O metanol (CH3OH) pode ser produzido pela reação do CO com o H₂ em uma reação exotérmica em que todos os compostos estão na forma gasosa. Seguiu-se algumas experiências e foi verificado o seguinte:I. Com o aumento da pressão, a reação deslocou-se na formação dos reagentes.II. Com o volume do recipiente sendo diminuído, a reação deslocou-se no sentido do produto.III. Quando adicionado calor, a reação favoreceu mais a formação do produto.IV. Com a adição de H₂, a reação tende a formar mais produto.V. Com a adição de CO, a reação é deslocada para formar mais reagentes.Estão corretas as afirmativas:
AI, III e V apenas
BII, III e IV apenas
CI e V apenas
DII e IV apenas
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GabaritoD — II e IV apenas
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Deslocamento de equilíbrio químico: Princípio de Le Chatelier
Gabarito: letra D. Estão corretas apenas as afirmativas II e IV — a reação de produção de metanol é exotérmica e ocorre com diminuição do número de mols gasosos (3 mols de reagentes formam 1 mol de produto), de modo que o aumento de pressão e a diminuição de volume deslocam o equilíbrio para o lado de menor volume (produtos), enquanto a adição de calor favorece os reagentes (reação exotérmica) e a adição de um reagente desloca o equilíbrio para os produtos (Princípio de Le Chatelier).
O Princípio de Le Chatelier é a lei que rege o deslocamento de equilíbrios químicos: quando um sistema em equilíbrio sofre uma perturbação externa (variação de concentração, pressão ou temperatura), ele se desloca no sentido que minimiza essa perturbação, buscando um novo estado de equilíbrio. Para aplicar esse princípio corretamente, é preciso analisar a reação química em três frentes: o número de mols gasosos (para efeitos de pressão e volume), o sinal da variação de entalpia (para efeitos de temperatura) e a concentração dos participantes (para efeitos de adição ou remoção de substâncias).
Vamos aplicar isso à reação do enunciado. A equação balanceada é:
Do lado dos reagentes, temos 3 mols de gases (1 CO + 2 H₂); do lado do produto, apenas 1 mol de gás (CH₃OH). A reação é exotérmica, ou seja, libera calor — podemos escrever: CO + 2H₂ ⇌ CH₃OH + calor. Com essas duas informações, podemos prever o efeito de cada perturbação:
Pressão e volume: o aumento de pressão (ou a diminuição de volume) favorece o lado com menor número de mols gasosos. Como os produtos têm 1 mol e os reagentes têm 3 mols, o equilíbrio se desloca para os produtos.
Temperatura: em uma reação exotérmica, o calor atua como um "produto". A adição de calor (aumento de temperatura) desloca o equilíbrio no sentido que consome esse calor, ou seja, para os reagentes (sentido endotérmico).
Concentração: a adição de um reagente (CO ou H₂) desloca o equilíbrio para os produtos, consumindo o reagente adicionado; a adição de um produto deslocaria para os reagentes.
A pegadinha clássica desta questão é inverter o efeito da temperatura em reações exotérmicas e o efeito da pressão quando o número de mols gasosos não é analisado. O candidato que decora "aumento de pressão favorece o lado de menor volume" sem contar os mols, ou que confunde "exotérmica" com "favorece com calor", erra justamente as afirmativas I e III. Guarde o par exotérmica + calor = reagentes e menor número de mols gasosos = favorecido pela pressão — é exatamente nesses dois critérios que as afirmativas se dividem.
Deslocamento de equilíbrio (Le Chatelier)
1Pressão/volume
Menor nº de mols gasosos é favorecido
Reação: 3 mols → 1 mol
Aumento de pressão → produtos
Diminuição de volume → produtos
2Temperatura
Reação exotérmica (calor = produto)
Adição de calor → reagentes
3Concentração
Adição de reagente → produtos
Adição de produto → reagentes
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Item I — ❌ Incorreto
Afirma que o aumento de pressão deslocou a reação para a formação dos reagentes. Está errado: o aumento de pressão favorece o lado com menor número de mols gasosos. Na reação, os reagentes têm 3 mols de gás (1 CO + 2 H₂) e o produto tem 1 mol (CH₃OH). Portanto, o aumento de pressão desloca o equilíbrio para os produtos, não para os reagentes. O item inverte o efeito da pressão.
Item II — ✅ Correto
Afirma que a diminuição do volume deslocou a reação no sentido do produto. Está correto: diminuir o volume de um recipiente gasoso aumenta a pressão total do sistema. Pelo Princípio de Le Chatelier, o equilíbrio se desloca para o lado com menor número de mols gasosos, que é o lado dos produtos (1 mol de CH₃OH contra 3 mols de reagentes). O item aplica corretamente a relação inversa entre volume e pressão.
Item III — ❌ Incorreto
Afirma que a adição de calor favoreceu a formação do produto. Está errado: a reação é exotérmica, ou seja, libera calor. O calor pode ser tratado como um produto da reação: CO + 2H₂ ⇌ CH₃OH + calor. Ao adicionar calor (aumentar a temperatura), o equilíbrio se desloca no sentido que consome o excesso de calor, ou seja, para os reagentes (sentido endotérmico). O item inverte o efeito da temperatura em reações exotérmicas.
Item IV — ✅ Correto
Afirma que a adição de H₂ tende a formar mais produto. Está correto: o H₂ é um reagente. Ao adicionar um reagente a um sistema em equilíbrio, o Princípio de Le Chatelier prevê que o equilíbrio se desloca no sentido que consome o reagente adicionado, ou seja, para a formação de produtos. O item aplica corretamente o efeito da variação de concentração.
Item V — ❌ Incorreto
Afirma que a adição de CO desloca a reação para formar mais reagentes. Está errado: o CO é um reagente. Assim como no item IV, a adição de um reagente desloca o equilíbrio para o sentido que o consome, formando mais produtos (CH₃OH), não mais reagentes. O item inverte o efeito da adição de reagente.
Conclusão: corretos apenas os itens II e IV → portanto, a alternativa correta é a letra D.