Ficha nº5  Preparar exame

 

4- Questões Resolvidas

 

I

1. Na representação de uma reação reversível utiliza-se a notação de duas setas com sen­tidos opostos a separar as representações simbólicas dos reagentes e dos produtos da reação. Considere a equação simbólica seguinte:

1.1. Selecione a única opção que corresponde a uma afirmação correta.

(A) O símbolo traduz a reversibilidade da reação, ou seja, a ocorrência das duas reações em simultâneo com igual velocidade.

(B) Reação direta é aquela em que se considera como reagentes as espécies químicas que se encontram à direita do símbolo .

(C) Quando as velocidades da reação direta e inversa forem iguais e as concentrações dos reagentes e dos produtos não variarem no tempo, atinge-se o equilíbrio químico.

(D) Quando um sistema se encontra em equilíbrio, macroscopicamente, só ocorre varia­ção de algumas propriedades físico-químicas.

1.2. Selecione a única opção que traduz corretamente a expressão da constante de equilíbrio desta reação.

2. Quando a velocidade das reações direta e inversa for igual e as concentrações dos rea­gentes e dos produtos não variarem com o tempo, atinge-se o equilíbrio químico.

Explique por que razão o equilíbrio químico é considerado dinâmico.

3. O gráfico representa a evolução experi­mental da concentração dos constituin­tes de uma mistura reacional em função do tempo, em recipiente fechado, para a reação química genérica traduzida por:

3.1.Selecione a alternativa que corresponde à sequência que refere a evolução das concentrações A, B e C, respetivamente.

(A)  III, II e I.

(B)  II, III e I.

(C)  III, I, II.

(D)  I, II e III.

3.2. Selecione a alternativa que completa corretamente a frase seguinte.

Os instantes que correspondem ao estabelecimento do equilíbrio e à igualdade das con­centrações de reagentes e produtos são, respetivamente:

(A)  t1 e t4.

(B)  t3 e t1

(C)  t3 e t2.

(D)  t2 e t3.

4. À temperatura de 600 °C, fez-se reagir uma amostra de S03 (g), num recipiente fechado de capacidade igual a 1,00 L.

O sistema evoluiu, tendo-se atingido, num dado instante, o equilíbrio. Nesse instante, a mistura em equilíbrio continha S02 (g), 0,0106 mol de S03 (g) e 0,0016 mol de 02 (g).

4.1.Escreva a expressão que traduz a constante de equilíbrio, Kc, da reação em estudo.

4.2. Utilizando a informação fornecida, calcule o valor dessa constante, à temperatura refe­rida.

Apresente todas as etapas de resolução.

5. Num recipiente fechado de capacidade 1,0 dm3, fez-se reagir, a 2000 K, uma mistura constituída por 1,0 mol de H2 (g), 1,0 mol de C02 (g) e 2,0 mol de H20 (g). A essa tempe­ratura, a constante de equílibrio da reação traduzida por:

tem valor Kc = 4,4.

Determine a composição do sistema reacional quando se atinge o equilíbrio.

Apresente todas as etapas de resolução.

II

 

1. O metanol (CH3OH) é um componente comum em muitas tintas, solventes, vernizes, de­tergentes e soluções anticongelantes. Tem propriedades combustíveis e energéticas se­melhantes ao etanol, mas a sua toxicidade é mais elevada. Tal como o etanol, é um álcool que se decompõe em hidrogénio e monóxido de carbono, de acordo com a seguinte equa­ção química:

Considere que, à temperatura de 20 °C, foram introduzidos 3,2 mol de H2 (g), 3,2 mol de CO (g) e 19,6 mol de CH3OH (g) num recipiente com a capacidade de 2,0 litros.

Selecione a única alternativa que contém os termos que preenchem sequencialmente os espaços seguintes, de modo a obter uma afirmação correta.

Nas condições referidas, o quociente da reação, Q, tem o valor numérico de____ , o que permite concluir que o sistema não se encontra em equilíbrio, sendo possível prever que se irá deslocar no sentido , até se atingir um estado de equilíbrio.

(A) ... 1,67... direto

(B) ... 0,418... direto

(C) ... 0,418... inverso

(D) ... 1,05... inverso

2. O iodeto de hidrogénio (Hl) é uma molécula diatómica heteronuclear. Quando se encon­tra no estado gasoso, este composto é conhecido por iodeto de hidrogénio, mas em so­lução aquosa designa-se ácido iodídrico. 0 iodeto de hidrogénio é utilizado como agente redutor e para sintetizar iodo.

A decomposição do iodeto de hidrogénio em I2 (g) e H2 (g) ocorre de acordo com a equa­ção química:

A composição inicial do sistema é a referida no gráfico seguinte, tendo a mistura sido aquecida até 730 °C, num reator de 1,5 dm3.

Composição química do sistema no instante inicial.

 

2.1. Determine, apresentando todas as etapas de resolução, a concentração de todas as es­pécies depois de atingido o equilíbrio.

2.2. Determine, para as mesmas condições de temperatura, a constante de equilíbrio (K') para a reação traduzida pela equação:

 

4.Questões Propostas

 

I

1. O monóxido de azoto, NO (g), é um poluente atmosférico formado a temperaturas elevadas pela reação entre o azoto, N2 (g), e o oxigénio, O2 (g).

1.1. Escreva a equação química que traduz a referida reação.

1.2. Selecione a alternativa que traduz a expressão da constante de equilíbrio, Kc, da reação em estudo, a uma determinada temperatura.

1.3. A uma determinada temperatura, a constante de equilíbrio para a reação referida é igual a 1x 10-4. A essa temperatura, as concentrações no equilíbrio são:

[NO]e = 1,0 x I0-5 mol dm-3  [N2]e = 4,0 x 10-3 mol dm-3

Com base na informação referida, selecione a única alternativa que completa corretamente a frase:

Nas mesmas condições, a concentração de oxigénio, quando se atinge o equilíbrio, tem o valor de...

(A) ... 1,25 x 10-11 mol dm-3                        

(B) ... 5,0 x 10-5 mol dm-3

(C) ... 5,0 mol dm-3  

(D) ... 1,25 x 10-6 mol dm-3

1.4. Sabendo que para a reação em estudo Kc aumenta com o aumento da temperatura e que a 2000 K as concentrações de equilíbrio dos componentes N2, O2 e NO são, respetivamente, 4,0x 10-3 mol dm-3,1,0 x 10-3 mol dm-3 e 4,0 x 10-5 mol dm-3, pode afírmar-se que nas condições do item 1.3., a temperatura é inferior a 2000 K.

Apresente todas as etapas de resolução.

1.5. Selecione a única opção que contém os termos que preenchem, sequencialmente, os se­guintes espaços, de modo a obter uma afirmação correta.

O oxigénio e o azoto são elementos que pertencem ao mesmo ________ da Ta­bela Periódica, sendo a energia de ionização do oxigénio _______ à energia de ionização do azoto.

(A) ...    grupo... superior.

(B) ...    período... inferior.

(C) ...    período... superior.

(D) ...    grupo... inferior.

2. Entre os gases poluentes do ar, tetraóxido de diazoto (N204) e dióxido de azoto (N02), pode estabelecer-se o equilíbrio representado pela seguinte equação química:

2.1. Introduziu-se 1,50 mol de N2O4 (g) num reator de 2,0 litros, a 298,15 K. Uma vez atingido o equilíbrio, a concentração de NO2 (g) é 0,060 mol dm-3.

Selecione a alternativa que corresponde à constante de equilíbrio, K, nas referidas condi­ções.

(A) 8,3 x 10-3           

(B) 5,0 x 10-3

(C) 4,8 x 10-3  

(D) 2,4 x 10-3

2.2. Em determinadas condições de temperatura e pressão, a composição do sistema em equi­líbrio, no mesmo reator e para as mesmas condições iniciais, é tal que a fração molar de NO2 é 0,80.

Mostre que nessas condições a temperatura será diferente de 25 °C.

Apresente todas as etapas de resolução.

3. Os silicatos constituem a maior e mais impor­tante classe de minerais constituintes das ro­chas. Cerca de 90% da crosta e do manto terrestres são formados por silicatos. A com­preensão de muitos processos geoquímicos passa por conhecer bem o comportamento dessas rochas em todos os ambientes.

Um caso particular desse comportamento na crosta é a reação da sílica (Si02) com água a alta temperatura e pressão. Esse processo pode ser representado pela equação química:

Em certas condições - a 300 °C e 500 atmosferas, a constante de equilíbrio para essa reação, considerando a água como solvente, é de 0,012.

3.1. Selecione a única alternativa correta.

(A) O sistema em estudo é homogéneo, pois os seus constituintes são todas substâncias compostas.

(B) O sistema em estudo é heterogéneo por se apresentar na fase aquosa.

(C) O sistema em estudo é homogéneo, pois é caracterizado por uma só fase.

(D) O sistema em estudo é heterogéneo por apresentar duas fases distintas.

3.2. Escreva a expressão da constante de equilíbrio para esse processo.

3.3. Determine a concentração, em g dm-3, de H4SiO4 quando se estabelece o equilíbrio nas con­dições descritas.

Apresente todas as etapas de resolução.

3.4. O planeta Terra pode considerar-se constituído por várias camadas que variam quanto à sua composição química e física.

Principais elementos constituintes das diferentes camadas da Terra.

Tendo em conta a composição química das diferentes camadas constituintes da Terra re­feridas na tabela anterior indique, justificando, o que se poderá concluir quanto à origem do Sol.

II

1. O pentacloreto de fósforo, PCl5, é um dos mais importantes cloretos de fósforo. É um sólido incolor, extremamente reativo em presença de água, embora amostras comerciais possam ser amareladas por se apresentarem contaminadas com cloreto de hidrogénio.

O pentacloreto de fósforo, PCl5, é preparado por meio da cloração do PCl3, de acordo com a seguinte equação química:

O PCl5 (g) existe em equilíbrio com o PCl3 (g) e cloro, a 180 °C. A sua percentagem de dis­sociação é de 40,0%.

1.1. Num reator de 1,0 dm3, colocou-se 1,0 mol de PCl5.

Escreva a expressão que traduz a constante de equilíbrio, Kc, da reação de dissociação do PCl5 e determine o seu valor a 180 °C.

1.2. Atendendo apenas à estequiometria do composto, a molécula de PCl3 poderia assumir uma geometria triangular plana. No entanto, a molécula não apresenta essa geometria.

Indique qual é a geometria apresentada pelas moléculas de tricloreto de fósforo, mencio­nando uma explicação para tal facto.

1.3. A reação de decomposição do pentacloreto de fósforo gasoso em tricloreto de fósforo ga­soso e cloro gasoso é traduzida pela seguinte equação química:

1.3.1. Um recipiente de 4,50 litros contém 2,57 mol de PCl5, 6,39 mol de PCl3 e 3,20 mol de Cl2, a 250 °C.

Determine, apresentando todas as etapas de resolução, a composição do sistema ao atingir 0 equilíbrio quando:

1.3.1.1. A temperatura se mantém constante, a 727 °C.

1.3.1.2. A temperatura se mantém constante, a 250 °C.

1.3.2. Num recipiente encontram-se em equilíbrio à temperatura de 727 °C, 1,5 x 10-3 mol dm-3 de PCl5 e 2,0 x 10-1 mol dm-3 de Cl2.

Determine a concentração do PCl3 nesse equilíbrio, apresentando todas as etapas de reso­lução.

1.3.3. Num recipiente de 1 litro, colocou-se 1,0 mol de PCl5, à temperatura 0X. Quando se atinge 0 equilíbrio à temperatura 0x, 0 composto PCl5 encontra-se 80% dissociado.

Selecione, nestas condições, a única opção que relaciona corretamente a temperatura 0X com as temperaturas 250 °C e 727 °C.

  

 

5- Questões Resolvidas

 

 

1. O princípio de Le Châtelier bem como a Lei de Guldberg e Waage permitem prever o sen­tido da progressão de um sistema em equilíbrio quando sujeito a uma perturbação única.

Considere as seguintes perturbações aplicadas a um sistema reacional em equilíbrio:

  1. Diminuição de pressão devido a um aumento de volume
  2. Adição de hidrogénio gasoso
  3. Adição de catalisador
  4. Remoção de H2 (g)

1.1. Conclua, justificando com base no princípio de Le Châtelier, qual das alterações men­cionadas acima influencia o seguinte equilíbrio:

de modo a aumentar a concentração de H202 (g).

1.2. Conclua, justificando com base na Lei de Guldberg e Waage, qual das alterações men­cionadas em 1. influencia o seguinte equilíbrio

 de modo a aumentar a quantidade de N2 (g).

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