Na produção de amônia para fertilizantes, utiliza-se a reação N2(g) + 3 H2(g) ? 2 NH3(g) em um reator fechado…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Analisar e representar, com ou sem o uso de dispositivos e de aplicativos digitais específicos, as transformações e conservações em sistemas que envolvam quantidade de matéria, de energia e de movimento para realizar previsões sobre seus comportamentos em situações cotidianas e em processos produtivos que priorizem o desenvolvimento sustentável, o uso consciente dos recursos naturais e a preservação da vida em todas as suas formas.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Na produção de amônia para fertilizantes, utiliza-se a reação N2(g) + 3 H2(g) ? 2 NH3(g) em um reator fechado. Para acelerar a produção, adiciona-se um catalisador ao sistema, mantendo constantes a temperatura, a pressão e as quantidades iniciais das substâncias. Considerando o equilíbrio químico descrito, qual será o efeito da adição do catalisador ao sistema?
- A) O catalisador não alterará o tempo para atingir o equilíbrio nem as concentrações finais.
- B) As concentrações das substâncias continuarão mudando, sem que o sistema alcance o equilíbrio.
- C) O equilíbrio será deslocado para N2 e H2, pois o catalisador altera a energia das reações.
- D) O equilíbrio será atingido em menor tempo, mas as concentrações no equilíbrio permanecerão as mesmas.
- E) O equilíbrio será deslocado para a formação de NH3, aumentando sua concentração final.
✅ Resposta correta: alternativa D
Resolução passo a passo
- Identifique o que um catalisador faz. Ele diminui a energia de ativação da reação, acelerando tanto a reação direta quanto a inversa na mesma proporção.
- Analise a consequência cinética. Como as velocidades das reações direta e inversa aumentam igualmente, o sistema atinge o equilíbrio em menor tempo.
- Analise a consequência termodinâmica. O catalisador não altera a constante de equilíbrio (Kc ou Kp), pois ela depende apenas da temperatura. Logo, as concentrações finais no equilíbrio permanecem as mesmas.
- Avalie cada alternativa. A alternativa A está errada porque o catalisador reduz o tempo para atingir o equilíbrio. A alternativa B está errada porque o sistema alcança o equilíbrio, apenas mais rapidamente. A alternativa C está errada porque o catalisador não desloca o equilíbrio, já que não altera a constante de equilíbrio. A alternativa E está errada porque não há deslocamento do equilíbrio e a concentração final de NH3 não muda.
- Conclusão. A alternativa correta é a D, que coincide com o gabarito oficial.
💡 Dica: lembre que catalisador afeta a velocidade, nao a posicao do equilibrio
Alternativa por alternativa
O aluno acredita que o catalisador atua apenas como elemento passivo, sem influenciar a velocidade com que o equilíbrio é atingido. Ele confunde a ação do catalisador com a de um reagente.
O aluno supõe que a presença do catalisador impede que o sistema chegue a um estado estável, fazendo as concentrações variarem indefinidamente. Ele não distingue equilíbrio dinâmico de ausência de reação.
O aluno acredita que o catalisador altera a energia dos reagentes e produtos e, com isso, desloca o equilíbrio, como faria uma mudança de concentração ou temperatura. Ele confunde alteração da energia de ativação com deslocamento de equilíbrio.
O catalisador diminui a energia de ativação das reações direta e inversa, aumentando igualmente suas velocidades. Por isso, o equilíbrio é alcançado mais rapidamente, sem alteração de sua composição final.
O aluno acredita que o catalisador favorece a formação do produto NH3, aumentando seu rendimento final. Ele confunde aceleração da reação com aumento da quantidade de produto no equilíbrio.
Por que engana: acreditar que catalisador altera concentracoes no equilibrio
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