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O Mocho do SoftCiências

 

Roteiros de Exploração

Roteiros do Programa - 12º ano
Roteiro 1


Roteiro 1 | Roteiro 2

2zA + 3zB 2zC + zD

1. Para começar o actual roteiro prepara uma folha de registos. Também podes usar o editor de texto do programa e responderes às perguntas no próprio computador. Neste caso, será conveniente guardares o ficheiro no disco duro ou na disquete (para mais pormenores fala com o teu professor). BOM TRABALHO! Regista os valores das concentrações iniciais e calcula o quociente da reacção.

    DICA. Quociente da reacção: Para uma reacção química genérica, aA + bB + --- cC + dD + ---, define-se Quociente da Reacção, em termos de concentrações, para um dado instante, como Q = |C|c x |D|d x ... / |A|a x |B|b x ..., em que |X| representa o valor numérico da concentração (em mol/dm3) de X.

2. Inicia a simulação no botão "Avançar".

3. À medida que decorre a reacção vai observando o que acontece: a)ao número de pontos de cada cor; b)aos valores das concentrações de cada espécie; c)ao gráfico das concentrações em função do tempo; d)ao gráfico de Q "contra" K. Para acelerar até ao fim podes usar o botão "Acelerar".

4. Calcula o quociente da reacção e vê se coincide com o valor de K apresentado.

5. Se diminuíres a concentração de um dos reagentes, em que sentido prevês que se desloque o equilíbrio? No sentido inverso ou no sentido directo? Verifica se as tuas previsões estão de acordo com o 'Princípio de Le Châtelier'.

    DICA. Princípio de Le Châtelier: Se for imposta uma alteração a um sistema químico em equilíbrio, a composição do sistema deslocar-se-á no sentido de contrariar a alteração a que foi sujeito.
    PONTOS: 10

6. Diminui significativamente a concentração de um dos reagentes e reinicia a simulação no botão "Avançar" ou "Acelerar".

7. Calcula o quociente da reacção e tira as tuas conclusões relativamente às tuas previsões.

8. Se diminuíres a concentração do produto, em que sentido prevês que se desloque o equilíbrio? No sentido inverso ou no sentido directo? Verifica se as tuas previsões estão de acordo com o 'Princípio de Le Châtelier'.

    PONTOS: 10

9. Diminui significativamente a concentração do produto e reinicia a simulação no botão "Avançar" ou "Acelerar".

10. Calcula o quociente da reacção e tira as tuas conclusões relativamente às tuas previsões.

11. Se diminuires o volume para 0,5 dm3, em que sentido prevês que se desloque o equilíbrio? No sentido inverso ou no sentido directo? Verifica se as tuas previsões estão de acordo com o 'Princípio de Le Châtelier'.

    PONTOS: 10

12. Diminui o volume para 0,5 dm3 e reinicia a simulação no botão "Avançar" ou "Acelerar".

13. Calcula o quociente da reacção e tira as tuas conclusões relativamente às tuas previsões.

14. Interpreta o que observaste em termos de quocientes de reacção / constantes de equilíbrio.

    DICA. Constante de equilíbrio: Para uma reacção química genérica, aA + bB + --- cC + dD + ---, define-se constante de equilíbrio, em termos de concentrações, para uma dada temperatura, por Kc = |C|ec x |D|ed x ... / |A|ea x |B|eb x ..., em que |X|e representa o valor numérico da concentração (em mol/dm3) de X no equilíbrio. No caso de gases, a constante de equilíbrio pode também ser definida usando pressões: Kp = |pC|ec x |pD|ed x ... / |pA|ea x |pB|eb, com |pX|e representando o valor numérico da pressão parcial de X no equilíbrio. De notar que na expressão de Kp apenas figuram os componentes gasosos do sistema.

15. Altera a equação para "2SO3 2SO2 + O2".

16. Reduz a temperatura para 350°C e inicia a simulação com o botão "Avançar" ou "Acelerar".

17. Aumenta a temperatura para 800°C. Reinicia a simulação lentamente com o botão "Avançar".

18. Observa: a)A velocidade a que se deslocam agora as moléculas; b)a variação que ocorreu na constante de equilíbrio (K); c)o sentido em que se deslocou o equilíbrio; d)a alteração na extensão da reacção.

    DICA. Aumento de temperatura: Para uma reacção endotérmica, A + B C + D, o aumento da temperatura favorece a transformação no sentido directo. Para uma reacção exotérmica é favorecida a transformação no sentido inverso. Para uma reacção atérmica nenhum efeito se regista. Em qualquer dos casos, o sistema "responde" contrariando a perturbação a que foi sujeito: aumento de temperatura. Para tal, é favorecida a transformação em que há absorção de energia como calor, o que tende a diminuir a temperatura. Um aumento de temperatura corresponde a um aumento da agitação atómico-molecular; o efeito é a transformação no sentido em que diminui essa agitação.

19. Reduz a temperatura para 600°C. Reinicia a simulação com o botão "Avançar" ou "Acelerar".

    DICA. Redução de temperatura: Para uma reacção endotérmica, A + B C + D, a diminuição da temperatura favorece a transformação no sentido inverso. Para uma reacção exotérmica é favorecida a transformação no sentido directo. Para uma reacção atérmica não se regista nenhum efeito. Em qualquer dos casos, o sistema "responde" contrariando a perturbação a que foi sujeito: redução de temperatura. Para tal, é favorecida a transformação em que há libertação de energia como calor, o que tende a fazer aumentar a temperatura. Uma diminuição de temperatura corresponde a uma diminuição da agitação atómico-molecular; o efeito é a transformação no sentido em que aumenta essa agitação.

20. Interpreta o que observaste recorrendo aos quocientes de reacção / constantes de equilíbrio.

21. A hidrazina (N2H4) é um combustível utilizado no lançamento de foguetões. Que concentração de vapor de água se obtém por combustão do gás N2H4 0,1 M (mol/dm3), num vaso fechado a 1500°C, sendo também 0,1 M a concentração de O2? (K(T=1500°C)=6,34x10-7) N2H4(g) + O2(g) N2(g) + 2H2O(g)

    DICA. Um problema numérico típico em equilíbrio químico.

22. A reacção apresentada anteriormente será mais ou menos extensa a 1400°C? Confirma por meio de cálculos.

23. Altera a equação para "N2 + 3H2 2NH3".

24. Diminui a concentração de H2 para 0,5 M e inicia a simulação com o botão "Avançar" ou "Acelerar".

25. Confirma a anterior reacção através de cálculo (usando o valor de K) que, se fizermos reagir azoto gasoso em concentração 1 M (mol/dm3) com hidrogénio gasoso 0,5 M à temperatura de 350°C, obteremos, depois de atingido o equilíbrio, as concentrações de 0,899 M, 0,197 M e 0,202 M para as concentrações de N2, H2 e NH3, respectivamente.

26. Imagina-te, por exemplo, numa fábrica de amoníaco (NH3). Usa o módulo de "Simulação Livre" com a equação "N2 + 3H2 2NH3" para evidenciares as melhores condições de pressão, temperatura, concentrações iniciais e uso ou não de catalisador, que possam levar a uma maior produtividade (rendimento).

    DICA. Faz uma análise profunda da optimização a imprimir durante um processo de síntese de amoníaco. Ao fim e ao cabo pretendes desenvolver estratégias de deslocar o equilíbrio para a direita no mais curto intervalo de tempo e gastando o menos dinheiro possível.

27. Introduzindo o catalisador na reacção actualmente seleccionada, esperas que o valor da constante de equilíbrio aumente, diminua ou não sofra alterações?

    PONTOS: 10

28. Aprofundar uma das reacções importantes relacionadas com a indústria do ácido sulfúrico e com as chuvas ácidas: A oxidação de SO2 com formação de trióxido de enxofre, SO3 (que regindo com a água produzirá ácido sulfúrico). Se reparares, esta transformação é a reacção inversa da reacção anterior.

29. Depois de terminares este roteiro poderás entrar noutros modos de exploração do programa - conjunto de icones no topo - e desenvolveres as seguintes actividades: 1)Intervalo lúdico - jogos divertidos em química; 2)Ligação à Internet - novidades em equilíbrio químico; 3)Introdução de novas equações químicas em fase gasosa (botão verde à direita da equação química do écran); 4)Impressão de imagens interessantes representando fases da simulaçõa significativas (ícone da impressora); 5)Observar as diversas simulações que foste executando (zona superior esquerda do écran).

30. Terminou o actual Roteiro. Se usaste o editor de texto do programa não te esqueças de o guardar e talvez imprimir para discutires com colegas e professores.

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