentar um reagente o equilíbrio desloca-se para o lado dos produtos para consumir o excesso.
- Assim, a reação I desloca-se para a direita, produzindo mais
. - Mais
→ mais matéria-prima para a reação II → mais . - Conclusão: a injeção de
NÃO reduz a produção de ácido nítrico (portanto o item 1 não deve ser incluído).
Passo 5
Análise do item 2: elevação da pressão.
- Como calculado,
(produtos têm menos mols gas). - Um aumento da pressão favorece o lado com menos mols gas (para reduzir a pressão parcial total).
- Portanto a elevação da pressão desloca o equilíbrio I para a direita (mais
). - Mais
→ mais . - Conclusão: a elevação da pressão NÃO reduz a produção de ácido nítrico (item 2 não incluído).
Passo 6
Análise do item 3: redução da temperatura.
- A reação I é exotérmica (libera
); então o calor aparece no lado dos produtos. - Diminuir a temperatura é equivalente a “remover calor” do sistema; o equilíbrio reage favorecendo a reação que gera calor (o sentido exotérmico, ou seja, para a direita) para compensar.
- Logo, redução da temperatura desloca I para a direita → mais
. - Mais
→ mais . - Conclusão: a redução da temperatura NÃO reduz a produção de ácido nítrico (item 3 não incluído).
Passo 7
Análise do item 4: redução da pressão.
- Reduzir a pressão favorece o lado com mais mols gas (para aumentar a pressão parcial).
- Lado com mais mols gas é o dos reagentes (3 mols) — portanto a redução de pressão desloca o equilíbrio I para a esquerda.
- Deslocamento para a esquerda significa menos
em equilíbrio. - Menos
→ menor produção de na reação II. - Conclusão: a redução da pressão tende a reduzir a produção de ácido nítrico (item 4 incluído).
Passo 8
Análise do item 5: elevação da temperatura.
- Para reação exotérmica, aumentar a temperatura é como adicionar calor ao sistema; o equilíbrio desloca-se no sentido que absorve calor (o sentido endotérmico), que aqui é o sentido inverso (esquerda).
- Logo, elevar a temperatura desloca I para a esquerda → diminui a concentração de
. - Menos
→ menor formação de em II. - Conclusão: a elevação da temperatura tende a reduzir a produção de ácido nítrico (item 5 incluído).
Passo 9
Resumo final das inclusões:
- Itens que reduzem a produção de
(ou seja, que diminuem a produção de pela reação I): (redução da pressão) e (elevação da temperatura). - Os demais (1, 2 e 3) aumentam ou não reduzem
, portanto não são incluídos.
Resposta
c)