Equilíbrio Químico 1) (UNIFESP) Sob condições experimentais adequadas, o gás metano pode ser convertido nos gases etano e hidrogênio: 2 CH4 (g) C2H6 (g) + H2 (g) Para essa reação, a dependência da constante de equilíbrio com a temperatura é dada na tabela. Temperatura (K) constante de equilíbrio 298 9 x 10–13 400 8 x 10–10 600 6 x 10–7 a) A reação de conversão do gás metano para etano é uma reação endotérmica? No sistema em equilíbrio, a concentração de gás metano pode ser aumentada se houver um aumento de temperatura? Justifique suas respostas. b) No sistema em equilíbrio, qual deve ser o efeito na concentração do gás hidrogênio quando, separadamente, se adiciona um catalisador e quando há um aumento de pressão? Justifique suas respostas. (08) O odor característico de peixes, atribuído ao composto (CH3)3N, pode ser reduzido pela reação dessa substância com suco de limão. (16) Os peixes de grande porte, como os marlins, podem reter, em seus tecidos, até 16mg de monometilmercúrio por kg e, assim, a concentração desse composto, nesses peixes, atinge 16ppm. (32) As interações alimentares representadas sugerem a ocupação do mesmo nível trófico, pelos vários consumidores. (64) A relação ecológica presa-predador é uma interação associada ao controle de densidades de populações suportáveis por um dado ambiente. 3) (FUVEST) A figura a seguir é um modelo simplificado de um sistema em equilíbrio químico. Esse equilíbrio foi atingido ao ocorrer uma transformação química em solução aquosa. 2) (UFBA) Os quadrinhos se valem de conhecimentos do senso comum para ilustrar o ditado popular “ Um dia é da caça, o outro, do caçador”. A partir de uma abordagem ecológica abrangente relacionada aos fatos apresentados, pode-se afirmar: (01) A perturbação produzida pela queda de uma gota na superfície da água se propaga em regiões de diferentes profundidades, com comprimento de onda constante. (02) A tensão, no fio da vara de pescar, –– quando o peixe de massa m e densidade d, é puxado g com aceleração de módulo , no interior da água, de 3 densidade –– é igual a gm(4d-3ì), sendo g o módulo da aceleração da gravidade local. (04) A posição da imagem de um peixe situado a uma profundidade p, quando vista por um pescador situado nas proximidades da vertical que passa pelo peixe, é dada por de refração dos meios. n ar p, sendo nar e nágua os índices n água representam diferentes espécies químicas. Moléculas de solvente não foram representadas. Considere que as soluções dos reagentes iniciais são representadas por: Assim, qual das seguintes equações químicas pode representar, de maneira coerente, tal transformação? a) H+ + Cl- + Na+ + OH- Na+ + Cl- + H2 2 b) 2Na+ + CO 3 + 2H+ + 2Cl c) Ag+ + NO 3 + Na+ + Cl 2Na+ + 2Cl- + H2O + CO2 AgCl + Na+ + NO 3 d) Pb2+ + 2NO 3 + 2H+ + 2Cl- PbCl2 + 2H+ + 2NO 3 e) NH 4 + Cl- + H2O NH4OH + H+ + Cl- 4) (UNIFESP) O nitrito de sódio, NaNO2, é um dos aditivos mais utilizados na conservação de alimentos. É um excelente agente antimicrobiano e está presente em quase todos os alimentos industrializados à base de carne, tais 1 como presuntos, mortadelas, salames, entre outros. Alguns estudos indicam que a ingestão deste aditivo pode proporcionar a formação no estômago de ácido nitroso e este desencadear a formação de metabólitos carcinogênicos. Dada a constante de hidrólise: Kh = Kw Ka e considerando as constantes de equilíbrio Ka (HNO2) = 5 × 10–4 e Kw = 1 × 10–14, a 25 oC, o pH de uma solução aquosa de nitrito de sódio 5 × 10–2 mol/L nesta mesma temperatura tem valor aproximadamente igual a a) 10. b) 8. c) 6. d) 4. e) 2. 5) (UFMG) Um tubo de vidro fechado contém NO2 gasoso em equilíbrio com o N2O4 gasoso, a 25 oC. Esse tubo é aquecido até 50 oC e, então, observa-se uma diminuição da concentração do N2O4 . É CORRETO afirmar que, no processo descrito, parte da energia fornecida no aquecimento é utilizada para A) favorecer a ocorrência da reação exotérmica. B) diminuir a agitação térmica das moléculas. C) quebrar ligações covalentes. D) diminuir o número de moléculas no tubo. 6) (UCG) A fenolftaleína é um indicador ácido-base muito utilizado em diversas análises. Observe a representação do equilíbrio estabelecido pela fenolftaleína em solução aquosa e responda aos itens a seguir. O OH HO C (aq) + 2 H2O (ℓ) O O f 2 H3O+ (aq) + C O fenolftaleína forma rósea 04 ( ) Os íons OH de uma solução fortemente alcalina reagirão com os íons H3O provocando um deslocamento do equilíbrio para esquerda. Portanto, uma solução de NaOH 0,1 mol L1 permanecerá incolor na presença de fenolftaleína. 05 ( ) A fenolftaleína é utilizada em um teste rápido para se verificar a integridade do concreto: uma peça de concreto que fica incolor na presença de fenolftaleína está sofrendo um processo denominado carbonatação, que é inerente ao concreto exposto ao ar ambiente, porém quando ocorre em larga escala, afeta a resistência das estruturas. Dessa forma, um concreto sem carbonatação deve possuir pH elevado. 06 ( ) A determinação do teor de acidez do leite é feita em laboratório misturando-se algumas gotas de fenolftaleína com 10 mL do leite a ser analisado. A seguir, acrescenta-se solução de NaOH 0,1 mol L-1 até o aparecimento da cor rósea. Nesse processo, o que ocorre é uma reação de neutralização entre o NaOH e os ácidos do leite, sendo que o aparecimento da cor rosa indica que todos os ácidos foram neutralizados. 7) (UFRN) Nos ácidos carboxílicos, um efeito indutivo positivo diminui a força do ácido, e um efeito eletrônico negativo inverte a situação. Marque a opção em que o ácido apresenta maior constante de ionização (Ka). A) butanóico (CH3CH2CH2COOH) B) dicloro-acético (CHCl2 COOH) C) acético (CH3COOH) D) monocloro-acético (CH2ClCOOH) 8) (PASUSP) A tabela abaixo apresenta o pH e as concentrações de alguns íons e do gás oxigênio dissolvidos no sedimento depositado no fundo de um oceano, em unidades definidas como ppm (partes por milhão). O 2 C Profundid p S2Fe3+ Fe2+ O2 SO 4 O ade cm H (sulfet (Fer (Fer (oxigên (sulfat o) ro ro io) o) (III)) (II)) enolftaleína forma incolor 01 ( ) A forma incolor da fenolftaleína possui quatro anéis aromáticos, enquanto a forma rósea, possui três. 02 ( ) As formas incolor e rósea da fenolftaleína constituem um par ácido-base de Lowry-Brönsted, em que a primeira forma é a base e a segunda, o ácido. 03 ( ) A presença de grande quantidade de íons H3O+ irá provocar um deslocamento do equilíbrio para a direita, ou seja, em meio ácido há a predominância da forma rósea da fenolftaleína. 0 7, 0 7,0 0,0 4,0 0,5 2,0 5 6, 5 5,0 2,0 1,5 1,5 1,0 10 6, 0 3,5 3,5 3,0 2,0 0,5 15 5, 5 3,3 3,8 0,8 3,8 0,3 20 5, 0 3,0 4,0 0,5 4,0 0,0 2 Tabela adaptada de R.M. Atlas e R. Bartha. Microbial Ecology: Fundamentals and Applications, 1981. Como se observa na tabela, a tendência de variação das concentrações de S2- e Fe2+ é oposta à das concentrações 2 de SO 4 e Fe3+, em função da profundidade e, ao mesmo tempo, a concentração dessas quatro espécies químicas é dependente da concentração de O2 disponível. O que seria esperado se O2 fosse borbulhado em uma amostra de sedimento coletada a 20cm? 2 a) Aumento gradativo nas concentrações de SO 4 e Fe3+ . b) Aumento gradativo nas concentrações de Fe 2+e Fe3+. 2 c) Aumento gradativo nas concentrações de SO 4 e S22 d) Diminuição gradativa nas concentrações de SO 4 e Fe3+ e) Não haveria mudança na concentração das quatro espécies citadas. 9) (Mack) A reação acima ocorreu num sistema fechado, entre quantidades estequiométricas de reagentes. Após alcançado o equilíbrio, pode-se representar o sistema por H2(g) + Cl2(2(g) 2HCl(g) a) A respeito dessa transformação química, as seguintes afirmações foram feitas: a diminuição da temperatura aumenta o rendimento da reação; a elevação da temperatura diminui a velocidade da reação; a reação de síntese da amônia é exotérmica; a elevação da temperatura favorece o consumo de N 2 e H2. Dessas afirmações, são corretas apenas b) c) I e II. I e III. III e IV. II e III. II e IV. 11) (UFRN) Considere os equilíbrios: d) I - N2O4 (g) II - C(s) + CO2(g) III - CaCO3(s) e) 2NO(g) 2CO(g) CaO(s) + CO2 (g) IV - CH3COOH(aq) + H2O(l) H3O +(aq) CH3COO- (aq) + 10) (Fatec) O gráfico abaixo mostra como varia a constante de equilíbrio (Kc) em função da temperatura para a reação de síntese da amônia. 3 Podem ser classificados como equilíbrios homogêneos: A) II e III C) III e IV B) I e II D) I e IV 12) (UFPE) No início do século XX, a expectativa da Primeira Guerra Mundial gerou uma grande necessidade de compostos nitrogenados. Haber foi o pioneiro na produção de amônia, a partir do nitrogênio do ar. Se a amônia for colocada num recipiente fechado, sua decomposição ocorre de acordo com a seguinte equação química não balanceada: NH3(g) 2(g) + H2(g). As variações das concentrações com o tempo estão ilustradas na figura abaixo: A partir da análise da figura acima, podemos afirmar que as curvas A, B e C representam a variação temporal das concentrações dos seguintes componentes da reação, respectivamente: H2, N2 e NH3 NH3, H2 e N2 NH3, N2 e H2 N2, H2 e NH3 H2, NH3 e N2 13) (FATEC) Para gaseificar um refrigerante, injeta-se gás carbônico sob pressão. Parte do gás injetado dissolve-se na solução que constitui o refrigerante, de modo que, ao ser fechada a garrafa, estabelecem-se, entre outros, os seguintes equilíbrios químicos simultâneos: CO2(g) + H2O(l) H2CO3(aq) H+(aq) + HCO 3 (aq) Ao abrir a garrafa de refrigerante, há escape de gás até estabelecer-se um novo estado de equilíbrio. Afirma-se que esse escape será mais intenso se I. a garrafa for aberta em uma cidade litorânea em vez de uma cidade montanhosa; II. forem acrescentadas gotas de suco de limão à solução aquosa que constitui o refrigerante; III. for acrescentada mais água à solução aquosa do refrigerante. É correto o que se afirma somente em a) I. b) II. c) III. d) I e II. e) II e III. 14) (UEMG) O esmalte dos dentes é constituído de um material pouco solúvel em água e cujo componente principal é a hidroxiapatita (Ca5(PO4)3OH). Em um processo chamado desmineralização, que ocorre naturalmente, esse esmalte pode se dissolver, de acordo com a equação abaixo: Ca5(PO4)3OH (s) + H2O (l) 5Ca 2+ (aq) + 3PO 34 (aq) + OH- (aq) Considerando que essa equação representa um equilíbrio químico presente em nossa boca, e que a desmineralização é representada pelo processo direto, analise as alternativas abaixo e assinale a que apresenta uma informação INCORRETA: a) Um aumento da acidez na boca pode acelerar o processo de desmineralização. b) Uma dieta pobre em íons fosfato pode evitar a desmineralização. c) A desmineralização pode ser evitada por uma dieta rica em cálcio. d) No estado de equilíbrio, a velocidade de mineralização é igual à velocidade de desmineralização. 15) (PUC - RJ) C6H5COOH(aq) + H2O(l) H3O+ (aq) C6H5COO- (aq) + Considere o equilíbrio de ionização do ácido benzóico (C6H5COOH) e assinale a alternativa INCORRETA. a) O número de oxidação do oxigênio no H2O se modifica quando ele se transforma em H3O+. b) Ao se aumentar o pH da solução, o equilíbrio se desloca favorecendo a formação do ânion benzoato. c) A expressão da constante de ionização desse ácido é C H COO xH O 6 Ka = 5 3 C6 H 5COOH d) Na reação acima, a água se comporta como uma base de Bronsted-Lowry. e) O ácido benzóico possui um grupo carboxila. 16) (UFC) A amônia (NH3), utilizada em refrigeração e em diferentes processos químicos industriais, atualmente se tornou uma das matérias-primas fundamentais. O processo catalítico industrial Haber-Bosch para sua produção é conduzido a 550°C e 200 atm. De acordo com a 4 reação química N2(g) + 3 H2 2NH3 , assinale a alternativa correta. a) A taxa de consumo de N2 é desfavorecida em altas pressões. b) A taxa de formação de NH3 é favorecida em baixas pressões. c) A taxa de consumo de H2 é igual à taxa de formação do NH3 d) A taxa de consumo de N2 é três vezes superior à taxa de consumo do H2 e) A taxa de formação de NH3 é duas vezes superior à taxa de consumo do N2 17) (Mack) O dióxido de nitrogênio (NO2) é um gás de cor acastanhada, de odor forte e irritante e muito tóxico. É um poderoso oxidante que, nas reações da atmosfera, pode dar origem a ácido nítrico, bem como a nitratos orgânicos que contribuem para fenômenos com elevado impacto ambiental, como as chuvas ácidas e a eutrofização de lagos e rios. Ele pode ser formado nas reações de combustão dos motores a explosão, na queima de querosene ou a partir da reação do monóxido de nitrogênio (NO) com oxigênio (O2). O NO2 pode ser decomposto a gás nitrogênio e a gás oxigênio de acordo com a reação: 2NO2(g) N2(g) + 2O2(g) A respeito desse equilíbrio, pode-se afirmar que a) o aumento da pressão desloca o equilíbrio no sentido da maior produção de gás oxigênio. b) a adição de catalisador desloca o equilíbrio no sentido da reação direta. c) a expressão da velocidade cinética da reação direta é v = k ⋅ [NO2]. d) por ser um equilíbrio heterogêneo, o aumento da concentração de gás nitrogênio desloca o equilíbrio da reação no sentido de maior formação de NO2. e) a expressão do Kp para esse equilíbrio é Kp = pN 2 . pO2 p( NO2 ) 2 Um tecido, impregnado com esse composto não volátil, foi colocado em uma sala fechada, contendo ar saturado de vapor d’água. Ao longo do tempo, a concentração de vapor d’água e a temperatura mantiveram-se praticamente constantes. Sabe-se que a velocidade de formação do aldeído é diretamente proporcional à concentração do composto não volátil. Assim sendo, o diagrama que corretamente relaciona a concentração do aldeído no ar da sala com o tempo decorrido deve ser a) b) c) 2 18) (FUVEST) Alguns perfumes contêm substâncias muito voláteis, que evaporam rapidamente, fazendo com que o aroma dure pouco tempo. Para resolver esse problema, pode-se utilizar uma substância não volátil que, ao ser lentamente hidrolisada, irá liberando o componente volátil desejado por um tempo prolongado. Por exemplo, o composto não volátil, indicado na equação, quando exposto ao ar úmido, produz o aldeído volátil citronelal: d) e) 5 19) (Unifesp) A constante de equilíbrio da reação de dimerização de C5H6, representada pela equação 2C5H6 10H12 é igual a 3,0mol–1 L, a 250°C. Nessa temperatura, foram feitas duas misturas do monômero com o dímero, com as seguintes concentrações iniciais, expressas em mol/L: Mistura 1: [monômero] = 0,50 e [dímero] = 0,75 Mistura 2: [monômero] = 1,00 e [dímero] = 2,50 Representando-se: — situação de equilíbrio por , — tendência do equilíbrio se deslocar para a formação do dímero por , — tendência do equilíbrio se deslocar para a formação do monômero por , assinale a alternativa que representa a situação correta das misturas 1 e 2 no instante em que elas foram preparadas. SITUAÇÃO NA CONDIÇÃO INICIAL MISTURA 1 MISTURA 2 b) d) e) a) c) 6 Gabarito 1) a) A reação de conversão do gás metano para etano é endotérmica. Pela tabela dada, quanto maior a temperatura, maior a constante de equilíbrio. A constante em função das concentrações será: 13) Alternativa: B K= 16) Alternativa: E C 2 H 6 H 2 CH 4 2 Quanto maior o valor de K, maior as concentrações dos produtos. Portanto: maior T → maior K → mais espontânea a reação de formação dos produtos. Isso caracteriza um processo endotérmico. 14) Alternativa: B 15) Alternativa: A 17) Alternativa: E 18) Alternativa: A 19) Alternativa: B b) No sistema em equilíbrio, aumentando a temperatura, a reação será deslocada para a direita, com diminuição da concentração de metano. c) A adição de catalisador não desloca o ponto de equilíbrio, mas sim afeta o tempo necessário para os participantes atingirem o equilíbrio. Logo, adição de catalisador não afeta a concentração de hidrogênio. Com relação à pressão, nota-se que: 2CH4(g) C2H6(g) + H2(g) 2 mol 1 mol 1 mol Como há estequiometricamente a mesma quantidade de moléculas gasosas de reagentes e produtos, o aumento da pressão não afeta o equilíbrio. Ou seja, não afeta a concentração de H2. 2) Resposta - 92 3) Alternativa: C 4) Alternativa: B 5) Alternativa: C 6) Resposta : FFFFVV 7) Alternativa: B 8) Alternativa: A 9) Resposta: c/d 10) Alternativa: B 11) Alternativa: D 12) Alternativa: D 7