Cinética Química - Exercícios - Química, Notas de estudo de Química. Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul (PUC-RS)
Paulo89
Paulo895 de Março de 2013

Cinética Química - Exercícios - Química, Notas de estudo de Química. Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul (PUC-RS)

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Apostilas e exercicios de quimica sobre o estudo da cinética quimica.
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Lista Conjunta de Cinética Química

1) A seguir são arroladas várias reações e suas respectivas equações de velocidade. Diga qual é a ordem das reações, argumentando a resposta. REAÇÃO LEI DE VELOCIDADE ORDEM NH3(g) → 1/2 N2 (g) + 3/2 H2 (g) v = k.PNH3 / PH2 ..................... O3(g) → 3/2 O2(g) v = k.(PO3)2 / PO2 ..................... HI(g) → 1/2 H2 (g) + 1/2 I2 (g) v = k.[HI]2 ...................... IO3

– + 2 Br – + 2 H+ → IO2– + Br2 + H2O v = k.[IO3–].[Br –].[H+] ...................... CH3CHO (g) → CH4 (g) + CO (g) v = k.[CH3CHO]3/2 ......................

M – m

2) Para a reação de produção de amônia que ocorre de acordo com a equação:

3 H2 (g) + N2 (g) 2 NH3 (g) (a) Como a velocidade de desaparecimento do hidrogênio se compara à velocidade de

desaparecimento do nitrogênio?

(b) Como a velocidade de aparecimento de NH3 se compara à velocidade de desaparecimento do

nitrogênio?

(c) Considerando que o consumo de gás nitrogênio ocorre com velocidade média igual a 0,5 mol.min–1,

qual a velocidade média de produção de amônia?

3) Considere a combustão do metano:

CH4(g) + 2 O2(g) CO2(g) + 2 H2O(g)

Se a concentração de metano decresce à razão de 0,40 mol.L–1s–1, quais são as velocidades de

formação de CO2 e H2O?

4) Na presença de solução ácida de fenol, o íon iodato reduz-se a iodito pela ação do brometo, de

acordo com a equação:

IO3 – + 2 Br – + 2 H+ IO2– + Br2 + H2O.

A 35 0C, com concentrações iniciais de iodato e brometo respectivamente iguais a 5,00× 10–3 mol.L–1 e 1,00× 10–2 mol.L–1, observou-se que, após transcorridos 12,8 minutos de reação, a concentração de iodato baixou para 4,23× 10–3 mol.L–1. Calcule:

(a) a velocidade de consumo de iodato.

(b) a velocidade de consumo de brometo.

(c) a velocidade de formação de iodito.

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5) A lei de velocidade para a decomposição do N2O5 é v = k [N2O5]. Se k = 1,0 x 10–5, qual será a velocidade da reação quando a concentração de N2O5 é de 0,0010 mol/L?

6) Se leva 75,0 minutos para a concentração de um reagente reduzir-se a 20 % do seu valor inicial em

uma reação de primeira ordem, qual é a constante de velocidade para a reação em unidades de min–1?

7) A reação 2 NO (g) + Cl2 (g) 2 NOCl (g) é efetuada em recipiente fechado. Se a pressão parcial

de NO decresce à taxa de 30 torr/min, qual a taxa de variação da pressão total do sistema?

8) Dada a equação: A + B C e o quadro de resultados cinéticos cinético abaixo

Experiência [A] (mol/L) [B] (mol/L) Velocidade (mol.L–1min–1)

1 1,0 1,0 0,20

2 1,0 2,0 0,40

3 1,0 3,0 0,60

4 2,0 1,0 0,20

5 3,0 1,0 0,20

Qual a expressão da velocidade que representa a reação?

9. Verificou-se experimentalmente que a velocidade de uma reação química, entre as substâncias A e

B, varia com as concentrações iniciais de A e de B conforme dados da Tabela abaixo.

Tabela: Dados experimentais para reação entre A e B.

[A]0 (mol.L –1) [B]0 (mol.L

–1) v0 de formação do produto (mol.L –1min–1)

1 1 2×10–3

2 1 4×10–3

1 2 4×10–3

(a) A partir desses dados, escreva uma expressão para a lei de velocidade para a reação, relacionando

com as concentrações iniciais dos reagentes.

(b) Calcule a constante específica de velocidade para a reação.

10. (a) Obter a ordem das reações abaixo discriminadas, usando a tabela de dados cinéticos

correspondente.

(b) Qual é a lei de velocidade?

(c) Qual é o valor da constante de velocidade?

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10.1) Reação: NO (g) + H2 (g) ½ N2 (g) + H2O (g)

Experiência P inicial de NO (torr) P inicial de H2 (torr) Velocidade inicial, (torr / min) 1 120 20 20 2 120 40 40 3 20 120 3 4 40 120 12

10.2) Reação: CH3Cl (g) + H2O(g) CH3OH (g) + HCl (g)

Medida [CH3Cl], mol / L [H2O], mol / L Velocidade inicial, mol / (L.s) 1 0,500 0,500 22,700 2 0,750 0,500 34,050 3 0,500 0,750 51,075 4 0,500 0,250 5,675 5 0,750 0,125 2,128

10.3) Reação: CH4(g) + O3(g) 2 CH2O (g) + ½ O2 (g)

Medida [O3] inicial [CH4] inicial V0 de aparecimento de CH2O, mol / (L.s) 1 0,500 0,500 22,700 2 0,750 0,500 34,050 3 0,500 0,750 51,075

11) Em solução aquosa ocorre a transformação:

H2O2 (aq) + 2 I – (aq) + 2 H

+ (aq) 2 H2O(λ) + I2 (g)

(Reagentes)(Produtos)

Experimento Concentrações iniciais (mol/L) Rapidez (mol / (L.s))

H2O2 I H+

I 0,250 0,250 0,250 5,00.105

II 0,125 0,250 0,250 2,50.105

III 0,250 0,250 0,125 1,25.105

IV 0,250 0,125 0,250 5,00.105

Os dados experimentais da velocidade da reação considerada permitem a determinação das ordens de

reação. Consequentemente determine:

(a) A expressão matemática da velocidade (rapidez):

(b) A constante para essa reação:

(c) A velocidade inicial de reação para concentrações de 0,50 mol/L para cada reagente:

(d) Explique porque a expressão da velocidade não pode ser determinada a partir da reação global,

justifique o que acontece nesse caso.

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12. Os dados da Tabela abaixo foram obtidos para a reação A + B + C Produtos. Tabela: Dados experimentais para a reação entre A, B e C.

Experimento [A]0 (mol.L –1) [B]0 (mol.L

1) [C]0 (mol.L –1) V0 (mol.L

1s–1)

1 1,25 1,25 1,25 8,70 2 2,50 1,25 1,25 17,40 3 1,25 3,02 1,25 50,80 4 1,25 3,02 3,75 457,00 5 3,01 1,00 1,15 ?

(a) Escreva a lei de velocidade para essa reação.

(b) Qual a ordem global da reação?

(c) Determine o valor da constante de velocidade.

(d) Prediga o valor de V0 para o Experimento 5.

13) Considerando que a reação 2A produtos, seja de segunda ordem e que, sob certas condições, apresente k = 0,05 mol.L–1s–1. Depois de 500 segundos, qual a concentração de A, sabendo

que [A] o = 0,5 mol.L–1?

14) O estrôncio-90 tem meia vida de 28 anos. Quanto tempo levará para que todo o estrôncio-90

presente na terra seja reduzido à fração de 1/32 de sua quantidade atual?

15.a) Como a meia-vida de uma reação de primeira ordem é afetada pela concentração inicial do

reagente?

(b) Como a meia-vida de uma reação de segunda ordem é afetada pela concentração inicial do

reagente?

16. A meia-vida de A, cuja decomposição é de primeira ordem, é 355 s.

(a) Qual é o tempo necessário para que a concentração de A caia até um quarto e

(b) até um décimo do valor inicial?

17. O Hg (II) é eliminado do nosso corpo num processo cinético de primeira ordem que tem uma meia-

vida de 6 dias. Uma família de agricultores acidentalmente ingeriu Hg (II) através do consumo de grãos

contaminados. Que porcentagem de Hg (II) irá restar em seus corpos após 30 dias, se medidas

terapêuticas não forem tomadas?

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18) A ocorrência natural do isótopo 14 do carbono na matéria viva é da ordem de 1,1 x 10–1 mol %.

A análise radioquímica de um objeto recolhido de uma escavação arqueológica mostrou um conteúdo

de C14 da ordem de 0,89× 10–14 mol %. Calcule a idade do objeto. Dado adicional: t½ do C

14 é 5720 anos)

19) A velocidade de hidrólise bacteriana de músculo de peixe é duas vezes maior a 2,2 ºC do que a

– 1,1 ºC. Estime a energia de ativação para a reação. Relacione com o problema de armazenamento da

carne de peixe.

20) Dado o mecanismo que representa a decomposição do ozônio em altitudes superiores a 10 km,

resolva o solicitado, justificando.

1ª etapa: O3 + NO2 → O2 + NO3 (etapa lenta) 2ª etapa: NO3 + NO2 → N2O5 (etapa rápida) (a) Obtenha a equação global.

(b) Qual das duas etapas é a “etapa determinante da velocidade”?

(c) Escreva a equação de velocidade (lei cinética) da reação global.

21) Investigações experimentais mostraram que, para a reação em fase gasosa:

NO2 + CO CO2 + NO a lei cinética é v = k . [NO2]

2. Qual dos mecanismos a seguir pode ser o verdadeiro mecanismo

dessa reação? Justifique.

Mecanismo I: NO2 + CO → CO2 + NO (etapa única) Mecanismo II: 2 NO2 → NO3 + NO (etapa lenta) NO3 + CO → NO2 + CO2 (etapa rápida) Mecanismo III: NO2 → NO + O (etapa lenta) CO + O → CO2 (etapa rápida)

22) Para a reação NO(g) + ½ Br2 (g) NOBr(g) é proposto o seguinte mecanismo:

NO (g) + Br2 (g) NOBr2 (g) (equilíbrio rápido)

NOBr2 (g) + NO (g) 2 NOBr (g) (lento)

A partir da informação, determine a ordem da reação.

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23) O seguinte mecanismo foi proposto para a reação em fase gasosa entre clorofórmio e cloro:

Cl2 (g) 2 Cl (g) (rápido)

Cl (g) + CHCl3 (g) HCl (g) + CCl3 (g) (lento)

Cl (g) + CCl3(g) CCl4 (g) (rápido)

(a) Qual é a reação total que descreve o processo?

(b) Quais são as substâncias intermediárias no mecanismo proposto?

(c) Qual a lei de velocidade proposta pelo mecanismo? Qual a ordem global?

24. Numa das etapas de produção do ácido sulfúrico ocorre a reação equacionada a seguir:

2 SO2 (g) + O2 (g) 2 SO3 (g) Antigamente essa reação era realizada (o método é chamado processo das câmaras de chumbo)

empregando-se NO(g) como catalisador. Responda:

(a) Trata-se de uma catálise homogênea ou heterogênea?

(b) Sabendo que o mecanismo da reação é o que aparece a seguir, mostre que o NO (como todo

catalisador) não aparece na equação global do processo.

2 NO + O2 → 2 NO2 2 SO2 + 2 NO2 → 2 NO + 2 SO3

(c) Por que é importante usar o catalisador? Explique como ele atua.

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