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![Equilíbrio Químico
N2O4(g) ⇌ 2 NO2(g)
Variação das concentrações dos reagentes e dos produtos da reação para diferentes
concentrações iniciais, a uma temperatura T (298 K).
A composição do estado de equilíbrio atingido depende das condições iniciais do
sistema.
Sílvia Nunes
PÁGINA 4
Equilíbrio Químico
[N2O4] =0,020 mol dm-3
[N2O4] =0,010 mol dm-3 [NO2] =0,020 mol dm-3](https://image.slidesharecdn.com/extensodereaes-230905091538-bfe56d6f/85/Extensao-de-reacoes-pdf-4-320.jpg)
Extensão de reações.pdf
- 1. Estado de equilíbrio Constantede equilíbrio das reações direta e inversa SÍLVIA NUNES 11º ano Extensão das reações químicas
- 2. CONSTANTES DE EQUILÍBRIODAS REAÇÕES DIRETA E INVERSA Equilíbrio químico e constantes de equilíbrio de reações reversíveis Que informação é dada pela constante de equilíbrio? Como comparar a extensão das reações direta e inversa numa reação reversível? Sílvia Nunes PÁGINA 2 Extensão das reações químicas
- 3. Equilíbrio Químico O estadode equilíbrio pode ser estabelecido a partir de qualquer combinação de reagentes e/ou produtos, desde que todos os reagentes, ou todos os produtos, estejam presentes no início da reação. N2O4(g) ⇌ 2 NO2(g) Variação das concentrações dos reagentes e dos produtos da reação com o tempo, para diferentes concentrações iniciais, a uma temperatura T. Sílvia Nunes PÁGINA 3 Equilíbrio Químico Escola Virtual
- 4. Equilíbrio Químico N2O4(g) ⇌2 NO2(g) Variação das concentrações dos reagentes e dos produtos da reação para diferentes concentrações iniciais, a uma temperatura T (298 K). A composição do estado de equilíbrio atingido depende das condições iniciais do sistema. Sílvia Nunes PÁGINA 4 Equilíbrio Químico [N2O4] =0,020 mol dm-3 [N2O4] =0,010 mol dm-3 [NO2] =0,020 mol dm-3
- 5. TABELA I –DIFERENTES ESTADOS DE EQUILÍBRIO DA DECOMPOSIÇÃO DO TETRÓXIDO DE DINITROGÉNIO, EM FASE GASOSA A TEMPERATURA (298 K). N2O4(g) ⇌ 2 NO2(g) Sílvia Nunes PÁGINA 5 Equilíbrio Químico Experiência Estado inicial 𝒄𝒊/𝒎𝒐𝒍 𝒅𝒎−𝟑 Estado de equilíbrio 𝒄𝒆/𝒎𝒐𝒍 𝒅𝒎−𝟑 𝑵𝑶𝟐 𝒆 𝑵𝟐𝑶𝟒 𝒆 𝑵𝑶𝟐 𝟐 𝒆 𝑵𝟐𝑶𝟒 𝒆 N2O4 NO2 N2O4 NO2 1 0,010 0 2 0,020 0 3 0 0,020
- 6. Pode haver umainfinidade de estados de equilíbrio diferentes, mas a relação 𝐍𝐎𝟐 𝟐 𝐍𝟐𝐎𝟒 , mantém-se constante e tem o valor aproximado de 0,0065, enquanto a temperatura se mantiver inalterada, independentemente das concentrações iniciais. TABELA I – DIFERENTES ESTADOS DE EQUILÍBRIO DA DECOMPOSIÇÃO DO TETRÓXIDO DE DINITROGÉNIO, EM FASE GASOSA A TEMPERATURA CONSTANTE (298 K) Sílvia Nunes PÁGINA 6 Equilíbrio Químico Experiência Estado inicial 𝒄𝒊/𝒎𝒐𝒍 𝒅𝒎−𝟑 Estado de equilíbrio 𝒄𝒆/𝒎𝒐𝒍 𝒅𝒎−𝟑 𝑵𝑶𝟐 𝒆 𝑵𝟐𝑶𝟒 𝒆 𝑵𝑶𝟐 𝟐 𝒆 𝑵𝟐𝑶𝟒 𝒆 N2O4 NO2 N2O4 NO2 1 0,010 0 0,0067 0,0066 1 0,0065 2 0,020 0 0,015 0,0099 0,66 0,0065 3 0 0,020 0,0067 0,0066 1 0,0065 N2O4(g) ⇌ 2 NO2(g)
- 7. Constante de equilíbrio SílviaNunes PÁGINA 7 Constante de equilíbrio |A|e, |B|e, |C|e e |D|e – Valores numéricos das concentrações no equilíbrio, sem unidades, tendo como referência mol dm−3. Para a reação genérica: a A + b B ⇌ c C + d D, a expressão da constante de equilíbrio Kc é: 𝐾c = C e c × D e d A e a × B e b Produtos no numerador Reagentes no denominador Coeficientes estequiométricos Grandeza adimensional Índices: “c” em K refere-se a concentrações “e” refere-se a concentrações em equilíbrio
- 8. ATENÇÃO: Os sólidose os líquidos puros não são escritos, pois eles possuem concentração constante (incluída na constante de equilíbrio, Kc). Em equilíbrios em soluções aquosas diluídas considera-se que a água está praticamente pura, pelo que |H2O|e não aparece na constante de equilíbrio. N2H2 (aq) + H2O (ℓ) ⇌ N2H3 + (aq) + OH− (aq) 𝐾c = N2H3 + e × OH− 𝐞 N2H2 𝐞 Constante de equilíbrio Na expressão de Kc só devem ser expressas as concentrações de componentes gasosos e em solução aquosa, que são as concentrações que sofrem variações. Sílvia Nunes PÁGINA 8 Constante de equilíbrio
- 9. Numa reação emque a água intervém sem ser como solvente, |H2O|e deve aparecer na constante de equilíbrio. É o que acontece na reação em fase líquida: CH3COOC2H5 (l) + H2O (l) ⇌ CH3CO2H (l) + C2H5OH (l) 𝐾𝑐 = 𝐂𝐇𝟑𝐂𝐎𝟐𝐇 e × 𝐂𝟐𝐇𝟓𝐎𝐇 𝐞 𝐂𝐇𝟑𝐂𝐎𝐎𝐂𝟐𝐇𝟓 𝐞 × 𝐇𝟐𝐎 𝐞 Sílvia Nunes PÁGINA 9 Constante de equilíbrio Constante de equilíbrio
- 10. Constante de equilíbrio •não depende das concentrações das substâncias inicialmente presentes para sistemas químicos suficientemente diluídos; • depende da temperatura; • aplica-se apenas a uma equação química em particular. Se uma equação química for escrita com coeficientes estequiométricos diferentes, a constante de equilíbrio correspondente também será diferente. A constante de equilíbrio é um valor que caracteriza o equilíbrio de uma reação química e: Sílvia Nunes PÁGINA 10 Constante de equilíbrio 𝐾c = 𝐶 𝑒 𝑐 × 𝐷 𝑒 𝑑 𝐴 𝑒 𝑎 × 𝐵 𝑒 𝑏
- 11. Equilíbrio químico econstantes de equilíbrio Que informação é dada pela constante de equilíbrio? É uma medida da maior ou menor extensão das reações químicas Grau de conversão reagentes → produtos Sílvia Nunes PÁGINA 11 Constantes de equilíbrio Extensão das reações
- 12. Sílvia Nunes PÁGINA 12 Constantesde equilíbrio Extensão das reações Se, no equilíbrio, a concentração dos produtos for superior à concentração dos reagentes, é favorecida a reação direta ou a reação inversa? 𝑘𝑐 ≥ 1 Predominância dos produtos de reação no equilíbrio 𝐾c = 𝐶 𝑒 𝑐 × 𝐷 𝑒 𝑑 𝐴 𝑒 𝑎 × 𝐵 𝑒 𝑏
- 13. Sílvia Nunes PÁGINA 13 Constantesde equilíbrio Extensão das reações Constante de equilíbrio das reações direta e inversa C CC C C Quanto maior for a constante de equilíbrio de uma reação química, mais extensa é a reação direta (e menos extensa é a reação inversa).
- 14. Sílvia Nunes PÁGINA14 Constantes de equilíbrio Extensão das reações C Tempo 2,000 Concentração/moldm -3 HI H2e I2 1,000 1,573 0,213 CONSTANTES DE EQUILÍBRIO DAS REAÇÕES DIRETA Quanto maior for a constante de equilíbrio de uma reação química, mais extensa é a reação direta
- 15. Sílvia Nunes PÁGINA 15 Constantesde equilíbrio Extensão das reações C Tempo 2,000 Concentração/moldm -3 HI H2 e I2 1,000 1,573 0,213 Quanto maior for a constante de equilíbrio de uma reação química reversível no sentido direto (Kc), menor é o valor da constante de equilíbrio dessa reação no sentido inverso (𝐾𝑐 ′), e vice-versa. CONSTANTES DE EQUILÍBRIO DAS REAÇÕES INVERSA
- 16. 16 t t KC >105 KC ≈ 100 KC < 10-2 c c c t t A. H2(g) + Cl2(g) → 2 HCl(g) ; Kc (298 K) = 2,5 x 1033 B. H2(g) + I2(g) ⇌ 2 HI(g); Kc (298 K) = 55,0 C. N2 (g) + O2(g) ⇌ 2 NO (g); Kc (298 K) = 5,3 x 10 –31 CONSTANTES DE EQUILÍBRIO DAS REAÇÕES DIRETA Sílvia Nunes PÁGINA 16 Constantes de equilíbrio Extensão das reações
- 17. 1. Selecione, justificando,a afirmação correta tendo em conta a reação apresentada e o valor da sua constante de equilíbrio. O valor da constante de equilíbrio desta reação é constante e igual a 2,4 × 102 quaisquer que sejam as condições em que ocorre. (A) A reação direta é pouco extensa. (B) A reação inversa possui uma constante de equilíbrio igual a 2,4 × 102. (C) Quando atingido o equilíbrio químico há uma predominância dos produtos da reação sobre os reagentes. (D) CO (g) + H2O (g) ⇌ CO2 (g) + H2 (g) Kc (200 °C) = 2,4 × 102 Sílvia Nunes PÁGINA 17 Exercícios práticos QUESTÃO
- 18. Opção D. Como oKc (200 °C) é elevado, a reação direta é muito extensa existindo, no equilíbrio, predominância dos produtos da reação sobre os reagentes. Resolução: 1. Selecione, justificando, a afirmação correta tendo em conta a reação apresentada e o valor da sua constante de equilíbrio. CO (g) + H2O (g) ⇌ CO2 (g) + H2 (g) Kc (200 °C) = 2,4 × 102 Sílvia Nunes PÁGINA 18 Exercícios práticos QUESTÃO
- 19. 2. Considere areação descrita pela seguinte equação química: CO(g) + 3 H2(g) ⇌ CH4(g) + H2O(g) Para a reação referida, a Kc obtida à temperatura de 1000 K foi 3 × 102 . QUESTÃO a) Escreva a expressão da constante de equilíbrio da reação. b) Calcule o valor da constante de equilíbrio da reação inversa à temperatura de 1000 K. Sílvia Nunes PÁGINA 19 Exercícios práticos 𝐾𝑐 = CH4 𝑒 H2O 𝑒 CO 𝑒 H2 𝑒 3
- 20. QUESTÃO Sílvia Nunes PÁGINA 20 Exercíciospráticos 3. O metanol é uma substân solvente ou como reagen O metanol é produzido po monóxido de carbono com seguinte equação química CO (g) + 2 A 327ºC, a constante de e essa temperatura, as conc H2 forem, respetivamente calcule a concentração de
- 21. 4. Num recipientede 10 litros introduziu-se uma mistura de 4 moles de N2(g) e 12 moles de H2(g). a) Escreva a reação química do equilíbrio. b) Num estado de equilíbrio observou-se que havia 0,92 moles de NH3(g), determine as concentrações de N2 e H2 no equilíbrio e a respetiva constante Kc. Sílvia Nunes PÁGINA 21 Exercícios práticos QUESTÃO
- 22. Equação química N2(g)+ 3H2(g) 2 NH3(g) 𝑛𝑖/ mol ∆𝒏 /mol 𝑛𝑒/mol 𝑐𝑒/mol dm-3 b) Num estado de equilíbrio observou-se que havia 0,92 moles de NH3(g), determine as concentrações de N2 e H2 no equilíbrio e a respetiva constante Kc. ⇌ Sílvia Nunes PÁGINA 22 Exercícios práticos
- 23. Equação química N2(g)+ 3H2(g) 2 NH3(g) 𝑛𝑖/ mol 4 12 0 ∆𝒏 /mol -𝑥 -3𝑥 +2𝑥 𝑛𝑒/mol 4-𝑥 12-3𝑥 2𝑥 4-0,46 12-3x0,46 0,93 𝑐𝑒/mol dm-3 3,54 10 10,62 10 0,92 10 0,92 moles de NH3 no equilíbrio b) Num estado de equilíbrio observou-se que havia 0,92 moles de NH3(g), determine as concentrações de N2 e H2 no equilíbrio e a respetiva constante Kc. 2𝑥 = 0,93 ֞ 𝑥 = 0,46 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 ֞ 𝐾𝑐 = (0,092)2 (0,354) × (1,062)3 = 1,996 × 10−2 ⇌ Sílvia Nunes PÁGINA 23 Exercícios práticos 𝐾c = 𝑁𝐻3 𝑒 2 𝑁2 𝑒 × 𝐻2 𝑒 3
- 24. QUESTÃO Sílvia Nunes PÁGINA 24 Exercíciospráticos Exame Nacional 2017 - 2º fase 5. a)
- 25. QUESTÃO Sílvia Nunes PÁGINA 25 Exercíciospráticos 5a)
- 26. QUESTÃO Sílvia Nunes PÁGINA 26 Exercíciospráticos 6.
- 27. Sílvia Nunes PÁGINA 27 Exercíciospráticos Equação química PCl5(g) PCl3(g) Cl2(g) 𝑛𝑖/ mol 3 0,80 0 ∆𝒏 /mol -𝑥 +𝑥 +𝑥 𝑛𝑒/mol 3-𝑥 0,8+𝑥 +𝑥 2,70 1,10 0,30 𝑐𝑒/mol dm-3 2,70 2,5 =1,08 1,10 2,5 =0,44 0,3 2,5 = 0,12 ⇌ ⇒ Como o volume do reator é de 2,5 dm3 , as concentrações no estado de equilíbrio são: Como não reagiu 90% da quantidade inicial de PCℓ5 , o rendimento, η , é de 10% ⇒ 𝑥 = 0,1 × 3 = 0,3 𝑚𝑜𝑙 6.