PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS
Questão 71 do ENEM 2015
Vários ácidos são utilizados em indústrias que descartam seus efluentes nos corpos d’água, como rios e lagos, podendo afetar o equilíbrio ambiental. Para neutralizar a acidez, o sal carbonato de cálcio pode ser adicionado ao efluente, em quantidades apropriadas, pois produz bicarbonato, que neutraliza a água. As equações envolvidas no processo são apresentadas:
(I) \ce{CaCO3 (s) + CO2 (g) + H2O (l) <=> Ca^{2+} (aq) + 2 HCO3- (aq)}
(II) \ce{HCO3- (aq) <=> H+ (aq) + CO3^{2-} (aq)} \quad \text{K}_1 = 3{,}0 \times 10^{-11}
(III) \ce{CaCO3 (s) <=> Ca^{2+} (aq) + CO3^{2-} (aq)} \quad \text{K}_2 = 6{,}0 \times 10^{-9}
(IV) \ce{CO2 (g) + H2O (l) <=> H+ (aq) + HCO3- (aq)} \quad \text{K}_3 = 2{,}5 \times 10^{-7}
Com base nos valores das constantes de equilíbrio das reações II, III e IV a 25 °C, qual é o valor numérico da constante de equilíbrio da reação I?
- A4{,}5 \times 10^{-26}
- B5{,}0 \times 10^{-5}
- C0{,}8 \times 10^{-9}
- D0{,}2 \times 10^{5}
- E2{,}2 \times 10^{26}
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Resolução comentada
A ideia é usar a lei de Hess para equilíbrios: ao somar reações, multiplicam-se as constantes; ao inverter uma reação, usa-se o inverso da constante; ao multiplicar a reação por um fator n, eleva-se a constante a n.
Queremos: \ce{CaCO3 + CO2 + H2O <=> Ca^{2+} + 2 HCO3-}.
-
A reação (III) já fornece o \ce{CaCO3} como reagente e o \ce{Ca^{2+}} como produto: mantém-se, K_2 = 6{,}0\times10^{-9}. Sobra \ce{CO3^{2-}} nos produtos.
-
A reação (IV) fornece \ce{CO2 + H2O} como reagentes e o primeiro \ce{HCO3-} como produto: mantém-se, K_3 = 2{,}5\times10^{-7}. Sobra \ce{H+} nos produtos.
-
Para eliminar \ce{H+} e \ce{CO3^{2-}} e formar o segundo \ce{HCO3-}, invertemos (II): \ce{H+ + CO3^{2-} <=> HCO3-}, com constante 1/K_1.
Somando (III) + (IV) + (II invertida), \ce{H+} e \ce{CO3^{2-}} se cancelam e resulta a reação (I). Logo:
Alternativa B.
Pegadinha: A alternativa A engana quem simplesmente multiplica as três constantes, esquecendo que a reação (II) precisa ser invertida (usa-se 1/K_1).
Por que as outras alternativas estão erradas
- Amultiplica as três constantes (K_1K_2K_3), sem inverter a de (II).
- Cresultado sem sentido para a combinação; parece dividir só K_2 por K_3 e ignorar K_1.
- Derra a montagem e a ordem de grandeza, sem chegar a K_2K_3/K_1.
- Eusa 1/(K_1K_2K_3) ou inverte tudo, obtendo o valor da reação oposta em magnitude errada.
Assunto: Constante de equilíbrio (Kc e Kp).
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