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CINÉTICA QUÍMICA. Obs.: a variação da quantidade deverá ser sempre um valor positivo, então ela deverá ser em módulo. 1.

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1 Estado do Rio de Janeiro

Prefeitura Municipal de Macaé Secretaria Municipal de Educação

Pré-Vestibular Social

A UNIVERSIDADE MAIS PERTO DE VOCÊ.

Professor: Marcelo Vizeu Disciplina: Química

1

CINÉTICA QUÍMICA

1. Introdução

O Conhecimento e o estudo da velocidade das reações, além de ser muito importante em termos industriais, também está relacionado ao nosso dia-a-dia, verificamos que há algumas mais lentas e outras mais rápidas. Veja:

1.1. Velocidade Média da reação

Em Física o estudo da velocidade diz respeito ao deslocamento de um corpo na unidade de tempo. Se um automóvel percorre 160 km em duas horas, dizemos que sua velocidade média é 80 km/h.

Significa medir a quantidade de reagente que desaparece ou a quantidade de produto que se forma, por unidade de tempo. Não existe uma obrigatoriedade com relação as unidades, no entanto a melhor maneira de medir a quantidade de uma substância é usando a unidade mol, diremos que, no estudo da cinética química é interessante o emprego da quantidade de mols da substância por litro de mistura de reagente, a qual é denominada molaridade. A velocidade média de uma reação química è o quociente da variação da molaridade de um dos reagentes (ou produtos) da reação pelo intervalo de tempo em que essa variação ocorre [2].

Assim:

𝑉𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑚é𝑑𝑖𝑎 𝑎 𝑖𝑎çã𝑜 𝑛𝑎 𝑞 𝑎𝑛 𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑖𝑛 𝑒 𝑎𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝑒𝑚𝑝𝑜

EXERCÍCIO RESOLVIDO 1: Para a reação 𝑁 3𝐻 → 2𝑁𝐻

A proporção que a reação caminha, os reagentes N2 e

H2 são consumidos e o produto NH3 vai sendo

produzido. Se a reação for completa e em quantidades estequiométricas, a representação gráfica do andamento dessa reação será a seguinte:

Neste caso, a equação da velocidade média é:

𝑉 ∆ 𝑁𝐻

Nessa expressão, ∆ 𝑁𝐻 é a diferença entre a molaridade final e a molaridade inicial do 𝑁𝐻 no intervalo de tempo ∆ . Supondo que a reação 𝑁 3𝐻 → 2𝑁𝐻 forneça os seguintes resultados experimentais: Tempo de reação (min) Variação da molaridade do 𝑁𝐻 𝑚𝑜𝑙/𝐿 0 0 5 20,0 10 32,5 15 40,0 20 43,0

Utilizando os dados da tabela, obtemos de acordo com a definição, as seguintes velocidades médias:

No intervalo de 0 a 5 min: 𝑉 20 0 5 0 4,0 𝑚𝑜𝑙 𝐿 . 𝑚𝑖𝑛⁄ No intervalo de 5 a 10 min: 𝑉 32,5 20 10 5 2,5 𝑚𝑜𝑙 𝐿 . 𝑚𝑖𝑛⁄ No intervalo de 15 a 20 min: 𝑉 43 40 20 15 0,6 𝑚𝑜𝑙 𝐿 . 𝑚𝑖𝑛⁄

1.2. A velocidade e a estequiometria das reações

Obs.: a variação da quantidade deverá ser sempre um valor positivo, então ela deverá ser em módulo.

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2

Assumindo os dados do Exemplo 1 percebemos que para as duas primeiras linhas da tabela conclui-se que nos primeiros 5 min, essa reação produziu 20 mol/L de 𝑁𝐻 quantidade esta que, pelos cálculos já apresentados corresponde a uma velocidade média de 4,0 mol/L.min de 𝑁𝐻 . Acontece que o 𝑁𝐻 é produzido a partir de N2 e H2, logo pela estequiometria

𝑁 𝐻 → 𝑁𝐻 10 mol/L 30 mol/L 20 mol/L Concluímos portanto, que são necessários 10 mol/L de 𝑁 e 30 mol/L de 𝐻 , para produzir os citados 20 mol/L de 𝑁𝐻 . Sendo assim, naqueles 5 min iniciais da reação, teríamos as seguintes velocidades médias:

Em relação ao N2:

𝑉 10

5 2,0 𝐿/𝐿. Em relação ao H2: 𝑉 ?

Para evitar essa confusão, convencionou-se dividir cada um desses valores pelo coeficiente estequiométrico da substância na equação química considerada, ou seja: Em relação ao N2: 𝑉 1.10 5 2,0 𝐿/𝐿. Em relação ao H2: 𝑉 1.30 5 2,0 𝐿/𝐿. Em relação ao NH3: 𝑉 1.20 5 2,0 𝐿/𝐿.

Com isso, a equação geral, utilizando por convenção os sinais (-) para o coeficiente dos reagentes uma vez que suas concentrações diminuem com o tempo e (+) para o coeficiente dos produtos, pois a concentração do produto aumenta ao longo da reação.

𝑉 1.∆ 𝑁 ∆ 1 .∆ 𝐻 ∆ 1 .∆ 𝑁𝐻 ∆

2. Teoria das Colisões

Em todas as reações, os átomos que formam os reagentes se rearranjam, originando os produtos. No

entanto, nem todos os choques entre as partículas que compõem os reagentes dão origem a produtos (choques não-eficazes). Os choques que resultam em quebra e formação de novas ligações são denominados eficazes ou efetivos. No momento em que ocorre o choque em uma posição favorável, forma-se uma estrutura intermediária entre os reagentes e os produtos denominada complexo ativado.

Complexo ativado é o estado intermediário (estado de transição) formado entre reagentes e produtos, em cuja estrutura existem ligações enfraquecidas (presentes nos reagentes) e formação de novas ligações (presentes nos produtos). Conforme ilustrado abaixo:

Para que ocorra a formação do complexo ativado, as moléculas dos reagentes devem apresentar energia suficiente, além da colisão em geometria favorável. Essa energia denominamos energia de ativação (Ea).

3. Energia de Ativação

4. Fatores que alteram a velocidade da reação

4.1. Concentração

Concentração está relacionado à quantidade de soluto e de solvente de uma substância. Se aumenta a concentração de reagentes, aumenta o número de moléculas dos reagentes, aumentando o número de colisões e aumentando também a velocidade da reação. Está associada à Lei Cinética (Lei de Guldber-Waage). Quando se aumenta a concentração de oxigênio numa queima, a combustão acontece mais rápido.

4.2. Temperatura

A temperatura está ligada à agitação das moléculas. Quanto mais calor, mais agitadas ficam as moléculas. Se aumenta a temperatura, aumenta a energia cinética das moléculas (movimento). Se as moléculas se movimentam mais, elas se chocam mais e com mais energia, diminuindo a energia de ativação e em

Energia de ativação (Ea) é a menor quantidade de

energia necessária que deve ser fornecida aos reagentes para a formação do complexo ativado e, consequentemente, para a ocorrência da reação. 1

CINÉTICA QUÍMICA

1. Introdução

O Conhecimento e o estudo da velocidade das reações, além de ser muito importante em termos industriais, também está relacionado ao nosso dia-a-dia, verificamos que há algumas mais lentas e outras mais rápidas. Veja:

1.1. Velocidade Média da reação

Em Física o estudo da velocidade diz respeito ao deslocamento de um corpo na unidade de tempo. Se um automóvel percorre 160 km em duas horas, dizemos que sua velocidade média é 80 km/h.

Significa medir a quantidade de reagente que desaparece ou a quantidade de produto que se forma, por unidade de tempo. Não existe uma obrigatoriedade com relação as unidades, no entanto a melhor maneira de medir a quantidade de uma substância é usando a unidade mol, diremos que, no estudo da cinética química é interessante o emprego da quantidade de mols da substância por litro de mistura de reagente, a qual é denominada molaridade. A velocidade média de uma reação química è o quociente da variação da molaridade de um dos reagentes (ou produtos) da reação pelo intervalo de tempo em que essa variação ocorre [2].

Assim:

𝑉𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑚é𝑑𝑖𝑎 𝑎 𝑖𝑎çã𝑜 𝑛𝑎 𝑞 𝑎𝑛 𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑖𝑛 𝑒 𝑎𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝑒𝑚𝑝𝑜

EXERCÍCIO RESOLVIDO 1: Para a reação

𝑁 3𝐻 → 2𝑁𝐻

A proporção que a reação caminha, os reagentes N2 e H2 são consumidos e o produto NH3 vai sendo produzido. Se a reação for completa e em quantidades estequiométricas, a representação gráfica do andamento dessa reação será a seguinte:

Neste caso, a equação da velocidade média é:

𝑉 ∆ 𝑁𝐻

Nessa expressão, ∆ 𝑁𝐻 é a diferença entre a molaridade final e a molaridade inicial do 𝑁𝐻 no intervalo de tempo ∆ . Supondo que a reação 𝑁 3𝐻 → 2𝑁𝐻 forneça os seguintes resultados experimentais: Tempo de reação (min) Variação da molaridade do 𝑁𝐻 𝑚𝑜𝑙/𝐿 0 0 5 20,0 10 32,5 15 40,0 20 43,0

Utilizando os dados da tabela, obtemos de acordo com a definição, as seguintes velocidades médias:

No intervalo de 0 a 5 min: 𝑉 20 0 5 0 4,0 𝑚𝑜𝑙 𝐿 . 𝑚𝑖𝑛⁄ No intervalo de 5 a 10 min: 𝑉 32,5 20 10 5 2,5 𝑚𝑜𝑙 𝐿 . 𝑚𝑖𝑛⁄ No intervalo de 15 a 20 min: 𝑉 43 40 20 15 0,6 𝑚𝑜𝑙 𝐿 . 𝑚𝑖𝑛⁄

1.2. A velocidade e a estequiometria das reações

Obs.: a variação da quantidade deverá ser sempre um valor positivo, então ela deverá ser em módulo.

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3

consequência, aumenta o número de colisões efetivas e portanto a velocidade da reação também aumenta.

4.3. Superfície de Contato

A área de contato entre os reagentes também interfere na velocidade das reações químicas. Quanto maior a superfície de contato, maior o número de moléculas reagindo, maior o número de colisões eficazes e portanto, aumenta a velocidade da reação.

Uma substância em pó

reage mais rápido do que uma

substância inteira porque possui maior superfície de contato.

4.4. Pressão

Pressão é a razão entre força e área, ou seja, fazer força sobre uma determinada área. Com o aumento da pressão em um recipiente, diminui o volume e desta forma aumenta a concentração dos reagentes. As moléculas se chocam mais, aumentando o número de colísões e portanto, aumenta a velocidade da reação.

4.5. Presença de Luz

Algumas reações químicas ocorrem com maior velocidade quando estão na presença de luz. A luz influencia na velocidade das reações porque é uma energia em forma de onda eletromagnética que ajuda a quebrar a barreira da energia de ativação.

4.6. Inibidores

São substâncias, que ao contrário dos catalisadores, aumentam a energia de ativação e como consequência diminuem a velocidade da reação química. Pode ser chamado também de veneno de catalisador ou anti-catalisador. Antigamente era chamado de catalisador negativo.

4.7. Catalisadores

Os catalisadores são substâncias que aumentam a velocidade de uma reação, sem ser consumido

durante o processo. Quando a substância diminui a velocidade de uma reação, é denominada de inibidor.

5. Reação exotérmica

Onde:

E1 = energia dos reagentes (r) E2 = energia do complexo ativado E3 = energia dos produtos (p)

b = energia de ativação da reação direta c = varia o de entalpia ( H= Hp Hr)

6. Reação endotérmica

Onde:

E1 = energia dos reagentes (r) E2 = energia do complexo ativado E3 = energia dos produtos (p)

b = energia de ativação da reação direta c = varia o de entalpia ( H= Hp Hr)

7. Lei Cinética da velocidade das reações

Considere a reação:

𝑎𝐴 𝑏𝐵 → 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑡𝑜𝑠

A velocidade da reação será dada pela fórmula: 𝑣 𝑘. 𝐴 . 𝐵

Sendo:

Importante! Os catalisadores atuam diminuindo a energia de ativação!!!

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Fonte:

https://aedmoodle.ufpa.br/pluginfile.php?file=%2F181890%2 Fmod_resource%2Fcontent%2F2%2F07%20-%20Cinética% 20Qu%C3%ADmica.pdf

EXERCÍCIOS

1. (Enem 2ª aplicação 2010) Alguns fatores podem alterar a rapidez das reações químicas. A seguir, destacam-se três exemplos no contexto da preparação e da conservação de alimentos:

1. A maioria dos produtos alimentícios se conserva por muito mais tempo quando submetidos à refrigeração. Esse procedimento diminui a rapidez das reações que contribuem para a degradação de certos alimentos.

2. Um procedimento muito comum utilizado em práticas de culinária é o corte dos alimentos para acelerar o seu cozimento, caso não se tenha uma panela de pressão.

3. Na preparação de iogurtes, adicionam-se ao leite bactérias produtoras de enzimas que aceleram as reações envolvendo açúcares e proteínas lácteas. Com base no texto, quais são os fatores que influenciam a rapidez das transformações químicas relacionadas aos exemplos 1, 2 e 3, respectivamente? a) Temperatura, superfície de contato e concentração. b) Concentração, superfície de contato e catalisadores. c) Temperatura, superfície de contato e catalisadores. d) Superfície de contato, temperatura e concentração. e) Temperatura, concentração e catalisadores. 2. (Enem 2019) O odor que permanece nas mãos após o contato com alho pode ser eliminado pela utilização de um “sabonete de aço inoxidável”, constituído de aço inox cromo e níquel. A principal vantagem desse “sabonete” é que ele não se desgasta com o uso. Considere que a principal substância responsável pelo odor de alho é a alicina (estrutura I) e que, para que o

odor seja eliminado, ela seja transformada na estrutura II.

Na conversão de I em II, o “sabonete” atuará como um a) ácido.

b) redutor. c) eletrólito. d) tensoativo. e) catalisador.

3. (Enem 2018) O sulfeto de mercúrio (II) foi usado como pigmento vermelho para pinturas de quadros e murais. Esse pigmento, conhecido como vermilion, escurece com o passar dos anos, fenômeno cuja origem é alvo de pesquisas. Aventou-se a hipótese de que o vermilion seja decomposto sob a ação da luz, produzindo uma fina camada de mercúrio metálico na superfície. Essa reação seria catalisada por íon cloreto presente na umidade do ar.

WOGAN, T. Mercury's Dark Influence on Art. Disponível em: www.chemistryworld.com. Acesso em: 26 abr. 2018 (adaptado).

Segundo a hipótese proposta, o íon cloreto atua na decomposição fotoquímica do vermilion

a) reagindo como agente oxidante. b) deslocando o equilíbrio químico. c) diminuindo a energia de ativação. d) precipitando cloreto de mercúrio. e) absorvendo a energia da luz visível.

4. (Enem 2002) O milho verde recém-colhido tem um sabor adocicado. Já o milho verde comprado na feira, um ou dois dias depois de colhido, não é mais tão doce, pois cerca de 50% dos carboidratos responsáveis pelo sabor adocicado são convertidos em amido nas primeiras 24 horas.

Para preservar o sabor do milho verde pode-se usar o seguinte procedimento em três etapas:

1o descascar e mergulhar as espigas em água fervente

por alguns minutos;

2o resfriá-las em água corrente;

3o conservá-las na geladeira.

A preservação do sabor original do milho verde pelo procedimento descrito pode ser explicada pelo seguinte argumento:

a) O choque térmico converte as proteínas do milho em amido até a saturação; este ocupa o lugar do amido que seria formado espontaneamente.

4

v = velocidade de reação k = constante de velocidade

[A] = concentração molar de A [B] = concentração molar de B

x e y = valores determinados experimentalmente Esta fórmula traduz, então, a conhecida Lei de Guldberg e Waage:

“A velocidade de reação é proporcional ao produto

das concentrações molares dos reagentes, estando cada concentração elevada a um expoente igual a um valor determinado experimentalmente”

Obs.:

Esta lei se aplica a velocidade instantânea e não a uma velocidade média.

Para cada reação, k depende somente da temperatura.

A lei de Guldberg e Waage também foi denominada de Lei da Ação das Massas.

A etapa mais lenta é a que comandará a velocidade total.

8. Os mecanismos da reação

As reações químicas não ocorrem em apenas uma etapa, porém em duas ou mais. Cada etapa é denominada reação elementar e ocorre pelo choque direto das moléculas participantes.

9. Ordem das reações

Ordem de uma reação é a soma dos expoentes que aparecem na fórmula da velocidade.

EXEMPLO RESOLVIDO 2: Para a reação:

𝑁𝑂2 + 𝐶𝑂 → 𝑁𝑂 + 𝐶𝑂2

Sua lei de velocidade:

𝑣 𝑘. 𝑁𝑂22

Dizemos que:

A ordem em relação ao NO2 é dois; A ordem em relação ao CO é zero A ordem global da reação é 2 + 0 = 2.

Obs: o valor de k e da ordem de reação são obtidos experimentalmente. Para fins didáticos, em alguns casos diz-se que a lei da velocidade pode ser obtida a partir da equação elementar e diante desta situação, os expoentes usados na equação correspondem aos coeficientes estequiométricos.

9.1. Reação de Ordem Zero

A reação é de zero ordem quando a velocidade da reação química é independente da concentração do reagente.

Lei da velocidade integrada para a reação de zero ordem:

𝑀 𝑀0− 𝑘𝑡

A forma integrada da lei de velocidade mostra que a reação de zero ordem dá uma linha reta em uma figura se os valores medidos das concentrações do reagente [M], forem colocados na figura em função do tempo. A inclinação da reta será a constante da velocidade de zero ordem aparente. Esta constante de velocidade de zero ordem deve ter a mesma unidade que a velocidade da reação, a qual é em mol. m-3 s-1.

A lei de velocidade de zero ordem para uma reação química significa que a velocidade da reação é independente da concentração de qualquer reagente. A lei de velocidade de zero ordem pode ser observada apenas se as concentrações atuais dos reagentes não puder variar à medida que a reação se desenvolve, o que é incomum, e estas reações não são encontradas facilmente.

9.2. Reação de Primeira Ordem

Reações de primeira ordem são aquelas nas quais a velocidade da reação química é proporcional à concentração de um reagente.

A lei da velocidade de primeira ordem é uma das formas mais comuns da lei da velocidade, sendo ela descrita a seguir: ln 𝑀 − 𝑀 0 −𝑘. 𝑡 ou ln 𝑀 𝑀0 −𝑘. 𝑡 Mecanismo de uma reação: é o conjunto das

reações elementares pelas quais passa a reação global.

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b) A água fervente e o resfriamento impermeabilizam a casca dos grãos de milho, impedindo a difusão de oxigênio e a oxidação da glicose.

c) As enzimas responsáveis pela conversão desses carboidratos em amido são desnaturadas pelo tratamento com água quente.

d) Micro-organismos que, ao retirarem nutrientes dos grãos, convertem esses carboidratos em amido, são destruídos pelo aquecimento.

e) O aquecimento desidrata os grãos de milho, alterando o meio de dissolução onde ocorreria espontaneamente a transformação desses carboidratos em amido.

5. (Enem PPL 2013) Há processos industriais que envolvem reações químicas na obtenção de diversos produtos ou bens consumidos pelo homem. Determinadas etapas de obtenção desses produtos empregam catalisadores químicos tradicionais, que têm sido, na medida do possível, substituídos por enzimas. Em processos industriais, uma das vantagens de se substituírem os catalisadores químicos tradicionais por enzimas decorre do fato de estas serem

a) consumidas durante o processo. b) compostos orgânicos e biodegradáveis. c) inespecíficas para os substratos. d) estáveis em variações de temperatura. e) substratos nas reações químicas.

6. (Enem PPL 2013) A hematita (a-Fe2O3), além de ser

utilizada para obtenção do aço, também é utilizada como um catalisador de processos químicos, como na síntese da amônia, importante matéria-prima da indústria agroquímica.

MEDEIROS, M. A. F. Química Nova na Escola, São Paulo, v. 32, n. 3, ago. 2010 (adaptado).

O uso da hematita viabiliza economicamente a produção da amônia, porque

a) diminui a rapidez da reação.

b) diminui a energia de ativação da reação. c) aumenta a variação da entalpia da reação. d) aumenta a quantidade de produtos formados. e) aumenta o tempo do processamento da reação. 7. (Enem PPL 2010) Alguns fatores podem alterar a rapidez das reações químicas. A seguir destacam-se três exemplos no contexto da preparação e da conservação de alimentos:

1. A maioria dos produtos alimentícios se conserva por muito mais tempo quando submetidos à refrigeração. Esse procedimento diminui a rapidez das reações que contribuem para a degradação de certos alimentos.

2. Um procedimento muito comum utilizado em práticas de culinária é o corte dos alimentos para acelerar o seu cozimento, caso não se tenha uma panela de pressão.

3. Na preparação de iogurtes, adicionam-se ao leite bactérias produtoras de enzimas que aceleram as reações envolvendo açúcares e proteínas lácteas. Com base no texto, quais são os fatores que influenciam a rapidez das transformações químicas

relacionadas aos exemplos 1, 2 e 3, respectivamente? a) Temperatura, superfície de contato e concentração. b) Concentração, superfície de contato e catalisadores. c) Temperatura, superfície de contato e catalisadores. d) Superfície de contato, temperatura e concentração. e) Temperatura, concentração e catalisadores. 8. (Uerj 2003) O gráfico a seguir refere-se às curvas de distribuição de energia cinética entre um mesmo número de partículas, para quatro valores diferentes de temperatura T1, T2, T3 e T4, sendo T1 < T2 < T3 < T4.

Note que as áreas sob cada uma das curvas são idênticas, uma vez que são proporcionais aos números de partículas.

(Adaptado de GEPEQ. "Interações e Transformações II". São Paulo: EDUSP, 1998.)

As transformações químicas serão tanto mais rápidas quanto maior for o número de colisões possíveis. Mas isso depende não só do valor do número de colisões, mas também do valor mínimo da energia, chamado energia de limiar ou de ativação (por exemplo, a energia E indicada no gráfico).

Assim, com relação ao gráfico apresentado, a transformação química torna-se mais rápida na seguinte temperatura:

a) T1

b) T2

c) T3

d) T4

9. (Uerj 1999) A sabedoria popular indica que, para acender uma lareira, devemos utilizar inicialmente lascas de lenha e só depois colocarmos as toras. Em condições reacionais idênticas e utilizando massas iguais de madeira em lascas e em toras, verifica-se que madeira em lascas queima com mais velocidade. O fator determinante, para essa maior velocidade da reação, é o aumento da:

a) pressão b) temperatura c) concentração d) superfície de contato

10. (Fuvest 2020) Os movimentos das moléculas antes e depois de uma reação química obedecem aos

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princípios físicos de colisões. Para tanto, cada átomo é representado como um corpo pontual com uma certa massa, ocupando uma posição no espaço e com uma determinada velocidade (representada na forma vetorial). Costumeiramente, os corpos pontuais são representados como esferas com diâmetros proporcionais à massa atômica. As colisões ocorrem conservando a quantidade de movimento.

Considerando um referencial no qual as moléculas neutras encontram-se paradas antes e após a colisão, a alternativa que melhor representa o arranjo de íons e moléculas instantes antes e instantes depois de uma colisão que leva à reação

é

Antes da colisão Após a colisão

Íon Neutro Neutro Íon

a) b) c) d) e) Note e adote: Massas atômicas: e

Considere que apenas o isótopo de cloro participa da reação.

11. (Fuvest 2019) Um antiácido comercial em pastilhas possui, em sua composição, entre outras substâncias, bicarbonato de sódio, carbonato de sódio e ácido cítrico. Ao ser colocada em água, a pastilha dissolve-se completamente e libera gás carbônico, o que causa a efervescência. Para entender a influência de alguns fatores sobre a velocidade de dissolução da pastilha, adicionou-se uma pastilha a cada um dos quatro recipientes descritos na tabela, medindo-se o tempo até a sua dissolução completa.

Solução Tempo medido até a completa dissolução da pastilha (em segundos) 1. Água mineral sem

gás à temperatura ambiente

2. Água mineral com gás à temperatura ambiente

3. Água mineral sem gás deixada em geladeira

4. Água mineral com gás deixada em geladeira

Para todos os experimentos, foi usada água mineral da mesma marca. Considere a água com gás como tendo gás carbônico dissolvido.

Com base nessas informações, é correto afirmar que a) o uso da água com gás, ao invés da sem gás,

diminuiu a velocidade de dissolução da pastilha em cerca de uma vez que, como já possui gás carbônico, há o deslocamento do equilíbrio para a formação dos reagentes.

b) o uso da água com gás, ao invés da sem gás, aumentou a velocidade de dissolução da pastilha em cerca de uma vez que o gás carbônico acidifica a água, aumentando a velocidade de consumo do carbonato de sódio.

c) nem a mudança de temperatura nem a adição de gás carbônico na solução afetaram a velocidade da reação, uma vez que o sistema não se encontra em equilíbrio.

d) o aumento da temperatura da água, de para levou a um aumento na velocidade da reação, uma vez que aumentou a frequência e a energia de colisão entre as moléculas envolvidas na reação.

e) o aumento da temperatura da água, de para levou a um aumento na velocidade da reação, uma vez que facilita a liberação de gás carbônico da solução, deslocando o equilíbrio para a formação dos reagentes.

12. (Ufjf-pism 3 2019) O fosgênio, é um composto organoclorado tóxico e corrosivo também, porém, importante na indústria de polímeros, corantes e produtos farmacêuticos. O estudo da reação reversível de produção do fosgênio determinou a entalpia de formação (reação direta) como sendo

Considere a decomposição do

3 3

F-+H CC!®CH F C+ !

-H 1u.m.a., C 12 u.m.a., F 19 u.m.a.= = = C!=35 u.m.a. C!=35 u.m.a. (25 C)° 36 (25 C)° 35 (4 C)° 53 (4 C)° 55 50%, 33%, 4 C° 25 C,° 4 C° 25 C,° 2 COC ,! 57 kJ mol. - COC!2

(7)

(reação inversa) ocorrendo sob duas condições: no primeiro caso (Condição A) a energia de ativação da reação de decomposição do foi de

enquanto no segundo caso (Condição B) a energia de ativação desta reação passa a ser Ambas as condições estão descritas graficamente nas figuras abaixo:

A respeito destes processos, assinale a alternativa correta:

a) Sob a Condição A, a entalpia da reação inversa é e a Condição B inclui o uso de catalisador, fazendo com que a entalpia da reação inversa passe a ser

b) Sob a Condição A, a entalpia da reação inversa é e a Condição B inclui o uso de altas temperaturas, fazendo com que a energia de ativação da reação direta passe a ser c) Sob a Condição A, a energia de ativação da reação

direta é e a Condição B inclui o uso de catalisador, fazendo com que a energia de ativação da reação direta passe a ser

d) Sob a Condição A, a energia de ativação da reação direta é e a Condição B inclui o uso de catalisador, fazendo com que a energia de ativação da reação direta passe a ser

e) Sob a Condição A, a energia de ativação direta é e a Condição B inclui o uso de altas temperaturas, fazendo com que a energia de ativação da reação direta passe a ser 13. (G1 - ifce 2019) Um aluno, ao organizar os materiais de sua pesquisa em um laboratório químico, não observou e deixou em um mesmo armário placas de zinco junto com solução aquosa de ácido clorídrico Tal fato pode levar à ocorrência da seguinte reação:

A reação entre esses produtos poderia ser minimizada se a) houvesse a presença de um catalisador.

b) a temperatura do laboratório estivesse alta. c) o zinco estivesse na forma de pó.

d) a temperatura do laboratório estivesse baixa. e) as quantidades dos reagentes fossem aumentadas. 14. (Famerp 2019) Os gráficos apresentam dados cinéticos de uma mesma reação realizada sob duas condições diferentes.

Na comparação entre as duas condições, verifica-se que:

a) na condição 2, há uma diminuição da energia de ativação.

b) na condição 2, há menor liberação de energia. c) na condição 2, a reação ocorre na presença de um

catalisador.

d) na condição 1, a reação é mais rápida.

e) na condição 1, a energia do complexo ativado é maior.

15. (G1 - ifpe 2019) Existem fatores que alteram a velocidade de uma reação química tornando-as mais rápidas ou lentas. Com o objetivo de estudar esses fatores, um grupo de estudantes preparou os experimentos ilustrados nas figuras abaixo. Em todos os experimentos, uma amostra de ferro foi pendurada sobre um becker contendo solução de ácido clorídrico. A reação

ocorrerá no momento da imersão da amostra de ferro na solução.

Considerando que os experimentos apresentam massas iguais de ferro e volumes iguais de soluções, analise as figuras e assinale a alternativa que indica a experiência de maior velocidade.

a) IV b) I c) II d) III e) V 2 COC! +70 kJ mol, 60 kJ mol. + 13 kJ mol, + 3 kJ mol. + 57 kJ mol, + 10 kJ mol. -70 kJ mol, + 60 kJ mol. + 13 kJ mol, + 3 kJ mol. + 13 kJ mol, + 3 kJ mol. + (Zn), (HC ).!

(s) (aq) 2(aq) 2(aq)

Zn +HC! ®ZnC! +H

(s) (aq) 2(aq) 2(g)

(8)

Gabarito:

Resposta da questão 1: [C]

São fatores que aceleram a velocidade das reações químicas: aumento da temperatura e da superfície de contato e a presença de catalisadores.

Resposta da questão 2: [E]

De acordo com a análise das estruturas, percebe-se que o átomo de enxofre presente na estrutura I ligado ao átomo de oxigênio, sofre redução.

Na conversão de I em II, o “sabonete” atuará como um catalisador (não se desgasta com o uso) aumentando a superfície de contato entre a estrutura I e um agente químico que provoque a redução do enxofre ligado ao oxigênio.

Resposta da questão 3: [C]

De acordo com o enunciado, o sulfeto de mercúrio (II) pode ser decomposto sob a ação da luz, produzindo mercúrio metálico e essa reação seria catalisada pelo íon cloreto presente na umidade do ar. Esquematicamente, tem-se:

Segundo a hipótese proposta, o íon cloreto atua como catalisador na decomposição fotoquímica do vermilion, ou seja, diminui a energia de ativação da reação. Resposta da questão 4:

[C]

A preservação do sabor original do milho verde, pelo procedimento descrito, pode ser explicada pelo fato das enzimas (catalisadores) serem desnaturadas pela água quente, daí a necessidade de diminuição da temperatura.

Resposta da questão 5: [B]

As enzimas são sensíveis á temperatura, pH do meio e concentração do substrato.

Uma das vantagens de se substituírem os catalisadores químicos tradicionais por enzimas decorre do fato de estas serem compostos orgânicos de fácil degradação na natureza.

Resposta da questão 6: [B]

O uso do catalisador provoca a diminuição da energia de ativação da reação.

Resposta da questão 7: [C]

Exemplo 1: temperatura. O abaixamento da

temperatura favorece a diminuição da velocidade das reações que contribuem para a degradação de certos alimentos.

Exemplo 2: superfície de contato. Quanto maior a superfície de contato, maior a velocidade das reações. Exemplo 3: catalisadores. Os catalisadores, que neste caso sã enzimas, diminuem a energia de ativação e, consequentemente, a velocidade das reações. Resposta da questão 8: [D] Resposta da questão 9: [D] Resposta da questão 10: [C]

Os corpos pontuais são representados como esferas com diâmetros proporcionais à massa atômica. As colisões ocorrem conservando a quantidade de movimento.

As moléculas neutras encontram-se paradas antes e após a colisão, logo as alternativas [B] e [D] são descartadas, pois mostram espécies neutras em movimento (vide os vetores ou “flechas”). Antes da colisão Íon Neutro Após a colisão Neutro Íon [B] [D]

(

HgS

)

( )

Hg

( )

C! -2 2 C (presente na umidade) luz Vermilion Hg S HgS HgS - Hg + -é ù é ù Þ ë û ë û ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾®! "#$#% = H 1u.m.a. = C 12 u.m.a. = F 19 u.m.a. = C! 35 u.m.a.

(9)

Como os íons devem ser representados por uma única esfera, conclui-se que a alternativa (a) deve ser, também, descartada.

Antes da colisão Íon Neutro Após a colisão Neutro Íon [A]

Restam as alternativas [C] e [E]. Como a esfera que representa o íon é maior do que a esfera que representa o íon , conclui-se que a melhor representação é: [ C ] Resposta da questão 11: [D] Solução Tempo medido até a completa dissolução da pastilha (em segundos) Velocidade 1. Água mineral sem gás à temperatura ambiente 2. Água mineral com gás à temperatura ambiente 3. Água mineral sem gás deixada em geladeira 4. Água mineral com gás deixada em geladeira Então,

Como o sistema é aberto, ocorre escape do gás carbônico formado, ou seja, não é possível estabelecer um equilíbrio.

O aumento da temperatura da água, de para levou a um aumento na velocidade da reação, uma vez que aumentou a frequência e a energia de colisão (número de choques) entre as moléculas envolvidas na reação.

Resposta da questão 12: [D]

De acordo com o texto partindo-se da Condição A para a Condição B houve uma diminuição no valor da energia de ativação de para

Isto significa que um catalisador foi adicionado ao processo.

O valor da energia de ativação da reação direta passou a ser de

Resposta da questão 13:

[D]

[A] Incorreta. Um catalisador aceleraria a reação. [B] Incorreta. Se temperatura do laboratório estivesse

alta, ocorreria um aumento no número de choques efetivos entre as moléculas dos reagentes e a velocidade da reação aumentaria.

[C] Incorreta. Se o zinco estivesse na forma de pó, a superfície de contato do reagente seria maior e a reação ocorreria mais rapidamente.

[D] Correta. Se temperatura do laboratório estivesse baixa, ocorreria uma diminuição no número de choques efetivos entre as moléculas dos reagentes e a reação poderia ser minimizada.

[E] Incorreta. Se as quantidades dos reagentes fossem aumentadas, as concentrações dos reagentes aumentariam e, consequentemente, a velocidade da reação.

Resposta da questão 14: [A]

Na condição 1 a energia de ativação é de e na condição 2 é de ou seja, ocorre uma

diminuição de energia de ativação.

- -F e C! -C! -F - + 3 F H CC!CH F 3 + C! -dissolvida m v t Δ = (25 C)° 36 dissolvida 1 m v 36 = (25 C)° 35 dissolvida 2 m v 35 = (4 C)° 53 dissolvida 3 m v 53 = (4 C)° 55 dissolvida 4 m v 55 =

dissolvida dissolvida dissolvida dissolvida

m m m m 35 > 36 > 53 > 55 2 1 3 4 25 C 4 C v v v v ° ° > > > !"#"$ !"#"$ 4 C° 25 C,° 70 kJ mol + +60 kJ mol.

3 kJ mol (60 kcal 57 kcal).

+

-40 kJ 30 kJ,

(10)

Resposta da questão 15:

[A]

Quanto maior a superfície de contato do reagente sólido e quanto maior a concentração da solução reagente maior a probabilidade de choques frontais ou efetivos ocorrerem. Estes fatores estão representados no experimento

(Fe) (HC ),!

Referências

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