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.

Publicado por: Diogo Lopes Dias em Exercícios de Química

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 AB_3(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 AB_3(g) → 1 A_2(g) + 3 B_2(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 30^oC. 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:

X_2(g) + Y_2(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 = ?

1^o 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

2^o 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.

1^o 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

2^o 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.

3^o 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%.

1^oPasso: 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

2^o Passo: Em seguida calculamos a quantidade de matéria (número de mol) do N₂O₄dividindo a massa fornecida pelo exercício pela massa molar encontrada anteriormente:

n = 10
92

n = 0,11 mol

3^o Passo: Utilizamos o grau de dissociação para saber a quantidade de N₂O₄que 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

4^o Passo: Para determinar a quantidade de NO₂no equilíbrio, é necessário utilizar a quantidade de N₂O₄no 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 = ?

1^o 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:

n_X2 = 0,1.40%

n_X2 = 0,04 mol

2^o 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.

3^o 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: