Química – Semana 204

Autor: Davi Maricato

Algumas dicas para a resolução das questões foram colocadas nas notas de rodapé.

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Olimpíada Ibero-Americana de Química 2005 (Adaptada)

“Em temperaturas moderadamente altas, o dióxido de nitrogênio (NO₂) encontra-se em equilíbrio com o tetróxido de dinitrogênio (N₂O₄), porém, acima de 140°C a mistura é, principalmente, NO₂.

A cinética estabelece que a reação de dissociação ocorre em uma única etapa e que a energia de ativação da reação inversa é 23 kJ/mol. Os cálculos termodinâmicos revelam que o processo de dissociação não é espontâneo a 25°C, por isso, a porcentagem de dissociação é menor que 50%, em mols.

Com base nas informações dadas e utilizando os dados fornecidos na tabela, responda às seguintes perguntas relacionadas à reação de dissociação:”

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INICIANTE

A) Assinale o gráfico correto Energia potencial x Caminho (avanço) da reação.¹

B) Justifique, qualitativamente, o fato de que a 140°C o equilíbrio está muito deslocado para a direita, baseando-se no Princípio de Le Chatelier.

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INTERMEDIÁRIO

A) Determine o valor da energia de ativação.²

B) Comprove, com cálculos de entropia, a não espontaneidade do processo. ³

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AVANÇADO

A) Justifique, quantitativamente, o fato de que a 140°C o equilíbrio está muito deslocado para a direita, calculando as constantes de equilíbrio (K_p) a 25°C e 140°C, respectivamente. Suponha que o calor da reação é constante.⁴

Dado: $R = 0{,}008314\ \mathrm{kJ\,mol^{-1}\,K^{-1}}$

B) Que porcentagem de N₂O₄ estará dissociada quando se coloca 0,03 mol desta substância em um recipiente de 1L, a 25°C?⁵

Dado: $R = 0{,}08206\ \mathrm{L\,atm\,mol^{-1}\,K^{-1}}$

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1. Dica (válida para os itens A e B do nível iniciante: a reação é endotérmica. ↩︎
2. Dica: descubra primeiro o valor de entalpia para aplicar a relação das energias de ativação. ↩︎
3. Dica: faça o cálculo da diferença de energia livre. ↩︎
4. Dica: utilize a equação de Van’t Hoff para descobrir K_p. ↩︎
5. Dica: calcule o valor de K_c. ↩︎