Quando o equilíbrio é alcançado, as concentrações dos participantes ficam constantes, e para saber seu valor em mol/l faz-se:

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1 01. Quando o equilíbrio é alcançado, as concentrações dos participantes ficam constantes, e para saber seu valor em mol/l faz-se: [A] = 4 mol = 1,0 mol/l :::: [B] = 6 mol = 1,5 mol/l :::: [C] = 2 mol = 0,5 mol/l 4,0 L 4,0 L 4,0 L Para a reação mostrada, a constante de equilíbrio fica como mostrada abaixo. Kc = [B] 3 x [C] = (1,5) 3 x (0,5) 1,7 [A] 2 (1,0) Quando o equilíbrio é alcançado, as concentrações dos participantes ficam constantes, e para saber seu valor em mol/l faz-se: [NH3] = 4 mol = 0,8 mol/l :::: [H2] = 6 mol = 1,2 mol/l :::: [N2] = 2 mol = 0,4 mol/l 5,0 L 5,0 L 5,0 L Para a reação mostrada, a constante de equilíbrio fica como mostrada abaixo. Kc = [H2] 3 x [N2] = (1,2) 3 x (0,4) = 1,08 [NH3] 2 (0,8) Para a reação mostrada, a constante de equilíbrio fica como mostrada abaixo. Kp = p[pcl3] x p[cl2] = 0,30 x 0,10 = 0,20 p[pcl5] 0, A constante de equilíbrio K = 1/[O2] 3, indica que a reação correspondente deve conter nos produtos substâncias puras (sólidas ou líquidas) e que por isso não aparecerão na expressão de Kc. Além do mais, nos reagentes deve aparecer o gás oxigênio com coeficiente 3, conforme sugere o item E da questão. 05. A expressão Kp = Kc (RT) n, terá Kp = Kc se n = 0, isto é, se a quantidade de produtos gasosos for igual à quantidade de reagentes no mesmo estado físico. Esta solução está de acordo com aquilo contido no item A da questão.

2 06. Para a reação citada, n = 1 2 = 1. Como Kp = Kc(RT) n, tem-se que Kp = Kc (RT) 1, o que conduz a Kc/Kp = RT. 07. Um equilíbrio é um estágio dinâmico no qual os reagentes estão sempre formando produtos e estes restituindo os reagentes, o que invalida o item A. Desta forma, as características macroscópicas do sistema permanecem inalteradas, o que torna incorreto o item B. Não há equilíbrio com grau de reação igual a 100% (1), pois não há como converter totalmente o reagente em produto e assim também estão errados os itens D e E. A variação de energia livre ( G) de uma reação é dada por G = H T S, em que S é a variação de entropia e T S é a energia de organização. Quando o sistema alcança o equilíbrio, G = 0, de modo que H = T S, o que torna correto o item B. 08. H2 (g) + I2 (g) 2 HI (g) Início 1,0 mol/l 1,0 mol/l 0 Variação x x + 2x Equilíbrio 1,0 x 1,0 x 2x Para uma constante de equilíbrio K = 49, podemos encontrar o valor de x. K = [HI] 2 = 49 = (2x) 2 ::::::::: 7 = 2x :::::: x = 7/9 [H2][I2] (1 x) 2 1 x A concentração de HI no equilíbrio é dada por 2x, portanto 14/9 = 1,56 mol/l.

3 09. CO (g) + H2O (g) CO2 (g) + H2 (g) Início x x 0 0 Variação Equilíbrio x 9 x Para uma constante de equilíbrio K = 324, podemos encontrar o valor de x. K = [CO2] x [H2] = 324 = (9) 2 ::::: 18 = 9 :::::: x = 9,5 [CO] x [H2O] (x 9) 2 x 9 A concentração de CO no equilíbrio é dada por X 9, portanto 0,5 mol/l. 10. PCl5 (g) PCl3 (g) + Cl2 (g) Início 1,0 mol/l 0 0 Variação 0,47 mol/l + 0,47 mol/l + 0,47 mol/l Equilíbrio 0,53 mol/l 0,47 mol/l 0,47 mol/l Kc = [PCl3] x [Cl2] = 0,47 x 0,47 = 0,42 [PCl5] 0, Para um número de mol n de N2 (g) presente no estado de equilíbrio, as concentrações dos participantes ficam: [NH3] = 4,55 mol = 0,65 mol/l ::: [H2] = 3,71 mol = 0,53 mol/l ::: [N2] = n mol 7,0 L 7,0 L 7,0 L Para a reação mostrada, a constante de equilíbrio fica como mostrada abaixo. Kc = [NH3] 2 ::::::: 69 = (0,65) 2 ::::::: n = 0,288 [H2] 3 x [N2] (0,53) 3 x (n/7)

4 12. Partindo-se de 1,0 mol/l de PCl5 com grau de dissociação 80% (0,8), a quantidade deste reagente que é consumida é de 0,8 x 1,0 mol/l = 0,8 mol/l. A reação que ocorre, bem como as concentrações dos participantes desde o instante inicial até se alcançar o equilíbrio, é relatada no quadro abaixo. PCl5 (g) PCl3 (g) + Cl2 (g) Início 1,0 mol/l 0 0 Variação 0,80 mol/l + 0,80 mol/l + 0,80 mol/l Equilíbrio 0,20 mol/l 0,80 mol/l 0,80 mol/l Kc = [PCl3] x [Cl2] = 0,80 x 0,80 = 3,20 [PCl5] 0, Numa mistura de gases N2, H2 e NH3, com pressão total de 2,80 atm, sendo p[n2] = 0,8 atm e p[h2] = 0,4 atm, espera-se que p[nh3] = 1,6 atm. 3 H2 (g) + N2 (g) 2 NH3 (g) Para a reação mostrada acima, a constante de equilíbrio é dada por: Kp = p[nh3] 2 = (1,6) 2 = 50 p[h2] 3 x p[n2] (0,4) 3 x 0, Vamos determinar a pressão inicial do gás amônia num recipiente de 2,46L a 327ºC (600K). P (atm) = 10,2 g x 1mol NH3 x 0,082 atm x L x 600K = 12 atm NH3 17 g mol x K 2,46 L Considerando um grau de equilíbrio α, vamos montar a reação até o equilíbrio. 2 NH3 (g) N2 (g) + 3 H2 (g) Início 12 atm 0 0 Variação 12α + 6α + 18α Equilíbrio 12 12α 6α 18α No equilíbrio, para uma pressão total de 16,8 atm têm-se: 12 12α + 6α + 18α = 16,8 ::::::::::: α = 0,4 ou 40%

5 15. E2O4 2 EO2 Início p 0 Variação α + 2,0α Equilíbrio p α 2,0α p α + 2,0α = 0,24 :::::::::::::::: p = 0,24 - α Aplicando-se a expressão de K, teremos: K = [EO2] 2 = 0,04 ::::::: 0,04 = (2α) 2 :::::::: 0,04(0,24-2α) = 4α 2 [E2O4] p α 4α 2 + 0,08α 0,0096 :::::::::: α = 0,04 e assim encontramos p = 0,20 atm Dos 0,20 atm iniciais, houve dissociação de α = 0,04 atm, ou seja, 20%. 16. frutose glicose Início 0,244 mol/l 0 Variação 0,131 mol/l + 0,131 mol/l Equilíbrio 0,113 mol/l 0,131 mol/l Kc = [glicose] = 0,131 = 1,16 [frutose] 0, Partindo-se de 2,0 mol de I2 presente num recipiente 4,0 L, tem-se uma concentração inicial de 0,5 mol/l. Para um grau de dissociação 40% (0,4), a quantidade deste reagente que é consumida é de 0,4 x 0,5 mol/l = 0,2 mol/l. A reação que ocorre, bem como as concentrações dos participantes desde o instante

6 I2 (g) 2 I (g) Início 0,5 mol/l 0 Variação 0,20 mol/l + 0,40 mol/l Equilíbrio 0,30 mol/l 0,40 mol/l Kc = [I[ 2 = (0,40) 2 = 0,53 [I2] 0, G1P G6P Início 150 x 10 4 mol/l 0 Variação 142,5 x 10 4 mol/l 142,5 x 10 4 mol/l Equilíbrio 7,5 x 10 4 mol/l 142,5 x 10 4 mol/l Kc = [G6P] = 142,5 x 10 4 = 19 [G1P] 7,5 x Uma vez que a quantidade de reagentes gasosos é equivalente a quantidade de produtos neste mesmo estado físico, temos nula a variação de mols gasosos ( n = 0). Pela relação Kp = Kc(RT) n, teremos Kp = Kc, com Kp = Para a reação mostrada, a expressão da constante de equilíbrio Kp é dada por Kp = 1/p[CO2]. Deste modo, Kp = 1 / 4 x 10 2, de modo que Kp = 100/4 = Como os volumes de NH3 (g) e HCl (g) são iguais, suas pressões parciais também o serão. Sendo a pressão total 1,0 atm, cada gás exerce 0,5 atm de pressão. Pela equação mostrada na questão, podemos encontrar a constante de pressão (Kp) como: Kp = 1 = 1 = 4,0 p[nh3] x p [HCl] 0,5 x 0,5

7 22. A constante da reação inversa é numericamente igual ao inverso do valor da constante da reação direta, neste caso Kc = 1 / = 9,8 x Partindo-se de 1,0 mol de COCl2 presente num recipiente de 1,0L, sua concentração inicial é de 1,0 mol/l. Para um grau de dissociação 50% (0,5), a quantidade deste reagente que é consumida é de 0,5 x 1,0 mol/l = 0,5 mol/l. A reação que ocorre, bem como as concentrações dos participantes desde o instante inicial até se alcançar o equilíbrio, é relatada no quadro abaixo. COCl2 (g) CO (g) + Cl2 (g) Início 1,0 mol/l 0 0 Variação 0,5 mol/l + 0,5 mol/l + 0,5 mol/l Equilíbrio 0,5 mol/l 0,5 mol/l 0,5 mol/l Kc = [CO] x [Cl2] = 0,5 x 0,5 = 0,5 [COCl2] 0,5 Como a temperatura não muda, a constante de equilíbrio permanece a mesma. Partindo-se de n mol/l, um grau de dissociação 25% (0,25) indica consumo de 0,25 n do mesmo, de modo que a tabela de equilíbrio fica. COCl2 (g) CO (g) + Cl2 (g) Início n 0 0 Variação 0,25n + 0,25n + 0,25n Equilíbrio 0,75n 0,25n 0,25n Vamos encontrar o valor de n a partir do valor da constante Kc. Kc = [CO] x [Cl2] = 0,25n x 0,25n = 0,5 :::::::: n = 6 [COCl2] 0,75n 24. Se 140 mol de butano estão dispersos em 20 L, a concentração inicial deste reagente deve ser de 7,0 mol/l. A reação que ocorre, bem como as concentrações dos participantes desde o instante inicial até se alcançar o equilíbrio, é relatada no quadro abaixo.

8 butano isobutano Início 7 mol/l 0 Variação x mol/l + x mol/l Equilíbrio 7 x mol/l x mol/l Vamos encontrar o valor de x a partir da constante de equilíbrio. Kc = [butano] ::::::::: 2,5 = x :::::::: x = 5 [isobutano] 7 x Desta forma, a concentração final de butano (7 x) fica 2 mol/l. Num recipiente com 20 L deste gás devem estar contidos 40 mol dele no equilíbrio. 25. PCl5 (g) PCl3 (g) + Cl2 (g) Início 0,80 mol/l 0,20 mol/l 0 Variação 0,30 mol/l + 0,30 mol/l + 0,30 mol/l Equilíbrio 0,50 mol/l 0,50 mol/l 0,30 mol/l Kc = [PCl3] x [Cl2] = 0,50 x 0,30 = 0,30 [PCl5] 0, Partindo-se de 0,10 mol de N2O4 (g) presente num recipiente de 10,08 L, para um grau de dissociação α, a quantidade deste reagente que é consumida é de α x 0,10 mol = 0,10α mol. A reação que ocorre, bem como as concentrações dos participantes desde o instante inicial até se alcançar o equilíbrio, é relatada no quadro abaixo. N2O4 (g) 2 NO2 (g) Início 0,10 mol 0 Variação 0,10α + 0,20α Equilíbrio 0,10 0,10α 0,20α No equilíbrio o total de mol gasosos é de 0,10 + 0,10α. O valor de α pode ser encontrado, a 546ºC (819K), a partir das características do gás por meio da sua equação PV = nrt, como mostrado a seguir. PV = nrt 1 x 10,08 = (0,10 + 0,10α) x 0,082 x 819

9 0,10 + 0,10α = 0,15 0,10α = 0,05 α = 0,5 ou 50% 27. Quando uma reação tem seus coeficientes multiplicados por um fator x, a constante de equilíbrio fica elevada a este fator. Na questão em pauta, a reação tem seus coeficientes dobrados, o que faz com que sua constante, inicialmente igual a 8, seja elevada ao quadrado, chegando ao valor 64, conforme mostrado no item D. 28. Como há apenas 1 gás na equação, têm-se que n = 1, o que deixa Kp = Kc(RT) Partindo-se de 1,0 mol de A2B4 presente num recipiente de 1,0 L, sua concentração inicial é de 1,0 mol/l. Para um grau de dissociação α, a quantidade deste reagente que é consumida é de α x 1,0 mol/l = α mol/l. A reação que ocorre, bem como as concentrações dos participantes desde o instante inicial até se alcançar o equilíbrio, é relatada no quadro abaixo. A2B4 2 AB2 Início 1,0 mol/l 0 Variação α + 2,0α Equilíbrio 1,0 α 2,0α Aplicando-se a expressão de K, teremos: K = [AB2] 2 = 14 ::::::: 14 = (2α) 2 :::::::: 4α α 14 = 0 [A2B4] 1 α Resolvendo-se a equação do segundo grau acima, chega-se a α = 0,8117, portanto, temos α = 81,17% como resposta satisfatória. 30. Para uma pressão inicial de XY (g) igual a P, para um grau de equilíbrio α, pode-se dizer que a quantidade dissociada deste gás é αp. A reação que ocorre, bem como as concentrações dos participantes desde o instante inicial até se alcançar o equilíbrio, é relatada no quadro abaixo.

10 XY (g) X + (g) + Y (g) Início P 0 0 Variação αp + αp + αp Equilíbrio P αp αp αp A pressão total destes gases fica sendo P + αp. Vamos encontrar o valor da constante de equilíbrio a partir das quantidades de equilíbrio. Kp = p[x + ] x p[y ] = αp x αp = α 2 P. p[xy] P αp 1 α Como a pressão total é 8 vezes maior que Kp, temos que: P + αp = 8 α 2 P ::::::::: P(1 + α) = 8α 2 P ::::::::: 1 α 2 = 8α 2 1 α 1 α α = 1/3 ou 33% 31. Kc = [AB3] 2 = 0,60 x 0, [A2] x [B2] 3 0,20 x 0,20 x 0,20 x 0, HCHO (g) H2 (g) + CO (g) Início 10,0 mol/l 0 0 Variação 8,0 mol/l + 8,0 mol/l + 8,0 mol/l Equilíbrio 2,0 mol/l 8,0 mol/l 8,0 mol/l Kc = [H2] x [CO] = 8,0 x 8,0 = 32 [HCHO] 2,0