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Questão 85 do ENEM PPL 2014

1º dia · Ciências da Natureza · Química: Deslocamento de equilíbrio (Le Chatelier)

A formação de estalactites depende da reversibilidade de uma reação química. O carbonato de cálcio (\ce{CaCO3}) é encontrado em depósitos subterrâneos na forma de pedra calcária. Quando um volume de água rica em \ce{CO2} dissolvido infiltra-se no calcário, o minério dissolve-se formando íons \ce{Ca^{2+}} e \ce{HCO3-}. Numa segunda etapa, a solução aquosa desses íons chega a uma caverna e ocorre a reação inversa, promovendo a liberação de \ce{CO2} e a deposição de \ce{CaCO3}, de acordo com a equação apresentada.

\ce{Ca^{2+} (aq) + 2 HCO3- (aq) <=> CaCO3 (s) + CO2 (g) + H2O (l)} \qquad \Delta\text{H} = +40{,}94\text{ kJ/mol}

KOTZ, J. C.; TREICHEL, P. L.; WEAVER, G. C. Química geral e reações químicas. São Paulo: Cengage Learning, 2010 (adaptado).

Considerando o equilíbrio que ocorre na segunda etapa, a formação de carbonato será favorecida pelo(a)

  1. A
    diminuição da concentração de íons \ce{OH-} no meio.
  2. B
    aumento da pressão do ar no interior da caverna.
  3. C
    diminuição da concentração de \ce{HCO3-} no meio.
  4. D
    aumento da temperatura no interior da caverna.
  5. E
    aumento da concentração de \ce{CO2} dissolvido.
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Resolução comentada

A segunda etapa é o equilíbrio dado, no sentido direto (formação de \ce{CaCO3}):

\ce{Ca^{2+} (aq) + 2 HCO3- (aq) <=> CaCO3 (s) + CO2 (g) + H2O (l)} \qquad \Delta\text{H} = +40{,}94\ \text{kJ/mol}

Pelo princípio de Le Chatelier, quando perturbamos um equilíbrio, ele se desloca para minimizar a perturbação. Vamos testar cada fator para o sentido direto:

  1. Temperatura: \Delta\text{H} > 0 indica que a reação direta é endotérmica (absorve calor). Aumentar a temperatura favorece o sentido endotérmico, ou seja, favorece a formação de \ce{CaCO3}.
  2. Pressão: o lado direito tem \ce{CO2} gasoso; o esquerdo não tem gás. Aumentar a pressão desloca para o lado com menos gás, o esquerdo, o que dificulta a formação de \ce{CaCO3}.
  3. Concentração de \ce{HCO3-}: diminuí-la remove reagente e desloca o equilíbrio para a esquerda.
  4. Concentração de \ce{CO2}: aumentá-la, por ser produto, desloca para a esquerda.
  5. \ce{OH-}: ele não participa da equação. Sua variação não afeta diretamente o equilíbrio apresentado.

Portanto, só o aumento da temperatura favorece a formação do carbonato.

Alternativa D.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AOs íons \ce{OH-} não aparecem na equação, então sua concentração não desloca o equilíbrio de forma direta.
  • BAumentar a pressão favorece o lado com menos mols de gás (reagentes), contrário à formação de \ce{CaCO3} e \ce{CO2}.
  • CDiminuir \ce{HCO3-} retira reagente e desloca o equilíbrio para a esquerda, desfavorecendo o carbonato.
  • EAumentar o \ce{CO2}, que é produto, desloca o equilíbrio para os reagentes.

Assunto: Deslocamento de equilíbrio (Le Chatelier).

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