Equilíbrio químico: exercícios com soluções passo a passo

Exercícios grátis de Equilíbrio químico com diagramas, dicas e soluções completas resolvidas. Valores novos a cada vez, em três níveis: Kc a partir das concentrações, Tabela ICE, tabela ICE com equação do segundo grau.

Exercício gratuitoFácil
N2​0,2mol/L+3H2​0,4mol/L⇌2NH3​0,3mol/LKc​ = ?

Para a reação N2 + 3H2 ⇌ 2NH3, as concentrações no equilíbrio são [N2] = 0,2 mol/L, [H2] = 0,4 mol/L, [NH3] = 0,3 mol/L. Calcule a constante de equilíbrio Kc.

[N2] = 0,2[H2] = 0,4[NH3] = 0,3
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O que você pratica

  1. FácilKc a partir das concentrações
  2. MédiaTabela ICE
  3. Difíciltabela ICE com equação do segundo grau

Como resolver exercícios de Equilíbrio químico

  1. Escreva Kc com os produtos sobre os reagentes, cada um elevado ao seu coeficiente.
  2. Monte uma tabela ICE: Inicial, Variação (em passos de x vezes os coeficientes), Equilíbrio.
  3. Coloque as expressões de equilíbrio em Kc e resolva para x.
  4. Verifique se x é pequeno o bastante para uma aproximação; caso contrário, resolva a equação do segundo grau.

Erros comuns

  • Esquecer os expoentes em Kc.
  • Usar as concentrações iniciais em vez das de equilíbrio.
  • Usar a aproximação de x pequeno quando x não é pequeno.

Fórmulas principais

Constante de equilíbrio
Kc = [C]c[D]d/([A]a[B]b)
Tabela ICE
Inicial, Variação (×coeficiente), Equilíbrio
Equação do segundo grau
x = (−b + √(b² − 4ac))/(2a)

Aprenda Equilíbrio químico do zero

Antes disso: Molaridade e diluição

1O que é o equilíbrio químico

Muitas reações não vão até o fim. Assim que se forma um pouco de produto, ele começa a reagir de volta, formando os reagentes. A seta dupla ⇌ indica isso.

H₂ + I₂ ⇌ 2HI

No início a reação direta é rápida, porque há muito H₂ e I₂. À medida que eles são consumidos, ela desacelera, enquanto a reação inversa acelera.

Depois de um tempo as duas reações ocorrem com a mesma velocidade. As concentrações então param de mudar. Esse estado é chamado de equilíbrio.

tc[H₂] = [I₂][HI]0,50,25

As reações não pararam. As moléculas ainda reagem nos dois sentidos, mas cada HI que se forma é compensado por outro que se decompõe. Pense numa escada rolante em que as pessoas sobem e descem na mesma taxa: o número de pessoas em cada andar permanece o mesmo.

Autoavaliação O que é verdade no equilíbrio químico?
  1. As concentrações de reagentes e produtos são iguais
  2. As duas reações pararam
  3. As reações direta e inversa ocorrem com a mesma velocidade
  4. Todos os reagentes se transformaram em produtos

Resposta: As reações direta e inversa ocorrem com a mesma velocidade. No equilíbrio as duas velocidades são iguais, então as concentrações permanecem constantes. Elas não precisam ser iguais entre si, e as reações continuam acontecendo.

2A constante de equilíbrio Kc

No equilíbrio as concentrações sempre obedecem a uma razão fixa, a constante de equilíbrio. Para uma reação aA + bB ⇌ cC + dD:

Kc = [C]c · [D]d / ([A]a · [B]b)

Os colchetes significam concentração em mol/L no equilíbrio. Os produtos ficam em cima, os reagentes embaixo, e cada um é elevado à potência do seu coeficiente.

Para H₂ + I₂ ⇌ 2HI isso dá Kc = [HI]² / ([H₂] · [I₂]).

  • Um Kc grande (muito maior que 1): no equilíbrio há principalmente produtos.
  • Um Kc pequeno (muito menor que 1): há principalmente reagentes.
  • Kc só muda com a temperatura, não com as quantidades iniciais.

Princípio de Le Chatelier: se você perturba um equilíbrio, ele se desloca para desfazer parte da perturbação. Adicionar um reagente o empurra para os produtos; retirar um produto faz o mesmo.

Autoavaliação Para N₂O₄ ⇌ 2NO₂, [N₂O₄] = 0,08 mol/L e [NO₂] = 0,2 mol/L no equilíbrio. Qual é Kc?
  1. 0,4
  2. 0,5
  3. 2,5
  4. 2

Resposta: 0,5. Kc = [NO₂]² / [N₂O₄] = 0,04 / 0,08 = 0,5. Esquecer o quadrado dá 0,2 / 0,08 = 2,5, e inverter a fração dá 2.

3A tabela ICE

Muitas vezes você só conhece as concentrações iniciais e Kc. Uma tabela ICE acompanha como tudo muda:

  • Inicial: as concentrações no começo.
  • Change (variação): cada substância muda em x vezes o seu coeficiente. Os reagentes diminuem (−), os produtos aumentam (+).
  • Equilíbrio: inicial mais variação.

Para H₂ + I₂ ⇌ 2HI partindo de 0,5 mol/L de H₂ e de I₂:

  • H₂: 0,5 − x
  • I₂: 0,5 − x
  • HI: 0 + 2x

Depois coloque a linha do equilíbrio na expressão de Kc e resolva para x.

Quando os dois lados são quadrados perfeitos, como aqui, tire a raiz quadrada dos dois lados. Caso contrário você obtém uma equação do segundo grau ax² + bx + c = 0, e fica com a raiz que dá concentrações positivas:

x = (−b + √(b² − 4ac)) / (2a)
Autoavaliação Você começa só com 1,0 mol/L de N₂O₄, e x mol/L dele reage: N₂O₄ ⇌ 2NO₂. Qual é [NO₂] no equilíbrio?
  1. 1,0 − 2x
  2. 2x
  3. x
  4. x²

Resposta: 2x. Cada N₂O₄ que reage produz dois NO₂, então a variação do NO₂ é +2x, partindo de 0. Escrever x esquece o coeficiente; o quadrado só aparece depois, dentro de Kc.

4O método passo a passo

  1. Escreva a equação balanceada e a expressão de Kc: produtos sobre reagentes, cada um elevado à potência do seu coeficiente.
  2. Se as concentrações de equilíbrio são dadas, substitua-as e calcule Kc. Pronto.
  3. Caso contrário, monte a tabela ICE com uma incógnita x, multiplicada pelos coeficientes.
  4. Coloque as expressões de equilíbrio em Kc.
  5. Resolva para x: com raiz quadrada se os dois lados forem quadrados, caso contrário com a fórmula quadrática.
  6. Encontre a concentração pedida e confira se todas as concentrações são positivas e reproduzem Kc.

5Um exemplo resolvido

Acompanhe cada passo. Tente prever o próximo antes de abri-lo.

Exemplo resolvido

0,5 mol/L de H₂ e 0,5 mol/L de I₂ são colocados num recipiente e reagem: H₂ + I₂ ⇌ 2HI, com Kc = 4. Encontre as concentrações de equilíbrio [HI] e [H₂].

1

Escreva Kc

Kc = [HI]² / ([H₂] · [I₂]) = 4
2

Monte a tabela ICE

Inicial: H₂ 0,5, I₂ 0,5, HI 0. Variação: −x, −x, +2x.

Equilíbrio: [H₂] = [I₂] = 0,5 − x e [HI] = 2x.

3

Substitua em Kc

4 = (2x)² / (0,5 − x)²

O numerador e o denominador são quadrados.

4

Tire a raiz quadrada

2 = 2x / (0,5 − x)
1 − 2x = 2x ⇒ x = 0,25 mol/L
5

Encontre as concentrações

[HI] = 2x = 0,50 mol/L e [H₂] = [I₂] = 0,5 − 0,25 = 0,25 mol/L.

6

Verifique a resposta

0,50² / (0,25 · 0,25) = 0,25 / 0,0625 = 4

Isso reproduz Kc = 4, e todas as concentrações são positivas.

Resposta

[HI] = 0,50 mol/L e [H₂] = [I₂] = 0,25 mol/L

6Erros comuns

  • Esquecer os expoentes. Um coeficiente 2 significa que a concentração é elevada ao quadrado.
  • Pôr os reagentes em cima. Kc é sempre produtos sobre reagentes.
  • Usar as concentrações iniciais em Kc em vez das concentrações de equilíbrio.
  • Esquecer de multiplicar x pelo coeficiente na linha da variação: 2HI varia em 2x, não em x.
  • Usar a aproximação “x é pequeno” quando não é. Se x for mais de cerca de 5% do valor inicial, resolva a equação do segundo grau.
  • Ficar com a raiz negativa da equação do segundo grau, o que dá uma concentração negativa.
Autoavaliação Para H₂ + I₂ ⇌ 2HI, as concentrações de equilíbrio são [H₂] = 0,1, [I₂] = 0,1 e [HI] = 0,4 mol/L. Qual é Kc?
  1. 0,0625
  2. 16
  3. 40
  4. 80

Resposta: 16. Kc = 0,4² / (0,1 · 0,1) = 0,16 / 0,01 = 16. Sem o quadrado você obtém 40, e produtos embaixo dos reagentes dão 0,0625.

7Como são as questões de prova

  • Fácil: Kc a partir de concentrações. Todas as concentrações de equilíbrio são dadas; escreva Kc e calcule-o.
  • Médio: tabela ICE. H₂ + I₂ ⇌ 2HI a partir de quantidades iniciais iguais; tire a raiz quadrada para encontrar x e depois uma concentração.
  • Difícil: tabela ICE com equação do segundo grau. Uma substância como PCl₅ ⇌ PCl₃ + Cl₂ se decompõe a partir de um início conhecido; resolva x² + Kc·x − Kc·c₀ = 0.

Exemplo de questão difícil: 0,5 mol/L de PCl₅ com Kc = 0,2 dá x² + 0,2x − 0,1 = 0, então x = 0,232 mol/L de Cl₂ e [PCl₅] = 0,268 mol/L.

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Exemplos resolvidos

Exemplo 1Fácil
N2​O4​0,08mol/L⇌2NO2​0,05mol/LKc​ = ?

Para a reação N2O4 ⇌ 2NO2, as concentrações no equilíbrio são [N2O4] = 0,08 mol/L, [NO2] = 0,05 mol/L. Calcule a constante de equilíbrio Kc.

[N2O4] = 0,08[NO2] = 0,05

Calcule Kc

Mostrar dicas
  1. Os produtos ficam em cima, os reagentes embaixo.
  2. Cada concentração é elevada à potência do seu coeficiente.
  3. K = [NO2]2/([N2O4]).
Mostrar a resposta e a solução passo a passo

Equilíbrio químico: para aA + bB ⇌ cC + dD, a constante de equilíbrio é Kc = [C]c[D]d/([A]a[B]b), usando as concentrações no equilíbrio. Uma tabela ICE (Inicial, Variação, Equilíbrio) liga as quantidades iniciais às quantidades no equilíbrio por meio de uma única incógnita x, multiplicada pelos coeficientes.

Expressão de Kc

Kc = [NO2]2/([N2O4])

Substituir

Kc = 0,052/(0,08) = 0,03125

Resposta

Kc = 0,03125
Exemplo 2Média
H2​I2​HII0,20,20C−x−x+2xE0,2 − x0,2 − x2x

0,2 mol/L de H₂ e 0,2 mol/L de I₂ são colocados em um recipiente e reagem: H₂ + I₂ ⇌ 2HI, com Kc = 4. Calcule a concentração no equilíbrio [HI].

[H₂]₀ = [I₂]₀ = 0,2 mol/LKc = 4

Calcule [HI] (mol/L)

Mostrar dicas
  1. Monte uma tabela ICE com x mol/L de H₂ reagindo.
  2. Kc = (2x)²/((c₀ − x)²). Os dois lados são quadrados, então tire a raiz quadrada.
  3. √K = 2 = 2x/(0,2 − x).
Mostrar a resposta e a solução passo a passo

Equilíbrio químico: para aA + bB ⇌ cC + dD, a constante de equilíbrio é Kc = [C]c[D]d/([A]a[B]b), usando as concentrações no equilíbrio. Uma tabela ICE (Inicial, Variação, Equilíbrio) liga as quantidades iniciais às quantidades no equilíbrio por meio de uma única incógnita x, multiplicada pelos coeficientes.

Expressão do equilíbrio

4 = (2x)²/(0,2 − x)²

Tire a raiz quadrada

2 = 2x/(0,2 − x) → x = 0,2·2/(2 + 2) = 0,1 mol/L

Concentração no equilíbrio

[HI] = 2x = 0,2 mol/L

Resposta

[HI] = 0,2 mol/L
Exemplo 3Difícil
PCl5​PCl3​Cl2​I0,2500C−x+x+xE0,25 − xxx

O PCl₅ se decompõe: PCl₅ ⇌ PCl₃ + Cl₂, com Kc = 0,04 na temperatura da reação. Um recipiente começa apenas com 0,25 mol/L de PCl₅. Calcule a concentração no equilíbrio [Cl2].

[PCl₅]₀ = 0,25 mol/LKc = 0,04

Calcule [Cl2] (mol/L)

Mostrar dicas
  1. Tabela ICE: o PCl₅ diminui x, e o PCl₃ e o Cl₂ aumentam x cada um.
  2. K = x²/(c₀ − x), que se reorganiza como x² + K·x − K·c₀ = 0.
  3. Use a fórmula de Bhaskara e fique com a raiz positiva.
Mostrar a resposta e a solução passo a passo

Equilíbrio químico: para aA + bB ⇌ cC + dD, a constante de equilíbrio é Kc = [C]c[D]d/([A]a[B]b), usando as concentrações no equilíbrio. Uma tabela ICE (Inicial, Variação, Equilíbrio) liga as quantidades iniciais às quantidades no equilíbrio por meio de uma única incógnita x, multiplicada pelos coeficientes.

Expressão do equilíbrio

0,04 = x²/(0,25 − x) → x² + 0,04·x − 0,01 = 0

Resolva a equação do segundo grau

x = (−0,04 + √(0,04² + 4·0,01))/2 = 0,08198 mol/L

Concentração no equilíbrio

[Cl₂] = x = 0,08198 mol/L

Resposta

[Cl2] = 0,08198 mol/L

Perguntas e respostas

Equilíbrio químico: o que é?

Muitas reações não vão até o fim. Assim que se forma um pouco de produto, ele começa a reagir de volta, formando os reagentes. A seta dupla ⇌ indica isso.

No início a reação direta é rápida, porque há muito H₂ e I₂. À medida que eles são consumidos, ela desacelera, enquanto a reação inversa acelera.

Equilíbrio químico: como resolver os exercícios passo a passo?
  1. Escreva Kc com os produtos sobre os reagentes, cada um elevado ao seu coeficiente.
  2. Monte uma tabela ICE: Inicial, Variação (em passos de x vezes os coeficientes), Equilíbrio.
  3. Coloque as expressões de equilíbrio em Kc e resolva para x.
  4. Verifique se x é pequeno o bastante para uma aproximação; caso contrário, resolva a equação do segundo grau.
Equilíbrio químico: quais são os erros mais comuns?
  • Esquecer os expoentes em Kc.
  • Usar as concentrações iniciais em vez das de equilíbrio.
  • Usar a aproximação de x pequeno quando x não é pequeno.
Equilíbrio químico: o que se pratica?
  • Fácil: Kc a partir das concentrações
  • Média: Tabela ICE
  • Difícil: tabela ICE com equação do segundo grau

Cada exercício tem valores novos, então você aprende o método em vez de decorar uma resposta. Travou? Abra primeiro uma dica pequena, e a explicação completa só quando precisar.

Como a prática funciona

  • Cada exercício tem valores novos, então você aprende o método em vez de decorar uma resposta.
  • Travou? Abra primeiro uma dica pequena, e a explicação completa só quando precisar.
  • Seu progresso, seus erros e seus exercícios salvos ficam guardados, para você revisar antes da prova.

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