13.9: Exercícios

13.1 Equilíbrios químicos

1.

O que significa descrever uma reação como “reversível”?

2.

Ao escrever uma equação, como uma reação reversível se distingue de uma reação não reversível?

3.

Se uma reação é reversível, quando se pode dizer que ela atingiu o equilíbrio?

4.

Um sistema está em equilíbrio se as constantes de taxa das reações direta e reversa forem iguais?

5.

Se as concentrações de produtos e reagentes forem iguais, o sistema está em equilíbrio?

13.2 Constantes de equilíbrio

6.

Explique por que pode haver um número infinito de valores para o quociente de reação de uma reação em uma determinada temperatura, mas só pode haver um valor para a constante de equilíbrio nessa temperatura.

7.

Explique por que um equilíbrio entre Br ₂ (l) e Br ₂ (g) não seria estabelecido se o recipiente não fosse um recipiente fechado mostrado na Figura 13.4.

8.

Se você observar a seguinte reação em equilíbrio, é possível dizer se a reação começou com NO ₂ puro ou com N ₂ O ₄ puro?
$2{\text{NÃO}}_2(g)\rightleftharpoons {\text{N}}_2{\text{O}}_4(g)$

9.

Entre as regras de solubilidade discutidas anteriormente está a declaração: Todos os cloretos são solúveis, exceto Hg _{2 Cl 2}, AgCl, PbCl ₂ e CuCl.

(a) Escreva a expressão para a constante de equilíbrio para a reação representada pela equação$\text{AgCl}(s)\rightleftharpoons {\text{Ag}}^{\text{+}}(\mathrm{uma}q)+{\text{Cl}}^{\text{−}}(\mathrm{uma}q).$K _c é > 1, < 1 ou ≈ 1? Explique sua resposta.

(b) Escreva a expressão para a constante de equilíbrio para a reação representada pela equação${\text{Pb}}^{\mathrm{2+}}(\mathrm{uma}q)+2{\text{Cl}}^{\text{−}}(\mathrm{uma}q)\rightleftharpoons {\text{PbCl}}_2(s).$K _c é > 1, < 1 ou ≈ 1? Explique sua resposta.

10.

Entre as regras de solubilidade discutidas anteriormente está a declaração: Carbonatos, fosfatos, boratos e arsenatos - exceto os do íon amônio e dos metais alcalinos - são insolúveis.

(a) Escreva a expressão para a constante de equilíbrio para a reação representada pela equação${\text{CaCO}}_3(s)\rightleftharpoons {\text{Ca}}^{\mathrm{2+}}(\mathrm{uma}q)+{\text{CO}}_3{}^{\mathrm{2-}}(\text{aq}).$K _c é > 1, < 1 ou ≈ 1? Explique sua resposta.

(b) Escreva a expressão para a constante de equilíbrio para a reação representada pela equação$3{\text{Ba}}^{\mathrm{2+}}(\mathrm{uma}q)+2{\text{PO}}_4{}^{\mathrm{3-}}(\mathrm{uma}q)\rightleftharpoons {\text{Ba}}_3{\left({\text{PO}}_4\right)}_2(s).$K _c é > 1, < 1 ou ≈ 1? Explique sua resposta.

11.

O benzeno é um dos compostos usados como potenciadores de octano na gasolina sem chumbo. É fabricado pela conversão catalítica de acetileno em benzeno:$3{\text{C}}_2{\text{H}}_2(g)\rightleftharpoons {\text{C}}_6{\text{H}}_6(g).$Qual valor de K _c tornaria essa reação mais útil comercialmente? K _c ≈ 0,01, K _c ≈ 1 ou K _c ≈ 10. Explique sua resposta.

12.

Mostre que a equação química completa, a equação iônica total e a equação iônica líquida para a reação representada pela equação$\text{KI}(\mathrm{uma}q)+{\text{EU}}_2(\mathrm{uma}q)\rightleftharpoons {\text{KI}}_3(\mathrm{uma}q)$dê a mesma expressão para o quociente de reação. KI ₃ é composto pelos íons K ⁺ e${\text{EU}}_3{}^{\text{−}}.$

13.

Para que uma titulação seja eficaz, a reação deve ser rápida e o rendimento da reação deve ser essencialmente de 100%. K _c > 1, < 1 ou ≈ 1 para uma reação de titulação?

14.

Para que uma reação de precipitação seja útil em uma análise gravimétrica, o produto da reação deve ser insolúvel. K _c > 1, < 1 ou ≈ 1 para uma reação de precipitação útil?

15.

Escreva a expressão matemática para o quociente de reação, Q _c, para cada uma das seguintes reações:

(uma)${\text{CH}}_4(g)+{\text{Cl}}_2(g)\rightleftharpoons {\text{CH}}_3\text{Cl}(g)+\text{HCl}(g)$

(b)${\text{N}}_2(g)+{\text{O}}_2(g)\rightleftharpoons 2\text{NÃO}(g)$

(c)$2{\text{ENTÃO}}_2(g)+{\text{O}}_2(g)\rightleftharpoons 2{\text{ENTÃO}}_3(g)$

(d)${\text{BaSo}}_3(s)\rightleftharpoons \text{BaO}(s)+{\text{ENTÃO}}_2(g)$

(e)${\text{P}}_4(g)+5{\text{O}}_2(g)\rightleftharpoons {\text{P}}_4{\text{O}}_{10}(s)$

(f)${\text{Br}}_2(g)\rightleftharpoons 2\text{Br}(g)$

(g)${\text{CH}}_4(g)+2{\text{O}}_2(g)\rightleftharpoons {\text{CO}}_2(g)+2{\text{H}}_2\text{O}(l)$

(h)${\text{CuSo}}_4\text{·}5{\text{H}}_2\text{O}(s)\rightleftharpoons {\text{CuSo}}_4(s)+5{\text{H}}_2\text{O}(g)$

16.

Escreva a expressão matemática para o quociente de reação, Q _c, para cada uma das seguintes reações:

(uma)${\text{N}}_2(g)+3{\text{H}}_2(g)\rightleftharpoons 2{\text{NH}}_3(g)$

(b)$4{\text{NH}}_3(g)+5{\text{O}}_2(g)\rightleftharpoons 4\text{NÃO}(g)+6{\text{H}}_2\text{O}(g)$

(c)${\text{N}}_2{\text{O}}_4(g)\rightleftharpoons 2{\text{NÃO}}_2(g)$

(d)${\text{CO}}_2(g)+{\text{H}}_2(g)\rightleftharpoons \text{CO}(g)+{\text{H}}_2\text{O}(g)$

(e)${\text{NH}}_4\text{Cl}(s)\rightleftharpoons {\text{NH}}_3(g)+\text{HCl}(g)$

(f)$2\text{Pb}{\left({\text{NÃO}}_3\right)}_2(s)\rightleftharpoons 2\text{PbO}(s)+4{\text{NÃO}}_2(g)+{\text{O}}_2(g)$

(g)$2{\text{H}}_2(g)+{\text{O}}_2(g)\rightleftharpoons 2{\text{H}}_2\text{O}(l)$

(h)${\text{S}}_8(g)\rightleftharpoons 8\text{S}(g)$

17.

As concentrações ou pressões iniciais dos reagentes e produtos são fornecidas para cada um dos seguintes sistemas. Calcule o quociente de reação e determine a direção na qual cada sistema prosseguirá para alcançar o equilíbrio.

(uma)$2{\text{NH}}_3(g)\rightleftharpoons {\text{N}}_2(g)+3{\text{H}}_2(g)K_c=17;$[NH ₃] = 0,20 M, [N ₂] = 1,00 M, [H ₂] = 1,00 M

(b)$2{\text{NH}}_3(g)\rightleftharpoons {\text{N}}_2(g)+3{\text{H}}_2(g)K_P=6.8\times {10}^4;$NH ₃ = 3,0 atm, N ₂ = 2,0 atm, H ₂ = 1,0 atm

(c)$2{\text{ENTÃO}}_3(g)\rightleftharpoons 2{\text{ENTÃO}}_2(g)+{\text{O}}_2\left(g\right)K_c=\mathrm{0,230};$[SO ₃] = 0,00 M, [SO ₂] = 1,00 M, [O ₂] = 1,00 M

(d)$2{\text{ENTÃO}}_3(g)\rightleftharpoons 2{\text{ENTÃO}}_2(g)+{\text{O}}_2(g)K_P=\mathrm{16,5};$SO ₃ = 1,00 atm, SO ₂ = 1,00 atm, O ₂ = 1,00 atm

(e)$2\text{NÃO}(g)+{\text{Cl}}_2(g)\rightleftharpoons 2\text{NOCl}(g)K_c=4.6\times {10}^4;$[NÃO] = 1,00 M, [Cl ₂] = 1,00 M, [NoCl] = 0 M

(f)${\text{N}}_2(g)+{\text{O}}_2(g)\rightleftharpoons 2\text{NÃO}(g)K_P=\mathrm{0,050};$NO = 10,0 atm, N ₂ = O ₂ = 5 atm

18.

As concentrações ou pressões iniciais dos reagentes e produtos são fornecidas para cada um dos seguintes sistemas. Calcule o quociente de reação e determine a direção na qual cada sistema prosseguirá para alcançar o equilíbrio.

(uma)$2{\text{NH}}_3(g)\rightleftharpoons {\text{N}}_2(g)+3{\text{H}}_2(g)K_c=17;$[NH ₃] = 0,50 M, [N ₂] = 0,15 M, [H ₂] = 0,12 M

(b)$2{\text{NH}}_3(g)\rightleftharpoons {\text{N}}_2(g)+3{\text{H}}_2(g)K_P=6.8\times {10}^4;$NH ₃ = 2,00 atm, N ₂ = 10,00 atm, H ₂ = 10,00 atm

(c)$2{\text{ENTÃO}}_3(g)\rightleftharpoons 2{\text{ENTÃO}}_2(g)+{\text{O}}_2(g)K_c=\mathrm{0,230};$[SO ₃] = 2,00 M, [SO ₂] = 2,00 M, [O ₂] = 2,00 M

(d)$2{\text{ENTÃO}}_3(g)\rightleftharpoons 2{\text{ENTÃO}}_2(g)+{\text{O}}_2(g)K_P=6.5\text{caixa eletrônico;}$SO ₂ = 1,00 atm, O ₂ = 1,130 atm, SO ₃ = 0 atm

(e)$2\text{NÃO}(g)+{\text{Cl}}_2(g)\rightleftharpoons 2\text{NOCl}(g)K_P=\mathrm{2,5}\times {10}^3;$NO = 1,00 atm, Cl ₂ = 1,00 atm, NoCl = 0 atm

(f)${\text{N}}_2(g)+{\text{O}}_2(g)\rightleftharpoons 2\text{NÃO}(g)K_c=\mathrm{0,050};$[N ₂] = 0,100 M, [O ₂] = 0,200 M, [NÃO] = 1,00 M

19.

A seguinte reação tem K _P = 4,50$\times$10 ⁻⁵ a 720 K.
${\text{N}}_2(g)+3{\text{H}}_2(g)\rightleftharpoons 2{\text{NH}}_3(g)$

Se um recipiente de reação for preenchido com cada gás até as pressões parciais listadas, em que direção ele se deslocará para alcançar o equilíbrio? P (NH ₃) = 93 atm, P (N ₂) = 48 atm e P (H ₂) = 52 atm

20.

Determine se o sistema a seguir está em equilíbrio. Se não, em qual direção o sistema precisará se deslocar para alcançar o equilíbrio?
${\text{ENTÃO}}_2{\text{Cl}}_2(g)\rightleftharpoons {\text{ENTÃO}}_2(g)+{\text{Cl}}_2(g)$

[SO ₂ Cl ₂] = 0,12 M, [Cl ₂] = 0,16 M e [SO ₂] = 0,050 M. K _c para a reação é 0,078.

21.

Quais dos sistemas descritos no Exercício 13.15 são equilíbrios homogêneos? Quais são os equilíbrios heterogêneos?

22.

Quais dos sistemas descritos no Exercício 13.16 são equilíbrios homogêneos? Quais são os equilíbrios heterogêneos?

23.

Para qual das reações no Exercício 13.15 K _c (calculado usando concentrações) é igual a K _P (calculado usando pressões)?

24.

Para qual das reações no Exercício 13.16 K _c (calculado usando concentrações) é igual a K _P (calculado usando pressões)?

25.

Converta os valores de K _c em valores de K _P ou os valores de K _P em valores de K _c.

(uma)${\text{N}}_2(g)+3{\text{H}}_2(g)\rightleftharpoons 2{\text{NH}}_3(g)K_c=\mathrm{0,50}\text{em}400\text{°C}$

(b)${\text{H}}_2(g)+{\text{EU}}_2(g)\rightleftharpoons 2\text{OI}(g)K_c=\mathrm{50,2}\text{em}448\text{°C}$

(c)${\text{Na}}_2{\text{ENTÃO}}_4\text{·}10{\text{H}}_2\text{O}(s)\rightleftharpoons {\text{Na}}_2{\text{ENTÃO}}_4(s)+10{\text{H}}_2\text{O}(g)K_P=\mathrm{4,08}\times {10}^{\mathrm{-25}}\text{em}25\text{°C}$

(d)${\text{H}}_2\text{O}(l)\rightleftharpoons {\text{H}}_2\text{O}(g)K_P=\mathrm{0,122}\text{em}50\text{°C}$

26.

Converta os valores de K _c em valores de K _P ou os valores de K _P em valores de K _c.

(uma)${\text{Cl}}_2(g)+{\text{Br}}_2(g)\rightleftharpoons 2\text{BrCl}(g)K_c=4.7\times {10}^{\mathrm{-2}}\text{em}25\text{°C}$

(b)$2{\text{ENTÃO}}_2(g)+{\text{O}}_2(g)\rightleftharpoons 2{\text{ENTÃO}}_3(g)K_P=\mathrm{48,2}\text{em}500\text{°C}$

(c)${\text{CaCl}}_2\text{·}6{\text{H}}_2\text{O}(s)\rightleftharpoons {\text{CaCl}}_2(s)+6{\text{H}}_2\text{O}(g)K_P=5.09\times {10}^{\mathrm{-44}}\text{em}25\text{°C}$

(d)${\text{H}}_2\text{O}(l)\rightleftharpoons {\text{H}}_2\text{O}(g)K_P=0.196\text{em}60\text{°C}$

27.

Qual é o valor da expressão da constante de equilíbrio para a mudança${\text{H}}_2\text{O}(l)\rightleftharpoons {\text{H}}_2\text{O}(g)$a 30 °C? (Veja o Apêndice E.)

28.

Escreva a expressão do quociente de reação para a ionização do HOCN na água.

29.

Escreva a expressão do quociente de reação para a ionização de NH ₃ na água.

30.

Qual é o valor aproximado da constante de equilíbrio K _P para a mudança${\text{C}}_2{\text{H}}_5{\text{OC}}_2{\text{H}}_5(l)\rightleftharpoons {\text{C}}_2{\text{H}}_5{\text{OC}}_2{\text{H}}_5(g)$a 25 °C. (A pressão de vapor de equilíbrio para esta substância é de 570 torr a 25 °C.)

13.3 Mudando o equilíbrio: o princípio de Le Châtelier

31.

A equação a seguir representa uma decomposição reversível:
${\text{CaCO}}_3(s)\rightleftharpoons \text{CaO}(s)+{\text{CO}}_2(g)$

Sob quais condições a decomposição em um recipiente fechado será concluída para que nenhum CaCO ₃ permaneça?

32.

Explique como reconhecer as condições sob as quais as mudanças no volume afetarão os sistemas em fase gasosa em equilíbrio.

33.

Que propriedade de uma reação podemos usar para prever o efeito de uma mudança na temperatura no valor de uma constante de equilíbrio?

34.

A seguinte reação ocorre quando um queimador de um fogão a gás está aceso:
${\text{CH}}_4(g)+2{\text{O}}_2(g)\rightleftharpoons {\text{CO}}_2(g)+2{\text{H}}_2\text{O}(g)$

Um equilíbrio entre CH ₄, O ₂, CO ₂ e H ₂ O é estabelecido nessas condições? Explique sua resposta.

35.

Uma etapa necessária na fabricação do ácido sulfúrico é a formação do trióxido de enxofre, SO ₃, a partir do dióxido de enxofre, SO ₂, e oxigênio, O ₂, mostrado aqui. Em altas temperaturas, a taxa de formação de SO ₃ é maior, mas a quantidade de equilíbrio (concentração ou pressão parcial) de SO ₃ é menor do que seria em temperaturas mais baixas.
$2{\text{ENTÃO}}_2(g)+{\text{O}}_2(g)\rightleftharpoons 2{\text{ENTÃO}}_3(g)$

(a) A constante de equilíbrio da reação aumenta, diminui ou permanece aproximadamente a mesma à medida que a temperatura aumenta?

(b) A reação é endotérmica ou exotérmica?

36.

Sugira quatro maneiras pelas quais a concentração de hidrazina, N ₂ H ₄, poderia ser aumentada em um equilíbrio descrito pela seguinte equação:
${\text{N}}_2(g)+2{\text{H}}_2(g)\rightleftharpoons {\text{N}}_2{\text{H}}_4(g)\text{Δ}H=95\text{kJ}$

37.

Sugira quatro maneiras pelas quais a concentração de PH ₃ poderia ser aumentada em um equilíbrio descrito pela seguinte equação:
${\text{P}}_4(g)+6{\text{H}}_2(g)\rightleftharpoons 4{\text{PH}}_3(g)\text{Δ}H=\mathrm{110,5}\text{kJ}$

38.

Como um aumento na temperatura afetará cada um dos seguintes equilíbrios? Como uma diminuição no volume do vaso de reação afetará cada um?

(uma)$2{\text{NH}}_3(g)\rightleftharpoons {\text{N}}_2(g)+3{\text{H}}_2(g)\text{Δ}H=92\text{kJ}$

(b)${\text{N}}_2(g)+{\text{O}}_2(g)\rightleftharpoons 2\text{NÃO}(g)\text{Δ}H=181\text{kJ}$

(c)$2{\text{O}}_3(g)\rightleftharpoons 3{\text{O}}_2(g)\text{Δ}H=\mathrm{-285}\text{kJ}$

(d)$\text{CaO}(s)+{\text{CO}}_2(g)\rightleftharpoons {\text{CaCO}}_3(s)\text{Δ}H=\mathrm{-176}\text{kJ}$

39.

Como um aumento na temperatura afetará cada um dos seguintes equilíbrios? Como uma diminuição no volume do vaso de reação afetará cada um?

(uma)$2{\text{H}}_2\text{O}(g)\rightleftharpoons 2{\text{H}}_2(g)+{\text{O}}_2(g)\text{Δ}H=484\text{kJ}$

(b)${\text{N}}_2(g)+3{\text{H}}_2(g)\rightleftharpoons 2{\text{NH}}_3(g)\text{Δ}H=\mathrm{-92,2}\text{kJ}$

(c)$2\text{Br}(g)\rightleftharpoons {\text{Br}}_2(g)\text{Δ}H=\mathrm{-224}\text{kJ}$

(d)${\text{H}}_2(g)+{\text{EU}}_2(s)\rightleftharpoons 2\text{OI}(g)\text{Δ}H=53\text{kJ}$

40.

O metanol pode ser preparado a partir de monóxido de carbono e hidrogênio em alta temperatura e pressão na presença de um catalisador adequado.

(a) Escreva a expressão para a constante de equilíbrio (K _c) para a reação reversível
$2{\text{H}}_2(g)+\text{CO}(g)\rightleftharpoons {\text{CH}}_3\text{OH}(g)\text{Δ}H=\mathrm{-90,2}\text{kJ}$

(b) O que acontecerá com as concentrações de H ₂, CO e CH ₃ OH em equilíbrio se mais H ₂ for adicionado?

(c) O que acontecerá com as concentrações de H ₂, CO e CH ₃ OH em equilíbrio se o CO for removido?

(d) O que acontecerá com as concentrações de H ₂, CO e CH ₃ OH em equilíbrio se CH ₃ OH for adicionado?

(e) O que acontecerá com as concentrações de H ₂, CO e CH ₃ OH em equilíbrio se a temperatura do sistema for aumentada?

(f) O que acontecerá com as concentrações de H ₂, CO e CH ₃ OH em equilíbrio se mais catalisador for adicionado?

41.

O nitrogênio e o oxigênio reagem em altas temperaturas.

(a) Escreva a expressão para a constante de equilíbrio (K _c) para a reação reversível
${\text{N}}_2(g)+{\text{O}}_2(g)\rightleftharpoons 2\text{NÃO}(g)\text{Δ}H=181\text{kJ}$

(b) O que acontecerá com as concentrações de N _{2, O 2} e NO em equilíbrio se mais O ₂ for adicionado?

(c) O que acontecerá com as concentrações de N _{2, O 2} e NO em equilíbrio se N ₂ for removido?

(d) O que acontecerá com as concentrações de N _{2, O 2} e NO em equilíbrio se o NO for adicionado?

(e) O que acontecerá com as concentrações de N _{2, O 2} e NO em equilíbrio se o volume do vaso de reação diminuir?

(f) O que acontecerá com as concentrações de N _{2, O 2} e NO em equilíbrio se a temperatura do sistema for aumentada?

(g) O que acontecerá com as concentrações de N ₂, O ₂ e NO em equilíbrio se um catalisador for adicionado?

42.

O gás aquático, uma mistura de H ₂ e CO, é um importante combustível industrial produzido pela reação do vapor com o coque vermelho quente, essencialmente carbono puro.

(a) Escreva a expressão para a constante de equilíbrio para a reação reversível
$\text{C}(s)+{\text{H}}_2\text{O}(g)\rightleftharpoons \text{CO}(g)+{\text{H}}_2(g)\text{Δ}H=\mathrm{131,30}\text{kJ}$

(b) O que acontecerá com a concentração de cada reagente e produto em equilíbrio se mais C for adicionado?

(c) O que acontecerá com a concentração de cada reagente e produto em equilíbrio se o H ₂ O for removido?

(d) O que acontecerá com a concentração de cada reagente e produto em equilíbrio se o CO for adicionado?

(e) O que acontecerá com a concentração de cada reagente e produto em equilíbrio se a temperatura do sistema for aumentada?

43.

O metal de ferro puro pode ser produzido pela redução do óxido de ferro (III) com gás hidrogênio.

(a) Escreva a expressão para a constante de equilíbrio (K _c) para a reação reversível
${\text{Fe}}_2{\text{O}}_3(s)+3{\text{H}}_2(g)\rightleftharpoons 2\text{Fe}(s)+3{\text{H}}_2\text{O}(g)\text{Δ}H=\mathrm{98,7}\text{kJ}$

(b) O que acontecerá com a concentração de cada reagente e produto em equilíbrio se mais Fe for adicionado?

(c) O que acontecerá com a concentração de cada reagente e produto em equilíbrio se o H ₂ O for removido?

(d) O que acontecerá com a concentração de cada reagente e produto em equilíbrio se H ₂ for adicionado?

(e) O que acontecerá com a concentração de cada reagente e produto em equilíbrio se o volume do vaso de reação diminuir?

(f) O que acontecerá com a concentração de cada reagente e produto em equilíbrio se a temperatura do sistema for aumentada?

44.

A amônia é uma base fraca que reage com a água de acordo com esta equação:
${\text{NH}}_3(\mathrm{uma}q)+{\text{H}}_2\text{O}(l)\rightleftharpoons {\text{NH}}_4{}^{\text{+}}(\mathrm{uma}q)+{\text{OH}}^{\text{−}}(\mathrm{uma}q)$

Alguma das opções a seguir aumentará a porcentagem de amônia que é convertida em íon amônio na água?

(a) Adição de NaOH

(b) Adição de HCl

(c) Adição de NH ₄ Cl

45.

O ácido acético é um ácido fraco que reage com a água de acordo com esta equação:
${\text{CH}}_3{\text{CO}}_2\text{H}(\mathrm{uma}q)+{\text{H}}_2\text{O}(\mathrm{uma}q)\rightleftharpoons {\text{H}}_3{\text{O}}^{\text{+}}(\mathrm{uma}q)+{\text{CH}}_3{\text{CO}}_2{}^{\text{−}}(\mathrm{uma}q)$

Alguma das seguintes opções aumentará a porcentagem de ácido acético que reage e produz?${\text{CH}}_3{\text{CO}}_2{}^{\text{−}}$Um íon?

(a) Adição de HCl

(b) Adição de NaOH

(c) Adição de NaCH ₃ CO ₂

46.

Sugira duas maneiras pelas quais a concentração de equilíbrio de Ag ⁺ pode ser reduzida em uma solução de Na ⁺, Cl ⁻, Ag ⁺ e${\text{NÃO}}_3{}^{\text{−}},$em contato com AgCl sólido.
${\text{Na}}^{\text{+}}(\mathrm{uma}q)+{\text{Cl}}^{\text{−}}(\mathrm{uma}q)+{\text{Ag}}^{\text{+}}(\mathrm{uma}q)+{\text{NÃO}}_3{}^{\text{−}}(\mathrm{uma}q)\rightleftharpoons \text{AgCl}(s)+{\text{Na}}^{\text{+}}(\mathrm{uma}q)+{\text{NÃO}}_3{}^{\text{−}}(\mathrm{uma}q)$
$\text{Δ}H=\mathrm{-65,9}\text{kJ}$

47.

Como a pressão do vapor de água pode ser aumentada no seguinte equilíbrio?
${\text{H}}_2\text{O}(l)\rightleftharpoons {\text{H}}_2\text{O}(g)\text{Δ}H=41\text{kJ}$

48.

Uma solução é saturada com sulfato de prata e contém excesso de sulfato de prata sólido:
${\text{Ag}}_2{\text{ENTÃO}}_4(s)\rightleftharpoons 2{\text{Ag}}^{\text{+}}(\mathrm{uma}q)+{\text{ENTÃO}}_4{}^{\mathrm{2-}}(\mathrm{uma}q)$

Uma pequena quantidade de sulfato de prata sólido contendo um isótopo radioativo de prata é adicionada a esta solução. Em alguns minutos, uma parte da fase da solução é amostrada e o teste é positivo para íons Ag ⁺ radioativos. Explique essa observação.

49.

Quando quantidades molares iguais de HCl e HOCl são dissolvidas separadamente em quantidades iguais de água, a solução de HCl congela a uma temperatura mais baixa. Qual composto tem a maior constante de equilíbrio para ionização ácida?

(a) HCl

(b) H ^{+ +} Cl ^—

(c) HOCl

(d) H ⁺ cL ^—

13.4 Cálculos de equilíbrio

50.

Uma reação é representada por esta equação:$\text{UMA}(\mathrm{uma}q)+2\text{B}(\mathrm{uma}q)\rightleftharpoons 2\text{C}(\mathrm{uma}q)K_c=1\times {10}^3$

(a) Escreva a expressão matemática para a constante de equilíbrio.

(b) Usando concentrações ≤1 M, identifique dois conjuntos de concentrações que descrevem uma mistura de A, B e C em equilíbrio.

51.

Uma reação é representada por esta equação:$2\text{W}(\mathrm{uma}q)\rightleftharpoons \text{X}(\mathrm{uma}q)+2\text{Y}(\mathrm{uma}q)K_c=5\times {10}^{\mathrm{-4}}$

(a) Escreva a expressão matemática para a constante de equilíbrio.

(b) Usando concentrações de ≤1 M, identifique dois conjuntos de concentrações que descrevam uma mistura de W, X e Y em equilíbrio.

52.

Qual é o valor da constante de equilíbrio a 500 °C para a formação de NH ₃ de acordo com a seguinte equação?

${\text{N}}_2(g)+3{\text{H}}_2(g)\rightleftharpoons 2{\text{NH}}_3(g)$

Verificou-se que uma mistura de equilíbrio de NH ₃ (g), H _{2 (g) e N 2} (g) a 500 °C contém 1,35 M H ₂, 1,15 M N ₂ e 4,12$\times$10 ⁻¹ M NH ₃.

53.

O hidrogênio é preparado comercialmente pela reação do metano e do vapor de água em temperaturas elevadas.

${\text{CH}}_4(g)+{\text{H}}_2\text{O}(g)\rightleftharpoons 3{\text{H}}_2(g)+\text{CO}(g)$

Qual é a constante de equilíbrio para a reação se uma mistura em equilíbrio contém gases com as seguintes concentrações: CH ₄, 0,126 M; H ₂ O, 0,242 M; CO, 0,126 M; H ₂ 1,15 M, a uma temperatura de 760 °C?

54.

Uma amostra de 0,72 mol de PCl ₅ é colocada em um recipiente de 1,00 L e aquecida. Em equilíbrio, o recipiente contém 0,40 mol de pCl ₃ (g) e 0,40 mol de Cl ₂ (g). Calcule o valor da constante de equilíbrio para a decomposição de pCl ₅ em pCl ₃ e Cl ₂ nessa temperatura.

55.

A 1 atm e 25 °C, o NO ₂ com uma concentração inicial de 1,00 M é 0,0033% decomposto em NO e O ₂. Calcule o valor da constante de equilíbrio para a reação.

$2{\text{NÃO}}_2(g)\rightleftharpoons 2\text{NÃO}(g)+{\text{O}}_2(g)$

56.

Calcule o valor da constante de equilíbrio K _P para a reação$2\text{NÃO}(g)+{\text{Cl}}_2(g)\rightleftharpoons 2\text{NOCl}(g)$a partir dessas pressões de equilíbrio: NO, 0,050 atm; Cl ₂, 0,30 atm; NoCl, 1,2 atm.

57.

Quando aquecido, o vapor de iodo se dissocia de acordo com esta equação:

${\text{EU}}_2(g)\rightleftharpoons 2\text{EU}(g)$

A 1274 K, uma amostra exibe uma pressão parcial de I ₂ de 0,1122 atm e uma pressão parcial devido aos átomos de I de 0,1378 atm. Determine o valor da constante de equilíbrio, K _P, para a decomposição em 1274 K.

58.

Uma amostra de cloreto de amônio foi aquecida em um recipiente fechado.

${\text{NH}}_4\text{Cl}(s)\rightleftharpoons {\text{NH}}_3(g)+\text{HCl}(g)$

Em equilíbrio, a pressão de NH ₃ (g) foi de 1,75 atm. Qual é o valor da constante de equilíbrio K _P para a decomposição nessa temperatura?

59.

A uma temperatura de 60° C, a pressão de vapor da água é de 0,196 atm. Qual é o valor da constante de equilíbrio K _P para o equilíbrio de vaporização a 60 °C?

${\text{H}}_2\text{O}(l)\rightleftharpoons {\text{H}}_2\text{O}(g)$

60.

Preencha as seguintes tabelas parciais do ICE.

(uma)

$\begin{array}{lllll}& 2{\text{ENTÃO}}_3(g)\hfill & \rightleftharpoons \hfill & 2{\text{ENTÃO}}_2(g)+\hfill & {\text{O}}_2(g)\hfill \\ \text{mudar}& \text{\_\_\_}\hfill & & \text{\_\_\_}\hfill & +x\hfill \end{array}$

(b)

$\begin{array}{llllll}& 4{\text{NH}}_3(g)\hfill & +3{\text{O}}_2(g)\hfill & \rightleftharpoons \hfill & 2{\text{N}}_2(g)+\hfill & 6{\text{H}}_2\text{O}(g)\hfill \\ \text{mudar}& \text{\_\_\_}\hfill & +x\hfill & & \text{\_\_\_}\hfill & \text{\_\_\_}\hfill \end{array}$

(c)

$\begin{array}{lllll}& 2{\text{CH}}_4(g)\hfill & \rightleftharpoons \hfill & {\text{C}}_2{\text{H}}_2(g)+\hfill & 3{\text{H}}_2(g)\hfill \\ \text{mudar}& \text{\_\_\_}\hfill & & +x\hfill & \text{\_\_\_}\hfill \end{array}$

(d)

$\begin{array}{llllll}& {\text{CH}}_4(g)+\hfill & {\text{H}}_2\text{O}(g)\hfill & \rightleftharpoons \hfill & \text{CO}(g)+\hfill & 3{\text{H}}_2(g)\hfill \\ \text{mudar}& \text{\_\_\_}\hfill & +x\hfill & & \text{\_\_\_}\hfill & \text{\_\_\_}\hfill \end{array}$

(e)

$\begin{array}{llll}{\text{NH}}_4\text{Cl}(s)\hfill & \rightleftharpoons \hfill & {\text{NH}}_3(g)+\hfill & \text{HCl}(g)\hfill \\ \text{mudar}& & +x\hfill & \text{\_\_\_}\hfill \end{array}$

(f)

$\begin{array}{cccc}\text{Ni}(s)+\hfill & 4\text{CO}(g)\hfill & \rightleftharpoons \hfill & \text{Ni}{(\text{CO})}_4(g)\hfill \\ \text{mudar}& +x\hfill & & \text{\_\_\_}\hfill \end{array}$

61.

Preencha as seguintes tabelas parciais do ICE.

(uma)

$\begin{array}{ccccc}& 2{\text{H}}_2(g)+\hfill & {\text{O}}_2(g)\hfill & \rightleftharpoons \hfill & 2{\text{H}}_2\text{O}(g)\hfill \\ \text{mudar}& \text{\_\_\_}\hfill & \text{\_\_\_}\hfill & & +x\hfill \end{array}$

(b)

$\begin{array}{cccccc}& {\text{CS}}_2(g)+\hfill & 4{\text{H}}_2(g)\hfill & \rightleftharpoons \hfill & {\text{CH}}_4(g)+\hfill & 2{\text{H}}_2\text{S}(g)\hfill \\ \text{mudar}& +x\hfill & \text{\_\_\_}\hfill & & \text{\_\_\_}\hfill & \text{\_\_\_}\hfill \end{array}$

(c)

$\begin{array}{ccccc}& {\text{H}}_2(g)+\hfill & {\text{Cl}}_2(g)\hfill & \rightleftharpoons \hfill & 2\text{HCl}(g)\hfill \\ \text{mudar}& +x\hfill & \text{\_\_\_}\hfill & & \text{\_\_\_}\hfill \end{array}$

(d)

$\begin{array}{cccccc}& 2{\text{NH}}_3(g)\hfill & +2{\text{O}}_2(g)\hfill & \rightleftharpoons \hfill & {\text{N}}_2\text{O}(g)+\hfill & 3{\text{H}}_2\text{O}(g)\hfill \\ \text{mudar}& \text{\_\_\_}\hfill & \text{\_\_\_}\hfill & & \text{\_\_\_}\hfill & +x\hfill \end{array}$

(e)

$\begin{array}{cccc}{\text{NH}}_4\text{HS}(s)\hfill & \rightleftharpoons \hfill & {\text{NH}}_3(g)+\hfill & {\text{H}}_2\text{S}(g)\hfill \\ \text{mudar}& & +x\hfill & \text{\_\_\_}\hfill \end{array}$

(f)

$\begin{array}{cccc}\text{Fe}(s)+\hfill & 5\text{CO}(g)\hfill & \rightleftharpoons \hfill & \text{Fe}{(\text{CO})}_5(g)\hfill \\ \text{mudar}& \text{\_\_\_}\hfill & & +x\hfill \end{array}$

62.

Por que não há alterações especificadas para o Ni no Exercício 13.60, parte (f)? Quais propriedades do Ni mudam?

63.

Por que não há alterações especificadas para o NH ₄ HS no Exercício 13.61, parte (e)? Quais propriedades do NH ₄ HS mudam?

64.

A análise dos gases em um recipiente de reação selado contendo NH ₃, N _{2 e H 2} em equilíbrio a 400 °C estabeleceu a concentração de N ₂ em 1,2 M e a concentração de H ₂ em 0,24 M.

${\text{N}}_2(g)+3{\text{H}}_2(g)\rightleftharpoons 2{\text{NH}}_3(g)K_c=\mathrm{0,50}\text{em}400\text{°}\text{C}$

Calcule a concentração molar de equilíbrio de NH ₃.

65.

Calcule o número de moles de HI que estão em equilíbrio com 1,25 mol de H ₂ e 1,25 mol de I ₂ em um frasco de 5,00−L a 448 °C.

${\text{H}}_2+{\text{EU}}_2\rightleftharpoons 2\text{OI}{K}_c=\mathrm{50,2}\text{em}448\text{°}\text{C}$

66.

Qual é a pressão de BrCl em uma mistura de equilíbrio de Cl ₂, Br ₂ e BrCl se a pressão de Cl ₂ na mistura for 0,115 atm e a pressão de Br ₂ na mistura for 0,450 atm?

${\text{Cl}}_2(g)+{\text{Br}}_2(g)\rightleftharpoons 2\text{BrCl}(g)K_P=4.7\times {10}^{\mathrm{-2}}$

67.

Qual é a pressão de CO ₂ em uma mistura em equilíbrio que contém 0,50 atm H ₂, 2,0 atm de H ₂ O e 1,0 atm de CO a 990 °C?

${\text{H}}_2(g)+{\text{CO}}_2(g)\rightleftharpoons {\text{H}}_2\text{O}(g)+\text{CO}(g)K_P=1.6\text{em}990\text{°C}$

68.

O metal cobalto pode ser preparado reduzindo o óxido de cobalto (II) com monóxido de carbono.

$\text{CoO}(s)+\text{CO}(g)\rightleftharpoons \text{Co}(s)+{\text{CO}}_2(g)K_c=\mathrm{4,90}\times {10}^2\text{em}550\text{°C}$

Qual concentração de CO permanece em uma mistura de equilíbrio com [CO ₂] = 0,100 M?

69.

O carbono reage com o vapor de água em temperaturas elevadas.

$\text{C}(s)+{\text{H}}_2\text{O}(g)\rightleftharpoons \text{CO}(g)+{\text{H}}_2(g)K_c=\mathrm{0,2}\text{em}1000\text{°C}$

Supondo que uma mistura de reação contenha inicialmente apenas reagentes, qual é a concentração de CO em uma mistura de equilíbrio com [H ₂ O] = 0,500 M a 1000 °C?

70.

Sulfato de sódio 10-hidratado, Na ₂ SO ₄ ·10H ₂ O, desidrata de acordo com a equação

${\text{Na}}_2{\text{ENTÃO}}_4\text{·}10{\text{H}}_2\text{O}(s)\rightleftharpoons {\text{Na}}_2{\text{ENTÃO}}_4(s)+10{\text{H}}_2\text{O}(g)K_P=\mathrm{4,08}\times {10}^{\mathrm{-25}}\text{em}25\text{°C}$

Qual é a pressão do vapor de água em equilíbrio com uma mistura de Na ₂ SO ₄ ·10H ₂ O e NaSO ₄?

71.

Cloreto de cálcio 6−hidratado, CaCl ₂ ·6H ₂ O, desidrata de acordo com a equação

${\text{CaCl}}_{\text{2}}\text{·}6{\text{H}}_2\text{O}(s)\rightleftharpoons {\text{CaCl}}_2(s)+6{\text{H}}_2\text{O}(g)K_P=5.09\times {10}^{\mathrm{-44}}\text{em}25\text{°C}$

_{Qual é a pressão do vapor de água em equilíbrio com uma mistura de CaCl 2,6H 2 O e CaCl 2 a 25 °C?}

72.

Um aluno resolveu o seguinte problema e descobriu que as concentrações de equilíbrio eram [SO ₂] = 0,590 M, [O ₂] = 0,0450 M e [SO ₃] = 0,260 M. Como esse aluno poderia verificar o trabalho sem reformular o problema? O problema foi: Para a seguinte reação a 600 °C:

$2{\text{ENTÃO}}_2(g)+{\text{O}}_2(g)\rightleftharpoons 2{\text{ENTÃO}}_3(g)K_c=4.32$

73.

Um aluno resolveu o seguinte problema e encontrou [N ₂ O ₄] = 0,16 M em equilíbrio. Como esse aluno poderia reconhecer que a resposta estava errada sem reformular o problema? O problema era: Qual é a concentração de equilíbrio de N ₂ O ₄ em uma mistura formada a partir de uma amostra de NO ₂ com uma concentração de 0,10 M?

$2{\text{NÃO}}_2(g)\rightleftharpoons {\text{N}}_2{\text{O}}_4(g)K_c=160$

74.

Suponha que a mudança na concentração de N ₂ O ₄ seja pequena o suficiente para ser negligenciada no problema a seguir.

(a) Calcule a concentração de equilíbrio de ambas as espécies em 1,00 L de uma solução preparada a partir de 0,129 mol de N ₂ O ₄ com clorofórmio como solvente.

${\text{N}}_2{\text{O}}_4(g)\rightleftharpoons 2{\text{NÃO}}_2(g)K_c=\mathrm{1,07}\times {10}^{\mathrm{-5}}$em clorofórmio

(b) Confirme que a mudança é pequena o suficiente para ser negligenciada.

75.

Suponha que a mudança na concentração de CoCl ₂ seja pequena o suficiente para ser negligenciada no problema a seguir.

(a) Calcule a concentração de equilíbrio de todas as espécies em uma mistura de equilíbrio que resulta da decomposição de CoCl ₂ com uma concentração inicial de 0,3166 M.

${\text{CoCl}}_2(g)\rightleftharpoons \text{CO}(g)+{\text{Cl}}_2(g)K_c=2.2\times {10}^{\mathrm{-10}}$

(b) Confirme que a mudança é pequena o suficiente para ser negligenciada.

76.

Suponha que a mudança na pressão de H ₂ S seja pequena o suficiente para ser negligenciada no problema a seguir.

(a) Calcule as pressões de equilíbrio de todas as espécies em uma mistura de equilíbrio que resulta da decomposição de H ₂ S com uma pressão inicial de 0,824 atm.

$2{\text{H}}_2\text{S}(g)\rightleftharpoons 2{\text{H}}_2(g)+{\text{S}}_2(g)K_P=2.2\times {10}^{\mathrm{-6}}$

(b) Confirme que a mudança é pequena o suficiente para ser negligenciada.

77.

Quais são todas as concentrações depois que uma mistura que contém [H ₂ O] = 1,00 M e [Cl ₂ O] = 1,00 M chega ao equilíbrio a 25° C?

${\text{H}}_2\text{O}(g)+{\text{Cl}}_2\text{O}(g)\rightleftharpoons 2\text{HOCl}(g)K_c=\mathrm{0,0900}$

78.

Quais são as concentrações de pCl ₅, pCl ₃ e Cl ₂ em uma mistura de equilíbrio produzida pela decomposição de uma amostra de pCl ₅ puro com [pCl ₅] = 2,00 M?

${\text{PCl}}_5(g)\rightleftharpoons {\text{PCl}}_3(g)+{\text{Cl}}_2(g)K_c=\mathrm{0,0211}$

79.

Calcule o número de gramas de HI que estão em equilíbrio com 1,25 mol de H ₂ e 63,5 g de iodo a 448 °C.

${\text{H}}_2+{\text{EU}}_2\rightleftharpoons 2\text{OI}{K}_c=\mathrm{50,2}\text{em}448\text{°C}$

80.

O butano existe como dois isômeros, n −butano e isobutano.

K _P = 2,5 a 25 °C

Qual é a pressão do isobutano em um recipiente dos dois isômeros em equilíbrio com uma pressão total de 1,22 atm?

81.

Qual é a massa mínima de CaCO ₃ necessária para estabelecer o equilíbrio a uma determinada temperatura em um recipiente de 6,50 L se a constante de equilíbrio (K _c) for 0,50 para a reação de decomposição do CaCO ₃ nessa temperatura?

${\text{CaCO}}_3(s)\rightleftharpoons \text{CaO}(s)+{\text{CO}}_2(g)$

82.

A constante de equilíbrio (K _c) para esta reação é 1,60 a 990 °C:

${\text{H}}_2(g)+{\text{CO}}_2(g)\rightleftharpoons {\text{H}}_2\text{O}(g)+\text{CO}(g)$

Calcule o número de moles de cada componente na mistura final de equilíbrio obtida pela adição de 1,00 mol de H ₂, 2,00 mol de CO ₂, 0,750 mol de H ₂ O e 1,00 mol de CO a um recipiente de 5,00 L a 990 °C.

83.

Em um recipiente de 3,0 L, as seguintes pressões parciais de equilíbrio são medidas: N ₂, 190 torr; H ₂, 317 torr; NH ₃, 1,00$\times$10 ³ torr.

${\text{N}}_2(g)+3{\text{H}}_2(g)\rightleftharpoons 2{\text{NH}}_3(g)$

(a) Como as pressões parciais de H ₂, N ₂ e NH ₃ mudarão se H ₂ for removido do sistema? Eles aumentarão, diminuirão ou permanecerão os mesmos?

(b) O hidrogênio é removido do recipiente até que a pressão parcial do nitrogênio, em equilíbrio, seja de 250 torr. Calcule as pressões parciais das outras substâncias sob as novas condições.

84.

A constante de equilíbrio (K _c) para essa reação é 5,0 em uma determinada temperatura.

$\text{CO}(g)+{\text{H}}_2\text{O}(g)\rightleftharpoons {\text{CO}}_2(g)+{\text{H}}_2(g)$

(a) Na análise, descobriu-se que uma mistura de equilíbrio das substâncias presentes na temperatura dada contém 0,20 mol de CO, 0,30 mol de vapor de água e 0,90 mol de H ₂ em um litro. Quantos moles de CO ₂ existiam na mistura de equilíbrio?

(b) Mantendo a mesma temperatura, _H2 adicional foi adicionado ao sistema e um pouco de vapor de água foi removido por secagem. Assim, foi estabelecida uma nova mistura de equilíbrio contendo 0,40 mol de CO, 0,30 mol de vapor de água e 1,2 mol de H ₂ em um litro. Quantos moles de CO ₂ estavam na nova mistura de equilíbrio? Compare isso com a quantidade na parte (a) e discuta se o segundo valor é razoável. Explique como é possível que a concentração de vapor de água seja a mesma nas duas soluções de equilíbrio, mesmo que algum vapor tenha sido removido antes do segundo equilíbrio ser estabelecido.

85.

O pentacloreto de antimônio se decompõe de acordo com esta equação:

${\text{SBCl}}_5(g)\rightleftharpoons {\text{SBCl}}_3(g)+{\text{Cl}}_2(g)$

Uma mistura de equilíbrio em um frasco de 5,00 L a 448 °C contém 3,85 g de SbCl ₅, 9,14 g de SBCl ₃ e 2,84 g de Cl ₂. Quantos gramas de cada um serão encontrados se a mistura for transferida para um frasco de 2,00 L na mesma temperatura?

86.

Considere o equilíbrio

$4{\text{NÃO}}_2(g)+6{\text{H}}_2\text{O}(g)\rightleftharpoons 4{\text{NH}}_3(g)+7{\text{O}}_2(g)$

(a) Qual é a expressão da constante de equilíbrio (K _c) da reação?

(b) Como a concentração de NH ₃ deve mudar para alcançar o equilíbrio se o quociente de reação for menor que a constante de equilíbrio?

(c) Se a reação estivesse em equilíbrio, como um aumento no volume do vaso de reação afetaria a pressão de NO ₂?

(d) Se a mudança na pressão de NO ₂ for 28 torr quando uma mistura dos quatro gases atingir o equilíbrio, quanto a pressão de O ₂ mudará?

87.

A ligação do oxigênio pela hemoglobina (Hb), dando oxiemoglobina (HbO ₂), é parcialmente regulada pela concentração de H ₃ O ⁺ e CO ₂ dissolvido no sangue. Embora o equilíbrio seja complicado, ele pode ser resumido como

${\text{HBo}}_2(\mathrm{uma}q)+{\text{H}}_3{\text{O}}^{\text{+}}(\mathrm{uma}q)+{\text{CO}}_2(g)\rightleftharpoons {\text{CO}}_2\text{−}\text{Hb}\text{−}{\text{H}}^{\text{+}}+{\text{O}}_2(g)+{\text{H}}_2\text{O}(l)$

(a) Escreva a expressão da constante de equilíbrio para essa reação.

(b) Explique por que a produção de ácido lático e CO ₂ em um músculo durante o esforço estimula a liberação de O ₂ da oxihemoglobina no sangue que passa pelo músculo.

88.

O líquido N ₂ O ₃ é azul escuro em baixas temperaturas, mas a cor desbota e se torna esverdeada em temperaturas mais altas à medida que o composto se decompõe em NO e NO ₂. A 25 °C, um valor de K _P = 1,91 foi estabelecido para essa decomposição. Se 0,236 moles de N ₂ O ₃ forem colocados em um recipiente de 1,52 L a 25 °C, calcule as pressões parciais de equilíbrio de N ₂ O ₃ (g), NO ₂ (g) e NO (g).

89.

Um recipiente de 1,00 L a 400 °C contém as seguintes concentrações de equilíbrio: N ₂, 1,00 M; H ₂, 0,50 M; e NH ₃, 0,25 M. Quantos moles de hidrogênio devem ser removidos do recipiente para aumentar a concentração de nitrogênio para 1,1 M? A reação de equilíbrio é
${\text{N}}_2(g)+3{\text{H}}_2(g)\rightleftharpoons 2{\text{NH}}_3(g)$