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Para a produção de titânio metálico ou dióxido de titânio puros, é necessário fazer a cloração do minério que contém dióxido de titânio, com o objetivo de separar esse óxido de outras substâncias presentes no minério. A principal reação química de cloração é representada por:
TiO (s) + 2 Cl (g) TiCl (g) + O (g) ΔH = +175 kJ/mol
2 2 4 2
Depois da cloração, o tetracloreto de titânio é condensado e convertido, novamente, a dióxido de titânio. Após o sistema atingir o equilíbrio químico, como a formação do TiCl pode ser favorecida?
A Aumentando a pressão total do sistema.
B Diminuindo a temperatura do sistema.
C Aumentando a pressão parcial de O .
D Aumentando a pressão parcial de Cl .
E Variando a quantidade de TiO .
Gabarito oficial
D
Caderno de referência do INEP.
O que a questão cobra
Equilíbrio químico: aplicar o princípio de Le Chatelier considerando estado físico, número de mols gasosos e sinal do ΔH.
Resolução passo a passo
- Conte os mols de gás dos dois lados: à esquerda, 2 Cl₂ = 2 mol; à direita, TiCl₄ + O₂ = 2 mol. O TiO₂ é sólido e não conta.
- Como os dois lados têm a mesma quantidade de gás, variar a pressão total não desloca o equilíbrio. Isso elimina uma das alternativas de saída.
- Veja o sinal do ΔH: +175 kJ/mol, reação endotérmica. O calor funciona como reagente, logo aumentar a temperatura desloca para a direita — e diminuir, para a esquerda.
- Resta o caminho direto: aumentar a concentração de um reagente gasoso empurra o equilíbrio para os produtos. Aumentar a pressão parcial de Cl₂ favorece a formação de TiCl₄ — alternativa D.
Alternativa por alternativa
- A
Aumentando a pressão total do sistema.
Errada. A pressão total só desloca equilíbrios com número diferente de mols gasosos nos dois lados. Aqui são 2 mol de cada lado, então a alteração não produz efeito nenhum.
- B
Diminuindo a temperatura do sistema.
Errada. A reação é endotérmica (ΔH positivo). Diminuir a temperatura desloca o equilíbrio no sentido exotérmico, isto é, para a esquerda — reduzindo a formação de TiCl₄.
- C
Aumentando a pressão parcial de O .
Errada. O O₂ é produto. Aumentar sua pressão parcial desloca o equilíbrio no sentido inverso, consumindo TiCl₄ em vez de produzi-lo.
- D
Aumentando a pressão parcial de Cl .
Correta. O Cl₂ é reagente gasoso. Aumentar sua pressão parcial faz o sistema consumir o excesso deslocando-se para a direita, o que aumenta a formação de TiCl₄.
- E
Variando a quantidade de TiO .
Errada. O TiO₂ está no estado sólido, e sólidos puros não entram na expressão da constante de equilíbrio. Sua quantidade não altera a posição do equilíbrio.