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Questão 32 do IME 2021

Prova objetiva · Química

Seja a reação A(g) \rightleftharpoons 2B(g), a 298\text{ K} e 1\text{ atm}, com \Delta G^0_r = 0, sendo A e B gases ideais.

Considere as seguintes afirmativas.

I. No equilíbrio, o valor da pressão parcial de A é igual ao quadrado do valor da pressão parcial de B, para qualquer temperatura.

II. Um aumento na pressão parcial de A, a partir da situação de equilíbrio, causará o deslocamento da reação para a direita.

III. Se a reação direta for exotérmica, um aumento da temperatura da reação, favorecerá a formação de produto.

Está(ão) correta(s) a(s) afirmativa(s):

  1. A
    I, apenas.
  2. B
    I e II, apenas.
  3. C
    II, apenas.
  4. D
    I e III, apenas.
  5. E
    II e III, apenas.
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Resolução comentada

Como \Delta G^0_r = 0 a 298\text{ K}, temos \Delta G^0 = -RT\ln K_p, logo \ln K_p = 0 e K_p = 1 (a essa temperatura).

I. Para A \rightleftharpoons 2B, K_p = \dfrac{p_B^2}{p_A}. Com K_p = 1, p_A = p_B^2. Mas K_p = 1 vale só a 298\text{ K}: K_p depende da temperatura, e \Delta G^0 = 0 foi dado só para 298\text{ K}. Em outra temperatura, K_p \neq 1 (a menos que \Delta H^0 = 0). Afirmativa falsa.

II. Aumentando p_A a partir do equilíbrio, o quociente de reação Q = p_B^2/p_A fica menor que K_p. Para Q voltar a K_p, a reação precisa consumir A e formar B, ou seja, desloca-se para a direita. Afirmativa verdadeira.

III. Se a reação direta é exotérmica, aumentar a temperatura favorece o sentido endotérmico, que é o inverso. O equilíbrio vai para a esquerda e K_p diminui, então a formação de produto é desfavorecida. Afirmativa falsa.

Só a II está correta.

Alternativa C.

Pegadinha: A afirmativa I engana ao estender o K_p=1, válido apenas a 298 K, para qualquer temperatura.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • ATrata K_p=1 como válido para qualquer temperatura, mas K_p varia com a temperatura.
  • BInclui a I, que é falsa, pelo mesmo motivo.
  • DInclui a I (falsa) e a III, que erra o sentido do deslocamento ao aquecer uma reação exotérmica.
  • EInclui a III, mas aquecer uma reação exotérmica desloca o equilíbrio para os reagentes.

Assuntos: equilíbrio químico, princípio de Le Chatelier, energia livre e constante de equilíbrio.

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Fonte: IME 2021 · Prova objetiva. Prova oficial ↗