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PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 10 (Química) do ITA 2016

Química · Química: Constante de equilíbrio (Kc e Kp)

Texto-base das questões 01 a 20 · Química

Constante de Avogadro (\text{N}_\text{A}) = 6{,}02 \times 10^{23}\text{ mol}^{-1}
Constante de Faraday (F) = 9{,}65 \times 10^4\text{ C}\cdot\text{mol}^{-1} = 9{,}65 \times 10^4\text{ A}\cdot\text{s}\cdot\text{mol}^{-1} = 9{,}65 \times 10^4\text{ J}\cdot\text{V}^{-1}\cdot\text{mol}^{-1}
Volume molar de gás ideal = 22{,}4\text{ L} (CNTP)
Carga elementar = 1{,}602 \times 10^{-19}\text{ C}
Constante dos gases (R) = 8{,}21 \times 10^{-2}\text{ atm}\cdot\text{L}\cdot\text{K}^{-1}\cdot\text{mol}^{-1} = 8{,}31\text{ J}\cdot\text{K}^{-1}\cdot\text{mol}^{-1} = 1{,}98\text{ cal}\cdot\text{K}^{-1}\cdot\text{mol}^{-1} =
= 62{,}4\text{ mmHg}\cdot\text{L}\cdot\text{K}^{-1}\cdot\text{mol}^{-1}
Constante gravitacional (g) = 9{,}81\text{ m}\cdot\text{s}^{-2}
Constante de Planck (h) = 6{,}626 \times 10^{-34}\text{ m}^2\cdot\text{kg}\cdot\text{s}^{-1}
Velocidade da luz no vácuo = 3{,}0 \times 10^8\text{ m}\cdot\text{s}^{-1}

DEFINIÇÕES

Pressão de 1\text{ atm} = 760\text{ mmHg} = 101325\text{ N}\cdot\text{m}^{-2} = 760\text{ Torr} = 1{,}01325\text{ bar}

1\text{ J} = 1\text{ N}\cdot\text{m} = 1\text{ kg}\cdot\text{m}^2\cdot\text{s}^{-2}. \ln 2 = 0{,}693

Condições normais de temperatura e pressão (CNTP): 0^\circ\text{ C} e 760\text{ mmHg}

Condições ambientes: 25^\circ\text{ C} e 1\text{ atm}

Condições padrão: 1\text{ bar}; concentração das soluções = 1\text{ mol}\cdot\text{L}^{-1} (rigorosamente: atividade unitária das espécies); sólido com estrutura cristalina mais estável nas condições de pressão e temperatura em questão.

(s) = sólido. (\ell) = líquido. (g) = gás. (aq) = aquoso. (CM) = circuito metálico. (conc) = concentrado.

(ua) = unidades arbitrárias. [X] = concentração da espécie química X em \text{mol}\cdot\text{L}^{-1}.

MASSAS MOLARES

Elemento Químico Número Atômico Massa Molar (\text{g}\cdot\text{mol}^{-1}) Elemento Químico Número Atômico Massa Molar (\text{g}\cdot\text{mol}^{-1})
H 1 1,01 Cr 24 52,00
He 2 4,00 Mn 25 54,94
Li 3 6,94 Fe 26 55,85
C 6 12,01 Co 27 58,93
N 7 14,01 Cu 29 63,55
O 8 16,00 Zn 30 65,38
Na 11 22,99 Br 35 79,90
Mg 12 24,31 Ag 47 107,87
P 15 30,97 I 53 126,90
S 16 32,06 Pt 78 195,08
Cl 17 35,45 Hg 80 200,59
K 19 39,10 Pb 82 207,21
Ca 20 40,08

Quantidades iguais de \ce{H2(g)} e \ce{I2(g)} foram colocadas em um frasco, com todo o sistema à temperatura T, resultando na pressão total de 1 bar. Verificou-se que houve a produção de \ce{HI(g)}, cuja pressão parcial foi de 22{,}8\text{ kPa}. Assinale a alternativa que apresenta o valor que mais se aproxima do valor CORRETO da constante de equilíbrio desta reação.

  1. A
    0,295
  2. B
    0,350
  3. C
    0,490
  4. D
    0,590
  5. E
    0,700
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Resolução comentada

A reação é \ce{H2(g) + I2(g) <=> 2HI(g)}. Como o número de mols de gás não muda (2 mols de reagentes e 2 de produto), K_p não depende da unidade de pressão e a pressão total permanece constante em 1 bar = 100\ \text{kPa}.

Como as quantidades iniciais de \ce{H2} e \ce{I2} são iguais, no equilíbrio as pressões parciais deles também são iguais.

  1. Pressão parcial do HI: 22{,}8\ \text{kPa}.
  2. Pressão restante: 100 - 22{,}8 = 77{,}2\ \text{kPa}, dividida igualmente entre \ce{H2} e \ce{I2}, o que dá 38{,}6\ \text{kPa} cada.
  3. Constante de equilíbrio:
K_p=\frac{p_{\ce{HI}}^2}{p_{\ce{H2}}\cdot p_{\ce{I2}}}=\frac{(22{,}8)^2}{(38{,}6)^2}=\left(\frac{22{,}8}{38{,}6}\right)^2
  1. Razão: \dfrac{22{,}8}{38{,}6}\approx 0{,}5907, e elevando ao quadrado: K_p\approx 0{,}349.

O valor mais próximo é 0{,}350.

Alternativa B.

Pegadinha: A alternativa D engana quem esquece de elevar a pressão do HI ao quadrado, parando na razão 0,59.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • ANão corresponde a nenhuma razão correta de pressões; provavelmente erro de conta ao dividir ou elevar ao quadrado.
  • CValor sem relação com as pressões parciais corretas; não resulta de (22{,}8/38{,}6)^2.
  • DÉ a razão 22{,}8/38{,}6\approx0{,}59 sem elevar ao quadrado (esquece o coeficiente 2 do HI).
  • EValor sem base no cálculo; não decorre das pressões parciais de equilíbrio.

Assunto: Constante de equilíbrio (Kc e Kp).

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Fonte: ITA 2016 · Química. Prova oficial ↗