ASSUNTO: CINÉTICA PARTE 1 VELOCIDADE MÉDIA E FATORES QUE AFETAM A VELOCIDADE NOME: N O : T:

(1)

ASSUNTO: CINÉTICA

NOME: ______________________________________________________________N^O: ______ T: _______

PARTE 1 – VELOCIDADE MÉDIA E FATORES QUE AFETAM A VELOCIDADE

1) (Faap-SP) Num dado meio onde ocorre a reação N2O5 → N2O4 + 1/2 O2 observou-se a seguinte variação na concentração de N2O5 em função do tempo:

Calcule a velocidade média de formação de gás oxigênio e a velocidade média global da reação ambos em mol/L.min no intervalo de 3 a 5 min.

2) (Fatec-SP) Em aparelhagem adequada, nas condições ambientes, certa massa de carbonato de cálcio foi colocada para reagir com excesso de ácido clorídrico diluído. Dessa transformação, resultam um sal, água e um gás. O volume de gás liberado foi medido a cada 30 segundos. Os resultados são apresentados a seguir:

Calcule a velocidade média global desta reação em mol/seg para o intervalo que começa em 60 seg até o momento em que a reação acaba de ocorrer. Considere que o volume molar nas condições que a reação ocorreu é de 2,5 cm³/mol

3) Numa reação completa de combustão, foi consumido em 5 minutos, 0,25 mols de metano. A velocidade global da reação e de consumo de de gás oxigênio serão respectivamente:

a) 0,04 mol/min e 0,5 mol/min b) 0,05 mol/min e 0,2 mol/min c) 0,04 mol/min e 0,3 mol/min d) 0,05 mol/min e 0,1 mol/min

(2)

4) (UFRJ-2010) A figura a seguir apresenta projeções, resultantes de simulações computacionais, da concentração de dióxido de carbono, em ppm, na atmosfera terrestre até o ano de 2200. As projeções dependem do aumento anual da velocidade de emissão de dióxido de carbono.

a) Determine a velocidade média (ppm/ano) de emissão do dióxido de carbono entre os anos de 2020 e 2050 para o pior cenário de emissão apresentado no gráfico.

b) Calcule a velocidade média (ppm/ano) de aumento de emissão de CO2 no cenário em que a mesma é constante.

(3)

5) (UERJ-2010) A irradiação de micro-ondas vem sendo utilizada como fonte de energia para determinadas reações químicas, em substituição à chama de gás convencional. Em um laboratório, foram realizados dois experimentos envolvendo a reação de oxidação do metilbenzeno com KMnO4 em excesso. A fonte de energia de cada um, no entanto, era distinta: irradiação de micro-ondas e chama de gás convencional. Observe, no gráfico abaixo, a variação da concentração de metilbenzeno ao longo do tempo para os experimentos:

Observe, agora, a equação química que representa esses experimentos:

OH O

KMnO

₄

Para o experimento que proporcionou a maior taxa de reação química, determine a velocidade média de formação de produto, nos quatro minutos iniciais, em g.L^-1.min^-1.Em seguida, calcule o rendimento da reação.

6) (UERJ – 2001) A água oxigenada é empregada, frequentemente, como agente microbicida de ação oxidante local.

A liberação do oxigênio, que ocorre durante a sua decomposição, é acelerada por uma enzima presente no sangue. Na limpeza de um ferimento, esse microbicida liberou, ao se decompor, 1,6 g de oxigênio por segundo. Nessas condições, a velocidade de decomposição da água oxigenada, em mol/min, é igual a:

(A) 6,0 (B) 5,4 (C) 3,4 (D) 1,7

(4)

7) (UFRJ – 2008) Um dos métodos de preparação de iodeto de hidrogênio com alto grau de pureza utiliza a reação direta entre as substâncias iodo e hidrogênio. Num experimento, 20 mols de iodo gasoso e 20 mols de hidrogênio gasoso foram colocados em um reator fechado com um volume útil igual a 2 litros. A mistura foi aquecida até uma determinada temperatura, quando ocorreu a reação representada a seguir. Considere a reação irreversível.

H

2(g)

+ I

2(g)

→ 2 HI

(g)

No experimento, a variação da concentração de H2(g) com o tempo de reação foi medida e os dados foram representados no gráfico a seguir:

a) Calcule a velocidade inicial de consumo de H2.

b) Calcule a concentração de iodeto de hidrogênio após 10 minutos de reação.

8) Três experimentos foram realizados para investigar a velocidade da reação entre HCl e ferro metálico. Para isso, foram contadas, durante 30 segundos, as bolhas de gás formadas imediatamente após os reagentes serem misturados. Em cada experimento, usou-se o mesmo volume de uma mesma solução de HCl e a mesma massa de ferro, variando-se a forma de apresentação da amostra de ferro e a temperatura da reação. O quadro a seguir indica as condições em que cada experimento foi realizado:

experimento Ferro (2g) Temperatura (^oC)

I Prego 40

II Prego 20

III Palhinha de aço 40

Coloque os experimentos na ordem crescente do número de bolhas observado.

(5)

9) Considere a reação A → B que pode ocorrer nos dois sentidos. Sabendo que as energias de ativação para a formação e de decomposição de B são respectivamente 25 e 30 kJ/mol, qual será o valor de ∆H da reação direta (formação de B)?

10) O zinco reage com ácidos, ocorrendo liberação do gás hidrogênio. Adicionam-se quantidades iguais de ácido em duas amostras de mesma massa de zinco, uma delas em raspas (A) e a outra em pó (B). Para esta experiência, indique qual o gráfico que a melhor representa.

11) (IME-2013) O gráfico abaixo ilustra as variações de energia devido a uma reação química conduzida nas mesmas condições iniciais de temperatura, pressão, volume de reator e quantidades de reagentes em dois sistemas diferentes.

Estes sistemas diferem apenas pela presença de catalisador. Com base no gráfico, é possível afirmar que:

a) A curva 1 representa a reação catalisada, que ocorre com absorção de calor.

b) A curva 2 representa a reação catalisada, que ocorre com absorção de calor.

c) A curva 1 representa a reação catalisada com energia de ativação dada por E1 + E3.

d) A curva 2 representa a reação não catalisada, que ocorre com liberação de calor e a sua energia de ativação é dada por E2 + E3.

e) A curva 1 representa a reação catalisada, que ocorre com liberação de calor e a sua energia de ativação é dada por E1.

a) b) c) d)

(6)

12) (Unicamp 97) A formação de aldeídos, devido à oxidação de gorduras, é o fenômeno responsável pelo aparecimento de gosto ruim (ranço), por exemplo na manteiga. Para evitar a deterioração dos alimentos, inclusive em função da reação de oxidação, muitas embalagens são hermeticamente fechadas sob nitrogênio ou sob uma quantidade de ar muito pequena. Além disso, nos rótulos de diversos produtos alimentícios embalados desta forma, encontram-se, frequentemente, informações como:

- Validade: 6 meses da data de fabricação se não for aberto.

- Após aberto deve ser guardado, de preferência, em geladeira e consumido em até 5 dias.

- Contém antioxidante.

Pode-se dizer que o antioxidante é uma substância, colocada no produto alimentício, que reage "rapidamente" com oxigênio. Baseando-se nas informações anteriores responda em termos químicos:

a) Por que este prazo de validade diminui muito após a abertura da embalagem?

b) Por que a recomendação de guardar o alimento em geladeira depois de aberto?

13) (Fuvest) Quando certos metais são colocados em contato com soluções ácidas, pode haver formação de gás hidrogênio. Abaixo, segue uma tabela elaborada por uma estudante de Química, contendo resultados de experimentos que ela realizou em diferentes condições. Após realizar esses experimentos, a estudante fez três afirmações:

I. A velocidade da reação de Zn com ácido aumenta na presença de Cu.

II. O aumento na concentração inicial do ácido causa o aumento da velocidade de liberação do gás H2.

III. Os resultados dos experimentos 1 e 3 mostram que, quanto maior o quociente superfície de contato/massa total de amostra de Zn, maior a velocidade de reação.

Com os dados contidos na tabela, a estudante somente poderia concluir o que se afirma em:

a) I b) II c) I e II d) I e III e) II e III

(7)

GABARITO – PARTE 1

1) Vm O2 = 5 x 10^-3 mols/L.min Vm global = 10^-2 mols/L.min 2) 0,5 mols/seg 3) d

4) a) 10 ppm/ano b) 1,2 ppm/ano 5) 24,4 g/L.min e rendimento = 40%

6) a 7) a) 0,5 mols/L.min b) 10 mols/L 8) II , I , III 9) - 5kJ

10) c

11) e

12 a) Ao abrir a embalagem todo o antioxidante é consumido pelo oxigênio do ar. Daí em diante o oxigênio passa a reagir com o alimento iniciando o processo de deterioração. Por isso o prazo de validade diminui.

b) Porque quanto menor a temperatura menor será a velocidade da reação entre o oxigênio e o alimento.

13) d

PARTE 2 – LEI DE VELOCIDADE

1) Uma certa reação química é representada pela equação: 2A + 2B → C , em que A, B e C significam as espécies químicas que são colocadas para reagir. Verificou-se experimentalmente numa certa temperatura que a velocidade desta reação quadruplica com a duplicação da concentração da espécie A, mas não depende das concentrações de B e C. Indique a expressão correta da velocidade e o valor da ordem global da reação.

2) Foram obtidos os seguintes dados experimentais para a reação X + Y → Z :

[X] [Y] Velocidade

0,3 0,15 9 x 10

^-3

0,6 0,3 3,6 x 10

^-2

0,3 0,3 1,8 x 10

^-2

Qual a expressão da velocidade desta reação e qual o valor da constante de velocidade?

3) A reação hipotética 2X + Y → X2Y ocorre nas seguintes etapas:

X + Y → XY (etapa lenta) XY + X → X2Y (etapa rápida)

Indique o valor da constante de velocidade, para a reação dada, sabendo que, quando a concentração de X é 1 mol/L e a de Y é 2 mols/L, a velocidade da reação é de 3 mols/L.

(8)

4) A reação NO2 + CO → CO2 + NO é de segunda ordem em relação ao NO2 e de terceira ordem em relação ao CO. Em determinadas condições de temperatura e pressão, essa reação ocorre com velocidade v. Se triplicarmos a concentração de NO2 e duplicarmos a concentração de CO, em quantas vezes a velocidade da reação irá aumentar?

5) O aspartame é um adoçante usado em bebidas lácteas dietéticas. A reação de degradação do aspartame nessas bebidas apresenta cinética de primeira ordem em relação a sua concentração. O gráfico a seguir relaciona a velocidade de degradação do aspartame com a concentração, nas temperaturas de 4°C e 20°C.

Dois frascos A e B têm a mesma concentração inicial de aspartame, 200 mg/L, mas o primeiro está armazenado a 20°C e o segundo a 4°C. Determine a razão entre as constantes de velocidade da reação de degradação do aspartame nos frascos A e B. Justifique a sua resposta.

6) Considere os dados abaixo, relativos uma dada reação, coletados a uma mesma temperatura.

Experiência [A] velocidade

1 1 4,25 . 10

b) Calcular a constante de velocidade K.

c) Calcular a velocidade da reação quando as concentrações dos reagentes forem 0,001mol/L cada uma.

[NO] [O

3

^-4

(10)

9) (QUESTÃO ANTIGA DE TESTE) A produção de ferro metálico (Fe) a partir de óxido de ferro II e do tetróxido de tri ferro pode ocorrer de acordo com a reação a seguir:

Fe

3

O

4(aq)

+ 3 FeO

(aq)

+ CO

(g)

→ 2 Fe

2

O

3(aq)

+ CO

2(g)

+ 2 Fe

(s)

(g)

→ 2 Fe

(s)

+ 3 CO

2(g)

Analisando a tabela a seguir que ilustra os dados cinéticos obtidos, o grupo de alunos conseguiu comprovar a existência de uma etapa lenta e consequentemente elucidaram o mistério acerca da reação de obtenção do ferro metálico.

Velocidade (mols / L x min) [Fe

2

O

3

] [CO] [CO

2

] [FeO] [Fe

3

O

4

]

0,2 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01

0,2 0,01 0,01 0,01 0,02 0,01

0,8 0,04 0,01 0,01 0,01 0,01

0,2 0,01 0,01 0,04 0,01 0,01

0,2 0,01 0,01 0,04 0,01 0,02

1,6 0,01 0,02 0,01 0,01 0,01

a) Qual a etapa lenta da reação?

b) Qual o valor da constante de velocidade K para esta reação?

(11)

10) (UERJ) Considere a equação química global entre os compostos HBr e NO2:

2 HBr +NO

2

→ H

2

O + NO + Br

2

Para desenvolver um estudo cinético, foram propostos os mecanismos de reação I e II, descritos na tabela, ambos contendo duas etapas.

Realizou-se, então, um experimento no qual foi medida a velocidade da reação em função da concentração inicial dos reagentes, mantendo-se constante a temperatura. Observe os resultados obtidos:

Determine a ordem global da reação. Em seguida, indique qual dos dois mecanismos propostos representa essa reação global, justificando sua resposta.

GABARITO – PARTE 2

1) v= K [A] ² e 2 2) v=K [X] [Y] e 0,2 3) 1,5

4) 72 vezes 5) 3 6) d

7) a

8) a) H2 = 1^a ordem ; NO = 2^a ordem ; v = k [H2] . [NO]² b) k = 3 c) v = 3 x 10^-9

9) etapa III e o valor de k=2 x 10⁷

10) ordem global = 2 ; mecanismo I pois este possui a etapa lenta que se adequa a lei de velocidade calculada pela tabela.