Para a reação química, a 25^{\circ} \mathrm{C} :
\mathrm{CO}_{(\mathrm{g})}+2 \mathrm{H}_{2(\mathrm{~g})} \leftrightarrow \mathrm{CH}_{3} \mathrm{OH}_{(\mathrm{g})}
Assinale a alternativa incorreta:
a) A adição de \mathrm{H}_{2} desloca o equilíbrio para a direita, no sentido de formação do metanol.
b) A adição de CO desloca o equilíbrio para a direita, no sentido de formação do metanol.
c) A adição de \mathrm{CH}_{3} \mathrm{OH} desloca o equilíbrio para a esquerda, no sentido de formação de monóxido de carbono e gás hidrogênio.
d) A redução da temperatura favorece a formação de hidrogênio e monóxido de carbono.
e) A redução de temperatura favorece a formação de metanol.

Passo 1

O enunciado dá a reação química a 25^\circ\mathrm{C}:
\mathrm{CO}_{(g)} + 2\,\mathrm{H}_{2\,(g)} \leftrightarrow \mathrm{CH}_{3}\mathrm{OH}_{(g)}
E pede para assinalar a alternativa incorreta entre as opções:
a) A adição de \mathrm{H}_2 desloca o equilíbrio para a direita, no sentido de formação do metanol.
b) A adição de \mathrm{CO} desloca o equilíbrio para a direita, no sentido de formação do metanol.
c) A adição de \mathrm{CH}_3\mathrm{OH} desloca o equilíbrio para a esquerda, no sentido de formação de monóxido de carbono e gás hidrogênio.
d) A redução da temperatura favorece a formação de hidrogênio e monóxido de carbono.
e) A redução de temperatura favorece a formação de metanol.
Informações relevantes dadas: a equação química (com estequiometria) e a temperatura 25^\circ\mathrm{C}. A tarefa é identificar qual das alternativas acima é incorreta.

Passo 2

Conceito básico que vamos usar (explicado devagar): equilíbrio químico e Princípio de Le Chatelier.
  • Uma reação em equilíbrio é aquela onde as velocidades direta e inversa se igualam, então as concentrações em média ficam constantes.
  • Princípio de Le Chatelier (forma simples): se aplicarmos uma “perturbação” ao sistema em equilíbrio (mudar concentração, pressão, temperatura), o equilíbrio se desloca no sentido que tende a reduzir essa perturbação. Pense assim: o sistema “quer” contrariar a mudança.
    Exemplos práticos: adicionar reagente → desloca para consumir reagente (formar produtos). Adicionar produto → desloca para consumir produto (formar reagentes).

Passo 3

Analisando a alternativa (a): “A adição de \mathrm{H}_2 desloca o equilíbrio para a direita.”
  • A equação mostra que \mathrm{H}_2 é reagente: \mathrm{CO} + 2\,\mathrm{H}_2 \leftrightarrow \mathrm{CH}_3\mathrm{OH}.
  • Pelo Princípio de Le Chatelier: ao aumentar a concentração (ou pressão parcial) de \mathrm{H}_2, o sistema desloca-se para consumir esse excesso — ou seja, para a direita, formando mais \mathrm{CH}_3\mathrm{OH}.
  • Conclusão: a) é correta.

Passo 4

Analisando a alternativa (b): “A adição de \mathrm{CO} desloca o equilíbrio para a direita.”
  • \mathrm{CO} também é reagente na equação dada.
  • Pelo mesmo raciocínio do Le Chatelier: adicionar \mathrm{CO} faz o equilíbrio deslocar-se para a direita para consumir o \mathrm{CO} extra, formando mais metanol.
  • Conclusão: b) é correta.

Passo 5

Analisando a alternativa (c): “A adição de \mathrm{CH}_3\mathrm{OH} desloca o equilíbrio para a esquerda.”
  • \mathrm{CH}_3\mathrm{OH} é produto da reação.
  • Ao adicionar produto, o equilíbrio se desloca para consumir esse produto em excesso, favorecendo a reação inversa (formação de \mathrm{CO} e \mathrm{H}_2).
  • Conclusão: c) é correta.

Passo 6

Agora a parte de temperatura — precisamos saber se a reação é exotérmica ou endotérmica.
  • Reações de hidrogenação como esta (formação de metanol a partir de \mathrm{CO} e \mathrm{H}_2) são exotérmicas: liberam calor. Em linguagem de equilíbrio, podemos escrever qualitativamente:
\mathrm{CO} + 2\,\mathrm{H}_2 \leftrightarrow \mathrm{CH}_3\mathrm{OH} + \text{calor}
ou seja, o “calor” aparece do lado dos produtos. (Isso significa \Delta H^\circ < 0.)
  • Aplicando Le Chatelier à temperatura: se a reação libera calor (exotérmica), o calor é tratado como produto. Diminuir a temperatura é retirar calor do sistema; para contrariar essa retirada, o equilíbrio desloca-se no sentido que gera calor — isto é, para a direita (formando mais \mathrm{CH}_3\mathrm{OH}). Analogamente, aumentar a temperatura favorecerá a reação inversa.
  • Portanto, a afirmação (e) “A redução de temperatura favorece a formação de metanol” é consistente com a reação exotérmica e é verdadeira. A alternativa (d) diz o oposto: “A redução da temperatura favorece a formação de hidrogênio e monóxido de carbono.” Isso contradiz a análise anterior — porque reduzir a temperatura favorece os produtos (metanol), não os reagentes.
  • Observação adicional (útil para prova): conte os mols de gás nos dois lados — do lado dos reagentes há 1 mol de \mathrm{CO} mais 2 mol de \mathrm{H}_2, totalizando 3 mols de gás; do lado dos produtos há 1 mol de \mathrm{CH}_3\mathrm{OH}. Portanto, aumentar a pressão favorece o lado com menos mols gasosos (o lado dos produtos, metanol). Isso reforça que condições de menor temperatura e maior pressão tendem a favorecer metanol nesta reação industrialmente (coisa boa de saber pro raciocínio).

Passo 7

Resumo lógico: a), b) e c) são corretas pelas regras de Le Chatelier aplicadas a concentração; e) é correta porque a reação é exotérmica e, portanto, a redução da temperatura favorece os produtos ( \mathrm{CH}_3\mathrm{OH}). A alternativa que afirma o contrário (que redução de temperatura favorece os reagentes \mathrm{CO} e \mathrm{H}_2) está incorreta.

Resposta

(d)

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