PUC-SP Inverno 2011

Os gases tetróxido de dinitrogênio (N2O4) e dióxido de nitrogênio (NO2) encontram-se em equilíbrio a 25 ºC. O processo pode ser representado pela equação a seguir.
Em um recipiente de 20 L, a 25 ºC, foi verificado que esse equilíbrio apresenta KP = 0,15. Duas modificações distintas foram sugeridas para alterar o equilíbrio.

I. Reduzir o volume do recipiente para 10 L. A constante de equilíbrio desse sistema é designada KP(I).
II. Aumentar a temperatura do frasco para 100 ºC. A constante de equilíbrio desse sistema é designada KP(II)

Comparando-se as constantes de equilíbrio KP(I) e KP(II) com a constante de equilíbrio no sistema inicial observa-se que
a
KP(I) = 0,15 e KP(II) < 0,15.
b
KP(I) < 0,15 e KP(II) > 0,15.
c
KP(I) = 0,15 e KP(II) > 0,15.
d
KP(I) > 0,15 e KP(II) < 0,15.
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Resposta
Tempo médio
19 min

Resolução

Para responder, lembre que a constante de equilíbrio em termos de pressão parcial, \(K_{P}\), • só depende da TEMPERATURA – quaisquer variações de volume ou pressão total alteram as pressões parciais momentaneamente, mas depois o sistema se ajusta e o valor de \(K_{P}\) permanece o mesmo; • varia com a temperatura conforme a equação de Vant Hoff: \(\dfrac{d\ln K}{dT}=\dfrac{\Delta H}{RT^{2}}\). Assim, se \(\Delta H>0\) (reação ENDOTÉRMICA no sentido indicado), \(K\) aumenta quando a temperatura aumenta. Dados do problema \[\mathrm{N_2O_4(g)}\;\rightleftharpoons\;2\,\mathrm{NO_2(g)} \qquad \Delta H=+57,2\,\text{kJ}\] A 25 °C: \(K_{P}=0{,}15\) Análise das duas modificações I ) Reduzir o volume de 20 L para 10 L (mesma temperatura). → O valor de \(K_{P}\) NÃO se altera: \(K_{P}(I)=0,15\). II ) Aumentar a temperatura para 100 °C (373 K). → Como a reação é endotérmica, elevar T favorece a formação de NO₂ e faz \(K_{P}\) aumentar: \(K_{P}(II)>0,15\). Portanto \[K_{P}(I)=0,15\quad\text{e}\quad K_{P}(II)>0,15\] A alternativa correta é a letra C.

Dicas

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Pergunte-se: o que realmente altera o valor numérico de uma constante de equilíbrio?
Relembre: para \(\Delta H>0\), aquecer favorece os produtos e aumenta \(K\).

Erros Comuns

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Achar que variar o volume muda o valor de \(K_{P}\).
Confundir o efeito de temperatura em reações endotérmicas e exotérmicas.
Esquecer que só T afeta \(K\) e aplicar diretamente o princípio de Le Châtelier ao valor da constante.
Revisão
Principais conceitos: • Constante de equilíbrio (\(K_{P}\)) é função exclusiva da TEMPERATURA. • Alterações de pressão ou volume provocam deslocamento (princípio de Le Châtelier), mas não mudam o valor numérico de \(K\). • Para uma reação endotérmica (\(\Delta H>0\)), o aumento de T aumenta \(K\); para uma exotérmica, diminui. • Equação de Vant Hoff: \(\dfrac{d\ln K}{dT}=\dfrac{\Delta H}{RT^{2}}\).
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