Prof. Msc.. João Neto

(1)

Cin

é

_é

tica Qu

_{tica Qu}

í

_í

mica

_mica

Prof.

(2)

Prof. Msc. João Neto

Prof. Msc. João Neto 22

CINÉTICA QUÍMICA

é

a parte da Química que

estuda a velocidade ou rapidez

das reações.

(3)

A + B

AB

_AB

Reagentes (Consumidos) Produtos (Formados)

(4)

A + B

AB

_AB

Colocamos A e B em contato. Eles reagem para

produzir AB. A velocidade com que esta rea

produzir AB. A velocidade com que esta reaçção ocorre ão ocorre é

é notada pelo tempo com que A e B notada pelo tempo com que A e B ““desaparecemdesaparecem””, ou , ou o tempo com que AB

o tempo com que AB ““apareceaparece””. .

Uma rea

Uma reaçção serão seráá rráápidapida quando os produtos se quando os produtos se formarem depressa e ser

formarem depressa e seráá lentalenta se esse processo se esse processo demorar para acontecer.

demorar para acontecer.

Deve

Deve--se notar que A e B devem ser consumidos no se notar que A e B devem ser consumidos no mesmo tempo em que AB se forma, portanto podemos

mesmo tempo em que AB se forma, portanto podemos

expressar a velocidade da rea

expressar a velocidade da reaçção em termos do ão em termos do consumo dos reagentes ou do aparecimento dos

consumo dos reagentes ou do aparecimento dos

produtos.

(5)

A velocidade m

é

dia da rea

ç

ão

é

a rela

ç

ão

entre

a

quantidade

consumida

ou

entre

a

quantidade

consumida

ou

produzida e o intervalo de tempo gasto

para que isso ocorra.

t

]

[

v

;

t

V

v

t

n

v

;

t

m

v

m

∆

=

∆

=

∆

=

∆

=

(6)

A + 2B

X

_X

0,7

0,6

0,3

25

25 0,7

0,7

0,6

0,3

20

20 0,7

0,7

0,6

0,3

15

15 0,6

0,6

0,8

0,4

10

10 0,4

0,4

1,2

0,6

5

0

2

1

0

0 [X]

[X]

mol/L

[B]

mol/L

[A]

mol/L

Tempo

(

min

)

(7)

A + 2B

X

_X

0,4

1,2

0,6

5

0

2

1

0

0 [X]

[X]

mol/L

[B]

mol/L

[A]

mol/L

Tempo

(

min

)

1

1 min

.

08 ,

0 min

08 ,

0

5

0 ,

1

6 ,

0 ]

[

]

[

]

[

5 0 5 0 5 0 5 0 5 0

−

=

×

−

=

⇒

−

=

−

=

⇒

∆

=

− − − − −

L

mol

V

L

mol

V

t

A

V

t

A

V

m

inicial

final

inicial

final

m

(8)

A + 2B

X

_X

0,4

1,2

0,6

5

0

2

1

0

0 [X]

[X]

mol/L

[B]

mol/L

[A]

mol/L

Tempo

(

min

)

1 1

_.

_min

.

16 ,

0 min

16 ,

0

5

2 ,

1

0 ,

2 ]

[

]

[

]

[

5 0 5 0 5 0 5 0 5 0 − −

−

=

×

−

=

⇒

−

=

−

=

⇒

∆

=

− − − − −

L

mol

V

L

mol

V

t

B

V

t

B

V

m m m inicial final inicial final m m

(9)

A + 2B

X

_X

0,4

1,2

0,6

5

0

2

1

0

0 [X]

[X]

mol/L

[B]

mol/L

[A]

mol/L

Tempo

(

min

)

1 1

min

.

08 ,

0 min

08 ,

0

5

0

4 ,

0 ]

[

]

[

]

[

5 0 5 0 5 0 5 0 5 0 − −

=

×

=

⇒

−

=

−

=

⇒

∆

=

− − − − −

L

mol

V

L

mol

V

t

X

V

t

X

V

m m m inicial final inicial final m m

(10)

A + 2B

X

_X

0 a 5 minutos

A

V

_V

_m

=

₌

-

_-

0,08 mol.L

_{0,08 mol.L}

-

1

1 _.

_.

_min

-

1

1 B

B

V

_V

_m

=

₌

-

_-

0,16 mol.L

_{0,16 mol.L}

-

1

1 _.

_.

_min

-

1

1 X

X

V

_V

_m

=0,08 mol.L

_{=0,08 mol.L}

-

1

1 _.

_.

_min

-

1

Sinal negativo indica que a

substância est

substância estáá sendo sendo

consumida. O correto

consumida. O correto éé trabalhar com a velocidade em

trabalhar com a velocidade em

m

(11)

Qual a velocidade da reação

(12)

t

2 ]

[

t

3 ]

[

t

1 ]

[

v

_m

2

3 Reação

∆

=

∆

=

∆

=

N

H

NH

A + 2B

X

_X

N

₂

+ 3H

_{+ 3H}

₂

2NH

_2NH

₃

t

1 ]

[

t

2 ]

[

t

1 ]

[

v

Reação

m

_∆

∆

=

∆

=

∆

=

A

B

X

(13)

Gr

á

_{fico de Velocidade: Os reagentes são}

fico de Velocidade

consumidos durante a reação e a sua

quantidade

diminui com a variação do

diminui

tempo, enquanto os produtos são formados

e suas quantidades

aumentam com o

aumentam

(14)

1 0,6

0,4

0,3

2 1,2

0,8

0,6

0 0,4

0,6

0,7

0 0,4

0,8

1,2

1,6

2

0

5

10

15

20

25 [A]

[B]

[C]

A + 2B

X

(15)

Velocidade instantânea

(16)

(17)

Escolha sobre a tangente dois pontos A e B. No

triângulo retângulo ABC, a tangente trigonométrica

do ângulo α é dada por:

(18)

(19)

Exerc

(20)

1-Em apenas 25 milésimos de segundo, o

gás nitrogênio é capaz de encher um

airbag de 70 litros. Esse gás é produzido

pela

decomposição

de

um

sal

—

extremamente venenoso se ingerido —

chamado azoteto de sódio:

2NaN

₃

_{2Na +3N}

₂

(Dados: volume molar do N

₂

, nas

condições internas do air-bag: 25 L/mol;

massa molar do NaN

₃

: 65 g/mol)

Exerc

(21)

2NaN

₃

_{2Na +3N}

₂

a)Calcule a velocidade média dessa

reação, em litros de N

₂

, por segundo.

70 L de N

₂

--- 0.025 s

v ---

--- 1.0 s

v = 2800 L de N

₂

(22)

2NaN₃ _{2Na +3N}₂

b)Calcule a velocidade média dessa reação, em mol de Na por minuto.

2Na---3N

₂

2mol---3x25L

x---2800L

x=74,66 mol

74,66 mol de Na ---1 s

y---

---60 s (1 min)

y=

4479,6 mol de Na/min

(23)

2NaN₃ _{2Na +3N}₂

c)Calcule a velocidade média dessa reação, em gramas de NaN₃ por hora.

2NaN₃---3N₂

2 mol de NaN₃ ---3 mol de N₂ 2x65g---3x25L z---2800L z = 4853,33 g de NaN₃ 4853,33 g de NaN₃ ---1 s w---3600 s (1h) w= 17.471.988 g de NaN₃/h

(24)

2-(UFPE) Uma boca de fogão a gás queima 5 L de butano (C₄H₁₀) por hora. Qual a velocidade da produção de gás carbônico nessa reação em L/hora, nas mesmas condições de temperatura e pressão? C₄H₁₀ + 13_/ 2O2 4CO 2 + 5H2O 1 mol ---4 mol 1 L ---4 L 5 L ---x x = 20 L Lei de Gay-Lussac

(25)

3-(Vunesp) A decomposição de N₂O₅ em fase gasosa para formar NO₂ e O₂ está ocorrendo com o consumo de 3 mol de N₂O₅ por minuto. A velocidade de produção de NO₂ na reação é:

a)3 mol/minuto b)4 mol/minuto c)6 mol/minuto d)9 mol/minuto e)12 mol/minuto 2N₂O₅ 4NO₂ + 1O₂ 2 mol ---4 mol 3 mol ---x x=6 mol X=6 mol/min

(26)

4-(Fuvest-SP) O seguinte gráfico refere-se ao estudo cinético de uma reação química:

a) lenta.

b) explosiva. c) reversível.

d) endotérmica.

e) de oxidorredução.

Como ocorre aumento muito grande da

velocidade no mesmo instante, isso mostra que a reação tem velocidade muito alta. Alternativa bAlternativa b

(27)

5-(Fuvest-SP) O gráfico mostrado a seguir foi construído com dados obtidos no estudo da decomposição de iodeto de hidrogênio, à temperatura constante.

Em qual dos quatros trechos assinalados na curva, a reação ocorre com maior velocidade média?

(28)

Observando os intervalos de tempo e quantidade de Hl consumido no gráfico seguinte:

percebemos que a quantidade de Hl é praticamente constante e t_I < t_II < t_III< t_IV IV III II I tempo Quantidade

v

t

Q

v

>

↑

∆

=

↓

=

∆

(29)

6-(Unicamp-SP) Numa reação que ocorre em solução (reação I), há o desprendimento de oxigênio, e a sua velocidade pode ser medida pelo volume de O_2(g) (desprendido). Uma outra reação (reação II) ocorre nas mesmas condições, porém consumindo O_2(g), e esse consumo mede a velocidade dessa reação. O gráfico representa os resultados referentes às duas reações:

Considerando as duas horas iniciais, qual das reações tem velocidade maior? Justifique a resposta.

(30)

II I II II I I I I m m m m m m inicial final inicial final m m V V hora s arbitrária unidades V V hora s arbitrária unidades V V t t V V V t V V = = ⇒ − − = = ⇒ − − = − − = ⇒ ∆ ∆ = 1 0 2 4 2 1 0 2 0 2 ] [ ] [

(31)

7-(UFPI) O dióxido de nitrogênio — NO₂— é um gás tóxico, pois sua inalação provoca irritação nas vias respiratórias. Analise os resultados expressos no gráfico a seguir e a reação de sua obtenção a partir do pentóxido de nitrogênio — N₂O₅ — na temperatura de 308 K. e, em seguida, marque a alternativa correta.

(32)

2N₂O₅_4NO₂ + O₂

a)Nos momentos iniciais, a velocidade de formação do NO₂ é maior que a do O_2;

b)A velocidade de formação do NO₂ é duas vezes a velocidade de formação do O₂;

c)A velocidade de decomposição do N₂O₅ é a metade da velocidade de formação do O_2;

d)No tempo de 4x103 _{s, a velocidade de decomposição do N}

2O5 é maior que a de formação do NO₂;

e)No tempo de zero a 2x103 _{s, a velocidade de formação do O2 é} maior que a formação do NO₂

(33)

2N₂O₅_4NO₂ + O₂

a)Nos momentos iniciais, a velocidade de formação do NO₂ é maior que a do O_2;

b)A velocidade de formação do NO₂ é duas vezes a velocidade de formação do O₂;

c)A velocidade de decomposição do N₂O₅ é a metade da velocidade de formação do O_2;

d)No tempo de 4x103 _{s, a velocidade de decomposição do N}

2O5 é maior que a de formação do NO₂;

e)No tempo de zero a 2x103 _{s, a velocidade de formação do O2 é} maior que a formação do NO₂

Nos primeiros 4x103 _s, _por exemplo, há maior produção de NO₂ ou seja: 2,2x10-3 _{mol de} NO₂/L, enquanto apenas 0,5x10-3 mol de O₂/L foi formado.

Alternativa a

(34)

8-(UFSC, adaptada) A água oxigenada (H₂O₂) decompõe-se, produzindo água e gás oxigênio, de acordo com a equação: 2H₂O₂_2H₂O + O₂. Os gráficos a seguir foram construídos com base

em dados obtidos num determinado experimento em que a concentração inicial de H₂O₂ era de 0,8 mol.L-1_{. Assinale a(s) afirmação(ões) correta(s).}

(35)

Julgue cada proposição, justificando-a:

a)No intervalo II, a velocidade média da reação é menor que no intervalo III, mas é maior que no intervalo I.

(36)

a)No intervalo II, a velocidade média da reação é menor que no intervalo III, mas é maior que no intervalo I.

(37)

b)A velocidade da reação atinge seu valor máximo ao final da reação.

(38)

(39)

Incorreta. A pr

Incorreta. A práática mostra que a velocidade de uma reatica mostra que a velocidade de uma reaçção ão diminui com o passar do tempo.

(40)

c)A velocidade da reação diminui com a diminuição da concentração de água oxigenada.

(41)

c)A velocidade da reação diminui com a diminuição da concentração de água oxigenada.

(42)

d)Quando tiver sido consumido 0,5 mol/L da concentração inicial de H₂O₂, o tempo da reação será de 20 minutos, e a quantidade de oxigênio formada será de 0,25 mol.

(43)

d)Quando tiver sido consumido 0,5 mol/L da concentração inicial de H₂O₂, o tempo da reação será de 20 minutos, e a quantidade de oxigênio formada será de 0,25 mol.

Correta

(44)

e)No intervalo de 0-30 minutos, a velocidade média da decomposição da água oxigenada, vm_H2O2 é 3,0x10-2_{mol .L}-1 _.min-1 _.

(45)

e)No intervalo de 0-30 minutos, a velocidade média da decomposição da água oxigenada é 3,0x10 -2_{mol .L}-1 _.min-1 _._Incorreta_Incorreta_–_– _{veja o c}_{veja o c}_á_á_lculo!_lculo!

1 1 2 2 2 2 2 2 min . . 02 , 0 min 02 , 0 0 30 8 , 0 2 , 0 ] [ ] [ ] [ 30 0 30 0 30 0 30 0 30 0 − − = × = ⇒ − − = − − = ⇒ ∆ ∆ = − − − − − L mol V L mol V V t t O H O H V t O H V m m m inicial final inicial final m m

(46)

f)O oxigênio tem velocidade média de formação que vale 2,0x10-2 _mol.L-1_.min-1 _{no intervalo 0 - 30}

(47)

f)O oxigênio tem velocidade média de formação que vale 2,0x10-2 _mol.L-1_.min-1 _{no intervalo 0 - 30}

minutos. Incorreta Incorreta –– veja o cveja o cáálculo!lculo!

1 1 2 2 2 min . . 01 , 0 min 0,01 0 30 0 , 0 3 , 0 ] [ ] [ ] [ 30 0 30 0 30 0 30 0 30 0 − − = × = ⇒ − − = − − = ⇒ ∆ ∆ = − − − − − L mol V L mol V V t t O O V t O V m m m inicial final inicial final m m

(48)

g) A velocidade média da reação, após 10 min, é:

1 1 2 _. _._min 10 5 , 1 1 2 2 2 2 2 2 ₌ ₌ ₌ ₌ _× − − − = V V V _V _mol _L V_m mH O mH O mO _m

(49)

1 1 1 1 1 1

min

.

015 ,

0

10

0 ,

0

15 ,

0 min

.

03 ,

0

10

0 ,

0

3 ,

0 min

.

03 ,

0

10

8 ,

0

5 ,

0

2 2 2 2 − − − − − −

=

−

=

−

=

−

=

L

mol

V

L

mol

V

L

mol

V

O m O H m O H m

(50)

1 1 2 1 1 1 1 1 1

min

.

10

5 ,

1

015 ,

0

2

03 ,

0

2

03 ,

0

1

2

2 min

.

015 ,

0

10

0 ,

0

15 ,

0 min

.

03 ,

0

10

0 ,

0

3 ,

0 min

.

03 ,

0

10

8 ,

0

5 ,

0

2 2 2 2 2 2 2 2 − − − = = = − − − − − −

×

=

−

=

−

=

−

=

L

mol

V

L

mol

V

L

mol

V

L

mol

V

R R R O m O H m O H m m m O m O H m O H m m

(51)

9-(UFPB) Na reação de decomposição do clorato de potássio, a seguir, verifica-se a formação de 2,24 litros de O₂ em 40 segundos, medidos nas CNTP

2KClO₃ _{2KCl + 3O}₂

Calcule a velocidade média de produção de O₂, expressa em:

(52)

Calcule a velocidade média de produção de O₂, expressa em: a)litro.segundo-1 _(L/s) 2,24L O₂ --- 40 s x ---1 s x=0,056 L V=0,056 L.s-1

(53)

Calcule a velocidade média de produção de O₂, expressa em:

(54)

Calcule a velocidade média de produção de O₂, expressa em: b)grama.segundo-1 _(g/s) 1mol O₂ = 32g 32g O₂ --- 22,4 L x --- 0,056 L x=0,08 g V=0,08 g.s-1

(55)

10-(UERJ) A água oxigenada é empregada,

freqüentemente, 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 c) 3,4 b) 5,4 d) 1.7

(56)

2H₂O₂ 2H₂O + O₂ 2 mol --- 1 mol 2 mol --- 32g x ---1,6g x=0,1 mol de H₂O₂ 0,1 mol H₂O₂ --- 1 s y --- 60 s (1min) y=6 mol V=6 mol/min ou V=6 mol.min-1 Letra A Letra A

(57)

11-(UFPR) No gráfico a seguir, estão representadas as concentrações, ao longo do tempo, de quatro substâncias — A, B, C e D — que participam de uma reação hipotética.

(58)

A partir dessas informações, julgue (V ou F) as afirmações a seguir:

( ) As substâncias A e B são reagentes da reação.

( )A velocidade de produção de C é menor que a velocidade de produção de A.

( )Transcorridos 50 s do início da reação, a concentração de C é maior que a concentração de B.

(59)

( ) Nenhum produto se encontra presente no início da reação.

( ) A mistura das substâncias A e D resulta na produção de B.

( ) As substâncias A, B e D estão presentes no início da reação.

(60)

A partir dessas informações, julgue (V ou F) as afirmações a seguir:

(FF) As substâncias A e B são reagentes da reação.

B e D tem suas concentra

B e D tem suas concentraçções diminuões diminuíídas das com o tempo. São essas substâncias,

com o tempo. São essas substâncias,

portanto, os reagentes

(61)

(VV)A velocidade de produção de C é menor que a velocidade de produção de A.

Enquanto ha produção de quase 2x10-3 _{molar de}

A, apenas 1x10-3 _{molar de C formado nos 50}

(62)

(VV)Transcorridos 50 s do início da reação, a concentração de C é maior que a concentração de B.

(63)

(

F

) Nenhum produto se encontra

(64)

(

F

) A mistura das substâncias A e D

resulta na produção de B.

A mistura das substâncias B e D

resultam na produ

(65)

(

V

) As substâncias A, B e D estão

presentes no início da reação.

(66)

12-(UEPE) O gráfico a seguir representa variação de concentração das espécies A, B e C com o tempo. Qual das alternativas a seguir contém a equação

química que melhor descreve a reação

(67)

Pelo gráfico, percebe-se que B e C são reagentes — suas concentrações diminuem com o tempo —, enquanto A é produto (sua concentração aumenta com o tempo). Portanto:

bB + cC aA

0,5mol B + 1,0mol C 0,5mol A 1B + 2C 1A