PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 42 (2º exame) da UERJ 2015

2º exame · Ciências da Natureza · Química: Deslocamento de equilíbrio (Le Chatelier)

O craqueamento é uma reação química empregada industrialmente para a obtenção de moléculas mais leves a partir de moléculas mais pesadas. Considere a equação termoquímica abaixo, que representa o processo utilizado em uma unidade industrial para o craqueamento de hexano.

\ce{H3C-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3(g) <=> H3C-CH2-CH2-CH3(g) + H2C=CH2(g)} \qquad \Delta H > 0

Em um experimento para avaliar a eficiência desse processo, a reação química foi iniciada sob temperatura T_1 e pressão P_1. Após seis horas, a temperatura foi elevada para T_2, mantendo-se a pressão em P_1. Finalmente, após doze horas, a pressão foi elevada para P_2, e a temperatura foi mantida em T_2.

A variação da concentração de hexano no meio reacional ao longo do experimento está representada em:

  1. A
    Gráfico de concentração de hexano (mol × L⁻¹) em função do tempo (h), com marcações em 6 e 12 no eixo horizontal e sem valores numéricos no eixo vertical. A curva azul diminui inicialmente até um patamar; após 6 h, diminui até um patamar mais baixo; após 12 h, aumenta até um patamar intermediário, abaixo do primeiro.
  2. B
    Gráfico de concentração de hexano (mol × L⁻¹) em função do tempo (h), com marcações em 6 e 12 no eixo horizontal e sem valores numéricos no eixo vertical. A curva azul diminui inicialmente até um patamar; após 6 h, diminui até um segundo patamar mais baixo; após 12 h, diminui novamente até um terceiro patamar ainda mais baixo.
  3. C
    Gráfico de concentração de hexano (mol × L⁻¹) em função do tempo (h), com marcações em 6 e 12 no eixo horizontal e sem valores numéricos no eixo vertical. A curva azul diminui inicialmente até um patamar; após 6 h, aumenta até um segundo patamar mais alto; após 12 h, aumenta novamente até um terceiro patamar ainda mais alto.
  4. D
    Gráfico de concentração de hexano (mol × L⁻¹) em função do tempo (h), com marcações em 6 e 12 no eixo horizontal e sem valores numéricos no eixo vertical. A curva azul diminui inicialmente até um patamar; após 6 h, aumenta até um patamar mais alto; após 12 h, diminui até um patamar abaixo do primeiro.
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Resolução comentada

A reação é hexano ⇌ butano + eteno, com \Delta H > 0 (endotérmica). Em 1 mol de hexano gasoso formam-se 2 mol de gás, então há aumento no número de mols gasosos. Usamos o princípio de Le Chatelier em cada mudança.

  1. Início, em T_1 e P_1: o hexano é consumido até o equilíbrio, e sua concentração cai até um patamar.

  2. Aos 6 h, aumento de temperatura para T_2: a reação direta é endotérmica, então o aumento de temperatura a favorece. Mais hexano é consumido e sua concentração diminui até um novo patamar, mais baixo.

  3. Aos 12 h, aumento de pressão para P_2: o equilíbrio se desloca para o lado de menor número de mols gasosos, que é o lado do hexano (1 mol contra 2 mol). Logo, a reação inversa é favorecida e a concentração de hexano aumenta.

O gráfico deve mostrar queda inicial, nova queda após 6 h e aumento após 12 h. Isso corresponde ao gráfico A, no qual o último patamar fica acima do segundo, mas ainda abaixo do primeiro. Isso é coerente, pois a pressão só desfaz parte do efeito da temperatura.

Alternativa A.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • BMostra o hexano caindo após o aumento de pressão, mas a pressão maior favorece o lado com menos mols gasosos, o do hexano.
  • CMostra o hexano aumentando após o aumento de temperatura, mas a reação direta é endotérmica e a temperatura maior a favorece, consumindo hexano.
  • DInverte os dois efeitos: o hexano aumenta com a temperatura e diminui com a pressão.

Assunto: Deslocamento de equilíbrio (Le Chatelier).

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Ver como caiu na prova Questão 42 no caderno 2º Exame de Qualificação da UERJ 2015

Fonte: UERJ 2015 · 2º Exame de Qualificação. Prova oficial ↗