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Exercícios sobre grau de equilíbrio

Estes exercícios sobre grau de equilíbrio testarão seus conhecimentos sobre essa grandeza que relaciona o número de mol consumido e o número de mol inicial de certo reagente.

Questão 1

(UEPB) 6,8 gramas de amônia (NH3) são aquecidos em um recipiente fechado a uma dada temperatura. Quando o sistema atinge o equilíbrio, verifica-se a formação de 0,6 grama de hidrogênio (H2). Qual é o grau de dissociação do NH3 nas condições da experiência? Dados: N = 14 e H = 1.

a) 50%

b) 40%

c) 30%

d) 20%

e) 10%

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Questão 2

(UFMA) 2 mols de uma substância AB3(g) são aquecidos em um sistema fechado a uma determinada temperatura. 50% do composto dissocia-se e o equilíbrio é estabelecido de acordo com a equação abaixo:

2 AB3(g)    →    1 A2(g) + 3 B2(g)

Qual a soma da quantidade de matéria das substâncias presentes na mistura no equilíbrio?

a) 3,0

b) 1,5

c) 2,0

d) 1,0

e) 2,5

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Questão 3

Em um recipiente com capacidade (volume) fixa, foram adicionados 10 gramas da substância tetraóxido de dinitrogênio (N2O4) e, em seguida, aquecidos até a temperatura de 30oC. Com o aquecimento, ocorreu a formação do dióxido de nitrogênio, como mostrado a seguir:

Sabendo que nessa temperatura o grau de dissociação do N2O2 é de 20%, determine a quantidade de NO2 no equilíbrio.

a) 0,064 mol

b) 0,024 mol

c) 0,034 mol

d) 0,044 mol

e) 0,054mol

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Questão 4

Considere um sistema com capacidade de 2 L que contenha as substâncias X2, Y2 e XY em equilíbrio, a uma temperatura de 27 oC:

X2(g) + Y2(g)    →    2 XY(g)

Foram colocados para reagir 0,10 mol de X2 com 0,6 mol de Y2. Determine o valor da constante do equilíbrio, sabendo que nessa temperatura o grau de dissociação do X2 é de 40 %.

a) 4,9.

b) 3,9.

c) 0,9.

d) 2,9.

e) 1,9.

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Respostas

Resposta Questão 1

Letra a). Dados fornecidos pelo exercício:

OBS.: Como não foi fornecido o volume do recipiente, sempre consideramos 1L.

  • Massa da amônia = 6,8g

  • Massa de hidrogênio = 0,6g

  • Massa atômica do nitrogênio = 14

  • Massa atômica do hidrogênio = 1

  • α = ?

1o Passo: Inicialmente é necessário calcular a massa molar das substâncias NH3 e H2 multiplicando a massa molar pela quantidade de átomos de cada elemento:

  • Para o NH3

M = 14.1 + 1.3

M = 14 + 3

M = 17g/mol

  • Para o H2

M = 1.2

M = 12 g/mol

2o Passo: Em seguida calculamos a quantidade de matéria (número de mol) do NH3 e do H2 dividindo a massa fornecida pelo exercício pela massa molar encontrada anteriormente:

  • Para o NH3

n = 6,8 
    17

n = 0,4 mol

  • Para o H2

n = 0,6
      2

n = 0,3 mol

Antes de determinar o grau de dissociação, é necessário saber a quantidade de NH3 que sofreu dissociação. Para isso, temos o número de mol inicial de NH3 (0,4 mol) e temos o número de mol de H2 no equilíbrio. Agora basta relacionar com o balanceamento na seguinte tabela:

  • O início dos produtos é sempre 0, logo, no início, o H2 vale 0;

  • O valor do equilíbrio do H2 ou de qualquer produto é sempre a soma do início com o durante. Como o início é 0 e o equilíbrio é 0,3, logo, o durante vale 0,3 mol;

  • Para determinar o valor do durante do N2, basta dividir o valor encontrado no H por 3, porque a proporção entre eles é de 1 para 3. Logo, o valor do durante para o N2 é 0,1 mol e no seu equilíbrio também;

  • Para determinar o valor do durante do NH3, basta multiplicar o valor encontrado no N2 por 2, porque a proporção entre eles é de 2 para 1. Logo, o valor do durante para o NH3 é 0,2 mol. O valor do equilíbrio para o NH3 é dado pela subtração do início pelo durante, logo, temos 0,2 mol.

Por fim, para calcular o grau de dissociação, temos que dividir o número de mol do NH3 durante a reação pelo seu número de mol inicial:

α = 0,2
      0,4

α = 0,5 mol

Multiplicando por 100 para transformar em porcentagem, temos 50% de dissociação.

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Resposta Questão 2

Letra a). Dados fornecidos pelo exercício:

OBS.: Como não foi fornecido o volume do recipiente, sempre consideramos 1L.

  • a= 50%;

  • Número de mol de AB3 = 2 mol.

1o Passo: Inicialmente devemos utilizar o grau de dissociação para saber a quantidade de AB3 que sofreu dissociação. Para isso, multiplicamos o grau de dissociação pelo número de mol inicial fornecido pelo exercício:

n = 2.50%

n = 1 mol

2o Passo: Relacionar os valores inicial e durante do AB3 com o balanceamento na seguinte tabela:

  • O início dos produtos é sempre 0, logo, no início, o H2 vale 0;

  • O valor do AB3 encontrado na dissociação de 50% é de 1 mol. O valor do equilíbrio para o AB3 é dado pela subtração do início pelo durante, logo, temos 1 mol;

  • Para determinar o valor do durante do A2, basta dividir o valor encontrado no AB3 por 2, porque a proporção entre eles é de 2 para 1. Logo, o valor do durante para o AB3 é 0,5 mol e no seu equilíbrio também;

  • Para determinar o valor do durante do B2, basta multiplicar o valor encontrado no B2 por 3, porque a proporção entre eles é de 1 para 3. Logo, o valor do durante para o B2 é 0,1,5 mol e no seu equilíbrio também.

3o Passo: Por fim, basta somar os valores encontrados em cada equilíbrio:

Soma = 1 + 0,5 + 1,5

Soma = 3 mol

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Resposta Questão 3

Letra d). Dados fornecidos pelo exercício:

OBS.: Como não foi fornecido o volume do recipiente, sempre consideramos 1L.

  • Massa de N2O4 = 10 g;

  • Massa atômica do nitrogênio = 14;

  • Massa atômica do oxigênio = 16;

  • α = 20%.

1o Passo: Inicialmente é necessário calcular a massa molar da substância N2O4 multiplicando a massa molar pela quantidade de átomos de cada elemento:

M = 14.2 + 16.4

M = 28 + 64

M = 92 g/mol

2o Passo: Em seguida calculamos a quantidade de matéria (número de mol) do N2O4 dividindo a massa fornecida pelo exercício pela massa molar encontrada anteriormente:

n = 10
     92

n = 0,11 mol

3o Passo: Utilizamos o grau de dissociação para saber a quantidade de N2O4 que sofreu dissociação. Para isso, multiplicamos o grau de dissociação pelo número de mol inicial fornecido pelo exercício:

n = 0,11.20%

n = 0,022 mol

4o Passo: Para determinar a quantidade de NO2 no equilíbrio, é necessário utilizar a quantidade de N2O4 no início e a que sofreu dissociação e relacionar com o balanceamento na seguinte tabela:

  • O início dos produtos é sempre 0, logo, no início, o NO2 vale 0;

  • O valor do equilíbrio do N2O4 é dado pela subtração do início pelo durante. Logo, no equilíbrio, temos 0,088 mol;

  • Para determinar o valor do durante do NO2, basta multiplicar o valor encontrado no N2O4 por 2, porque a proporção entre eles é de 1 para 2. Logo, o valor do durante para o NO2 é 0,044 mol e no seu equilíbrio também.

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Resposta Questão 4

Letra e). Dados fornecidos pelo exercício:

  • V = 2L;

  • α = 40%;

  • Número de mol de X2 = 0,10 mol;

  • Número de mol de Y2 = 0,60 mol;

  • Kc = ?

1o Passo: Inicialmente devemos utilizar o grau de dissociação para saber a quantidade de X2 que sofreu dissociação. Para isso, multiplicamos o grau de dissociação pelo número de mol inicial fornecido pelo exercício:

nX2 = 0,1.40%

nX2 = 0,04 mol

2o Passo: Relacionar os valores inicial e durante do X2 com o balanceamento na seguinte tabela:

  • O início dos produtos é sempre 0, logo, no início, o XY vale 0;

  • O valor do equilíbrio do X2 é dado pela subtração do início pelo durante, logo, temos 0,06 mol;

  • Para determinar o valor do durante do Y2, basta igualar com o valor encontrado no X2, porque a proporção entre eles é de 1 para 1. Já no equilíbrio seu valor é 0,56 mol (dado pela subtração do início pelo durante);

  • Para determinar o valor do durante do XY, basta multiplicar o valor encontrado no Y2 por 2, porque a proporção entre eles é de 1 para 2. Logo, o valor do durante para o XY é 0,08 mol e no seu equilíbrio também.

3o Passo: Antes de calcular o Kc, devemos dividir todos os valores presentes no equilíbrio por 2, já que o volume do recipiente é de 2L e o Kc utiliza valores em mol/L:

  • Para o X2:

[X2] = 0,06
         2

[ X2 ] = 0,03 mol/L

  • Para o Y2

[Y2] = 0,056
          2

[ Y2 ] = 0,028 mol/L

  • Para o XY

[XY] = 0,08
          2

[ XY ] = 0,04 mol/L

4o Passo: Calcular o Kc com esta expressão:

Kc =      [XY]2      
       [ X2 ].[ Y2 ]

Kc = [0,0016] 
      [0,00084]

Kc = 1,9

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