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PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 42 (1º exame) da FUVEST 1998

1º exame · Química: Constante de equilíbrio (Kc e Kp)

– Um recipiente fechado de 1 litro contendo inicialmente, à temperatura ambiente, 1 mol de \ce{I2} e 1 mol de \ce{H2} é aquecido a 300^\circ\text{C}. Com isto estabelece-se o equilíbrio

\ce{H2 (g) + I2 (g) <=> 2 HI (g)}

cuja constante é igual a 1{,}0 \times 10^2. Qual a concentração, em mol/L, de cada uma das espécies \ce{H2 (g)}, \ce{I2 (g)} e \ce{HI (g)}, nessas condições?

  1. A
    0, 0, 2
  2. B
    1, 1, 10
  3. C
    1/6, 1/6, 5/3
  4. D
    1/6, 1/6, 5/6
  5. E
    1/11, 1/11, 10/11
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Resolução comentada

Como o volume é 1 L, as quantidades em mol são iguais às concentrações em mol/L. Inicialmente: [\ce{H2}] = 1, [\ce{I2}] = 1 e [\ce{HI}] = 0.

Seja x a quantidade de \ce{H2} que reage. Pela proporção 1:1:2 da equação, \ce{H2} e \ce{I2} diminuem x e \ce{HI} aumenta 2x.

No equilíbrio:

  • [\ce{H2}] = 1 - x
  • [\ce{I2}] = 1 - x
  • [\ce{HI}] = 2x

A constante de equilíbrio é

K = \frac{[\ce{HI}]^2}{[\ce{H2}][\ce{I2}]} = \frac{(2x)^2}{(1-x)^2} = 100

Tirando a raiz quadrada dos dois lados (todas as concentrações são positivas):

\frac{2x}{1-x} = 10 \Rightarrow 2x = 10 - 10x \Rightarrow 12x = 10 \Rightarrow x = \frac{5}{6}

Então:

  • [\ce{H2}] = [\ce{I2}] = 1 - \frac{5}{6} = \frac{1}{6}\ \text{mol/L}
  • [\ce{HI}] = 2\cdot\frac{5}{6} = \frac{5}{3}\ \text{mol/L}

Conferindo: \dfrac{(5/3)^2}{(1/6)^2} = \dfrac{25/9}{1/36} = 100. ✔

Alternativa C.

Pegadinha: A alternativa D engana quem esquece que a formação de \ce{HI} é 2x (coeficiente 2), obtendo 5/6 em vez de 5/3.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • Aconsidera a reação completa, mas o equilíbrio com K=100 deixa reagentes.
  • Busa as concentrações iniciais dos reagentes e inventa [\ce{HI}]=10, sem balanço de massa.
  • Dacerta \ce{H2} e \ce{I2}, mas esquece de dobrar o \ce{HI} (2x); daria K=25.
  • Eresulta de usar x no lugar de 2x na expressão de K, não satisfazendo a conservação dos átomos.

Assunto: Constante de equilíbrio (Kc e Kp).

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Ver como caiu na prova Questão 42 no caderno V da FUVEST 1998

Fonte: FUVEST 1998 · 1º exame. Prova oficial ↗