BIOMED - QUÍMICA - CAPÍTULO 21

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TURMA BIOMEDICINA QUÍMICA

CAPÍTULO 21 Conteúdo(s): Capítulo 21 – Equilíbrio Químico 01.(FMP) O corpo humano é uma fábrica química, e, mesmo assim, aparentemente, permanece inalterado dia após dia. Tal situação está relacionada com as inúmeras reações químicas reversíveis, que estão em equilíbrios dinâmicos. Considere a seguinte reação química, dentro de um recipiente fechado, a temperatura constante: H2(g) + l2(g)

   

2 HI(g)

O gráfico abaixo apresenta as concentrações das substâncias envolvidas ao longo do tempo.

Com base no gráfico e nos respectivos valores do estado de equilíbrio químico alcançado por cada componente da reação, afirma-se que o valor da constante de equilíbrio para a reação é (A) 8. (B) 10. (C) 16. (D) 25. (E) 100 02.(UERJ) O programa brasileiro de produção de etanol já despertou o interesse de várias nações. O etanol, além de ser uma ótima alternativa de combustível, também é utilizado em várias aplicações industriais, como, por exemplo, a produção do etanoato de etila, um flavorizante de larga aplicação. Em um experimento que verificava o estado de equilíbrio nos processos reversíveis, o etanoato de etila foi sintetizado por meio da seguinte reação química: etanoico + etanol

    etanoato de etila + água

Admita que, nesse experimento, T= 25 °C, P = 1 atm e Kc = 4,00. Quatro amostras, retiradas aleatoriamente da mistura reacional, foram submetidas à análise para determinar a quantidade de matéria de cada uma das substâncias presentes. Os resultados em mol/L estão indicados na tabela a seguir:

A amostra que ainda não atingiu o estado de equilíbrio é: (A) W. (B) X. (C) Y. (D) Z

TURMA BIOMEDICINA QUÍMICA 03.(UERJ) O monóxido de carbono, formado na combustão incompleta em motores automotivos, é um gás extremamente tóxico. A fim de reduzir sua descarga na atmosfera, as fábricas de automóveis passaram a instalar catalisadores contendo metais de transição, como o níquel, na saída dos motores. Observe a equação química que descreve o processo de degradação catalítica do monóxido de carbono:

Com o objetivo de deslocar o equilíbrio dessa reação, visando a intensificar a degradação catalítica do monóxido de carbono, a alteração mais eficiente é: (A) reduzir a quantidade de catalisador. (B) reduzir a concentração de oxigênio. (C) aumentar a temperatura. (D) aumentar a pressão. 04.(UERJ) O craqueamento é uma reação química empregada industrialmente para a obtenção de moléculas mais leves a partir de moléculas mais pesadas. Considere a equação termoquímica abaixo, que representa o processo utilizado em uma unidade industrial para o craqueamento de hexano.

Em um experimento para avaliar a eficiência desse processo, a reação química foi iniciada sob temperatura T 1 e pressão P1. Após seis horas, a temperatura foi elevada para T2, mantendo-se a pressão em P1. Finalmente, após doze horas, a pressão foi elevada para P2, e a temperatura foi mantida em T2. A variação da concentração de hexano no meio reacional ao longo do experimento está representada em:

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05.(UFG)

De acordo com esse princípio, em uma reação exotérmica, em que os reagentes estão no estado sólido e os produtos no estado gasoso: (A) aumentando-se a pressão, o equilíbrio é deslocado no sentido dos produtos. (B) aumentando-se a temperatura, o equilíbrio é deslocado no sentido dos produtos. (C) aumentando-se a concentração dos reagentes, o equilíbrio é deslocado no sentido dos mesmos. (D) adicionando-se catalisador, o equilíbrio é deslocado no sentido dos produtos. (E) aumentando-se a concentração dos produtos, o equilíbrio é deslocado no sentido dos reagentes. 06.(PUC) O gás hidrogênio é obtido industrialmente a partir da reação de hidrocarbonetos com vapor d'água a altas temperaturas. CH4(g) + 2H2O(g)

CO2(g) + 4H2(g)

ΔHo  163 kJ

Considere um sistema fechado em que as substâncias metano, água, dióxido de carbono e hidrogênio, encontram-se em equilíbrio a 700°C e pressão de 1 bar. São propostas três modificações no sistema: I. Reduzir o volume do recipiente, elevando a pressão interna para 10 bar. II. Alterar a temperatura para 800 °C III. Adicionar um catalisador de Ni.

TURMA BIOMEDICINA QUÍMICA Entre as modificações sugeridas, contribuem para um aumento da concentração de H2, em relação ao sistema em equilíbrio, (A) somente a modificação I. (B) somente a modificação II. (C) somente as modificações I e III. (D) somente as modificações II e III. (E) somente as modificações I e II. 07.(PUC) Sobre o sistema gasoso no equilíbrio indicado abaixo, assinale a alternativa correta.

(A) A expressão da constante de equilíbrio para a reação é K=[NO] x [Cl2] / [NOCl]. (B) O aumento da pressão do sistema pela diminuição do volume do reator implicaria no deslocamento da reação na direção dos produtos de modo a se atingir nova situação de equilíbrio. (C) Se a reação na direção da formação dos produtos é exotérmica, a combinação de NO e Cl2 para formar NOCl ocorreria mais efetivamente se a reação absorvesse calor da vizinhança. (D) Numa situação de equilíbrio químico, a reação acabou, pois não há mais formação de produtos e de substâncias reagentes. (E) A retirada do produto Cl2 do sistema acarretaria a formação de mais moléculas de NOCl. 08.(CEFET) Em um recipiente de 1 litro e adicionado 5,52 g de N2O4 e, em seguida, e fechado. Com o passar do tempo, a reação de formação do NO2 atinge o equilibrio quimico, obtendo-se 4,6 g desse oxido.

Se a temperatura e a pressao do sistema sao mantidas constantes no equilibrio, então a constante Kc da reação é igual a (A) 0,2. (B) 0,5. (C) 1,0. (D) 2,0. (E) 10,0. 09.(CEFET) O processo de obtenção da amônia é representado pela equação não balanceada seguinte.

Em um recipiente fechado foram colocados 3 mols de hidrogênio e 1 mol de nitrogênio, sendo que a pressão total inicial foi de 40 atm. Após o equilíbrio, essa pressão diminuiu para 30 atm. Nessas condições, a pressão parcial da amônia no equilíbrio, em atm, é igual a (A) 5. (B) 10. (C) 15. (D) 20. (E) 30. 10.(VUNESP) Estudou-se a cinética da reação: S(s) + O2(g) → SO2(g) realizada a partir de enxofre e oxigênio em um sistema fechado. Assim, as curvas I, II e III do gráfico abaixo representam as variações das concentrações dos componentes com o tempo, desde o momento da mistura até o sistema atingir o equilíbrio.

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As variações das concentrações de S, de O2 e de SO2 são representadas, respectivamente, pelas curvas: (A) I, II e III. (B) II, III e I. (C) III, I e II. (D) I, III e II. (E) III, II e I. 11.(ITA) Num recipiente de volume constante igual a 1,00 dm3 , inicialmente evacuado, foi introduzido 1,00 mol de pentacloreto de fósforo gasoso e puro. O recipiente foi mantido a 227°C e, no equilíbrio final, foi verificada a existência de 33,4g de gás cloro. Qual das opções a seguir contém o valor aproximado da constante (Kc) do equilíbrio estabelecido dentro do cilindro e representado pela seguinte equação química? PCℓ5(g) ⇌ PCℓ3(g) + Cℓ2(g) Dado: Cℓ = 35,5 g/mol (A) 0,179. (B) 0,22. (C) 0,42. (D) 2,38. (E) 4,52. 12.(PUC) O processo Haber-Bosch, para a síntese da amônia, foi desenvolvido no início desse século, sendo largamente utilizado hoje em dia. Nesse processo, a mistura de nitrogênio e hidrogênio gasosos é submetida a elevada pressão, na presença de catalisadores em temperatura de 500°C. A reação pode ser representada a seguir: N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g) ∆H = - 100 kJ; P = 200 atm Com relação ao processo Haber-Bosch é incorreto afirmar que: (A) a alta temperatura tem como objetivo aumentar a concentração de amônia obtida no equilíbrio. (B) o uso do catalisador e a alta temperatura permitem que a reação ocorra em uma velocidade economicamente viável. (C) a alta pressão desloca o equilíbrio no sentido de produzir mais amônia. (D) o catalisador não influi na concentração final de amônia obtida após atingido o equilíbrio. (E) para separar a amônia dos reagentes resfriam-se os gases, obtendo amônia líquida a -33°C, retornando o H2 e o N2 que não reagiram para a câmara de reação. 13.(FUVEST) Um recipiente fechado de 1 litro, contendo inicialmente, à temperatura ambiente, 1 mol de I2 e 1 mol de H2, é aquecido a 300°C. Com isto, estabelece-se o equilíbrio: H2(g) + I2(g) ⇌ 2HI(g) cuja constante é igual a 1,0 · 102. Qual a concentração, em mol/L, de cada uma das espécies H2(g), I2(g) e HI(g) nessas condições? (A) 0, 0, 2. (B) 1, 1, 10. (C) 1/6, 1/6, 5/3. (D) 1/6, 1/6, 5/6.

TURMA BIOMEDICINA QUÍMICA (E) 1/11, 1/11, 10/11. 14.(FUVEST) No equilíbrio A ⇌ B, a transformação de A em B é endotérmica. Esse equilíbrio foi estudado, realizando-se três experimentos.

O gráfico abaixo mostra corretamente as concentrações de A e de B, em função do tempo, para o experimento X.

Aqueles que mostram corretamente as concentrações de A e de B, em função do tempo, nos experimentos Y e Z são, respectivamente: (A) I e II. (B) I e III. (C) II e I. (D) II e III. (E) III e I. 15.(UFRJ) Observe a reação química:

O gráfico concentração versus tempo a seguir apresenta alterações na concentração das substâncias NO2 e N2O4 pressão constante. O diagrama auxiliar de temperatura versus tempo permite analisar a dinâmica da reação apresentada; observe que a reação se dá a uma temperatura de 80 °C no intervalo de tempo de to a t4 e de 120 °C entre t5 e t6.

TURMA BIOMEDICINA QUÍMICA (A) Calcule a constante de equilíbrio (KC) da reação a 80 °C. (B) Analisando o comportamento do sistema entre t4 e t5, explique por que a reação química representada é exotérmica. 16.(FUVEST) A oxidação de SO2 a SO3 é uma das etapas da produção de ácido sulfúrico. 2 SO2 + O2

2 SO3

Em uma indústria, diversas condições para essa oxidação foram testadas. A tabela a seguir reúne dados dos diferentes testes.

(A) Em qual dos testes houve maior rendimento na produção de SO3? Explique. (B) Em um dado instante t1, foram medidas as concentrações de SO2, O2 e SO3 em um reator fechado, a 1000 °C, obtendose os valores: [SO2] = 1,0 mol/L, [O2] = 1,6 mol/L, [SO3] = 20 mol/L. Considerando esses valores, como é possível saber se o sistema está ou não em equilíbrio? Dado: Para esta reação, Kc = 250 a 1.000°C. 17.(PUC) em quantidade de matéria: [CO] = 1,75 mol L-1 , [H2] = 0,80 mol L-1 e [CH3OH] = 0,65 mol L-1 Ao se atingir o equilíbrio químico, numa dada temperatura, constatou-se que a concentração da espécie CO, em quantidade de matéria, estabilizou em 1,60 mol L-1. CO(g) + 2H2(g)

   

CH3OH(g)

Pede-se: (A) a expressão da constante de equilíbrio em função das concentrações das espécies em quantidade de matéria; (B) o valor numérico da constante de equilíbrio mostrando o encaminhamento por meio dos cálculos necessários; (C) o sentido que a reação se desloca quando se aumenta a concentração de monóxido de carbono. 18.(UERJ) Em motores de combustão interna, o óxido nítrico é produzido a partir da reação representada pela seguinte equação química:

Em condições ambientes, a concentração de NO na atmosfera corresponde a 10-13 mol.L-1, sendo a constante de equilíbrio

TURMA BIOMEDICINA QUÍMICA da reação, Kc, igual a 5 x 10-31. Entretanto, sob temperatura elevada, como nos motores de veículos, essa concentração é de 10-5 mol.L-1. Admitindo-se que não há variação nas concentrações de N2 e O2, calcule o valor de Kc sob temperatura elevada. Apresente, ainda, as fórmulas estruturais planas das moléculas apolares presentes na equação química. 19.(UERJ) O clássico processo Haber de produção de amônia, cujo rendimento é de 80% em condições ótimas, está representado na equação abaixo. N2(g) + 3 H2(g)

2 NH3(g)

H  0

A equação a seguir representa um processo alternativo de produção de amônia, que tem como reagentes gás natural, vapor d’água e ar atmosférico. O rendimento deste processo é de 20% em condições ótimas. 7 CH4(g) + 10 H2O(v) + 8 N2(g) + 2 O2(g)

16 NH3(g) + 7 CO2(g) H  0

Admita comportamento ideal dos gases e vapores envolvidos. (A) Considerando um mesmo volume de nitrogênio, calcule a razão entre os volumes de amônia gasosa produzidos pelo processo Haber e pelo processo alternativo, ambos em condições ótimas. (B) Os dois processos apresentam baixíssimas velocidades de conversão a 25°C. Para aumentar essas velocidades, a temperatura deverá ser alterada. Indique o tipo de alteração necessário e seu efeito sobre o rendimento de ambos os processos. 20.(UFRJ) O metanol, usado como aditivo do álcool combustível, apresenta uma toxidez mais acentuada que o seu homólogo etanol, e pode provocar náusea, vômito, perturbação visual e mesmo cegueira. O metanol é produzido industrialmente pela hidrogenação do monóxido de carbono, em um processo de altíssima eficiência, conforme a equação:

Em condições mais brandas de temperatura e pressão, e na ausência de catalisador, a conversão em metanol diminui consideravelmente, fazendo que o processo deixe de ter interesse industrial. Para essa nova situação, a equação pode ser representada por: CO(g) + 2H2(g) ⇌ CH3OH(g) (A) Aumentando-se a pressão total do sistema, o equilíbrio se desloca no sentido da formação do metanol. Justifique essa afirmativa. (B) Qual é a expressão da constante de equilíbrio (Kc) dessa reação?