Equilíbrio químico e extensão das reações químicas

Exame Nacional 2020, 1.ª fase — Grupo IV, item 6

Considere a reação traduzida por

\[2\,CO(g)+{O}_{2}\left( g \right)⇌2\,{\text{CO}}_{2}\left( g \right)  {K}_{c}=2\times {10}^{22}, a 1000 K\]

A ordem de grandeza da constante de equilíbrio, \({K}_{c}\), à temperatura considerada, indica que

(A) a formação dos produtos da reação é favorecida.

(B) o produto da reação se forma muito rapidamente.

(C) a reação tem rendimento muito elevado.

(D) ambos os reagentes se esgotam.

Exame Nacional 2017, 1.ª fase — Grupo VI, item 2

Considere uma reação química em fase gasosa traduzida pelo esquema

\[a\,A(g)+b\,B(g)⇌c\,C(g)\]

em que \(a\), \(b\) e \(c\) são os coeficientes estequiométricos das substâncias A, B e C, respetivamente.

Admita que a reação considerada ocorre em sistema fechado, sendo a variação de entalpia do sistema negativa.

Conclua, com base no princípio de Le Châtelier, como variará a constante de equilíbrio, \({K}_{c}\), da reação se a temperatura aumentar.

Apresente num texto a fundamentação da conclusão solicitada.

Exame Nacional 2017, 2.ª fase — Grupo V, item 1

Considere que, num reator com a capacidade de \(1,00 L\), se misturaram \(0,80 \text{mol}\) de um reagente \(A(g)\) com \(1,30 \text{mol}\) de um outro reagente \(B(g)\), que reagiram entre si, formando-se os produtos \(C(g)\) e \(D(g)\). Esta reação pode ser traduzida por

\[A(g)+2\,B(g)⇌C(g)+D(g)\]

Depois de atingido o equilíbrio, à temperatura \(T\), verificou-se que existiam no reator \(0,45 \text{mol}\) de \(C(g)\).

Determine a constante de equilíbrio, \({K}_{c}\), da reação considerada, à temperatura \(T\).

Apresente todas as etapas de resolução.

Exame Nacional 2018, época especial — Grupo V, item 2

A reação entre o metanal, \({\text{CH}}_{2}O(g)\), e o hidrogénio, \({H}_{2}\left( g \right)\), para formar metanol, \({\text{CH}}_{3}OH(g)\), pode ser traduzida por

\[{\text{CH}}_{2}O(g)+{H}_{2}\left( g \right)⇌{\text{CH}}_{3}OH(g)\]

Num recipiente fechado, introduziram-se inicialmente \(3,94 \text{mol}\) de metanal e \(3,94 \text{mol}\) de hidrogénio. Ao fim de um determinado intervalo de tempo, o sistema atingiu um estado de equilíbrio, existindo, no total, \(4,72 \text{mol}\) de moléculas no recipiente.

Conclua como varia a quantidade de metanol, \({\text{CH}}_{3}\text{OH}\), se, a temperatura constante, ocorrer um aumento do volume do sistema em equilíbrio.

Apresente, num texto estruturado e utilizando linguagem científica adequada, a fundamentação da conclusão solicitada.

Exame Nacional 2020, 2.ª fase — Grupo V, item 1

O nitrogénio, \({N}_{2}\left( g \right)\), e o hidrogénio, \({H}_{2}\left( g \right)\), são utilizados na síntese do amoníaco, \({\text{NH}}_{3}\left( g \right)\), traduzida por

\[{N}_{2}\left( g \right)+3\,{H}_{2}\left( g \right)⇌2\,{\text{NH}}_{3}\left( g \right)\]

Considere um sistema químico de volume variável que contém apenas estas três substâncias. Na Figura 5, apresenta-se o gráfico da quantidade, \(n\), de cada uma das substâncias em função do tempo, \(t\), a uma temperatura constante, \(T\).

O sistema químico foi perturbado num instante entre \({t}_{1}\) e \({t}_{2}\), tendo-se alterado a quantidade de uma das substâncias, a pressão constante. O sistema químico foi novamente perturbado num instante entre \({t}_{3}\) e \({t}_{4}\).

Identifique a perturbação aplicada ao sistema químico considerado, no intervalo de tempo \(\left[ {t}_{1},{t}_{2} \right]\), indicando a substância cuja quantidade foi alterada e se essa substância foi introduzida ou removida do sistema.

Exame Nacional 2020, época especial — Grupo IV, item 4

O acetato de etilo, \({\text{CH}}_{3}{\text{COOCH}}_{2}{\text{CH}}_{3}\left( \text{aq} \right)\), o ácido acético, \({\text{CH}}_{3}COOH(aq)\), e o etanol, \({\text{CH}}_{3}{\text{CH}}_{2}OH(aq)\), participam, em meio ácido, numa reação que pode ser traduzida por

\[{\text{CH}}_{3}{\text{COOCH}}_{2}{\text{CH}}_{3}\left( \text{aq} \right)+{H}_{2}O(l)⇌{\text{CH}}_{3}COOH(aq)+{\text{CH}}_{3}{\text{CH}}_{2}OH(aq)\]

Quando um sistema químico no qual ocorre esta reação atinge um estado de equilíbrio, a concentração de etanol

(A) tem de ser igual à concentração de acetato de etilo.

(B) tem de ser igual à concentração de ácido acético.

(C) pode ser maior do que a concentração de ácido acético.

(D) é necessariamente maior do que a concentração de acetato de etilo.

Exame Nacional 2022, 1.ª fase — itens 5.1.1, 5.1.2

5. Nas imediações de um lago, um vulcão entra em erupção, com libertação de grandes quantidades de dióxido de enxofre, \({\text{SO}}_{2}\). Este gás reage com o dioxigénio atmosférico, \({O}_{2}\), transformando-se em trióxido de enxofre, \({\text{SO}}_{3}\). Em sistema fechado, esta reação pode ser traduzida por

\[2\,{\text{SO}}_{2}\left( g \right)+{O}_{2}\left( g \right)⇌2\,{\text{SO}}_{3}\left( g \right)\]

a) A reação considerada, no sentido direto, é ____________, e a constante de equilíbrio à temperatura de \(800{ }^{\circ }C\) é ____________ à constante de equilíbrio à temperatura de \(400{ }^{\circ }C\).

(A) exotérmica … inferior

(B) endotérmica … inferior

(C) exotérmica … superior

(D) endotérmica … superior

b) Preveja, de acordo com o princípio de Le Châtelier, o que aconteceria ao rendimento de formação de \({\text{SO}}_{3}\) se, a uma temperatura constante, a pressão aumentasse.

Exame Nacional 2022, época especial — item 6.2

Considere um sistema gasoso fechado em que as espécies A, B e C são intervenientes numa reação química e \(x\), \(y\) e \(z\) correspondem aos seus coeficientes estequiométricos. Esta reação pode ser traduzida por

\[z\,C(g)⇌x\,A(g)+y\,B(g)\]

Para estudar o efeito da utilização de um catalisador na reação, introduziu-se a mesma quantidade da espécie C em dois reatores iguais, nas mesmas condições de pressão e temperatura. A um dos reatores, adicionou-se ainda o catalisador.

Considere que a temperatura, \(T\), se manteve constante nos dois reatores.

No reator ao qual se adicionou o catalisador, aumentou

(A) a extensão da reação.

(B) a constante de equilíbrio, \({K}_{c}\), à temperatura \(T\).

(C) a velocidade da reação.

(D) a percentagem de A e B na mistura reacional de equilíbrio.

Exame Nacional 2023, época especial — item 1.4.1

Fazendo reagir etanol com ácido etanoico, obtém-se etanoato de etilo, \({\text{CH}}_{3}{\text{COOCH}}_{2}{\text{CH}}_{3}\), e água, num equilíbrio traduzido por

\[{\text{CH}}_{3}{\text{CH}}_{2}OH(l)+{\text{CH}}_{3}COOH(l)⇌{\text{CH}}_{3}{\text{COOCH}}_{2}{\text{CH}}_{3}\left( l \right)+{H}_{2}O(l)\]

Para otimizar o processo, pode recorrer-se ao uso de catalisadores e de um equipamento de laboratório que permite remover a água produzida.

Considere que a temperatura se mantém constante.

Quando se ____________, o quociente da reação, \(Q\), passa a ser ____________ à constante de equilíbrio, \({K}_{c}\).

(A) adicionam os catalisadores … superior

(B) remove a água produzida … superior

(C) remove a água produzida … inferior

(D) adicionam os catalisadores … inferior

Exame Nacional 2025, época especial — itens 9.1, 9.2

9. Uma das etapas da produção de ácido sulfúrico, \({H}_{2}{\text{SO}}_{4}\), envolve um equilíbrio químico, em fase gasosa, entre as substâncias \({\text{SO}}_{3}\left( g \right)\), \({\text{SO}}_{2}\left( g \right)\) e \({O}_{2}\left( g \right)\).

Num reator fechado e indeformável, a uma determinada temperatura, estudou-se a evolução da concentração, \(c\), de cada uma das substâncias ao longo do tempo, \(t\), tendo-se obtido o gráfico representado na Figura 6.

a) [★] Inicialmente, foram colocados no reator

(A) \({\text{SO}}_{2}\) e \({\text{SO}}_{3}\)

(B) \({\text{SO}}_{2}\) e \({O}_{2}\)

(C) \({\text{SO}}_{3}\) e \({O}_{2}\)

(D) \({\text{SO}}_{3}\), \({\text{SO}}_{2}\) e \({O}_{2}\)

b) [★★] A expressão da constante de equilíbrio, \({K}_{c}\), é

(A) \(\frac{{\left[ {\text{SO}}_{3} \right]}_{e}}{{\left[ {\text{SO}}_{2} \right]}_{e}\,{\left[ {O}_{2} \right]}_{e}}\)

(B) \(\frac{{\left[ {\text{SO}}_{2} \right]}_{e}^{2}\,{\left[ {O}_{2} \right]}_{e}}{{\left[ {\text{SO}}_{3} \right]}_{e}^{2}}\)

(C) \(\frac{{\left[ {\text{SO}}_{3} \right]}_{e}^{2}}{{\left[ {\text{SO}}_{2} \right]}_{e}^{2}\,{\left[ {O}_{2} \right]}_{e}}\)

(D) \(\frac{{\left[ {\text{SO}}_{2} \right]}_{e}\,{\left[ {O}_{2} \right]}_{e}}{{\left[ {\text{SO}}_{3} \right]}_{e}}\)

Exame Nacional 2017, 1.ª fase — Grupo VI, item 1.2

Considere uma reação química em fase gasosa traduzida pelo esquema

\[a\,A(g)+b\,B(g)⇌c\,C(g)\]

em que \(a\), \(b\) e \(c\) são os coeficientes estequiométricos das substâncias A, B e C, respetivamente.

1. Admita que, num reator com a capacidade de \(1,00 L\), se introduziram, à temperatura \(T\), \(0,400 \text{mol}\) de A(g) e \(0,400 \text{mol}\) de B(g).

No quadro seguinte, estão registadas as quantidades das substâncias A, B e C que existem no reator, num mesmo estado de equilíbrio do sistema, à temperatura \(T\).

Calcule a constante de equilíbrio, \({K}_{c}\), da reação considerada, à temperatura \(T\).

Comece por determinar os coeficientes estequiométricos \(a\), \(b\) e \(c\).

Apresente todas as etapas de resolução.

Exame Nacional 2017, época especial — Grupo IV, itens 1.1, 1.2

1. O iodo, \({I}_{2}\left( g \right)\), reage com o hidrogénio, \({H}_{2}\left( g \right)\), em fase gasosa, formando-se iodeto de hidrogénio, \(HI(g)\). A reação pode ser traduzida por

\[{I}_{2}\left( g \right)+{H}_{2}\left( g \right)⇌2\,HI(g)\]

Nesta reação, a variação de entalpia associada à formação de \(2 \text{mol}\) de \(HI(g)\) é \(-9,2 \text{kJ}\).

a) [★★★] Considere que, à temperatura \(T\), se introduziu, num reator com a capacidade de \(1,00 L\), uma mistura de \({H}_{2}\left( g \right)\) e de \({I}_{2}\left( g \right)\), em diferentes concentrações, não existindo inicialmente \(HI(g)\) no reator.

O gráfico da Figura 3 mostra a evolução, ao longo do tempo, \(t\), das concentrações, \(c\), dos reagentes.

Determine a constante de equilíbrio, \({K}_{c}\), da reação considerada, à temperatura \(T\).

Apresente todas as etapas de resolução.

b) [★★] Conclua como variará a composição do sistema se a temperatura diminuir, a volume constante.

Apresente num texto a fundamentação da conclusão solicitada.

Exame Nacional 2018, 1.ª fase — Grupo V, itens 1.1, 1.2

A formação de \({\text{SO}}_{3}\left( g \right)\), um dos reagentes utilizados na última etapa da preparação industrial do ácido sulfúrico, pode ser traduzida por

\[2\,{\text{SO}}_{2}\left( g \right)+{O}_{2}\left( g \right)⇌2\,{\text{SO}}_{3}\left( g \right)  \Delta H<0\]

1. Na Figura 6, apresenta-se parte de um gráfico das concentrações, \(c\), das três espécies envolvidas na reação considerada, a volume constante, em função do tempo, \(t\).

O sistema, inicialmente em equilíbrio, sofre uma perturbação no instante \({t}_{1}\), atingindo um novo estado de equilíbrio no instante \({t}_{2}\).

a) [★★] O gráfico permite concluir que, no instante \({t}_{1}\),

(A) se removeu uma certa quantidade de um dos componentes do sistema.

(B) se introduziu uma certa quantidade de um dos componentes do sistema.

(C) se provocou um aumento da temperatura do sistema.

(D) se provocou uma diminuição da pressão do sistema.

b) [★★★] O gráfico permite concluir que a curva ____________ corresponde ao \({\text{SO}}_{2}\left( g \right)\) e que, no intervalo de tempo \(\left[ {t}_{1},{t}_{2} \right]\), é favorecida a reação ____________.

(A) (2) … direta

(B) (2) … inversa

(C) (3) … direta

(D) (3) … inversa

Exame Nacional 2018, 1.ª fase — Grupo V, itens 2.1, 2.2

2. Uma mistura de \({\text{SO}}_{2}\left( g \right)\), \({O}_{2}\left( g \right)\) e \({\text{SO}}_{3}\left( g \right)\), em equilíbrio, está contida num recipiente fechado de volume variável, a uma temperatura \(T\).

(Reação: \(2\,{\text{SO}}_{2}\left( g \right)+{O}_{2}\left( g \right)⇌2\,{\text{SO}}_{3}\left( g \right)\), \(\Delta H<0\).)

a) [★★★] Introduziram-se inicialmente nesse recipiente \(160,15 g\) de \({\text{SO}}_{2}\left( g \right)\) (\(M=64,06 {\text{g mol}}^{-1}\)) e uma certa massa de \({O}_{2}\left( g \right)\). Verificou-se que, mantendo o volume do recipiente igual a \(2,00 {\text{dm}}^{3}\), a concentração de \({\text{SO}}_{3}\left( g \right)\), na mistura em equilíbrio, era \(0,909 {\text{mol dm}}^{-3}\).

Determine a percentagem de \({\text{SO}}_{2}\left( g \right)\) que não se converteu em \({\text{SO}}_{3}\left( g \right)\).

Apresente todas as etapas de resolução.

b) [★★] Para alterar a percentagem de conversão de \({\text{SO}}_{2}\left( g \right)\) em \({\text{SO}}_{3}\left( g \right)\), pode-se variar a temperatura do sistema, a pressão constante, ou variar o volume do recipiente, a temperatura constante.

Para aumentar a percentagem de conversão de \({\text{SO}}_{2}\left( g \right)\) em \({\text{SO}}_{3}\left( g \right)\), dever-se-á, naquelas condições, ____________ a temperatura do sistema ou ____________ o volume do recipiente.

(A) aumentar … aumentar

(B) aumentar … diminuir

(C) diminuir … aumentar

(D) diminuir … diminuir

Exame Nacional 2019, 1.ª fase — Grupo IV, item 3

A reação de síntese do amoníaco pode ser traduzida por

\[{N}_{2}\left( g \right)+3\,{H}_{2}\left( g \right)⇌2\,{\text{NH}}_{3}\left( g \right)  \Delta H<0\]

Considere um sistema fechado onde se encontram, em equilíbrio, as espécies envolvidas na reação considerada.

Na Figura 2, apresentam-se os esboços dos gráficos da quantidade de equilíbrio, \(n\), de uma daquelas espécies, em função da pressão, \(P\), para duas temperaturas, \({T}_{A}\) e \({T}_{B}\).

Conclua qual das temperaturas, \({T}_{A}\) ou \({T}_{B}\), é menor, começando por verificar se a espécie a que o gráfico se refere é um reagente ou um produto da reação.

Apresente, num texto estruturado e com linguagem científica adequada, a fundamentação da conclusão solicitada.

Exame Nacional 2019, 1.ª fase — Grupo IV, item 4

A reação de síntese do amoníaco pode ser traduzida por

\[{N}_{2}\left( g \right)+3\,{H}_{2}\left( g \right)⇌2\,{\text{NH}}_{3}\left( g \right)  \Delta H<0\]

Num reator com a capacidade de \(0,50 L\), foram introduzidas \(6,00 \text{mol}\) de \({\text{NH}}_{3}\left( g \right)\). Quando o sistema químico atingiu o estado de equilíbrio, à temperatura \(T\), verificou-se que existia no reator \(86,6\,\%\) da quantidade inicial daquele gás.

Calcule a constante de equilíbrio, \({K}_{c}\), da reação de decomposição do amoníaco, à temperatura \(T\).

Apresente todas as etapas de resolução, explicitando todos os cálculos efetuados.

Exame Nacional 2019, 2.ª fase — Grupo II, itens 1.1, 1.2

1. As soluções aquosas que contêm o ião \({\left[ \text{FeSCN} \right]}^{2+}\) têm uma cor vermelha característica. Misturando uma solução contendo iões \({\text{Fe}}^{3+}\left( \text{aq} \right)\) com uma solução contendo iões tiocianato, \({\text{SCN}}^{-}\left( \text{aq} \right)\), obtém-se uma solução de cor vermelha, uma vez que ocorre a reação traduzida por

\[{\text{Fe}}^{3+}\left( \text{aq} \right)+{\text{SCN}}^{-}\left( \text{aq} \right)⇌{\left[ \text{FeSCN} \right]}^{2+}\left( \text{aq} \right)\]

a) Adicionaram-se \(12,5 {\text{cm}}^{3}\) de uma solução de \({\text{Fe}}^{3+}\left( \text{aq} \right)\), de concentração \(4,0\times {10}^{-3} {\text{mol dm}}^{-3}\), a \(10,0 {\text{cm}}^{3}\) de uma solução de \({\text{SCN}}^{-}\left( \text{aq} \right)\), de concentração \(5,0\times {10}^{-3} {\text{mol dm}}^{-3}\). Verificou-se que a concentração de equilíbrio do ião \({\left[ \text{FeSCN} \right]}^{2+}\left( \text{aq} \right)\) na solução resultante daquela adição era \(4,6\times {10}^{-4} {\text{mol dm}}^{-3}\), à temperatura \(T\).

Admita que o volume da solução resultante é a soma dos volumes adicionados.

Determine a constante de equilíbrio, \({K}_{c}\), da reação considerada, à temperatura \(T\).

Apresente todas as etapas de resolução, explicitando todos os cálculos efetuados.

b) Arrefecendo uma solução contendo iões \({\left[ \text{FeSCN} \right]}^{2+}\left( \text{aq} \right)\), observa-se que a cor vermelha da solução vai ficando menos intensa.

Conclua se a variação de entalpia associada à reação de formação do ião \({\left[ \text{FeSCN} \right]}^{2+}\left( \text{aq} \right)\) considerada é positiva ou negativa.

Apresente, num texto estruturado e com linguagem científica adequada, a fundamentação da conclusão solicitada.

Exame Nacional 2019, época especial — Grupo VI, itens 2.1, 2.2

Considere que, num reator de volume variável, existem apenas as substâncias A, B e C, todas em fase gasosa, que reagem entre si de acordo com

\[A(g)+3\,B(g)⇌x\,C(g)\]

sendo \(x\) o coeficiente estequiométrico de C.

2. O gráfico da Figura 7 representa, à temperatura de \(327{ }^{\circ }C\), as quantidades de equilíbrio de A(g), B(g) e C(g) existentes no reator, em função da pressão, \(P\).

a) [★★] Aumentando o volume do reator, a quantidade de equilíbrio de C(g) ____________, o que significa que a reação ____________ é favorecida.

(A) diminui … direta

(B) aumenta … direta

(C) diminui … inversa

(D) aumenta … inversa

b) [★★★] Admita que, a \(327{ }^{\circ }C\) e à pressão de \(100 \text{atm}\), o volume molar dos gases A, B e C é \(0,49 {\text{dm}}^{3}{\text{mol}}^{-1}\).

Determine a constante de equilíbrio, \({K}_{c}\), da reação considerada, a \(327{ }^{\circ }C\).

Apresente todas as etapas de resolução, explicitando todos os cálculos efetuados.

Exame Nacional 2020, 2.ª fase — Grupo V, item 2

O nitrogénio, \({N}_{2}\left( g \right)\), e o hidrogénio, \({H}_{2}\left( g \right)\), são utilizados na síntese do amoníaco, \({\text{NH}}_{3}\left( g \right)\), traduzida por

\[{N}_{2}\left( g \right)+3\,{H}_{2}\left( g \right)⇌2\,{\text{NH}}_{3}\left( g \right)\]

Considere um sistema químico de volume variável que contém apenas estas três substâncias. Na Figura 5, apresenta-se o gráfico da quantidade, \(n\), de cada uma das substâncias em função do tempo, \(t\), a uma temperatura constante, \(T\).

O sistema químico foi perturbado num instante entre \({t}_{1}\) e \({t}_{2}\), tendo-se alterado a quantidade de uma das substâncias, a pressão constante. O sistema químico foi novamente perturbado num instante entre \({t}_{3}\) e \({t}_{4}\).

Conclua, fundamentando, se o quociente da reação no intervalo de tempo \(\left[ {t}_{2},{t}_{3} \right]\) é superior, inferior ou igual ao quociente da reação no intervalo de tempo \(\left[ {t}_{4},{t}_{5} \right]\).

Escreva um texto estruturado, utilizando linguagem científica adequada.

Exame Nacional 2021, 1.ª fase — itens 5.2.1, 5.2.2

5. O pentacloreto de fósforo, \({\text{PCl}}_{5}\), pode decompor-se, em fase gasosa, originando tricloreto de fósforo, \({\text{PCl}}_{3}\), e cloro, \({\text{Cl}}_{2}\). Esta reação pode ser traduzida por

\[{\text{PCl}}_{5}\left( g \right)⇌{\text{PCl}}_{3}\left( g \right)+{\text{Cl}}_{2}\left( g \right)\]

5.2. Um reator de volume variável contém, inicialmente, apenas \(3,00 \text{mol}\) de \({\text{PCl}}_{5}\left( g \right)\) e \(0,80 \text{mol}\) de \({\text{PCl}}_{3}\left( g \right)\). O sistema atinge o equilíbrio à temperatura \(T\). Considere que o volume do reator é \(2,5 {\text{dm}}^{3}\) e que não reagiu \(90\,\%\) da quantidade inicial de \({\text{PCl}}_{5}\left( g \right)\).

a) [★★★] Determine a constante de equilíbrio, \({K}_{c}\), da reação de decomposição considerada, à temperatura \(T\).

Apresente todos os cálculos efetuados.

b) [★★] Considere que, estando o sistema em equilíbrio, se provoca uma diminuição do volume do reator, à temperatura \(T\).

Preveja, fundamentando, como variará a quantidade de \({\text{PCl}}_{5}\).

Escreva um texto estruturado, utilizando linguagem científica adequada.

Exame Nacional 2021, 2.ª fase — itens 1.3.1, 1.3.2

Num reator com a capacidade de \(1,0 L\), contendo uma mistura gasosa de bromo, \({\text{Br}}_{2}\left( g \right)\), cloro, \({\text{Cl}}_{2}\left( g \right)\), e cloreto de bromo, \(BrCl(g)\), à temperatura \(T\), ocorre a reação exotérmica traduzida por

\[{\text{Br}}_{2}\left( g \right)+{\text{Cl}}_{2}\left( g \right)⇌2\,BrCl(g)\]

A constante de equilíbrio, \({K}_{c}\), da reação é \(7,7\), à temperatura \(T\).

a) [★★★] Admita que a quantidade inicial de \(BrCl(g)\), na mistura gasosa existente no reator, é \(1,11 \text{mol}\).

Quando o sistema atinge um estado de equilíbrio, à temperatura \(T\), as quantidades de \({\text{Cl}}_{2}\left( g \right)\) e de \(BrCl(g)\) na mistura gasosa são, respetivamente, \(0,25 \text{mol}\) e \(0,80 \text{mol}\).

Determine a quantidade inicial de \({\text{Br}}_{2}\left( g \right)\) na mistura gasosa.

Apresente todos os cálculos efetuados.

b) [★★] Admita que, uma vez atingido o estado de equilíbrio, à temperatura \(T\), ocorre um aumento de temperatura.

Até ser atingido um novo estado de equilíbrio, prevê-se que a concentração de \({\text{Br}}_{2}\left( g \right)\) ____________ e que a variação das concentrações de \({\text{Br}}_{2}\left( g \right)\) e de \({\text{Cl}}_{2}\left( g \right)\) seja ____________.

(A) diminua … diferente

(B) aumente … diferente

(C) diminua … igual

(D) aumente … igual

Exame Nacional 2022, 2.ª fase — itens 5.1, 5.2

5. Considere o equilíbrio químico entre o tetróxido de dinitrogénio, \({N}_{2}{O}_{4}\), e o dióxido de nitrogénio, \({\text{NO}}_{2}\).

\[{N}_{2}{O}_{4}\left( g \right)⇌2\,{\text{NO}}_{2}\left( g \right)  \Delta H=58,5 \text{kJ}\]

À temperatura de \(25{ }^{\circ }C\), a constante de equilíbrio, \({K}_{c}\), é \(4,63\times {10}^{-3}\).

a) Num reator de \(7,50 {\text{dm}}^{3}\), introduziram-se \(3,0 \text{mol}\) de \({N}_{2}{O}_{4}\left( g \right)\), à temperatura de \(25{ }^{\circ }C\). Calcule a fração molar do \({\text{NO}}_{2}\left( g \right)\) quando o sistema atingiu o equilíbrio, àquela temperatura.

Apresente todos os cálculos efetuados.

b) Noutro reator, foi introduzido \({\text{NO}}_{2}\). A Figura 6 mostra as variações das concentrações, em \({\text{mol dm}}^{-3}\), de \({\text{NO}}_{2}\left( g \right)\) e de \({N}_{2}{O}_{4}\left( g \right)\) até o equilíbrio ser atingido, à temperatura \(T\).

Conclua, justificando, se a temperatura \(T\) é maior, menor ou igual a \(25{ }^{\circ }C\).

Exame Nacional 2023, 2.ª fase — item 6

O di-hidrogénio, \({H}_{2}\left( g \right)\), pode ser obtido a partir de uma reação do monóxido de carbono, \(CO(g)\), com água. Esta reação pode ser traduzida por

\[CO(g)+{H}_{2}O(g)⇌{\text{CO}}_{2}\left( g \right)+{H}_{2}\left( g \right)  \Delta H<0\]

Admita que o sistema se encontra inicialmente em equilíbrio, num reservatório fechado. Pretende-se maximizar a produção de \({H}_{2}\).

Preveja, justificando, se cada um dos procedimentos seguintes assegura o cumprimento do objetivo pretendido:

– diminuir o volume do reservatório, mantendo a temperatura do sistema constante; – diminuir a temperatura do sistema, mantendo o volume do reservatório constante.

Escreva um texto estruturado, utilizando linguagem científica adequada.

Exame Nacional 2025, 1.ª fase — itens 9.2, 9.3

9. A reação entre o di-hidrogénio, \({H}_{2}\left( g \right)\), e o di-iodo, \({I}_{2}\left( g \right)\), origina iodeto de hidrogénio, \(HI(g)\), num equilíbrio que pode ser traduzido por

\[{H}_{2}\left( g \right)+{I}_{2}\left( g \right)⇌2\,HI(g)  {K}_{c}=50 a 448{ }^{\circ }C\]

a) Num reator fechado, de volume \(V\), foram introduzidas \(2,0 \text{mol}\) de \({I}_{2}\left( g \right)\) e uma determinada quantidade de \({H}_{2}\left( g \right)\), não existindo inicialmente \(HI(g)\) no reator.

Quando foi atingido o estado de equilíbrio, à temperatura de \(448{ }^{\circ }C\), existiam \(3,2 \text{mol}\) de \(HI(g)\) no reator.

Determine a quantidade de \({H}_{2}\left( g \right)\) inicialmente introduzida no reator.

Apresente todos os cálculos efetuados.

b) A Figura 6 apresenta o esboço do gráfico, que não está à escala, das concentrações, \(c\), das três substâncias envolvidas na reação química, a volume e a temperatura constantes, em função do tempo, \(t\).

Complete o texto seguinte, selecionando a opção correta para cada espaço.

Atendendo ao gráfico da Figura 6 e à equação química dada:

– o sistema, inicialmente em equilíbrio, foi perturbado pela a) ____________ no instante \({t}_{1}\); – entre \({t}_{1}\) e \({t}_{2}\), a velocidade da reação direta é b) ____________ à velocidade da reação inversa e, nesse intervalo de tempo, o quociente da reação, \({Q}_{c}\), é c) ____________ à constante de equilíbrio, \({K}_{c}\); – o quociente \(\frac{{\left[ \text{HI} \right]}^{2}}{\left[ {H}_{2} \right]\left[ {I}_{2} \right]}\) entre os instantes \({t}_{2}\) e \({t}_{3}\) é d) ____________ ao quociente \(\frac{{\left[ \text{HI} \right]}^{2}}{\left[ {H}_{2} \right]\left[ {I}_{2} \right]}\) entre os instantes \({t}_{0}\) e \({t}_{1}\).

Exame Nacional 2025, 2.ª fase — itens 1.1.1, 1.1.2

1. A síntese de Haber-Bosch é um processo industrial de produção de amoníaco, \({\text{NH}}_{3}\left( g \right)\), a partir de dinitrogénio, \({N}_{2}\left( g \right)\), e di-hidrogénio, \({H}_{2}\left( g \right)\). Esta reação pode ser traduzida por

\[{N}_{2}\left( g \right)+3\,{H}_{2}\left( g \right)⇌2\,{\text{NH}}_{3}\left( g \right)\]

Com o objetivo de maximizar a produção de \({\text{NH}}_{3}\left( g \right)\), a reação foi estudada em diferentes condições de pressão e de temperatura. A tabela apresenta a fração molar de \({\text{NH}}_{3}\left( g \right)\), em equilíbrio, em determinadas condições de pressão e de temperatura.

a) [★★] A quantidade de \({\text{NH}}_{3}\left( g \right)\), em equilíbrio, é maximizada quando se utiliza

(A) maior pressão e maior temperatura.

(B) maior pressão e menor temperatura.

(C) menor pressão e menor temperatura.

(D) menor pressão e maior temperatura.

b) [★★★] Num reator indeformável, no qual se criou previamente o vácuo, colocaram-se \(0,880 \text{mol}\) de cada um dos reagentes.

Quando o equilíbrio foi atingido, existiam no reator \(0,616 \text{mol}\) de \({H}_{2}\left( g \right)\).

Conclua, considerando os dados da tabela, quais as condições de pressão e de temperatura em que foi realizada a experiência.

Apresente todos os cálculos efetuados.

Exame Nacional 2026, 1.ª fase — itens 2.2, 2.3

A síntese do amoníaco pode ser chamada aos mais diversos propósitos: até hoje, o processo de Haber-Bosch garante a alimentação de uma população mundial em crescimento. É assim que quase metade do nitrogénio hoje existente no organismo de qualquer pessoa, inclusive o leitor, passou antes pelo processo de Haber-Bosch.

Nuno Maulide, Como se Transforma Ar em Pão, 1.ª edição, Lisboa, Planeta, 2021, p. 118.

No processo de Haber-Bosch, o gás amoníaco, \({\text{NH}}_{3}\), largamente usado na indústria de fertilizantes, é produzido, sob determinadas condições de pressão e de temperatura, a partir de di-hidrogénio e de dinitrogénio, numa reação reversível que pode ser traduzida por

\[{N}_{2}\left( g \right)+3\,{H}_{2}\left( g \right)⇌2\,{\text{NH}}_{3}\left( g \right)  \Delta H=-92,2 \text{kJ}\]

a) [★] No sistema reacional em equilíbrio, a quantidade de \({\text{NH}}_{3}\left( g \right)\) aumentará se

(A) a temperatura diminuir.

(B) o volume do reator aumentar.

(C) for adicionado um catalisador.

(D) diminuir a concentração de \({H}_{2}\).

b) [★★★] Num recipiente fechado indeformável, à temperatura \(T\), encontram-se em equilíbrio químico \({N}_{2}\left( g \right)\), \({H}_{2}\left( g \right)\) e \({\text{NH}}_{3}\left( g \right)\), sendo a concentração de \({\text{NH}}_{3}\left( g \right)\) \(1,6 {\text{mol dm}}^{-3}\) e as concentrações de \({N}_{2}\left( g \right)\) e de \({H}_{2}\left( g \right)\) desconhecidas.

Num determinado instante, o sistema sofreu uma perturbação por alteração das quantidades das substâncias. Mantendo-se a temperatura \(T\), o sistema atingiu um novo estado de equilíbrio, no qual as concentrações de \({N}_{2}\left( g \right)\) e de \({H}_{2}\left( g \right)\) são metade das concentrações respetivas no equilíbrio inicial.

Determine a concentração de \({\text{NH}}_{3}\left( g \right)\) no novo estado de equilíbrio químico.

Apresente todos os cálculos efetuados.

Exame Nacional 2026, 2.ª fase — itens 5.1, 5.2

5. O dióxido de nitrogénio, \({\text{NO}}_{2}\left( g \right)\), é um poluente atmosférico, de cor acastanhada, que, em sistema fechado, estabelece com o tetróxido de dinitrogénio, \({N}_{2}{O}_{4}\left( g \right)\), um gás incolor, um equilíbrio químico que pode ser traduzido por

\[2\,{\text{NO}}_{2}\left( g \right)⇌{N}_{2}{O}_{4}\left( g \right)  \Delta H<0\]

(castanho) \(    \) (incolor)

a) [★★] Considere que se encerra uma determinada quantidade de \({\text{NO}}_{2}\left( g \right)\) num recipiente, mantendo-se a temperatura e o volume constantes.

Até ser atingido o equilíbrio químico, o quociente da reação é

(A) superior a \({K}_{c}\), sendo favorecida a reação direta.

(B) superior a \({K}_{c}\), sendo favorecida a reação inversa.

(C) inferior a \({K}_{c}\), sendo favorecida a reação direta.

(D) inferior a \({K}_{c}\), sendo favorecida a reação inversa.

b) [★★★] Duas seringas, contendo, cada uma, uma mistura igual dos dois gases, em equilíbrio químico, apresentam, a \(20{ }^{\circ }C\), a mesma cor acastanhada.

Considere duas experiências:

I – o êmbolo da primeira seringa é pressionado, comprimindo a mistura gasosa;

II – a segunda seringa é colocada num gobelé contendo gelo.

Prevê-se que, comparativamente com a cor inicial da mistura dos dois gases, a intensificação da cor castanha

(A) ocorra na experiência I e ocorra na experiência II.

(B) ocorra na experiência I, mas não ocorra na experiência II.

(C) não ocorra na experiência I, mas ocorra na experiência II.

(D) não ocorra na experiência I nem na experiência II.

Exame Nacional 2026, época especial — itens 7.1, 7.2

7. Reações secundárias na combustão da pólvora levam à formação de outros produtos de reação, de entre os quais o monóxido de carbono, \(CO(g)\) (\(M=28,01 {\text{g mol}}^{-1}\)). Quando em sistema fechado, o \(CO(g)\) reage com a água, \({H}_{2}O(g)\) (\(M=18,02 {\text{g mol}}^{-1}\)), estabelece-se um equilíbrio químico com o \({\text{CO}}_{2}\left( g \right)\) (\(M=44,01 {\text{g mol}}^{-1}\)) e o di-hidrogénio, \({H}_{2}\left( g \right)\), numa reação traduzida por

\[CO(g)+{H}_{2}O(g)⇌{\text{CO}}_{2}\left( g \right)+{H}_{2}\left( g \right)  {K}_{c}=5,1 a 700 K  \Delta H<0\]

a) [★★★] Considere que, num recipiente fechado indeformável, mantido a \(700 K\), se encerram massas iguais de \(CO(g)\), de \({H}_{2}O(g)\), de \({\text{CO}}_{2}\left( g \right)\) e de \({H}_{2}\left( g \right)\).

Conclua qual das reações, direta ou inversa, é favorecida até ser atingido o equilíbrio químico.

Apresente todos os cálculos efetuados.

b) [★★] Preveja, justificando, qual será o efeito da diminuição da temperatura sobre o valor da constante de equilíbrio.

Apresente um texto bem estruturado e utilize linguagem científica adequada.