O conceito de equilíbrio químico ajuda a entender a extensão em que uma reação ocorre, ou seja, até que ponto os reagentes se convertem em produtos. Com base nos seus conhecimentos e utilizando os dados fornecidos na tabela, responda às seguintes perguntas. (3,5 pontos)
Reação |
|
Kp |
---|---|---|
|
300 |
|
500 |
|
|
1000 |
|
|
|
500 |
|
1000 |
|
|
1200 |
|
b) Explique o que é o equilíbrio químico.
c) Escreva a expressão da constante de equilíbrio para cada uma das reações.
d) Para cada uma das reações, indique a temperatura na qual será obtida a maior quantidade de produto. Justifique sua escolha.
e) Calcule o para ambas as reações a 500 K e justifique qual delas será espontânea ou não.
c) Escreva a expressão da constante de equilíbrio para cada uma das reações.
d) Para cada uma das reações, indique a temperatura na qual será obtida a maior quantidade de produto. Justifique sua escolha.
e) Calcule o
Passo 1
Beleza, vamos dar uma olhada na questão que trata de equilíbrio químico. O objetivo aqui é entender até que ponto uma reação química vai rodar, ou seja, quanto dos reagentes se transformam em produtos. Para resolver isso, vamos precisar conhecer o conceito de equilíbrio químico, saber como escrever a constante de equilíbrio (Kp) para cada reação, analisar as temperaturas para identificar onde temos mais produto e calcular a energia livre de Gibbs (ΔG) para ver se as reações são espontâneas a 500 K.
Passo 2
b) O que é o equilíbrio químico?
O equilíbrio químico é o estado em que as taxas das reações direta e inversa se igualam, fazendo com que as concentrações dos reagentes e produtos permaneçam constantes ao longo do tempo. Isso não significa que as reações pararam, mas que estão acontecendo na mesma velocidade, mantendo o equilíbrio entre reagentes e produtos.
Passo 3
c) Expressão da constante de equilíbrio para cada reação
A constante de equilíbrio (Kp) é uma expressão que relaciona as pressões dos produtos e reagentes no equilíbrio para reações gasosas. A fórmula geral é:
Aplicando isso para as reações dadas:
- Reação 1:
- Reação 2:
Passo 4
d) Temperatura com maior quantidade de produto para cada reação
Para saber em qual temperatura teremos mais produto, observamos os valores de
em diferentes temperaturas. Quanto maior
, mais produtos são formados no equilíbrio.
-
Reação 1:
- 300 K:
- 500 K:
- 1000 K:
A maiorestá a 300 K. - 300 K:
-
Reação 2:
- 500 K:
- 1000 K:
- 1200 K:
A maiorestá a 1200 K. - 500 K:
Justificativa: Quanto maior a
, mais produtos são formados no equilíbrio. Portanto, para a Reação 1, a menor temperatura favorece a formação de
, e para a Reação 2, a maior temperatura favorece a formação de
.
Passo 5
e) Cálculo do ΔG a 500 K e espontaneidade das reações
A relação entre Gibbs livre de energia (
) e a constante de equilíbrio (
) é dada por:
Onde:
Vamos calcular para as duas reações:
- Reação 1 (a 500 K):
Primeiro, calculamos
:
Então:
- Reação 2 (a 500 K):
Primeiro, calculamos
:
Então:
Justificativa sobre espontaneidade:
- Para a Reação 1,
é negativo ( ), indicando que a reação é espontânea na formação de a 500 K. - Para a Reação 2,
é positivo ( ), indicando que a reação não é espontânea na formação de a 500 K.
Resposta
Resumindo:
- b) Equilíbrio químico é quando as reações direta e inversa ocorrem na mesma velocidade, mantendo as concentrações constantes.
- c) As expressões das constantes de equilíbrio são:
- d) A maior quantidade de produto é obtida a 300 K para a primeira reação e a 1200 K para a segunda, pois nessas temperaturas os
são maiores. - e) A
a 500 K é para a primeira reação (espontânea) e para a segunda (não espontânea).
Exercícios relacionados
O vinagre é uma solução aquosa que contém de
a
de ácido acético
, sendo este o principal componente responsável por sua acidez e sabor característico. Considerando a concentração do ácido acético
. Ao medir o pH da solução a
, encontrou-se um valor de 2,46. Com base nessas informações, escreva a expressão da constante de equilíbrio para o ácido acético e calcule sua constante de acidez (
) a essa temperatura. Em seguida, compare o valor obtido com a constante de acidez do ácido ascórbico
e explique a diferença entre as duas constantes.
Em meio aquoso ocorre uma reação ácido-base em que o ácido carbônico
forma o íon hidrogenocarbonato
, conforme reação abaixo.
O íon hidrogenocarbonato (
a) Escreva as duas reações do íon hidrogenocarbonato com água e as suas respectivas expressões da constante de equilíbrio para cada reação.
b) Correlacione os valores das constantes com as reações
c) Segundo a teoria de Bronsted-Lowry, para cada reação quem irá atuar como ácido ou base e porquê?
a) Calcule o
A água sanitária é uma solução aquosa contendo hipoclorito de sódio (NaClO) com uma concentração de 0,336 mol/L. Ao medir o pH da solução a
, encontrou-se um valor de 10,50. Com base nessas informações, e considerando apenas a ocorrência da reação ácido base, escreva a expressão da constante de equilíbrio para a do íon hipoclorito (
) em água e calcule sua constante de basicidade
a essa temperatura. Em seguida, compare o valor obtido com a constante de basicidade do amoníaco
, que é
x
, e explique a diferença entre as duas constantes.
Discuta as afirmativas:
a) Um polarímetro é composto basicamente por uma fonte de radiação policromática, um polarizador e um analisador que mede o desvio da radiação na amostra.
b) Soluções de moléculas aquirais, como o etanol, não geram respostas em um polarímetro, por não interagirem com a luz.
a) Um polarímetro é composto basicamente por uma fonte de radiação policromática, um polarizador e um analisador que mede o desvio da radiação na amostra.
b) Soluções de moléculas aquirais, como o etanol, não geram respostas em um polarímetro, por não interagirem com a luz.