Questão 33 da FUVEST 2011

1ª fase

Em um funil de separação, encontram-se, em contato, volumes iguais de duas soluções: uma solução aquosa de \ce{I2}, de concentração 0{,}1 \times 10^{-3}\text{ mol/L}, e uma solução de \ce{I2} em \text{CC}\ell_4, de concentração 1{,}0 \times 10^{-3}\text{ mol/L}.

Funil de separação contendo duas fases líquidas: a superior identificada como " em água" e a inferior como " em ".

Considere que o valor da constante K_{\text{c}} do equilíbrio

\ce{I2(aq) <=> I2(CC\ell_4)}

é igual a 100, à temperatura do experimento, para concentrações expressas em \text{mol/L}.

Assim sendo, o que é correto afirmar a respeito do sistema descrito?

  1. A
    Se o sistema for agitado, o \ce{I2} será extraído do \text{CC}\ell_4 pela água, até que a concentração de \ce{I2} em \text{CC}\ell_4 se iguale a zero.
  2. B
    Se o sistema for agitado, o \ce{I2} será extraído da água pelo \text{CC}\ell_4, até que a concentração de \ce{I2} em água se iguale a zero.
  3. C
    Mesmo se o sistema não for agitado, a concentração de \ce{I2} no \text{CC}\ell_4 tenderá a aumentar e a de \ce{I2}, na água, tenderá a diminuir, até que se atinja um estado de equilíbrio.
  4. D
    Mesmo se o sistema não for agitado, a concentração de \ce{I2} na água tenderá a aumentar e a de \ce{I2}, no \text{CC}\ell_4, tenderá a diminuir, até que se atinja um estado de equilíbrio.
  5. E
    Quer o sistema seja agitado ou não, ele já se encontra em equilíbrio e não haverá mudança nas concentrações de \ce{I2} nas duas fases.
Reportar erro na questão
O que está errado?
Sem cadastro: não guardamos quem enviou.
Resolução comentada

Para saber em que sentido o sistema evolui, compare o quociente de reação Q com a constante K_c.

O equilíbrio é \ce{I2(aq) <=> I2(CC\ell_4)}, então:

K_c = \frac{[\ce{I2}]_{\text{CC}\ell_4}}{[\ce{I2}]_{\text{aq}}} = 100
  1. Concentrações iniciais: [\ce{I2}]_{\text{CC}\ell_4} = 1{,}0\times10^{-3}\ \text{mol/L} e [\ce{I2}]_{\text{aq}} = 0{,}1\times10^{-3}\ \text{mol/L}.
  2. Quociente de reação:
Q = \frac{1{,}0\times10^{-3}}{0{,}1\times10^{-3}} = 10
  1. Comparação: Q = 10 < K_c = 100.

Como Q < K_c, há pouco produto em relação ao equilíbrio. A reação é favorecida no sentido direto, ou seja, o \ce{I2} passa da água para o \text{CC}\ell_4. Assim, [\ce{I2}] no \text{CC}\ell_4 aumenta e [\ce{I2}] na água diminui, até Q = K_c.

A agitação só acelera o processo, aumentando a área de contato entre as fases. Sem agitar, a transferência ocorre na interface, mais lentamente, mas a tendência é a mesma. Além disso, o equilíbrio nunca leva uma concentração a zero, pois K_c é finito.

Alternativa C.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AInverte o sentido da transferência e ainda supõe que a concentração vá a zero, o que o equilíbrio não permite.
  • BO sentido está certo, mas o equilíbrio com K_c finito não leva a concentração na água a zero.
  • DInverte o sentido: como Q<K_c, o \ce{I2} vai da água para o \text{CC}\ell_4.
  • EO sistema não está em equilíbrio, pois Q=10 é diferente de K_c=100.

Assuntos: equilíbrio químico, constante de equilíbrio, quociente de reação.

Reportar erro na resolução
O que está errado?
Sem cadastro: não guardamos quem enviou.
Ver como caiu na prova Questão 33 no caderno da FUVEST 2011