20 - 21 - Cinetica Quimica

 

- 2009 -

 

PROGRAMA DE REVISÃO INTENSIVA PARALELA “RUMO AO VESTIBULAR”  Disciplina

Química

Tema

Professor

Cinética química

Regina

Natureza

Dia / Mês / Ano

Código Sequencial

Rumo ao Vestibular

Cinética Química Basicamente a velocidade de uma reação Basicamente reação pode se serr ca calc lcul ulad adaa co com m ba base se na nass co conc ncen entr traç açõe õess do doss reagentes em função do tempo da reação: V = [Afinal] – [Ainicial] , onde: tfinal - tinicial

AULA 19 e 20

a) catálise catálise homogênea homogênea – O catalisador catalisador e os reagent reagentes es estão numa mesma fase física, formando um sistema homogêneo. b) catálise heterogênea – O catalisador e os reagentes estão em fases físicas diferentes, formando um sistema heterogêneo. 4. Concentrações dos reagentes

t se refere ao tempo e [A] é a concentração do reagente A

Quanto maio Quanto maiorr for a con concen centr traçã ação o dos reagent reagentes, es, maior é a velocidade da reação

Fatores que influenciam na velocidade de uma reação

5. Temperatura

1. Afinidade química É a te tend ndên ênci ciaa que que as su subs bstâ tânc ncia iass quím químic icas as poss po ssuem uem para reagi reagirem rem uma co com m as outr outras. as. Se a af afini inida dade de entr entree dois dois reag reagent entes es é gran grande de,, a reaç reação ão ocorre com mais facilidade.

6. Superfície de contato

2. Colisões eficazes A velo veloci cidad dadee de uma uma reaçã reaçãoo é mais mais rápi rápida da quando as colisões são eficazes ou seja, alas ocorrem com força, ângulo e freqüência propícios para que as moléculas consigam se desagregar e formar o complexo ativado. Quando há a predominância de choque não eficazes, a velocidade da reação é lenta. 3. Catalisador  É uma substância que altera a velocidade de uma reação sem ser consumida durante o processo. Existem 2 tipos de catalisadores: a) Positivos – Aumentam a velocidade de uma reação di dimi minu nuin indo do a qu quan antitida dade de de en ener ergi giaa de at ativ ivaç ação ão necessária para que a reação ocorra. b) Negativos ou inibidores – Retardam a velocidade de uma reação. A representa a reação sem catalisador. B representa a reação com catalisador. Observe que, com ou sem catalisador, o ΔH da reação não se altera. Catálise é o nome ome dado ao aumento da veloci vel ocidad dadee provoca provocado do pelo pelo catali catalisado sador. r. Existe Existem m dois dois tipos de catálise:

Q ua ua nt nt o m a aiio r fo r a te m p pe e ra ra tu tu ra ra , m a aiio r s er er á a velocidade de uma reação. Quanto maior for a superfície de contato do sólido, maior será a velocidade da reação.

7. Pressão Em reaç reaçõe õess em que que há a part partic icip ipaç ação ão dos dos gases, o aumento da pressão no sistema, acarreta um aumento da velocidade da reação. 8. Estado físico dos reagentes De um modo geral, os gases reagem mais fácil e rapi rapida dame ment ntee do qu quee os líqu líquid idos os e este estes, s, mais ais facilmente do que os sólidos. 9. Presença de luz Alguma Alg umass reaç reações ões sofrem sofrem a influê influênci nciaa da luz luz,, afetando a velocidade da reação. Exem Exempl ploo : A ág água ua oxig oxigen enad adaa come comerc rcia iall de deve ve ser  ser  vendida em frasco escuro e ao abrigo da luz pois a presençaa de luz acarreta sua decomposição presenç decomposição em água e gás oxigênio. Lei de velocidade de uma reação ou lei cinética. A velocidade de uma reaçãoé proporcional à concentração dos reagentes, elevadas a números que são determinados experimentalmente. Exemplo: Exem plo: Para a reação : aX + bY → produtos, a lei da velocidade tem a seguinte expressão: V = k.[X]m . [Y]n , onde: k = constante da velocidade que é característica da reação e da temperatura. [X] e {Y} = concentração molar dos reagentes m e n = ordem de reação, onde m + n = ordem global da reação.

 

Mecanismo das reações Nem sempre as reações químicas ocorrem em apenas uma única etapa. Em geral, elas ocorrem em etapas. Assim, temos dois tipos de reações: a) Elementares – São as que ocorrem em uma etapa ún únic ica. a. Ness Nessee ca caso so,, as or orde dens ns da dass re reaç ação ão (m e n) coincidem equação. com os coeficientes do balanceamento da b) Não elementares – São aquelas que ocorrem em mais de uma etapa, sendo que uma delas é mais lenta. A equação da velocidade será, sempre, da etapa mais lenta.. Nesse caso, as ordens da reação dependerão da lenta etapa mais lenta. Exercícios conceituais 1. 1.   (UFRJ) A oxidação do brometo de hidrogênio pode ser descrita em três etapas : HBr (g) (g) (etapa lenta) (g) + O2(g) → HOOBr (g) HBr (g) (etapa rápida) (g) + HOOBr (g) (g) → 2 HOBr (g) (g) HOBr (g) (g) + HBr (g) (g) → Br 22(g) (g) + H2O(g) (etapa rápida)

I. II. III.

Es Escr crev evaa a eq equa uaçã çãoo da ve velo loci cida dade de da reaç reação ão de oxidação do brometo de hidrogênio. 2. Experimentalmente, observou-se que a velocidade de formação da substância C, através da reação : 2 A(g) + B(g) → C(g) é inde indepe pende ndent ntee da co conc ncent entra raçã çãoo de B e oc octu tupl plic icaa quando a concentração de A é dobrada. Escreva a equação da velocidade da reação mencionada. 3. (P (PUC UC)) No lab abor orat atór ório io,, o hidr hidrog ogên êniio po podde se ser  r  preparado pela reação de zinco com solução de ácido cloríd clo rídric rico. o. Observ Observee as condiç condições ões especi especific ficadas adas nas experiências abaixo. Experiênci Temperatura a (oC) I II III IV

25 25 30 30

V

30

Concentração do ácido em mol/litro Granulado 1,0 Granulado 0,5 Em pó 1,0 Em pó 0,5 Em 1,0 raspas Zinco

A velocidade da reação é maior em :

a) b) c) d) e)

I II III IV V

4. (PUC) Assinale a alternativa incorreta :

a) A pulver pulveriza ização ção de uum m sólido sólido in influi flui nnaa velo velocid cidade ade de suas reações. b) Adic diciona ionand ndoo um catal ataliisa saddor espe especí cífi fico co para para a reação, ele aumenta a velocidade dessa reação. c) Uma Uma reaç reação ão quím químic icaa qu quee ap apre rese sent ntaa en ener ergi giaa de ativação extremamente pequena é muito lenta. d) Se um reagent gentee é gasos asoso, o, a variação de sua pressão influi na velocidade da reação da mesma maneira que a variação de sua concentração. e) A elev elevaçã açãoo da tem temper perat atur uraa aum aument entaa a veloci velocida dade de da reação química, porque aumenta o número de pa part rtíc ícul ulas as com com en ener ergi giaa supe superi rior or à en ener ergi giaa de ativação da reação. 5. (Unisinos) Nas indústrias químicas, os catalisadores são utilizados em larga escala, sendo responsáveis por  in inúm úmer eros os proc process essos os econô econômi mico coss em empre pregad gados os na obte obtençã nçãoo de bens bens de cons consum umoo impo import rtant antes es para para o homem moderno. Podemos afirmar que, nas reações em que atuam, os catalisadores : a) b) c) d)

Aument Aumentam am a energi energiaa de ati ativaç vação ão necess necessári áriaa para a reação. Diminu Diminuem em a va varia riação ção de ental entalpia pia do ssist istem ema. a. Atuam Atuam somen somente te entre entre subst substânci âncias as em solu solução ção.. Diminu Diminuem em a ener energia gia de ativ ativaçã açãoo nece necessár ssária ia par paraa a reação. e) Aument Aumentam am a vari variação ação de ental entalpia pia ddaa rea reação ção..

6. (Mackenzie) Ao se fazer pão caseiro, coloca-se a massa, em geral coberta, descansando em lugar mais aquecido, a fim de que cresça. Este fato pode ser  interpretado da seguinte forma: a) Que Que o leve leve aum aumento nto de tem tempera perattura ura dim diminui nui a fermentação da massa. b) Como Como um mo modo do de evita evitarr que a mist mistur uraa se torn tornee heterogênea polifásica. c) Que Que o leve leve aum aumen ento to de temp temper erat atur uraa au aume ment ntaa a velocidade de reação dos componentes da massa. d) Como uma prática caseira e que não está relacionada a fenômeno químico. e) Que Que o ambi ambien ente te ma mais is aquec aquecid idoo evi evita ta que a massa massa estrague. 7. Considerando o diagrama de energia abaixo, foram feitas as seguintes afirmações : Energia Z T X   Y   Reagentes

W Produtos K 2

 

  Caminho da reação Corrija as afirmações que julgar errada, de modo que se tornem verdadeiras. a) b) c) d)

O ∆ H da reação é dado por Y. A energi energiaa de ativaç ativação ão com catali catalisado sadorr é dada por por X. A rea reaçã çãoo é exot exotér érmi mica ca.. O abai abaixam xamen ento to da en energ ergia ia de ativ ativaç ação ão verifi verifica cado do pela adição de um catalisador é dado por W. e) A reaçã reaçãoo é endot endotér érmi mica ca..

8. São São most mostra rada dass a se segu guir ir tr três ês eq equa uaçõ ções es e su suas as respectivas Leis de Velocidade : I. II. III.

2 NO + 2 H2 →N2 + 2 H2O V1 = k1 [NO]2[H2]2 SO2 + 2 H2 → S + 2 H2O V2 = k2 [SO2][H2] V3 = k3 [NO][O3] NO + O3 →O2 + NO2

Qual(is) das reações é(são) elementar(es) ? Explique. 9. Dete Determ rmin inee a equaç equação ão da veloci velocida dade de da reaçã reaçãoo abaixo, supondo-a elementar : 3 Cu + 8 HNO3 → 3 Cu(NO3)2 + 4 H2O + 2 NO 10. O que 10. que acon acontec tecer eráá co com m a ve velo loci cida dade de da reaçã reaçãoo elementar 2X elementar  2X + Y → Z, se dobrarmos a concentração de X e triplicarmos a de Y? 11. A reação : 2A + B mecanismo : A + B →X A + X →C + D

→

1. (Ufc (Ufc 2006 2006)) Cons Consid ider eree as se segu guin inte tess reaç reaçõe õess elementares: etapa lenta etapa I: HOOH + I−→ HOI + OH− etapa II:etapa HOI rápida + I− → I2 + OH− etapa rápida etapa III: 2OH− + 2H3O+ → 4H2O ------------------------------------------------------------reação global: 2I−+HOOH+2H3O+ → I2+4H2O a) Qual a etapa determinante da velocidade da reação? b) Apresente a expressão da lei de velocidade para a reação global. 2. (Unesp) A cinética da reação: 2HgCl2 + C 2O4− → 2Cl− + 2CO2(g) + Hg2Cl2(s) Foi estudada em solução aquosa, seguindo o número de molsOs de dados Hg 2Cl2obtidos que precipita portabela. litro de solução por  minuto. estão na

C + D , apresenta o seguinte

(etapa lenta) (etapa rápida)

Sab aben endo do-s -see que a cons onstant tantee de veloc elociida dade de é 3 apro ap roxi xima mada dame ment ntee ig igual ual a 2.10 2.10 L/m L/mol ol.s .s e qu quee as concentrações de A e B são, respectivamente, 6.10 -8 e 2.10-8 mol/L, pede-se calcular a velocidade da reação : 2A + B → C + D 12. Os dados da tabela abaixo referem-se à reação: 2A + 3B → C. Experimentos

[A] mo mol/L

[B] mo mol/L

Veloc (mol.L-1.min1 )

1

1

1

2

2 

2

1

4

2

2

16

3 

Exercícios avançados

Determine : a) a expres expressão são da velo velocid cidade ade dess dessaa reação reação quími química ca . b) o val valor or da co cons nstan tante te k.

Pede-se: a) Determinar a equação de velocidade da reação. b) Calc Calcul ular ar o valo valorr da cons consta tante nte de velo veloci cida dade de da reação. c) Qual será erá a velocidade da reação quando [HgCl2]=0,010M e [C2O42−] = 0,010M? 3. (Ufla 2007) O NO (monóxido de nitrogênio) é um poluentee atmos poluent atmosférico férico formado a temperaturas temperaturas elevadas pela reação de N2 e O2. A uma uma det determ erminada nada temperatura, a constante de equilíbrio para a reação é igual a 5,0 × 10−4. Nessa temperatura, as concentrações de equilíbrio são: NO = 1,0 × 10−5 mol L−1 e N2 = 4,0 × 10−3 mol L−1 Pergunta-se:

a) Qual a concentração molar de O 2 nas condições de equilíbrio? b) Sabendo Sabendo-se -se que a consta constante nte de veloci velocidad dadee para para −6 reaç reação ão dire diretta é igua iguall a 2,0 × 10 , nas nas condi condiçõ ções es de desc scri rita tass an ante teri rior orme ment nte, e, calc calcul ulee a cons consta tant ntee de velocidade para a reação inversa.

3

 

4. Os dados experimentais para a velocidade de reação, v, indicados no quadro a seguir, foram obtidos a partir  do doss re resu sultltad ados os em di dife fere rent ntes es co conc ncen entr traç açõe õess de reagentes iniciais para a combustão do monóxido de carbono, em temperatura constante.

O estudo da reação reversível: A + B ↔ C + D, revelou que ela ocorre em uma única etapa. A variação de entalpia da reação direta é de −25kJ. A energia de ativação da reação inversa é + 80kJ. Então, a energia de ativação da reação direta é igual a: a) −80 kJ. b) −55 kJ. c) d) +55 +80 kJ. kJ. e) +105 kJ.

A equação de velocidade para essa reação pode ser  escri scrita ta co com mo v = k [CO] [CO]a[O2]b, o n d e a e b s ã o , respectivamente, as ordens de reação em relação aos componentes CO e O2. De acor acordo do com com os dados dados experi experime menta ntais is,, é co corr rreto eto afirmar que respectivamente os valores de a e b são: a) 1 e 2 b) 2 e 1 c) 3 e 2 d) 10 e 1 e) 5. Observe o gráfico a seguir.

7. (Fgv 2007) A indústria petroquímica é comumente dividida em três segmentos: as empresas de primeira, de segunda e de terceira geração. As empresas de prime primeir iraa ger geraç ação ão são são produt produtor oras as de petro petroqu quím ímic icos os básicos denominados "commodities". Nessas empresas, o esforço tecnológico atual é fortemente voltado para o aumento de eficiência de processo, tanto para aumento de produtividade como para melhoria no grau de pureza do produto, através, principalmente, do desenvolvimento de melhores catalisadores e do controle de processo. Referente a atuação de um catalisador em um processo químico, afirma-se que o catalisador: I. diminui a energia de ativação da reação; II. aumenta a velocidade da reação; II III. I. de desl sloc ocaa o eq equi uilílíbr brio io da reaç reação ão favo favore rece cend ndoo a formação do produto; IV. torna o processo exotérmico. Dessas Dess as afir afirma matitiva vas, s, são corr correta etass aquel aquelas as cita citadas das apenas em: a) I e II. b) I, III e IV. c) I e IV. d) II e III.

e) II e IV. O perfil da reação genérica A → B, nele representado, indica que a energia de ativação do processo, em kJ, é igual a: a) 100. b) 150. c) 250. d) 300.

e) 400. 6. (Fgv (Fgv 2006 2006)) A en ener ergia gia en envo volv lvid idaa nos nos proc proces esso soss industriais é um dos fatores determinantes da produção de um produto. O estudo da velocidade e da energia envolvida nas reações é de fundamental importância pa para ra a ot otim imiz izaç ação ão da dass co cond ndiç içõe õess de pr proc oces esso soss químicos, pois alternativas como a alta pressurização de reagen rea gentes tes gasoso gasosos, s, a elevaçã elevaçãoo de tempera temperatur tura, a, ou ainda o uso de catalisadores podem tornar  econ ec onom omic icam amen ente te viáv viável el de dete term rmin inado adoss proc proces essos sos,, colocando produtos competitivos no mercado.

8. (Fuvest) Em solução aquosa ocorre a transformação: H2O2 + 2I− + 2H+ → 2H2O + I2 (Reagentes) (Produtos) Em quatro experimentos, mediu-se o tempo decorrido para a formação de mesma concentração de I 2, tendose na mistura de reação as seguintes concentrações iniciais de reagentes:  

Esse Essess dados dados indi indicam cam que que a velo veloci cida dade de da reaçã reaçãoo considerada depende apenas da concentração de: a) H2O2 e I−. b) H2O2 e H+. c) H2O2. d) H+. 4

 

e) I−. 9. (cftmg 2005) Aumentando-se a temperatura em um sistema químico reagente, o único fator que NÃO se altera é a (o): a) energia de ativação da reação. b) tempo para o equilíbrio ser alcançado. c) das efetivas partículas reagentes. d) energia número cinética de colisões entre as partículas. 10. (Pucmg 2006) Considere o gráfico a seguir, no qual estão stão rep epre rese sent ntad ados os o tem tempo e a ev evol oluç ução ão da dass concentrações das espécies B, C, D e E, que participam de uma reação química.

Analisando os quatro experimentos, um aluno concluiu em seu caderno: I. Quanto maior a superfície de contato do metal com a solução aquosa, mais lenta é a formação de H2. II. O cobre é um metal nobre. III. O cobre atua como catalisador da reação entre o zinco e o ácido clorídrico. Das afirmações: a) apenas II está correta. b) apenas I e II estão corretas. c) apenas I e III estão corretas. d) I,apenas e III estão corretas. e) II e III IIestão corretas.

A forma CORRETA de representar essa reação é: a) B + 3 C → D + 2 E b) D + 2 E → B + 3 C c) B + 2 C → D + 3 E d) D + 3 E → B + 2 C

13. (Pucsp 2007) A reação redox que ocorre entre os íons brometo (Br −) e bromato (BrO3−) em meio ácido, formando o bromo (Br 2) é representada pela equação: BrO3− (aq) + 5 Br − (aq) + 6 H+(aq) → 3 Br 2(aq) 2(aq) + 3 H2O(l) Um estu estudo do ciné cinétitico co de dess ssaa reaç reação ão em funç função ão da dass concentrações dos reagentes foi efetuado, e os dados obtidos estão listados na tabela a seguir.

11. (Pucmg 2007) Durante a decomposição da água oxigenada, ocorre a formação de água e oxigênio, de acordo com a equação: 2H2O2(aq) → 2H2O(l) + O2(g) Se a ve velo loci cidad dadee de libe libera ração ção de oxigên oxigênio io é 1 × 10−4 mol.s−1, a velocidade de consumo da água oxigenada em mol.s−1 é: a) 0,5 × 10−4 b) 1 × 10−4 c) 2 × 10−4 d) 3 × 10−4 12 12.. (P (Puc ucsp sp 20 2006 06)) Em um la labo bora rató tóri rioo di didá dátitico co,, fo foii estudada a taxa de formação de gás hidrogênio (H 2) du dura rant ntee a aç ação ão de uma uma so solu luçã çãoo aq aquo uosa sa de ác ácid idoo clorídrico (HCl) de concentração 1,0 mol/L sobre metais. Mantendo-se constante a temperatura e a massa inicial dos metais em todos os experimentos, foi determinado o tempo necessário para a formação de 20 mL do gás, recolhidos em uma proveta. A tabela a seguir resume os resultados obtidos.

Considerando as observações experimentais, pode-se concluir que a lei de velocidade para a reação é:

a) v = k [BrO3−] [Br −] [H+] b) v = k [BrO3−] [Br −] 5 [H+]6 c) v = k [BrO3−]2 [Br −]6 [H+]4 d) v = k [BrO3−] [Br −]3 [H+]2 e) v = k [BrO3−] [Br −] [H+]2 14. (Uel) No estudo cinético de uma reação representada por : 2A(g) + B2(g) → 2AB(g) colocou-se os seguintes dados:

5

 

Assinale a alternativa INCORRETA:

A velocidade da reação pode ser expressa pela reação: a) b) vv = = kk 2[A] [B2]2 c) v = k [A] [B 2] d) v = k [A]2 [B2] e) V = K [A] [B 2]2 15. (Uem 2004) Os conversores catalíticos automotores, baseados em ligas metálicas sólidas contendo ródio, paládi pal ádioo ou molibd molibdêni ênio, o, são dispos dispositi itivos vos antipol antipoluiç uição ão existentes na maioria dos carros. Sua função é absorver  mol oléc écul ulas as de ga gase sess po pollue uent ntes es e, at atra ravé véss de um processo chamado catálise, oxidar ou decompor esses gases, como mostra o exemplo abaixo. Para a reação glob global al 2 NO(g) + O2(g) → 2 N O2(g), na qual NO2 at atmo mosf sféri érico co é gerad geradoo a parti partirr de NO ex expe pelilido do dos escapamentos de automóveis, é proposto o seguinte

a) A reação de decomposição do H2O2 é exotérmica. b) A curva "A" apresenta maior energia de ativação que a curva "B". c) A presença de um catalisador afeta o ∆H da reação. d) A curva "B" representa a reação com a presença de um e) catalisador. A letra "Z" representa o ∆H da reação de decomposição do H2O2. 17. 17. (U (Ufm fmgg 2007) 007) A reaç reação ão do eten eteno, o, C2H4, com hidrogênio, H2, produz etano, C2H6. Sabe-se que, no equilíbrio, a velocidade de formação dos produtos, V, e a velocidade inversa, de formação dos reagentes, V', são iguais: C2H4 (g) + H2 (g) ↔ C2H6 (g) ∆H < 0 Foram realizados dois experimentos envolvendo essa reação, com apenas uma diferença: um, na presença de catalisador; o outro, na ausência deste. Comparando-se esses dois experimentos, é CORRETO afirmar que, na reação catalisada, aumenta:

mecanismo, em duas etapas: 2 NO(g) ↔ N2O2(g) (etapa rápida) N2O2(g) + O2(g)  → 2 NO2(g) (etapa lenta)

a) etano,térmica no equilíbrio. b) a concentração quantidade dede energia produzida. c) a rapidez com que as velocidades V e V' se igualam. d) a velocidade V, enquanto a velocidade V' diminui.

Considera Consid erando ndo essas essas afirma afirmaçõe ções, s, assina assinale le o que for  correto.

18. (Ufpe) A cinética da reação entre o óxido nítrico nítrico e o oxigênio: 2NO + O2  → 2 NO2 , é compatível com o seguinte mecanismo:

01) A lei de velocidade da etapa lenta é igual a v=k[O2] [NO]2. 02) As reações das etapas rápida e lenta podem ser  chamadas de reações bimoleculares. 04) A catálise descrita acima é um exemplo de catálise homogênea. 08) À temp empera eratur uraa e à conce ncent ntrraçã ação de NO(g) cons co nsta tant ntes, es, se a conce concent ntra ração ção de O2(g) dup duplic licar, ar, a reação global será 4 vezes mais rápida. 16) Sendo a lei de velocidade da etapa lenta, obtida experimentalmente, igual a v=k[N2O2][O2], sua ordem de reação é igual a 2. 16. (Ufjf 2006) Considere o diagrama de energia da reação de decomposição do H2O2 representado.

NO + O2 ↔ OONO (Equilíbrio rápido) NO + OONO → 2NO2 (reação aberta) A lei de velocidade para esta reação:

( ) ( )

É de primeira ordem em relação ao NO. É de segunda ordem em relação ao NO2.

( ) ( )

É de segunda ordem em relação a ambos os reagentes. Não apresenta constante de velocidade.

19. (Ufpe 2005) Quando a concentração de 2-bromo-2metilpropano, C4H9Br dobra, a velocidade da reação: − − C4H9Br (aq) (aq) + OH (aq) → C4H9OH (aq) + Br  (aq) , aumenta por  um fator de 2. Se as concentrações de C 4H9Br e OH− são dobradas, o aumento da velocidade é o mesmo: um fator de 2. Com relação a esses dados, analise as afirmativas a seguir. 1) A lei de velocidade da reação pode ser escrita como: v = k [C4H9Br] [OH−] e, portanto, a reação é de segunda ordem.

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2) A lei de velocidade da reação pode ser escrita como: v = k [C4H9Br] e, portanto, a reação é de primeira ordem. 3) A lei de velocidade da reação pode ser escrita como: v = k [C4H9Br] e, portanto, a reação é de primeira ordem, com relação ao C4H9Br, e de ordem zero, com relação ao íon OH−. 4) Se a concentração de íons OH − triplicar, a velocidade da reação não se altera.

22. (Ufsc 2007) A combustão do dióxido de enxofre é umaa etap um etapaa inte interm rmed ediá iári riaa na fabr fabric icaç ação ão de ácid ácidoo sulfúrico. Essa reação se processa de acordo com a equação I: 2 SO2(g) +1 O2(g) → 2 SO3(g) + 198 kJ (I) À temperatura ambiente, o dióxido de enxofre é oxidado muito lentamente pelo oxigênio. Porém, em presença de monóx onóxiido de nitr nitrog ogên ênio io,, a reaç reação ão se proc proces essa sa

5) A meia-vida, t(1/2), independe da concentração inicial dos reagentes.

rapidamente, de → acordo com 2 NO(g) + 1 O2(g) 2 NO2(g) (II)as equações II e III: 2 SO2(g) + 2 NO2(g) → 2 SO3(g) + 2 NO(g) (III)

Estão corretas:

Com Co m rela relaçção às info inform rmaç açõe õess do enun enunci ciad ado, o, é CORRETO afirmar que:

a) 1, 2, 4 e 5 apenas b) 1, 3, 4 e 5 apenas c) 2, 3, 4 e 5 apenas d) 1 e 5 apenas e) 1, 2, 3, 4 e 5 20. (Ufrn 2004) A camada de ozônio é considerada a camada cam ada protet protetora ora do planeta planeta Terra, Terra, pois pois contro controla la a passagem de raios ultravioletas, que, em excesso, são considerados prejudiciais aos seres vivos. Ambie Am bient ntal alis ista tas, s, observando pesqui pesquisad sadore ores e outro outrossda grupos gru pos da sociedade vêm os aumento incidência desses raios sobre a Terra. A decomposição do ozônio constitui um processo natural que pode ser acelerado pela presença de poluentes poluentes atmosféricos. atmosféricos. A equação a se segu guir ir re repr pres esen enta ta o eq equi uilílíbr brio io da tr tran ansf sfor orma maçã çãoo espontânea do ozônio em oxigênio: 2O3(g) ↔ 3O2(g) Supõe-se que o processo dessa reação de deco de comp mpos osiç ição ão oc ocorr orraa em du duas as etap etapas as,, se segu gund ndoo o mecanismo: 1a etapa: rápida, reversível: O3(g) ↔ O2(g)+O(g) 2a etapa: lenta: O3(g) + O(g) → 2 O2(g) A lei que expressa a velocidade da decomposição do ozônio é: a) v = k [O2]2 b) v = k [O3] c) v = k [O3].[O] d) v = k [O2].[O] 21. (Ufrs 2006) Uma reação monomolecular de primeira ordem, em fase gasosa, ocorre com uma velocidade de 5,0 mol.L−1min−1 quando a concentração do reagente é de 2,0 mol.L−1. A constante de velocidade dessa reação, expressa em min−1, é igual a: a) 2,0. b) 2,5. c) 5,0. d) 7,0. e) 10,0.

(01) a concentração de monóxido de nitrogênio durante a formação do SO3 é constante. (02) o monóxido de nitrogênio atua como inibidor. (04) a adição de catalisador altera a entalpia da reação. (08) a formação do SO 3, à temperatura ambiente e na ausência de monóxido de nitrogênio, é um processo cinéticamente desfavorável. (16) a formação do SO3 é um processo endotérmico. (32) o monóxido de nitrogênio atua como catalisador  diminuindo a energia de ativação da reação. 23. (Unitau) Seja a reação elementar de decomposição: 2N2O5 → 4NO2 + O2. Podemos afirmar que: a) a velo veloci cida dade de da reaçã reaçãoo pode pode ser ser calc calcul ulada ada pela pela 2 expressão v=k[N2O5] . b) a velocidade velocidade da reação pode ser calculada calculada na forma: 4 2 v=k[NO2] .[O2].[N2O5] . c) a ordem global da reação é 5. d) é uma reação endotérmica, por causa do O2. e) é uma reação exotérmica, por causa do NO2. 24. (Unitau) Na reação de dissociação térmica do HI(g), a velocidade de reação é proporcional ao quadrado da concent entraçã ação molar olar do HI. Se tri tripli plicarm armos a concentração do HI, a velocidade da reação: a) aumentará 6 vezes. b) aumentará 9 vezes. c) diminuirá 6 vezes. d) diminuirá 9 vezes. e) diminuirá 3 vezes 25 25.. Num Num labo labora rató tóri rio, o, fora foram m experiências para a reação:

efet efetua uada dass

dive divers rsas as

2H2 + 2NO → N2 + 2H2O Experiência

[H2] mol/l

[NO] mol/l

Veloc (mol.L-1.s1 )

1

0,10

0,10

0,10

2 

0,20

0,10

0,20 7

 

3 

0,10

0,20

0,40

4

0,30

0,10

0,30

5 

0,10

0,30

0,90

Com os result resultado adoss das veloci velocidade dadess ini inicia ciais is obtido obtidos, s, montou-se a tabela acima.  acima. Determine : a) b) c) d) e)

A equaç equação ão da veloc velocida idade de para para essa essa reação reação.. Se a rea reaçã çãoo é elem element entar ar ou ou não. não. A ord ordem em gl glob obal al da reaç reação ão.. A orde ordem m da reaçã reaçãoo em relaçã relaçãoo ao H2. A ordem ordem da reaç reação ão em relaçã relaçãoo ao NO.

26. Os dados abaixo referem-se à reação 3 A + B + C o → A2B + AC realizada a 25 C e as concentrações molares são dadas em mol/L.. [A]

[B]

[C]

V (mol.L.s-1)

0,5

0,5

0,5

0,02

0,5 0,5

0,5 1,0

1,0 0,5

0,02 0,04

1,0

0,5

0,5

0,08

Responda : a) b) c) d) e)

Qual Qual a equaç equação ão da velo velocid cidade ade dess dessaa reação reação ? O proce processo sso é eleme elementa ntar? r? Just Justifi ifique. que. Calcul Calculee o valor valor da const constant antee de veloc velocida idade. de. Qual Qual a ord ordem em glo globa ball da rea reaçã ção? o? Qual Qual a ordem ordem da reaç reação ão em relaçã relaçãoo à C? C?

27. Uma das reações que podem ocorrer no ar poluído é a reação do dióxido de nitrogênio, NO 2, com o ozônio, O3 : NO2(g) + O3(g) → NO3(g) + O2(g) Os seguintes dados foram coletados nessa reação, a 25 o C: Concentração de NO2 (mol/l)

Concentração de O3 (mol/l)

Velocidade (mol/l.s)

5,0 . 10-5

1,0 . 10-5

2,2 . 10-2

5,0 . 10-5

2,0 . 10-5

4,4 . 10-2

2,5 . 10-5

2,0 . 10-5

2,2 . 10-2

a) Qual Qual a expr express essão ão da lei da velo velocid cidade ade??

b) Qual Qual o val valor or da const constant antee de veloci velocidad dadee para essa essa reação ? c) A reaçã reaçãoo é eelem lementa entarr ou não elemen elementar tar?? d) Qual Qual a orde ordem m gl glob obal al ddaa re reaç ação? ão? 28. Dado o processo : 2A + B + 3C → Produtos Produtos,, foi obtida experimentalmente a seguinte tabela : Experiência

I II III IV

[A] 0,1 0,1 0,1 0,2

[B] 0,2 0,4 0,4 0,4

[C] 0,3 0,3 0,6 0,6

Velocidade 0,1 0,4 0,4 3,2

Com base nessas informações, determine : a) a lei lei da vvel eloc ocid idad adee da rreaç eação ão.. b) A const constant antee de vel veloc ocid idad adee (k (k)) c) Trata-se de uma reação elementar ou não elementar? d) Qual Qual a orde ordem m gl glob obal al ddaa re reaç ação? ão? e) Qual a ordem da reação para cada um dos reagentes? 29. (Vunesp-SP) A oxidação do íon iodeto pelo peróxido de hidrogênio em meio ácido ocorre segundo a equação química balanceada : H2O2 + 3 I-+ 2H+ → 2 H2O + (I3)Medidas de velocidade de reação indic aram que o processo é de primeira ordem em relação à concentração de cada um dos reagentes.

a) Escrev Escrevaa a equaçã equaçãoo da vveloc elocida idade de da rreaç eação. ão. b) Trata-se de uma reação elementar ou não elementar ? Justifique. 30. ( Cefet-PR) A reação: NO2 + CO → CO2 + NO é de segunda ordem em relação ao NO2 e de ordem zero em relação ao CO. Em determinadas condições de pressão e temperatura, essa reação ocorre com velocidade v. Se triplicarmos a concentração de NO2 e duplicarmos a concentração de CO, qual será a nova velocidade da reação? 31. (PUC) Em determinada experiência, a reação de formação formaç ão da água está ocorrendo com o consumo de 4 molss de oxigên mol oxigênio io por minuto minuto.. Conseq Conseqüent üenteme emente, nte, a velocidade de consumo de hidrogênio é de : a) b) c) d) e)

2 mo mol/min 4 mo mol/min 8 mol/min 12 mo mol/min 16 mo mol/min

32. Considere a equação: equação: 2 NO2(g) + 4 CO(g)  → N2(g) + 4 CO2(g) 8

 

Admita que a formação do N2 ocorra numa velocidade média constante igual a 0,5 mol/L.min. Assinale a opção quee most qu mostra ra a veloci velocidad dadee de co cons nsum umoo do CO2 em mol/L.min.

a) Escrev Escrevaa a equaçã equaçãoo da ve veloci locidade dade ppara ara a forma formação ção de C. b) Qual Qual é a ord ordem em gglo lobal bal da rreaç eação ão?? c) Qual Qual a ordem ordem ddaa reaçã reaçãoo em relação relação à B? B?

a) b) c) d) e)

37. (PUC) Em determinada experiência, a reação de formação formaç ão da água está ocorrendo com o consumo de 8 molss de oxigên mol oxigênio io por minuto minuto.. Conseq Conseqüent üenteme emente, nte, a velocidade de consumo de hidrogênio é de :

1,0 2,0 3,0 4,0 5,0

33.(Esal-M 33.(Es al-MG) G) Das proposi proposições ções abaixo, abaixo, relaci relacionad onadas as com a cinética química, a única falsa é: a) A veloci velocidade dade de de uma uma reação reação pode pode ser medi medida da pelo pelo consumo de reagentes na unidade de tempo. b) A colisã colisãoo entre entre as partícu partículas las quími químicas cas é necessá necessária ria para que haja reação. c) Tempe empera ratu tura rass e ca cata talilisa sado dore ress sã sãoo fato fatore ress que que influenciam na velocidade da reação. d) A concen concentraç tração ão dos reage reagentes ntes afet afetaa a velocid velocidade ade da reação. e) A naturez naturezaa dos reagen reagentes tes não não exerce exerce influ influênci ênciaa na velocidade de reação. 34. Experimentalmente, observou-se que a velocidade de formação da substância C, através da reação: 2 A(g) + B(g)  → C(g) é independente da concentração de B e quadruplica quando a concentração de A é dobrada. Escreva eva a equ equação da vel eloocidade ade da reaçã ação mencionada. 35. Foram obtidos os seguintes dados experimentais para a reação : X + Y → Z [X] mol/L

[Y] mol/L

Velocidade de formação de Z (mol/L.s) -3

00,,6300

00,,3105

39,,6000 .. 1100-2

0,30

0,30

1,80 . 10-2

a) Qual Qual é a equaçã equaçãoo da veloc velocida idade de para para a formaç formação ão de Z? b) Qual Qual é a or ordem dem gl glob obal al da da reaç reação ão ? c) Qual Qual o valor valor da consta constant ntee de ve velo loci cida dade de (k) dess dessaa reação ? 36. (ITA) Uma certa reação química é representada pela equação: 2 A + 2 B → C, onde A, B e C significam as espéc es pécie iess quím químic icas as que que sã sãoo coloc colocada adass para para reag reagir ir.. Verif erific icou ou-s -see ex expe peri rim men enta talm lmen entte, nu num ma certa erta temperatura, que a velocidade desta reação quadruplica com a duplicação da concentração da espécie A, mas não depende das concentrações das espécies B e C.

a) b) c) d) e)

2 mo mol/min 4 mo mol/min 8 mol/min 12 mo mol/min 16 mo mol/min

38. (F.Objetivo) Considere a reação reversível : A + B ↔ C + D. A variação de entalpia ( ∆ H) da reação direta é + 15 kcal; e a energia de ativação da reação inversa é 70 kcal. A energia de ativação da reação direta é : a) 85 kcal b) 50 kcal dc) 7350 kcal e) 55 kcal Gabarito dos exercícios conceituais 1.

v=k[HBr][O2] – Equação da etapa mais lenta que comanda a velocidade da reação global. v=k[A]3

2. 3. C 4. C 5. D 6. C 7. I – O ∆ H da reação é dado por K. II – Energia de ativação com catalisador é dado por Y III – A reação é endotérmica. IV – O abai abaixa xame ment ntoo da energ energia ia de ativ ativaçã açãoo verificado pela adição de um catalisador é dado por Z. V – Está correta. 8 I e III são são ele elementares, po poiis os eexxpoentes da eq equa uaçã çãoo da velo veloci cida dade de coin coinci cide dem m com com os coeficientes da reação química. 9 v=k[Cu]3[HNO3]8 10. v=k[X]2[Y] v=k[2X]2[3Y] v=k[4][3] v=12k 11. v=k[A][B] v=2.103.6.10-8.2.10-8 v=24.10-13mol/L.s 12. a) v=k[A][B]2 b) Substituindo os valores da primeira linha da tabela na equação da velocidade, temos: 2=k.1.1 9

 

k=2

27.

28.

a) v=k[O3][NO2] b) Util Utiliz izan ando do os valor valores es da prim primei eira ra linh linhaa na equação da velocidade, temos: 2,2.10-2=k[5.10-5][10-5] 2,2.10-2=k.5.10-10 k=2,2.10-2/5.10-10 k=0,44.108 L/mol.s c) A reação é elementar. d) 2a ordem a) v=k[A]3[B]2[C]0

29.

b) Util Utiliz izan ando os valor valores es da prim primei eira ra linh linhaa na equação dadovelocidade, temos: 0,1=k[0,1]3[0,2]2 0,1=k.4.10-5 k=0,025.105 k=025.102 L4/mol4.s c) A reação é não elementar. d) 3+2=5 : 5a ordem e) A = ordem 3; B=ordem 2 e C ordem zero a) v=k[H2O2][I-][H+]

Gabarito dos exercícios avançados 1.

a) A etapa determinante da velocidade da reação é a etapa lenta. Portanto, etapa I. b) v = k[HOOH][ I−] 2− 2

2.

2 2 4 ] a) kV == 8,0.10 k [HgCl −3 ] . [C O b) c) V = 8,0.10−9mol. L−1. min−1

3.

a) N2(g) + O2(g) → 2NO Kc = [NO]2/([N2][O2]) 5 × 10−4 = (1,0 × 10−5)2/(4,0 × 10−3 × [O2]) [O2] = 5,0 ×10−5 mol L−1. b) v(direta) =K1[N2][O2]; v(inversa) = K2[NO]2 No equilíbrio v(direta) = v(inversa), então: K1[N2][O2] = K2[NO]2 2,0 × 10−6 × 4,0 × 10−3 × 5,0 ×10−5 = K2(1,0 × 10−5)2 K2 = 4,0 × 10−3. 4. [A] 5. [D]

b) Não elementar, pois os expoentes da equação da veloci vel ocidade dade não coinci coincidem dem com os coefi coefici cient entes es da equação química.

30.

v=k[NO2]2[CO]0 v=k[3]2[2]0 v=9k A ve veloci ocidade dade será 9 veze ezes ma maior.

31. C 32. B 33. E 2

6. [A] [C] 7. 8. [A] 9. [A] 10. [C] 11. [C] 12. [D] 13. [E] 14. [D] 15. 2 + 16 = 18 16. [C] 17. [C] 18. V F F F 19. [C] 20. [C] 21. [B] 22. 01 + 08 + 32 = 41 23. [A] 24. [B] 25. a) v=k[H2][NO]2 b) Não elementar, elementar, pois os expoentes expoentes da equação da velocidade não coincidem com os coeficientes da equação química. c) 1+2=3 d) ordem 1 e) 2a ordem 26. a) v=k[A]2[B] b) Não, Não, po poiis os expo expoen enttes da equ quaç ação ão da velocidade não coincidem com os coeficientes da equação química. c) Util Utiliz izand andoo os va valo lores res da prim primei eira ra linh linhaa na equação da velocidade, temos: 0,02=k[0,5]2[0,5] k=0,02/0,125 k=0,16 L2/mol2.s d) 2+1=3 e) 0 ordem

34. 35.

36.

v=k[A] a) v=k[X][Y] b) 1+1=2 : ordem 2 ou segunda ordem c) Util Utiliz izan ando do os valo valore ress da prim primei eira ra linh linhaa na equação da velocidade, temos: 9.10-3=k[0,3][0,15] 9.10-3=k.0,045 -3 k=200.10 k=0,2 L/mol.s a) v=k[A]2[B]0 b) Ordem 2 c) zero

37. E 38 .A

10