MÓDULO 04: CINÉTICA QUÍMICA

(1)

Prof. Guilherme Vargas Página 1

MÓDULO 04: CINÉTICA QUÍMICA

PROF. GUILHERME VARGAS

Exercícios

Resposta Q1:

A

[A] Correta. A velocidade da reação enzimática se estabiliza quando todas as moléculas de enzimas estão unidas ao substrato sob o qual atuam.

[B] Incorreta. Numa mesma concentração de substrato, a taxa de reação será maior com enzima do que sem a presença dela.

[C] Incorreta. A enzima atua como um catalisador, ou seja, aumenta a velocidade de reação, diminuindo sua energia de ativação.

[D] Incorreta. Pela análise do gráfico pode-se observar que com o aumento do substrato aumenta-se a taxa de reação até um determinado limite onde ela se manterá constante.

[E] Incorreta. Pela análise do gráfico observa-se que a concentração aumenta a taxa de reação até a taxa máxima.

Resposta Q2:

E

Trata-se de uma reação que libera calor para o meio (196 kJ), portanto, exotérmica.

KI

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

Calor liberado

2 H O 2 H O_ 1 O  196 kJ

Outro tipo de representação:

Resposta Q3:

A

A etapa determinante da velocidade de uma reação química é sempre a etapa lenta, assim a lei da velocidade será em função da 1ª etapa:

1ª etapa: O₃NO₂ O₂NO₃ (lenta)

3 2

vk[O ][NO ]

Resposta Q4:

A

f i 4 1 1

f i

[ ] [ ] 0,180 0,200

Vm = 1,66 10 mol L s

t t 300 180

  

 

    

 

Resposta Q5:

D

A reação de reforma ocorre num tempo menor quando usado o níquel poroso, pois quanto maior a superfície de contato do catalisador, maior a

“interação” entre as moléculas dos reagentes.

Resposta Q6:

E

 

   

   

   

 

2 2

2 HI H I

v k HI v ' k HI '

HI ' 3 HI v ' k 3 HI v ' 9 k HI v ' 9v

Δ 



 



Resposta Q7:

A

Quanto maior a superfície de contato do reagente sólido (Fe) e quanto maior a concentração da solução reagente (HC ), maior a probabilidade de choques frontais ou efetivos ocorrerem. Estes fatores estão representados no experimento IV.

Resposta Q8:

A

Na condição 1 a energia de ativação é de 40 kJ e na condição 2 é de 30 kJ, ou seja, ocorre uma diminuição de energia de ativação.

(2)

MÓDULO 04: CINÉTICA QUÍMICA

PROF. GUILHERME VARGAS

Resposta Q9:

A

Quanto maior a concentração do reagente (HC ) e a temperatura do sistema, maior a velocidade da reação. Então:



^HC



^(maior) ^{1,5 mol L}

Temperatura maior 60 C



 



Resposta Q10:

D

Resposta Q11:

C

Pode-se afirmar que a centelha elétrica produzida pela vela do veículo neste evento tem a função química de fornecer a energia mínima necessária para a ocorrência da reação química de combustão, ou seja, para fornecer a energia de ativação.

Resposta Q12:

E

   

 

v

(g) 3(g) 2(g) 2(g)

1 1

(g) 3(g)

1 1

2

1NO 1 O 1NO 1 O

1 1

v K NO O

v K v K

  

   

    

  

 

M M

M

Duplicando as concentrações dos reagentes, vem:

   

 

v

(g) 3(g) 2(g) 2(g)

1 1

(g) 3(g)

1 1

2 2

v

1NO 1 O 1NO 1 O

2 2

v ' K NO O

v ' K 2 2

v ' K 4 4 K

v ' 4 v

  

 

   

    

    

     

 



M M

Resposta Q13:

E

[A] Incorreta. O aumento de temperatura aumenta a velocidade da reação, facilitando a remoção da mancha.

[B] Incorreta. Pois ao diluir o vinagre, sua concentração será menor, portanto menor será também a velocidade da reação.

[C] Incorreta. A condição é que a remoção da mancha aconteça em menor tempo.

[D] Incorreta. A ideia seria remover a mancha, e mesmo tendo ficado toda a noite, segundo o enunciado, isso não foi possível, então misturar água com vinagre e já retirar tampouco irá resolver o problema da mancha.

[E] Correta. Ao se acrescentar mais vinagre a mistura estaremos concentrando o reagente a ainda aumentando a temperatura, ou seja, unindo dois fatores a fim de aumentar a velocidade da reação, removendo de forma mais rápida a macha.

Resposta Q14:

C

Quanto maior a superfície de contato, maior a probabilidade da ocorrência de choques frontais

(3)

MÓDULO 04: CINÉTICA QUÍMICA

PROF. GUILHERME VARGAS

ou efetivos e, consequentemente, maior a velocidade da reação.

Quanto menor a temperatura, menor a probabilidade da ocorrência de choques frontais ou efetivos e, consequentemente, menor a velocidade da reação.

[I] Ao rachar a madeira em lascas, aumenta-se a superfície de contato e, por consequência, a reação de combustão ocorre mais rapidamente.

[II] Quanto maior a temperatura, mais rapidamente uma reação química ocorre, logo, o vento, ao afastar as labaredas, faz com que a carne cozinhe mais lentamente.

Resposta Q15:

C

Resposta Q16:

A

A lei da velocidade da reação é calculada a partir da etapa lenta, ou seja, vk [A].

(g) (g) (g)

x

A E D

v k [R]

v k [A]

 

 

Resposta Q17:

A

4 10 2 2 2

C H 3O 4CO 5H O

2  

Proporção entre butano e dióxido de carbono: 1: 4, ou seja, a cada 0,1 mol de butano decomposto forma-se 0,4 mol de CO . ₂

1 mol de CO2 44 g

0,4 mol x

x 17,6 g 17,6 g



1 min y g 60 min y1.056 g

Resposta Q18:

C

(4)

MÓDULO 04: CINÉTICA QUÍMICA

PROF. GUILHERME VARGAS

Resposta Q19:

D

Quanto maior a superfície de contato, maior a velocidade da reação química.

Resposta Q20:

B

[A] Incorreta. Quanto maior a temperatura, mais rápida tende a ser a reação, portanto, maior a liberação de dióxido de carbono.

[B] Correta. No copo onde foi colocado o comprimido triturado haverá maior formação de

CO (efervescência). 2

[C] Incorreta. Quanto maior a quantidade de reagente disponível, maior a possibilidade de resultar em choques efetivos para a formação de produto.

[D] Incorreta. O aumento da temperatura é que irá favorecer a dissolução do comprimido, pois aumenta o grau de agitação das moléculas, favorecendo a possibilidade de choques efetivos, que resultará em produtos.

[E] Incorreta. Tanto a massa (quantidade de reagente disponível) quanto a superfície de contato são fatores que influenciam a velocidade de uma reação química.

Resposta Q21:

D

Quanto maior a temperatura, menor o tempo de formação de CO gasoso, ou seja, maior a ₂ velocidade da reação.

Resposta Q22:

C

Ao amassar o comprimido a superfície de contato é aumentada e, consequentemente, a absorção do medicamento será mais rápida.

Resposta Q23:

E

A lei cinética é de segunda ordem em relação ao dióxido de nitrogênio (expoente dois) e de ordem

zero (expoente zero) em relação ao monóxido de carbono, então:

2 0

2 2

inicial 2

v k[NO ] [CO]

v k[NO ]



Ao dobrar-se a concentração de dióxido de nitrogênio e reduzir-se a concentração de monóxido de carbono pela metade, teremos:

 

2 0 2

0 2 2

2 2

velocidade inicial inicial

v k 2 [NO ] 1 [CO]

2 v k(2 [NO ]) 1 [CO]

2 v k 4[NO ] 4 k[NO ]

v 4 v

 

    

 

 

    

 

  

 



Resposta Q24:

D

Como se trata de um processo endotérmico, o melhor processo será utilizar água quente e ainda triturar as pastilhas para aumentar a superfície de contato e assim, agilizar o processo de dissolução.

Resposta Q25:

E

Verifica-se que ao final da reação bioquímica descrita no texto a concentração de luciferase permanece constante, ou seja, atua como catalisador, pois diminui a energia de ativação da reação sem ser consumida no processo.

Resposta Q26:

A

No experimento 01 para 02 ao se dobrar a concentração de B, a velocidade da reação não se altera, portanto, a concentração de B, não influencia na velocidade da reação.

No experimento 02 para 03, ao se dobrar a concentração de A, a velocidade da reação irá quadruplicar.

Assim, a lei de velocidade será dada por:

2 0

vk [A] [B]

Conclusão: A reação será de segunda ordem em relação a A e de ordem zero em relação a B.

(5)

MÓDULO 04: CINÉTICA QUÍMICA

PROF. GUILHERME VARGAS

Resposta Q27:

D

As enzimas atuam como catalisadores da reação, o catalisador é uma substância que acelera a reação química criando rotas alternativas e consequentemente diminuindo a energia de ativação necessária para o seu início.

Resposta Q28:

D

1 1 1

3 1 1

(0,020 0,050) mol L

v 0,0015mol L min

(20 0) min v 1,5 10 mol L min

  

 

   



   

Resposta Q29:

B

Os catalisadores diminuem a energia de ativação da reação no sentido da formação dos produtos, diminuem a energia de ativação da reação no sentido dos reagentes (criando um caminho alternativo para a reação) e não interferem no equilíbrio reacional, ou seja, não deslocam o equilíbrio químico.

Resposta Q30:

E

Um gráfico desse tipo corresponde à hidrólise da ureia em amônia e dióxido de carbono, com e sem a ação da uréase, pois a reação é exotérmica ( HΔ 0) e sua energia de ativação diminui na presença do catalisador (E₃E₂E₄E ).₂

Resposta Q31:

B

(g) 2(g) 2 (g) 2 (g)

2

2NO H N O H O

Ordem em relação ao reagente NO : 2 Ordem em relação ao reagente H : 1 Ordem global : 2 1 3

  

 

Resposta Q32:

D

O aumento da pressão no sistema faz com que diminua o volume, com isso a quantidade de choques efetivos aumenta, e a velocidade da reação que irá resultar na formação de produtos também aumenta. No frasco 4 temos o menor volume possível.

Resposta Q33:

A

[A] Correta. Quanto maior a superfície de contato entre os reagentes, mais rápida é a reação;

assim, quanto mais dividido o reagente sólido estiver, mais a reação será acelerada.

[B] Incorreta. A queima dos fogos de artifício é facilitada pelo uso de sais pulverizados, pois aumenta a superfície de contato, aumentando a frequência de choques efetivos.

[C] Incorreta. A temperatura gerada na queima de fogos de artifício aumenta a frequência de choques efetivos das partículas tornando a reação mais rápida.

[D] Incorreta. O sal pulverizado aumenta superfície de contato, com isso a frequência das colisões é maior, o que favorece a reação.

[E] Incorreta. A pólvora não age como catalisador, pois é consumida durante o processo de queima.

Resposta Q34:

D Análise das afirmações:

[I] Incorreta. A etapa determinante da velocidade da reação é a mais lenta (maior energia de ativação), ou seja, etapa 1.

[II] Correta. A reação é exotérmica, pois a entalpia dos produtos é menor do que a dos reagentes.

[III] Correta. A energia de ativação da etapa 1 é maior que a energia de ativação da etapa 2.

(6)

MÓDULO 04: CINÉTICA QUÍMICA

PROF. GUILHERME VARGAS

Resposta Q35:

E

A curva do limoneno é decrescente (gasta), logo ele é reagente.

A curva do p-cimeno é crescente (forma), logo ele é produto.

A curva do -terpinenoα é crescente até 10 minutos e depois decrescente, ou seja, se trata de um produto intermediário que é formado e consumido durante o processo.

Então:

limonenoα-terpineno -terpineno p-cimeno

α 

Uma representação adequada para esse processo é:

Produto Produto

intermediário Reagente

limonenoα-terpinenop-cimeno

Resposta Q36:

B

[A] Incorreto. Em uma reação química, o aumento da temperatura não altera a energia de ativação.

[B] Correto. O aumento das colisões dos reagentes pode afetar a velocidade da reação, pois a aumenta a probabilidade de choques efetivos ocorrerem.

[C] Incorreto. A adição de um catalisador afeta a velocidade da reação.

[D] Incorreto. A pressão afeta a cinética de reação para substâncias no estado gasoso.

[E] Incorreto. Quanto maior a superfície de contato entre os reagentes, mais rápida é a reação.

Resposta Q37:

D

Solução

Tempo medido até a completa dissolução da pastilha (em segundos)

Velocidade

dissolvida v m

Δt



1. Água mineral sem gás à

temperatura ambiente (25 C) ³⁶

dissolvida 1

v m

 36 2. Água mineral com gás à

temperatura ambiente (25 C) ³⁵

dissolvida 2

v m

 35 3. Água mineral sem gás deixada

em geladeira (4 C) ⁵³

dissolvida 3

v m

 53 4. Água mineral com gás deixada

em geladeira (4 C) ⁵⁵

dissolvida 4

v m

 55 dissolvida dissolvida dissolvida dissolvida

m m m m

35  36  53  55

Então,

2 1 3 4

25 C 4 C

v v v v

 

  

 

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 4 C para 25 C, 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.

(7)

MÓDULO 04: CINÉTICA QUÍMICA

PROF. GUILHERME VARGAS

Resposta Q38:

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 70 kJ mol para

60 kJ mol.

 Isto significa que um catalisador foi adicionado ao processo.

O valor da energia de ativação da reação direta passou a ser de 3 kJ mol (60 kcal 57 kcal). 

Resposta Q39:

D

[I] Correta. O aumento da temperatura aumenta a frequência de colisões entre as moléculas e a fração de moléculas com energia suficiente, mas não altera a orientação das moléculas (as moléculas podem se movimentar em qualquer direção com igual probabilidade).

[II] Correta. A probabilidade do choque efetivo ocorrer é maior com o aumento da concentração.

[III] Incorreta. Uma energia de ativação elevada não representa, necessariamente, uma grande fração de moléculas com energia suficiente para a reação ocorrer. Quanto maior a energia de ativação, mais difícil se torna o início da reação.

Resposta Q40:

A

     

A B C D E

V K A ^α B^β C^χ α β χ  

   

Substituindo os valores da tabela, vem:

     

4 4

(1) 4 10 K 01,0 0,10 0,10 (Experimento 1) (2) 8 10 K 0,20 0,10 0,10 (Experimento 2)

α β χ



    

Dividindo (2) por (1):

810^4

410^4

K

 



^0,20



^α



^0,10



^β



^0,10



^χ

K^



^01,0



^α^



^0,10



^β^



^0,10



^χ

 

1 2 01,0

2

α α



 



^01,0



^α

212^α α1

     

4 4

α β χ



    

1610^4

410^4

K

 ^



^0,10



^α^



^0,10



^β



^0,20



K

 χ



^0,10



^α



^0,10



^β

 

 

2 2 0,10

2 0,10

χ χ χ



 





^0,10



^χ

22 2^χχ2

     

4 4

α β χ



    

(8)

MÓDULO 04: CINÉTICA QUÍMICA

PROF. GUILHERME VARGAS

810^4

410^4

K

 ^



^0,10



^α ^



^0,20



^β^



^0,10



^χ

K



^0,10



^α 



^0,10



^β



^0,10



^χ

 

1 2 0,10

2

β β

 



^0,10



^β

212^β β1 Conclusão:

           

¹ ¹ ²

VK A^α B^β C^χVK A  B  C .