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FCMSCSP Medicina 2019
A síntese do metano a partir da reação entre o gás monóxido de carbono e o gás hidrogênio é representada pelo equilíbrio químico:
CO (g) + 3H2 (g) ⇌ CH4 (g) + H2O (g) ∆H < 0
Para avaliar as alterações no sistema que resultassem no aumento da produção de metano, o sistema em equilíbrio passou por quatro testes, indicados na tabela:
Resultaram no aumento da produção de metano no sistema apenas os testes de números
a
2 e 4.
b
1 e 3.
c
1 e 4.
d
2 e 3.
e
3 e 4.
Ver resposta
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Resposta
A
Resolução
\[\text{CO (g)} + 3\text{H}_2\text{ (g)} \;\rightleftharpoons\; \text{CH}_4\text{ (g)} + \text{H}_2\text{O (g)}\quad (\Delta H < 0)\]
Etapa 1 — Analisar os fatores que afetam o equilíbrio
• Temperatura: a reação é exotérmica (\(\Delta H < 0\)). ⟶ Baixar a temperatura favorece o sentido direto (formação de produtos).
• Pressão: há 4 mol de gás no lado dos reagentes e 2 mol no lado dos produtos. ⟶ Aumentar a pressão desloca o equilíbrio para o lado com menor número de mol (produtos).
• Concentração: adicionar um reagente desloca o equilíbrio para a direita (para consumir o excesso).
Etapa 2 — Avaliar cada teste
Teste 1 – Aumento de temperatura
• Em reação exotérmica, calor é produto. Aumentar \(T\) desloca para os reagentes. Não aumenta CH4.
Teste 2 – Diminuição de temperatura
• Baixar \(T\) favorece o sentido que libera calor (produtos). Aumenta CH4.
Teste 3 – Diminuição de pressão
• Menor \(P\) desloca para o lado com mais mol (reagentes). Diminui CH4.
Teste 4 – Adição de gás hidrogênio
• Aumenta a concentração de reagente; equilíbrio vai para a direita. Aumenta CH4.
Conclusão
Os testes que aumentam a produção de metano são os de números 2 e 4.
Resposta: alternativa A.
Etapa 1 — Analisar os fatores que afetam o equilíbrio
• Temperatura: a reação é exotérmica (\(\Delta H < 0\)). ⟶ Baixar a temperatura favorece o sentido direto (formação de produtos).
• Pressão: há 4 mol de gás no lado dos reagentes e 2 mol no lado dos produtos. ⟶ Aumentar a pressão desloca o equilíbrio para o lado com menor número de mol (produtos).
• Concentração: adicionar um reagente desloca o equilíbrio para a direita (para consumir o excesso).
Etapa 2 — Avaliar cada teste
Teste 1 – Aumento de temperatura
• Em reação exotérmica, calor é produto. Aumentar \(T\) desloca para os reagentes. Não aumenta CH4.
Teste 2 – Diminuição de temperatura
• Baixar \(T\) favorece o sentido que libera calor (produtos). Aumenta CH4.
Teste 3 – Diminuição de pressão
• Menor \(P\) desloca para o lado com mais mol (reagentes). Diminui CH4.
Teste 4 – Adição de gás hidrogênio
• Aumenta a concentração de reagente; equilíbrio vai para a direita. Aumenta CH4.
Conclusão
Os testes que aumentam a produção de metano são os de números 2 e 4.
Resposta: alternativa A.
Dicas
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Identifique se a reação libera ou absorve calor.
Compare o número de mol gasoso em cada lado da equação.
Lembre-se: adicionar um reagente tende a formar mais produto.
Erros Comuns
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Achar que diminuir a pressão favorece produtos por reduzir choques, sem contar o número de mol.
Confundir o efeito da temperatura em reações exo e endotérmicas.
Pensar que adicionar reagente desloca para os reagentes por “excesso de massa".
Revisão
Princípio de Le Chatelier
Um sistema em equilíbrio reage a perturbações (variação de concentração, pressão ou temperatura) para minimizá-las.
• Temperatura: em reações exotérmicas, diminuir \(T\) favorece produtos; aumentar \(T\) favorece reagentes.
• Pressão (somente para gases): aumentar \(P\) desloca o equilíbrio para o lado com menor número de mol de gás, e vice-versa.
• Concentração: adicionar reagente impulsiona a reação para formar mais produtos; retirar reagente faz o oposto.
Um sistema em equilíbrio reage a perturbações (variação de concentração, pressão ou temperatura) para minimizá-las.
• Temperatura: em reações exotérmicas, diminuir \(T\) favorece produtos; aumentar \(T\) favorece reagentes.
• Pressão (somente para gases): aumentar \(P\) desloca o equilíbrio para o lado com menor número de mol de gás, e vice-versa.
• Concentração: adicionar reagente impulsiona a reação para formar mais produtos; retirar reagente faz o oposto.
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