O valor da constante de equilíbrio, em concentração, da reação de esterificação

Lista de 10 exercícios de Química com gabarito sobre o tema Constante de Equilíbrio Kc) com questões de Vestibulares.


Você pode conferir as videoaulas, conteúdo de teoria, e mais questões sobre o tema aqui.

01. (PUC-RS) Um equilíbrio envolvido na formação da chuva ácida está representado pela equação:

2 SO2(g) + O2(g) ⇌ 2 SO3(g)

Em um recipiente de um litro, foram misturados 6 mols de dióxido de enxofre e 5 mols de oxigênio. Depois de algum tempo, o sistema atingiu o equilíbrio; o número de mols de trióxido de enxofre medido foi de 4. O valor aproximado da constante de equilíbrio é

  1. 0,53
  2. 0,66
  3. 0,75
  4. 1,33
  5. 2,33

02. (Fuvest) Um recipiente fechado de 1 litro, contendo inicialmente, à temperatura ambiente, 1 mol de I2 e 1 mol de H2, é aquecido a 300 °C. Com isto, estabelece-se o equilíbrio:

H2(g) + I2(g) ⇌ 2 HI(g)

cuja constante é igual a 1,0 · 10² . Qual a concentração, em mol/L, de cada uma das espécies H2(g), I2(g) e HI(g) nessas condições?

  1. 0, 0, 2
  2. 1, 1, 10
  3. 1/6, 1/6, 5/3
  4. 1/6, 1/6, 5/6
  5. 1/11, 1/11, 10/11

03. (Fuvest) N2O4 e NO2, gases poluentes do ar, encontram-se em equilíbrio, como indicado:

N2O4 ⇌ 2 NO2

Em uma experiência, nas condições ambientes, introduziu-se 1,50 mol de N2O4, em um reator de 2,0 litros.

Estabelecido o equilíbrio, a concentração de NO2 foi de 0,060 mol/L. Qual o valor da constante Kc, em termos de concentração desse equilíbrio?

  1. 2,4 · 10-3
  2. 4,8 · 10-3
  3. 5,0 · 10-3
  4. 5,2 · 10-3
  5. 8,3 · 10-2

04. (UFPB) 3,0 mols de H2 e 3,0 mols de I2 são colocados em um recipiente fechado de V(litros) e atingem o equilíbrio gasoso a 500°C, com constante de equilíbrio igual a 49. A concentração em mol/L de HI neste equilíbrio é aproximadamente:

  1. 1,2
  2. 2,3
  3. 3,5
  4. 4,7
  5. 5,6

05. (UECE) A 620 K, o valor de Kc para CO(g) + H2O(g) ⇌ CO2(g) + H2(g) é 324. Números iguais de mols de CO e H2O são adicionados a um recipiente, a 620 K. Depois de estabelecido o equilíbrio, (CO2) é igual a 9,0 M. A concentração de CO no equilíbrio é:

  1. 0,5 M
  2. 8,5 M
  3. 9,0 M
  4. 9,5 M

06. (Unifenas) O valor da constante de equilíbrio, em concentração, da reação de esterificação entre 1 mol de etanol e 1 mol de ácido acético, na temperatura T, é igual a 4. Dada a reação em equilíbrio:

C2H5OH + C2H3OOH ⇌ C2H3OOC2H5 + H2O

o número de mols do éster obtido no equilíbrio, na temperatura T, é aproximadamente:

  1. 3/4
  2. 2/3
  3. 1/3
  4. 1/4
  5. 1/2

07. (Unesp) Considere o equilíbrio a 25°C

PCℓ5(g) ⇌ PCℓ3(g) + Cℓ2(g)

Conhecendo-se as concentrações iniciais: (PCℓ5)i = 0,100 mol/L; (Cℓ2)i = 0,020 mol/L; (PCℓ3)i = 0 e a constante de equilíbrio (Kc = 0,030 mol/L) para a decomposição do PCℓ5 à mesma temperatura, a concentração de PCl5 no equilíbrio é igual a:

  1. 0,035
  2. 0,050
  3. 0,065
  4. 0,120
  5. 0,230

08. (UFPI) Um método proposto para coletar energia solar consiste na utilização desta energia para aquecer a 800 ºC trióxido de enxofre – SO3 – ocasionalmente a reação:

2 SO3(g) ⇌ 2 SO3(g) + O2(g)

Os compostos SO2 (g) e O2 (g), assim produzidos, são introduzidos em um trocador de calor de volume corresponde a 1,0 L e se recombinam produzindo SO3 e liberando calor. Se 5,0 mols de SO3 sofrem 60% de dissociação nesta temperatura marque o valor correto de Kc:

  1. 1,1
  2. 1,5
  3. 3,4
  4. 6,7
  5. 9,0

09. (FEI) Em um recipiente de volume V ocorre a seguinte reação de equilíbrio em fase gasosa: 1A + 1B ⇌ 2C. No início são colocados 6,5 mols de cada reagente e após atingido o equilíbrio, restaram 1,5 mols de cada reagente. A constante de equilíbrio (Kc) é igual a:

  1. 45 V
  2. 22,2 V
  3. 44,4 V2
  4. 44,4
  5. 22,2 V

10. (UECE) A 620 K, o valor de Kc para CO(g) + H2O(g) ⇌ CO2(g) + H2(g) é 324. Números iguais de mols de CO e H2O são adicionados a um recipiente, a 620 K. Depois de estabelecido o equilíbrio, (CO2) é igual a 9,0 M. A concentração de CO no equilíbrio é:

  1. 0,5 M
  2. 8,5 M
  3. 9,0 M
  4. 9,5 M

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O cálculo da constante de equilíbrio envolve uma relação entre os participantes do produto e do reagente de uma reação química que se encontra em equilíbrio. Uma reação está em equilíbrio sempre que a velocidade da reação direta (para a direita) é igual à da reação inversa (para a esquerda).

O valor da constante de equilíbrio, em concentração, da reação de esterificação

Equação genérica de uma reação química em equilíbrio

De uma forma geral, o cálculo da constante de equilíbrio químico pode ser realizado por meio das seguintes variáveis:

  • Concentrações em mol/L dos participantes;

  • Grau do equilíbrio;

  • Pressões parciais dos participantes;

→ Cálculo da constante de equilíbrio em termos de concentração em mol/L

A constante do equilíbrio pode ser calculada por meio das concentrações em mol/L, sendo chamada, por isso, de Kc. Para calcular o Kc, basta montar a expressão do equilíbrio e utilizar os valores das concentrações molares dos participantes, desde que elas estejam no equilíbrio.

Veja um exemplo:

Considere este equilíbrio:

O valor da constante de equilíbrio, em concentração, da reação de esterificação

Equação genérica de uma reação química em equilíbrio

A expressão do Kc deve apresentar a multiplicação das concentrações dos produtos (C, D) elevadas aos seus respectivos expoentes (c,d) e divididas pela multiplicação das concentrações dos reagentes (A,B) elevadas aos seus respectivos expoentes (a, b):

Kc = [C]c.[D]d
        [A]a.[B]b

OBS.: Se alguns dos participantes estiver no estado sólido ou no estado líquido, jamais participará do cálculo do Kc.

Exemplo: (UNB) O pentacloreto de fósforo é um reagente muito importante em Química Orgânica. Ele é preparado em fase gasosa pela reação:

O valor da constante de equilíbrio, em concentração, da reação de esterificação

Um frasco de 3,00L contém as seguintes quantidades de equilíbrio, a 200ºC: 0,120mol de PCl5; 0,600mol de PCl3; e 0,0120mol de Cl2. Calcule o valor da constante de equilíbrio, em mol/L, a essa temperatura.

a) 20
b) 50
c) 75
d) 100
e) 125

Dados fornecidos pelo exercício:

  • número de mol do PCl5 =0,120

  • número de mol do PCl3 = 0,600

  • número de mol do Cl2 = 0,0120

1o Passo: Determinar a concentração em mol/L de cada um dos participantes pela divisão do número de mol pelo volume fornecido.

  • PCl5 = 0,120 = 0,04 molL
                  3

  • PCl3 = 0,600 = 0,2 mol/L
                  3

  • Cl2 = 0,0120 = 0,004 mol/L
                 3

2o Passo: Montar a expressão do Kc:

Kc =       [PCl5]1         
       [PCl3]1.[Cl2]1

3o Passo: Utilizar os valores encontrados na expressão do Kc:

Kc =       [PCl5]1          
       [PCl3]1.[Cl2]1

Kc =        (0,04)1          
         (0,2)1.(0,004)1

Kc =      0,04      
        0,2.0,004

Kc =       0,04      
       0,2.0,004

Kc =     0,04    
       0,0008

Kc= 50 mol/L-1

→ Cálculo da constante de equilíbrio em termos de concentração em mol/L, mas envolvendo o grau de equilíbrio (α).

O grau de equilíbrio(α) pode ser utilizado para realizar o cálculo da constante de equilíbrio. Esse grau é determinante para encontrar os valores das concentrações em mol/L existentes no equilíbrio.

Assim, se utilizamos 2 mol de um reagente da reação e o grau de equilíbrio é igual a 50%, temos que 1 mol foi convertido em produto, logo, no equilíbrio, há apenas a presença de 1 mol desse reagente.

Exemplo: (ENQ-RJ) Aqueceram-se 2 mol de pentacloreto de fósforo gasoso, PCl5, em um recipiente fechado, com capacidade de 2L. Atingido o equilíbrio, o PCl5 estava 40% dissociado em PCl3 e Cl2. Qual será o valor da constante de equilíbrio da reação?

O valor da constante de equilíbrio, em concentração, da reação de esterificação

Dados fornecidos pelo exercício:

  • número de mol inicial do PCl5 = 2;

  • Volume do recipiente = 2 L;

  • grau do equilíbrio (α) = 40%.

1o Passo: Determinar a concentração em mol/L do PCl5 que foi adicionada ao recipiente por meio da divisão do número de mol pelo volume fornecido.

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  • PCl5 = 2 = 1 mol/L
              2

2o Passo: Determinar as concentrações de todos os participantes no equilíbrio:

  • Como foi adicionado 1 mol/L de PCl5 e apenas 40% dele se dissociou, então, foram dissociados dele 0,4 mol/L, resultante da multiplicação entre 1 mol/L e 40%;

  • A proporção de todos os participantes é 1:1:1, por isso, temos 0,4 mol/L de PCl3 e 0,4 mol/L de Cl2 no equilíbrio;

  • Como foi adicionado 1 mol/L de PCl5 e apenas 0,4 mol/L dele se dissociou, logo, no equilíbrio, temos 0,6 mol/L dele (resultante do cálculo 1- 0,4).

3o Passo: Determinar a expressão do Kc

Kc = [PCl3]1.[Cl2]1
       [PCl5]1

4o Passo: Utilizar os valores encontrados na expressão do Kc.

Kc = [PCl3]1.[Cl2]1
          [PCl5]1

Kc = (0,4)1.(0,4)1
         (0,6)1

Kc = 0,4.0,4
        0,6

Kc = 0,16
         0,6

Kc = 0,266 mol/L-1

→ Cálculo da constante de equilíbrio em termos de pressão

A constante do equilíbrio pode ser calculada por meio das pressões parciais dos participantes, sendo chamada, por isso, de Kp. Para calcular o Kp, basta montar a expressão do equilíbrio e utilizar os valores das pressões dos participantes, desde que elas estejam no equilíbrio.

Veja um exemplo:

Considere este equilíbrio:

O valor da constante de equilíbrio, em concentração, da reação de esterificação

Equação genérica de uma reação química em equilíbrio

A expressão do Kp deve apresentar a multiplicação das pressões parciais dos produtos (C, D) elevadas aos seus respectivos expoentes (c,d) e divididas pela multiplicação das pressões parciais dos reagentes (A,B) elevadas aos seus respectivos expoentes (a, b):

Kc = (pC)c. (pD)d
       (pA)a. (pB)b

OBS.: Na expressão do Kp só participam produtos ou reagentes que estejam no estado gasoso.

Exemplo: (UFES) Em uma dada temperatura, as pressões parciais de cada componente da reação:

O valor da constante de equilíbrio, em concentração, da reação de esterificação

No equilíbrio valem, respectivamente, 0,8 atm, 2 atm e 1 atm. Qual é o valor de Kp?

a) 1,6

b) 2,65

c) 0,8

d) 0,0625

e) 0,625

Dados fornecidos pelo exercício:

  • pressão parcial do NO = 1 atm;

  • número de mol do N2= 0,8 atm;

  • número de mol do O2 = 2 atm.

1o Passo: Montar expressão do Kp.

Kp =       (pNO)2       
        (pN2)1.(pO2)1

2o Passo: Utilizar os valores encontrados na expressão do Kp.

Kp =         (pNO)2        
        (pN2)1.(pO2)1

Kp =    (1)2     
        (0,8)1.(2)1

Kp =    1    
       0,8.2

Kp =   1  
        1,6

Kp = 0,625

→ Relação entre as constantes de equilíbrio em termos de concentração e pressão

Podemos ainda calcular a constante de equilíbrio em termos de concentração ou em termos de pressão por meio de uma única fórmula, a qual está representada abaixo:

Kp = Kc.(R.T)Δn

  • Kc = contante do equilíbrio em termos de concentração em mol/L;

  • Kp = contante do equilíbrio em termos de pressão;

  • R= constante geral dos gases (vale 0,082 para pressões em atm);

  • T = temperatura na escala Kelvin;

  • ∆n = subtração entre os coeficientes dos produtos pelos coeficientes dos reagentes.

Exemplo: (Unimep) O valor do Kp para o equilíbrio:

O valor da constante de equilíbrio, em concentração, da reação de esterificação

é de 2,8.102 à 103 K. O valor do Kc nessa temperatura será aproximadamente igual a :

a) 5,6.105

b) 2,8.106

c) 3,6.103

d) 8,2.102

e) 2,3.104

Dados fornecidos pelo exercício:

  • Temperatura = 103 K;

  • Kp = 2,8.102.

OBS.: R é igual a 0,082

1o Passo: Determinar o valor do ∆n pela subtração do coeficiente do produto pela soma dos coeficientes dos reagentes.

Δn = 2 - (2 + 1)

Δn = 2 – 3

Δn = -1

2o Passo: Utilizar os valores fornecidos e encontrados na expressão do Kp abaixo:

Kp = Kc.(R.T)Δn

2,8.102 = Kc. (0,082.103)-1

2,5.102 = Kc.(82)-1

2,8.102 = Kc
               82

2,8.102.82 = Kc

Kc = 229,6.102

ou

Kc = 2,3.104

Qual e o valor da constante de equilíbrio?

Kp é a constante de equilíbrio em função da pressão. Kc é a constante de equilíbrio em função da concentração. R é a constante de Clapeyron ou seja R= 0,082 L atm. ... Relação das Constantes de equilíbrio e grandezas Termodinâmicas:.

Como calcular o valor da constante de equilíbrio?

A constante do equilíbrio pode ser calculada por meio das concentrações em mol/L, sendo chamada, por isso, de Kc. Para calcular o Kc, basta montar a expressão do equilíbrio e utilizar os valores das concentrações molares dos participantes, desde que elas estejam no equilíbrio.

Qual a condição para que o equilíbrio se estabeleça nessa reação a concentração de reagentes e produtos permanecer constante?

Conforme exposto, um equilíbrio químico só ocorrerá: Se a reação for reversível; Quando a velocidade da reação direta for igual à da reação inversa; Se a reação ocorrer em ambiente fechado (no caso de gases).

Como saber se a reação está em equilíbrio?

O equilíbrio químico ocorre quando em uma reação reversível (ocorre paralelamente nos dois sentidos), a velocidade da reação direta é igual à velocidade da reação inversa. Quando esse equilíbrio é alcançado, as quantidades de reagentes e produtos envolvidas na reação permanecem estáveis.