Questão 10 da UNICAMP 2027

Question

Como afirma Vaclav Smil em Enriching the Earth, “nenhuma invenção foi tão fundamental para sustentar as grandes populações humanas quanto a síntese da amônia a partir de seus elementos” (tradução livre), desenvolvida no início do século XX. Industrialmente a síntese da amônia é conduzida na presença de catalisadores, a alta temperatura e pressão. A figura a seguir apresenta informações sobre o equilíbrio dessa reação.

Gráfico da constante de equilíbrio K (eixo vertical, em escala logarítmica de 1 · 10⁻⁶ a 1 · 10⁶) em função da temperatura T em kelvin (eixo horizontal, de 200 a 900 K), exibindo uma curva decrescente para a reação 1/2 N₂(g) + 3/2 H₂(g) = NH₃(g) sob pressão de 300 atm.

(Texto e Figura adaptados de SMIL, V. Enriching the Earth: Fritz Haber, Carl Bosch, and the Transformation of World Food Production; The MIT Press: Cambridge, MA, 2001.)

De acordo com a figura, a formação do produto é

A
favorecida tanto com o aumento da temperatura, quanto com o aumento da pressão.
B
favorecida com o aumento da temperatura, mas desfavorecida com o aumento da pressão.
C
desfavorecida tanto com o aumento da temperatura, quanto com o aumento da pressão
D
desfavorecida com o aumento da temperatura, mas favorecida com o aumento da pressão.

Answer 1

PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 10 da UNICAMP 2027

1ª fase · Química: Deslocamento de equilíbrio (Le Chatelier)

Como afirma Vaclav Smil em Enriching the Earth, “nenhuma invenção foi tão fundamental para sustentar as grandes populações humanas quanto a síntese da amônia a partir de seus elementos” (tradução livre), desenvolvida no início do século XX. Industrialmente a síntese da amônia é conduzida na presença de catalisadores, a alta temperatura e pressão. A figura a seguir apresenta informações sobre o equilíbrio dessa reação.

Gráfico da constante de equilíbrio K (eixo vertical, em escala logarítmica de 1 · 10⁻⁶ a 1 · 10⁶) em função da temperatura T em kelvin (eixo horizontal, de 200 a 900 K), exibindo uma curva decrescente para a reação 1/2 N₂(g) + 3/2 H₂(g) = NH₃(g) sob pressão de 300 atm.

(Texto e Figura adaptados de SMIL, V. Enriching the Earth: Fritz Haber, Carl Bosch, and the Transformation of World Food Production; The MIT Press: Cambridge, MA, 2001.)

De acordo com a figura, a formação do produto é

A
favorecida tanto com o aumento da temperatura, quanto com o aumento da pressão.
B
favorecida com o aumento da temperatura, mas desfavorecida com o aumento da pressão.
C
desfavorecida tanto com o aumento da temperatura, quanto com o aumento da pressão
D
desfavorecida com o aumento da temperatura, mas favorecida com o aumento da pressão.

Escolha uma alternativa para conferir o gabarito.

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Resolução comentada

A figura mostra a constante de equilíbrio K em função da temperatura para a reação \frac{1}{2}\ce{N2(g)} + \frac{3}{2}\ce{H2(g)} \rightleftharpoons \ce{NH3(g)}.

Efeito da temperatura. K é a razão entre produtos e reagentes no equilíbrio. Quanto maior K, mais favorecida é a formação do produto. Pela curva, K cai de cerca de 10^5 (perto de 250 K) para cerca de 10^{-4} (perto de 900 K). Logo, aumentar a temperatura diminui K e desfavorece a formação de \ce{NH3}. Isso indica que a reação direta é exotérmica.

Efeito da pressão. A figura mostra só uma pressão (300 atm), então a pressão deve ser analisada pelo princípio de Le Chatelier:

Reagentes: \frac{1}{2} + \frac{3}{2} = 2 mol de gás.
Produto: 1 mol de gás.
Aumentar a pressão desloca o equilíbrio para o lado de menor número de mols gasosos, ou seja, para a formação de \ce{NH3}.

Portanto, a formação do produto é desfavorecida pelo aumento da temperatura e favorecida pelo aumento da pressão.

Alternativa D.

Por que as outras alternativas estão erradas

AErra a temperatura: K diminui com o aumento de T, então o produto é desfavorecido.
BInverte os dois efeitos: o aumento de T desfavorece e o de P favorece a formação de NH3.
CAcerta a temperatura, mas esquece que a pressão desloca o equilíbrio para o lado com menos mols de gás (NH3).

Assunto: Deslocamento de equilíbrio (Le Chatelier).

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Fonte: Comvest/Vestibular Unicamp 2027. Prova oficial ↗