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PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 72 da FUVEST 2003

1ª fase · Química: Constante de equilíbrio (Kc e Kp)

Em uma experiência, aqueceu-se, a uma determinada temperatura, uma mistura de 0,40 mol de dióxido de enxofre e 0,20 mol de oxigênio, contidos em um recipiente de 1L e na presença de um catalisador. A equação química, representando a reação reversível que ocorre entre esses dois reagentes gasosos, é

\ce{2 SO2(g) + O2(g) <=> 2 SO3(g)}

As concentrações dos reagentes e do produto foram determinadas em vários tempos, após o início da reação, obtendo-se o gráfico:

Gráfico de Concentração (mol/L) em função do tempo, mostrando três curvas: uma que parte de 0,40 mol/L e decai até estabilizar em aproximadamente 0,35 mol/L; outra que parte de 0,20 mol/L e decai até estabilizar em aproximadamente 0,18 mol/L; e uma que parte de 0 e sobe até estabilizar em aproximadamente 0,05 mol/L.

Em uma nova experiência, 0,40 mol de trióxido de enxofre, contido em um recipiente de 1L, foi aquecido à mesma temperatura da experiência anterior e na presença do mesmo catalisador. Acompanhando-se a reação ao longo do tempo, deve-se ter, ao atingir o equilíbrio, uma concentração de \ce{SO3} de aproximadamente

  1. A
    0{,}05\ \text{mol/L}
  2. B
    0{,}18\ \text{mol/L}
  3. C
    0{,}20\ \text{mol/L}
  4. D
    0{,}35\ \text{mol/L}
  5. E
    0{,}40\ \text{mol/L}
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Resolução comentada

Um equilíbrio químico pode ser atingido pelos dois sentidos da reação. Partindo de 0{,}40 mol de \ce{SO3}, o sistema chega às mesmas concentrações de equilíbrio da primeira experiência, desde que a temperatura seja a mesma. Isso vale porque 0{,}40 mol de \ce{SO3} equivale, em átomos, a 0{,}40 mol de \ce{SO2} + 0{,}20 mol de \ce{O2}.

Pelo gráfico, o equilíbrio da primeira experiência tem:

  1. [\ce{SO2}] \approx 0{,}35 mol/L
  2. [\ce{O2}] \approx 0{,}18 mol/L
  3. [\ce{SO3}] \approx 0{,}05 mol/L

Conferindo: o \ce{SO2} consumiu 0{,}05 mol e formou 0{,}05 mol de \ce{SO3}, o que é coerente com a proporção 2:2. O \ce{O2} consumiu cerca de 0{,}025 mol, valor próximo do lido no gráfico, de modo que a leitura é consistente.

A constante K_c = \dfrac{[\ce{SO3}]^2}{[\ce{SO2}]^2[\ce{O2}]} depende só da temperatura. Como ela é a mesma, o novo equilíbrio tem as mesmas concentrações. Na nova experiência, o \ce{SO3} se decompõe parcialmente, indo de 0{,}40 mol/L até 0{,}05 mol/L, e forma 0{,}35 mol/L de \ce{SO2} e 0{,}175 mol/L de \ce{O2}. Esses valores coincidem com o gráfico.

A concentração de \ce{SO3} no equilíbrio é, portanto, de aproximadamente 0{,}05 mol/L.

Alternativa A.

Pegadinha: A alternativa E engana quem acha que o \ce{SO3} permanece em 0{,}40 mol/L; B e D trocam a espécie lida no gráfico.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • BÉ a concentração de equilíbrio do \ce{O2} no gráfico, não a do \ce{SO3}.
  • CValor sem relação com o equilíbrio; é a concentração inicial de \ce{O2} da primeira experiência.
  • DÉ a concentração de equilíbrio do \ce{SO2}, não a do \ce{SO3}.
  • EÉ a concentração inicial de \ce{SO3}; ignora que ele se decompõe até o equilíbrio.

Assunto: Constante de equilíbrio (Kc e Kp).

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Ver como caiu na prova Questão 72 no caderno V da FUVEST 2003

Fonte: FUVEST 2003. Prova oficial ↗