Questão de Química — Equilíbrio Químico — INSTITUTO AOCP 2025
Química›Equilíbrio Químico
Código
qg540081
Banca
INSTITUTO AOCP
Órgão
IF-PB
Ano
2025
Nível
Médio
Cargo
Técnico de Laboratório - Área: Química
Em um laboratório de química industrial, um técnico otimizava as condições operacionais para a síntese da amônia, utilizando uma versão em escala reduzida do processo Haber-Bosch. A reação, catalisada por ferro finamente dividido, é representada pelo seguinte equilíbrio termoquímico:N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g) + calorAo diminuir a temperatura do reator e, simultaneamente, aumentar a pressão do sistema por compressão, verificou-se um aumento significativo no rendimento da amônia. Acerca dessa observação experimental e de acordo com o Princípio de Le Chatelier, assinale a alternativa correta.
AO resfriamento favoreceu a reação endotérmica, e a diminuição da pressão reduziu a concentração de reagentes.
BO aumento da pressão deslocou o equilíbrio no sentido em que há maior número de moléculas gasosas.
CO resfriamento favoreceu a reação exotérmica, e o aumento da pressão deslocou o equilíbrio para o lado com menos moléculas gasosas.
DO catalisador foi o responsável pelo aumento no rendimento da reação, visto que a variação da pressão e temperatura não afeta o equilíbrio.
EComo a temperatura não afeta o valor da constante de equilíbrio, apenas a pressão e o catalisador influenciaram no rendimento.
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GabaritoC — O resfriamento favoreceu a reação exotérmica, e o aumento da pressão deslocou o equilíbrio para o lado com menos moléculas gasosas.
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Princípio de Le Chatelier e o Processo Haber-Bosch
Gabarito: letra C. A reação de síntese da amônia é exotérmica (libera calor), então o resfriamento favorece a reação direta, e como há 4 mols de gases nos reagentes (1 N₂ + 3 H₂) contra 2 mols nos produtos (2 NH₃), o aumento de pressão desloca o equilíbrio para o lado com menor número de moléculas gasosas — exatamente o que a alternativa C afirma.
O Princípio de Le Chatelier é a ferramenta central para prever como um sistema em equilíbrio responde a perturbações externas. Ele estabelece que, quando um sistema em equilíbrio é submetido a uma variação de temperatura, pressão ou concentração, o equilíbrio se desloca no sentido que minimiza essa perturbação. No processo Haber-Bosch, a reação é reversível e representada por:
N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g) + calor
Vamos analisar cada fator separadamente. Temperatura: a reação direta é exotérmica (libera calor), portanto a reação inversa é endotérmica (absorve calor). Quando diminuímos a temperatura, o sistema tende a produzir mais calor para compensar a perda, favorecendo a reação exotérmica (direta), que forma mais amônia. Pressão: ao aumentar a pressão por compressão, o sistema tende a reduzir o volume ocupado pelos gases, deslocando o equilíbrio para o lado com menor número de mols gasosos. Contando os mols: reagentes têm 1 + 3 = 4 mols de gás; produtos têm 2 mols de gás. Portanto, o aumento de pressão favorece a formação de NH₃.
O catalisador, por sua vez, acelera a reação ao diminuir a energia de ativação, mas não desloca o equilíbrio — ele apenas faz o sistema atingir o equilíbrio mais rapidamente, sem alterar o rendimento máximo. A constante de equilíbrio (Kc ou Kp) depende apenas da temperatura; variações de pressão ou a presença de catalisador não a alteram.
A pegadinha clássica desta questão é inverter o sentido do deslocamento: o candidato pode pensar que o resfriamento favorece a reação endotérmica (errado, pois a reação direta é exotérmica) ou que o aumento de pressão favorece o lado com mais moléculas gasosas (errado, pois o sistema busca reduzir a pressão). Guarde a regra: resfriamento favorece a exotérmica; aumento de pressão favorece o lado com menos mols gasosos — é exatamente nessa fronteira que as alternativas se dividem.
1Resfriamento
2Favorece exotérmica (direta)
3Aumento de pressão
4Desloca p/ menos mols gasosos
5Catalisador: só acelera
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Alternativa A — ❌ Incorreta
Afirma que o resfriamento favoreceu a reação endotérmica, mas a reação direta é exotérmica (libera calor). Além disso, o aumento de pressão (não a diminuição) desloca o equilíbrio para o lado com menos mols gasosos, que é o dos produtos. A alternativa inverte ambos os efeitos.
Alternativa B — ❌ Incorreta
O aumento de pressão desloca o equilíbrio para o lado com menor número de moléculas gasosas, não maior. Como os reagentes têm 4 mols de gás e os produtos têm 2 mols, o deslocamento é para a direita (formação de NH₃), reduzindo o número total de moléculas.
Alternativa C — ✅ Correta ⟵ GABARITO
Esta alternativa está correta porque: (1) o resfriamento favorece a reação exotérmica (direta), que libera calor para compensar a diminuição de temperatura; (2) o aumento de pressão desloca o equilíbrio para o lado com menos moléculas gasosas, que é o dos produtos (2 mols de NH₃ contra 4 mols de reagentes). Ambos os efeitos aumentam o rendimento da amônia.
Alternativa D — ❌ Incorreta
O catalisador não é responsável pelo aumento no rendimento; ele apenas acelera a reação, diminuindo a energia de ativação, sem deslocar o equilíbrio. A variação de pressão e temperatura afeta o equilíbrio, conforme o Princípio de Le Chatelier.
Alternativa E — ❌ Incorreta
A temperatura afeta o valor da constante de equilíbrio (Kc e Kp). Apenas a pressão e o catalisador não alteram a constante; a temperatura sempre a modifica. Além disso, o catalisador não influencia o rendimento, apenas a velocidade.