Roteiros de exploração #2
Roteiro de exploração da simulação educativa em Equilíbrio Químico – “Le Chat II”
Se houvesse, na situação inicial, iguais concentrações de todos os
gases, a reacção ocorreria no sentido directo ou no inverso?
Registos
Valores numéricos das
concentrações iniciais
(mol dm-3)
Qc
(350˚C)
Kc
(350˚C)
A.
[H2]=[N2]=[NH3]= 0,20
Explorar livremente a simulação educativa em Equilíbrio Químico
– “Le Chat II” e tomar contacto com os principais comandos e funcionalidades. Pedir ajuda ao professor, se necessário.
Numa folha de papel ou num ficheiro de processamento de texto,
tomar nota das respostas e dos registos solicitados ao longo deste roteiro.
B.
[H2]=[N2]= [NH3]= 1,00
Questões de reflexão
2.1. Estará o sistema A em equilíbrio? E B?
Nota: O professor poderá dispensar alguns ou todos os alunos de algumas das questões assinaladas com *
2.2. Se não, como evoluirá cada um deles? No sentido da produção
de amoníaco ou no sentido inverso?
Questão 1: À medida que se atinge o equilíbrio químico, o que se
passa a nível microscópio nas reacções directa e inversa?
Questões de aplicação
*2.3. Enuncie a Lei do Equilíbrio Químico.
Registos
2.4. Escreva a expressão do Kc para a situação A.
*2.5. Escreva a expressão do Q c para a situação B.
Valores numéricos das
concentrações iniciais
(em mol.dm -3)
Evolução das concentrações das espécies
químicas ao longo do
tempo (Representação
gráfica)
Comparação das velocidades da reacção
directa e inversa
A.
[H2]=[N2]= 1,00
[NH3]= 0,00
Questão 3: A evolução para o equilíbrio de um sistema químico pode
ser descrita quantitativamente pelo quociente da reacção. Considere a
reacção de síntese do amoníaco, com [N2] i =[H2] i = 1,00 mol.dm-3
Como varia o Q c à medida que a reacção se aproxima do equilíbrio?
Registos
B.
[H2]=[N2]= 0,00
[NH3]= 1,00
Tempo
(s)
C.
[H2]=[N2]= 2,00
[NH3]= 1,00
3
Q c (350˚C)
Kc (350˚C)
0
10
20
Questões de reflexão
1.1. O que se pode concluir relativamente à evolução das concentrações dos reagentes (R) e dos produtos (P) da reacção ao longo do
tempo?
1.2. As situações descritas anteriormente traduzem um estado de
equilíbrio dinâmico. Justifique.
Questões de aplicação
1.3. Em que instante se atinge o equilíbrio em cada um dos casos?
1.4. Em C, apurar [NH3]e no equilíbrio?
1.5. Indique em qual das situações a velocidade da reacção directa é
superior à velocidade da reacção inversa, à medida que o sistema se
aproxima do equilíbrio.
Questão 2: Considere a reacção química da síntese industrial do amoníaco, traduzida pela seguinte equação química:
25
30
Questões de reflexão
3.1. Haverá alguma relação entre o sentido em que ocorre a reacção
e os valores de Q c e de Kc?
*3.2. Em que sentido deverá evoluir uma reacção para o valor de Q c
aumentar? E para diminuir?
Questões de aplicação
3.4. Porque motivo o Q c da reacção é nulo para t =0 s?
3.5. O que aconteceu ao sistema reaccional no instante t =30s?
Roteiros de exploração #2
Questão 4: A constante de equilíbrio para uma dada reacção é independente do valor da temperatura à qual ocorre a reacção?
Registos
5.2. Podemos variar as concentrações dos reagentes e dos produtos
da reacção num sistema químico em equilíbrio sem que a composição
do sistema se altere?
5.3. Haverá estados de equilíbrio químico que permaneçam inalterados quando se varia a pressão? Quais?
5.4. A acção de catalisadores poderá tornar uma reacção mais extensa?
[N2]i = [H2]i = 0,20 mol.dm-3
Questões de aplicação
Kc
Temperatura (˚C)
5.5. Explique, com base no princípio de Le Châtelier, porque é que a
diminuição de pressão sobre o sistema gasoso não altera o valor de
Kc.
300
400
5.6. Explique, com base no princípio de Le Châtelier, porque é que a
adição de NH3 (g) faz deslocar o equilíbrio no sentido inverso.
600
*5.7. A adição de um catalisador não altera o valor de Kc. Justifique
esta afirmação.
800
6. Questões de pesquisa livre na Internet
Questões de reflexão
4.1. A variação de Kc é sempre inversamente proporcional à variação
da temperatura?
4.2. O aumento da temperatura torna as reacções menos extensas?
Questões de aplicação
4.3. Porque é que na síntese de amoníaco a constante de equilíbrio
diminui com o aumento da temperatura?
4.4. Qual a temperatura para a qual a reacção é mais extensa?
4.5. Calcule o valor de K'c da reacção para a temperatura de 600˚C.
Questão 5: Quais as consequências que certas alterações têm no estado de equilíbrio?
6.1. Pesquisar diferentes processos de produção de H2 e discuti-los
com base em questões económicas (custos de matérias primas, energia e rendimento das reacções).
6.2. Será o hidrogénio uma fonte de energia do futuro?
6.3. Pesquisar quais as indústrias portuguesas que utilizam o amoníaco como matéria-prima.
6.4. Pesquisar regras de transporte de matérias-primas e em particular o transporte do amoníaco.
6.5. Pesquisar modos de actuação em caso de acidente (transporte e
processo industrial).
Alguns Sites recomendados
www.h2eco.org/ (Sítio muito completo sobre hidrogénio)
www.ovonic.com/hydrogen/hydrogen.html (Endereço muito completo
sobre o hidrogénio e as vantagens da sua utilização)
Registos
www.glenbrook.k12.il.us/gbssci/chem/chem163/projects/factory/
(Simulação de uma fábrica de amoníaco)
A alteração…
…favorece
…desloca o
equilíbrio no
sentido…
e Kc…
adição de N2 (g)
nautilus.fis.uc.pt/st2.5/scenes-p/elem/e00700.html (Propriedades do
amoníaco)
w w w. c h m . d a v i d s o n . e d u / j a v a / L e C h a t e l i e r / L e C h a t e l i e r. h t m l
(Simulação de situações de equilíbrio)
adição de NH3 (g)
carlton.paschools.pa.sk.ca/chemical/equilibrium/dichromate/dichromate.htm (Simulação de situações de equilíbrio (cromato/dicromato))
supressão de NH3 (g)
Tarefa final
aumento de pressão
do sistema gasoso
diminuição de pressão
do sistema gasoso
Imagina que é um Eng.º químico que trabalha numa fábrica de
amoníaco. Usando o “Le Chat II” cria um relatório para os funcionários que não tem formação em Química descrevendo porque motivo a produção de amoníaco (ou amónia) necessita de:
• Temperatura relativamente baixa
aumento de T
• Altas pressões
diminuição de T
• Excesso de N2 (g) (H2 (g) é caro!)
adição de um
catalisador
Questões de reflexão
5.1. A temperatura afecta de igual forma o estado de equilíbrio em
reacções exotérmicas e em reacções endotérmicas? Justifique.
• Catalisador
Incluir impressões do “Le Chat II” para auxiliar as explicações escritas no relatório
Sendo possível e combinando com o professor, poder-se-á preparar
uma apresentação em diapositivos (PowerPoint) aos colegas ou elaborar uma página de Internet sobre um tema livre relacionado com
a equilíbrio químico, enriquecido com as pesquisas realizadas no
âmbito deste trabalho de exploração de “Le Chat II.