Nível 1

Coloca-se uma amostra de $\pu{0,1 mol}$ de ozônio puro, $\ce{O3}$ , em um recipiente fechado de $\pu{1 L}$ e deixa-se que a reação atinja o equilíbrio: $\ce{ 2 O3(g) <=> 3 O2(g) }$ Em seguida, uma amostra de $\pu{0,5 mol}$ de $\ce{O3}$ puro é colocada em um segundo recipiente de $\pu{1 L}$ , na mesma temperatura, e deixa-se que atinja o equilíbrio.

Considere as quantidades:

Quantidade de $\ce{O2}$ .
Pressão parcial de $\ce{O2}$ .
Razão $P_{\ce{O2}}/P_{\ce{O3}}$ .
Razão $(P_{\ce{O2}})^3/(P_{\ce{O3}})^2$ .

Assinale a alternativa que relaciona as quantidades que serão iguais nos dois recipientes no equilíbrio.

1 e 4

2 e 4

3 e 4

Gabarito

A constante de equilíbrio é $K = (P_{\ce{O2}})^3/(P_{\ce{O3}})^2$ , e depende apenas da temperatura. Como os dois recipientes estão na mesma temperatura e têm o mesmo volume, mas quantidades iniciais diferentes de $\ce{O3}$ , as composições de equilíbrio serão distintas.

Etapa 1.Proposição 1: Diferente.

Pelo princípio de Le Chatelier, o aumento da quantidade inicial de $\ce{O3}$ desloca o equilíbrio no sentido de formação dos produtos. A quantidade de $\ce{O2}$ no segundo recipiente será maior.

Etapa 2.Proposição 2: Diferente.

Como o volume e a temperatura são os mesmos em ambos os recipientes, a pressão parcial é proporcional à quantidade de matéria. Com mais $\ce{O3}$ inicial no segundo recipiente, a pressão parcial de $\ce{O2}$ no equilíbrio será maior.

Etapa 3.Proposição 3: Diferente.

Se a razão $r = P_{\ce{O2}}/P_{\ce{O3}}$ fosse igual nos dois recipientes, a constante $K = r^3 \times P_{\ce{O3}}$ só seria igual se $P_{\ce{O3}}$ também fosse igual — o que contradiz os diferentes pontos de equilíbrio. Portanto, $r$ deve diminuir à medida que $P_{\ce{O3}}$ aumenta, para manter $K$ constante.

Etapa 4.Proposição 4: Igual.

A constante de equilíbrio depende apenas da temperatura. Como os dois recipientes estão na mesma temperatura, $K = (P_{\ce{O2}})^3/(P_{\ce{O3}})^2$ é o mesmo em ambos.