PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 40 do IME 2024

Prova objetiva · Química

Na figura abaixo encontra-se ilustrada uma mistura em equilíbrio composta por \ce{BaCO3(s)}, \ce{BaO(s)} e \ce{CO2(g)}, em sistema fechado, resultante da decomposição endotérmica do carbonato de bário.

Esquema de um recipiente fechado retangular contendo três círculos na parte superior, identificados como CO₂, e dois blocos na parte inferior, identificados como BaO, à esquerda, e BaCO₃, à direita.

Considere as seguintes situações, tendo por base as moléculas de \ce{CO2(g)}:

i) o equilíbrio após uma adição de moléculas de \ce{CO2(g)}, de forma a triplicar a quantidade desse gás; e
ii) a mistura em equilíbrio a uma temperatura mais elevada.

A alternativa que melhor ilustra as situações i e ii, respectivamente, é:

  1. A
    Dois recipientes retangulares separados pela palavra “e”, cada um com um bloco inferior identificado como “Sólidos”. O recipiente à esquerda contém nove círculos, três na fileira superior e seis na inferior; o recipiente à direita contém doze círculos, quatro na fileira superior e oito na inferior.
  2. B
    Dois recipientes retangulares separados pela palavra “e”, cada um com um bloco inferior identificado como “Sólidos”. O recipiente à esquerda contém três círculos, um acima de outros dois; o recipiente à direita não contém círculos.
  3. C
    Dois recipientes retangulares separados pela palavra “e”, cada um com um bloco inferior identificado como “Sólidos”. O recipiente à esquerda não contém círculos; o recipiente à direita contém três círculos, um acima de outros dois.
  4. D
    Dois recipientes retangulares separados pela palavra “e”, cada um com um bloco inferior identificado como “Sólidos”. O recipiente à esquerda contém nove círculos, três na fileira superior e seis na inferior; o recipiente à direita contém um círculo.
  5. E
    Dois recipientes retangulares separados pela palavra “e”, cada um com um bloco inferior identificado como “Sólidos”. O recipiente à esquerda contém três círculos, um acima de outros dois; o recipiente à direita contém doze círculos, quatro na fileira superior e oito na inferior.
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Resolução comentada

A reação é \ce{BaCO3(s) <=> BaO(s) + CO2(g)}, endotérmica. Os sólidos não entram na expressão da constante, então K_c = [\ce{CO2}] (ou K_p = P_{\ce{CO2}}). Para uma dada temperatura, a concentração de \ce{CO2} no equilíbrio é fixa.

Situação i: a figura inicial tem 3 moléculas de \ce{CO2} no recipiente. Ao triplicar a quantidade, teríamos 9. Pelo Princípio de Le Chatelier, o equilíbrio se desloca para a esquerda, consumindo o excesso de \ce{CO2} para formar \ce{BaCO3}. Como K_c só depende da temperatura e vale [\ce{CO2}], a concentração volta ao valor original. No novo equilíbrio, o recipiente tem de novo 3 moléculas de \ce{CO2} (o excesso foi consumido e os sólidos apenas mudam de quantidade).

Situação ii: a reação é endotérmica, então o aumento de temperatura desloca o equilíbrio para a direita, no sentido de absorver calor. Mais \ce{CO2} é produzido e K_c aumenta. Logo, o número de moléculas deve ser maior que 3. Entre as opções, o recipiente com 12 moléculas ilustra isso.

Assim, a sequência é: 3 moléculas (situação i) e 12 moléculas (situação ii).

Alternativa E.

Pegadinha: A alternativa A engana ao manter as 9 moléculas após a adição de \ce{CO2}, ignorando que K_c=[\ce{CO2}] só depende da temperatura.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • Amostra 9 moléculas em i, esquecendo que o excesso é consumido e a concentração volta ao valor de K_c.
  • Bem ii não há \ce{CO2}, como se o aquecimento deslocasse o equilíbrio para a esquerda.
  • Cinverte as situações: zero moléculas em i e 3 em ii, sem coerência com Le Chatelier nem com K_c.
  • Dem i usa 9 moléculas e em ii reduz o \ce{CO2}, contrariando o caráter endotérmico.

Assuntos: equilíbrio químico, princípio de Le Chatelier.

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Fonte: IME 2024 · Prova objetiva. Prova oficial ↗