Exercícios de Equilíbrio Químico e Termodinâmica

1) Defina com suas palavras o equilíbrio químico.
2) Represente a fórmula para se calcular a constante de equilíbrio para a síntese da amônia.
3) Discuta como se calcula a constante de equilíbrio para substâncias gasosas e aquosas.
4) Explique o Princípio de Le Chatelier.
5) Verifique se as seguintes afirmações estão corretas e explique:
    a) Uma reação para quando atinge o equilíbrio;
    b) Uma reação em equilíbrio não é afetada pelo aumento da concentração dos produtos;
    c) Quando se retira produto de uma reação em equilíbrio, o mesmo se desloca no sentido dos reagentes;
    d) O quociente de reação Q é igual à constante de equilíbrio K;
    e) Se fizermos uma reação ocorrer mais rapidamente, podemos aumentar a quantidade do produto no equilíbrio.
6) Explique detalhadamente como a temperatura influencia no equilíbrio químico de uma reação.
7) Uma determinada reação apresenta constante de equilíbrio de 1,3 x 10² numa temperatura de 25 °C; a mesma reação apresenta constante de 2,3 x 10^-4 a 60 °C. A reação é favorecida a uma temperatura maior ou menor? Explique e diga se a reação é exotérmica ou endotérmica.
8) A constante de equilíbrio para a seguinte reação a 1000 K é de K = 5,00 x 10^-4:
    2SO₂(g) + O₂(g) ↔ 2SO₃(g)
Calcule a constante de equilíbrio nessa temperatura para as seguintes reações e explique:
    2SO₃(g) ↔ 2SO₂(g) + O₂(g)
    6SO₂(g) + 3O₂(g) ↔ 6SO₃(g)
9) Escreva a constante de equilíbrio para a seguinte reação e explique:
    2AgNO₃(aq) + 2NaOH(aq) ↔ Ag₂O(s) + 2NaNO₃(aq) + H₂O(l)
10) Responda:
    a) Qual o valor da variação de energia livre de uma reação quando ela atinge o equilíbrio?
    b) Quando a variação de energia livre é positiva, favorece os reagentes ou os produtos?
11) Dissolve-se uma quantidade de amônia suficiente em 5 L de água a 25 °C para produzir uma solução de 0,074 mol/L de amônia. A solução é mantida até que atinja o equilíbrio. A análise da mistura em equilíbrio mostra que a concentração de NH₃ é 3,64 x 10^-4. Calcule a K_eq a 25 °C para a reação:
    NH₃(aq) + H₂O(l) ↔ NH₄⁺(aq) + OH^-(aq)
12) A energia livre padrão da reação 2SO₂(g) + O₂(g) ↔ 2SO₃(g) é -141,74 kJ.mol^-1 a 25 °C. Qual é a energia livre de reação quando a pressão parcial de cada gás é 100 bar? Qual a direção espontânea da reação nessas condições? (RT = 2,79 kJ.mol).
13) Calcule a energia livre de reação para a reação 2SO₂(g) + O₂(g) ↔ 2SO₃(g), sabendo que a constante de equilíbrio a 1000 K é de 5,00 x 10^-4 quando as pressões parciais dos gases são P_SO2 = 5,49 x 10^-2, P_O2 = 3,24 x 10^-2 e P_SO3 = 2,21 x 10^-4 (RT = 2080 kJ.mol).
14) A energia livre padrão de 0,5 H₂(g) + 0,5 I₂(g) ↔ HI(g) é +1,70 kJ.mol em 25 °C. Calcule a constante de equilíbrio dessa reação.

15) HF(aq) ↔ H⁺(aq) + F^-(aq) | K_e = 6,8 x 10^-4
16) H₂C₂O₄ ↔ 2H⁺(aq) + C₂O₄^2-(aq) | K_e = 3,8 x 10^-4
Determine o valor da constante de equilíbrio para a seguinte reação:
2HF(aq) + C₂O₄^2-(aq) ↔ 2F^-(aq) + H₂C₂O₄(aq)
17) Explique o que ocorre quando Q e K se relacionam em uma reação.
18) Por que na reação da síntese da amônia, quando aumenta a temperatura, o equilíbrio se desloca no sentido dos reagentes?
19) A diminuição do ozônio na atmosfera pode ser resumida pela equação:
    2O₃(g) ↔ 3O₂(g)
Calcule a energia livre padrão da reação e a constante de equilíbrio (use a tabela de Atkins).
20) Diga, para cada um dos seguintes equilíbrios, se haverá deslocamento na direção dos reagentes ou dos produtos quando a temperatura aumenta:
    a) CH₄ + H₂O(g) ↔ CO(g) + H₂(g), ΔH = +206 kJ
    b) CO + H₂O(g) ↔ CO₂(g) + H₂(g), ΔH = -41 kJ
21) Calcule a energia livre da reação I₂(g) ↔ 2I(g), em 1200 K (K = 6,8), quando as pressões parciais de I₂ e I forem 0,13 e 0,98 bar, respectivamente. Qual é a direção espontânea da reação? Explique.