IME/ITA ⇒ (ITA 1996) Equilíbrio Químico Tópico resolvido

[Leandro]

O meu problema é com a segunda parte da alternativa D. Sei que a variação da pressão, devido ao aumento da temperatura e pela equação de Clapeyron é no mínimo de [tex3]10 \%[/tex3]

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[tex3]10 \%[/tex3]

. Sei também que vai ser maior que [tex3]10 \%[/tex3]

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[tex3]10 \%[/tex3]

pois a reação apresentada é endotérmica ([tex3]\Delta H \,\, > \,\, 0[/tex3]

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[tex3]\Delta H \,\, > \,\, 0[/tex3]

) e, portanto o aumento da temperatura favorece o sentido da esquerda pra direita, aumentando o número de mols de gás e consequentemente a pressão total do sistema. O problema é: como saber que não chega a duplicar o número de mols, como afirma a alternativa D?

Um cilindro provido de torneira contém uma mistura de [tex3]N_{2}O_{4 (g)}[/tex3]

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[tex3]N_{2}O_{4 (g)}[/tex3]

e [tex3]NO_{2 (g)}[/tex3]

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[tex3]NO_{2 (g)}[/tex3]

. Entre estas substâncias se estabelece, rapidamente, o equilíbrio [tex3]N_{2}O_{4 (g)} \,\, \rightleftharpoons 2 \, NO_{2 (g)}[/tex3]

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[tex3]N_{2}O_{4 (g)} \,\, \rightleftharpoons 2 \, NO_{2 (g)}[/tex3]

, DE > ZERO. Mantendo o volume (V) constante, a temperatura é aumentada de [tex3]27 \, ^{0}C[/tex3]

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[tex3]27 \, ^{0}C[/tex3]

para [tex3]57 \, ^{0}C[/tex3]

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[tex3]57 \, ^{0}C[/tex3]

. Diante deste aumento de temperatura, restabelecido o equilíbrio, podemos concluir que a pressão total ([tex3]P_{t}[/tex3]

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[tex3]P_{t}[/tex3]

) vai:
a) Aumentar cerca de [tex3]10 \, \%[/tex3]

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[tex3]10 \, \%[/tex3]

.
b) Aproximadamente duplicar.
c) Permanecer aproximadamente constante.
d) Aumentar mais que [tex3]10 \, \%[/tex3]

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[tex3]10 \, \%[/tex3]

, sem chegar a duplicar.
e) Aumentar menos do que [tex3]10 \, \%[/tex3]

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[tex3]10 \, \%[/tex3]

, porém mais que [tex3]1 \, \%[/tex3]

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[tex3]1 \, \%[/tex3]

.

[Jigsaw]

Leandro, primeiro indicamos as grandezas no início e no final do equilíbrio:

Início
Ti = 27º C
Pi

Final
Tf = 57 ºC
Pf

V=cte

[tex3]N_2O_{4(g)}\:\rightleftarrows\:2\ NO_{2(g)}\Delta E>0[/tex3]

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[tex3]N_2O_{4(g)}\:\rightleftarrows\:2\ NO_{2(g)}\Delta E>0[/tex3]

reação direta: ENDO
reação inversa: EXO

Considerando que o equilíbrio será deslocado para a direita, pois o aumento da temperatura favorece a reação endotérmica, a quantidade em mols irá aumentar. Calculando primeiramente o aumento de pressão sem alteração da quantidade de mols no sistema, usando PV = nRT, tempos:

a 27ºC
Pi.V = nRT
[tex3]\frac{nR}{V}=\frac{Pi}{300}[/tex3]

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[tex3]\frac{nR}{V}=\frac{Pi}{300}[/tex3]

a 57ºC
Pf.V = nR.300
[tex3]\frac{nR}{V}=\frac{Pf}{300}[/tex3]

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[tex3]\frac{nR}{V}=\frac{Pf}{300}[/tex3]

Igualando, temos:

[tex3]\frac{Pi}{300}=\frac{Pf}{330}[/tex3]

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[tex3]\frac{Pi}{300}=\frac{Pf}{330}[/tex3]

[tex3]\boxed{Pf=1,1.Pi}\rightarrow aumento\ de\ 10\%[/tex3]

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[tex3]\boxed{Pf=1,1.Pi}\rightarrow aumento\ de\ 10\%[/tex3]

Aumentando a quantidade de mols, a pressão aumentará mais que 10% sem chegar a duplicar porque a reação não se deslocará totalmente para a direita.

RESPOSTA = Portanto a alternativa correta é a d) Aumentar mais que 10%, sem chegar a duplicar.