Lista_1_2022

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ESCOLA SUPERIOR DE QUÍMICA 
FACULDADES OSWALDO CRUZ 
Disciplina: Cinética e Cálculo de Reatores 
Profa. Dra. Paula P. Paganini; Prof. Dr. Cleber W. Liria 
LISTA DE EXERCÍCIOS – 01 
Assunto: Conceitos Fundamentais de Cinética e Cálculo de Reatores 
 
1) Para a equação química abaixo, qual a relação entre as taxas de reação entre as diferentes 
espécies? 
A+2B+3C+1/2D→3/4E+F+G 
 
2) Uma reação tem a equação estequiométrica dada por A+B→R. Qual é a ordem da reação? 
Resp.: ordem 2 
 
3) Dada a reação abaixo, qual a relação entre as taxas de formação e desaparecimento dos três 
componentes da reação? 
 
 
4) Uma certa reação tem uma taxa dada por: 
 
Se a concentração fosse expressa em mol/L e o tempo em horas, qual seria o valor e as unidades da 
constante de taxa? Resp. k=0,3x103L/mol.h 
 
5) Para uma reação de um gás à temperatura de 400K, a taxa é dada por: 
 
a) Quais são as unidades da constante de taxa? Resp. atm-1.h-1 
b) Qual é o valor da constante de taxa para esta reação, se a equação de taxa é expressa como: 
 
Resp.: 3,33x10-5 m3/mol.s 
 
6) Considere a reação elementar A + B → C com as seguintes informações: Ea=40.000cal/mol, 
Ko = 5.108 L/mol.s, T = 500oC e R = 1,98 cal/mol.K. Qual deve ser o aumento de temperatura para 
dobrar a velocidade da reação? Resp: 21oC 
 
7) O leite aquecido à T = 63oC por 30 min é considerado pasteurizado. Porém ele também é 
considerado pasteurizado quando é aquecido à 74oC por 15 s. Determine a energia de ativação para 
este processo de pasteurização. Resp: 100,47kcal/mol 
 
8) O produto (H2CN2)2 é empregado na indústria farmacêutica e de explosivos. É formado a partir 
da seguinte reação de dimerização: 2 H2CN2 —> (H2CN2)2. A conversão é de 99,9% em 10 horas a 
40ºC. A 60ºC a reação dura 6 horas, para 99,9 % de conversão. Qual seria o tempo necessário, para 
a mesma conversão, a 80 ºC. Resp: t = 3,8 h 
 
9) A máxima temperatura permitida para um reator é de 800 K. Até o momento o set-point tem sido 
ajustado em 780 K, com 20 K de margem de segurança para eventuais flutuações de vazão e outras. 
Agora, com um sistema de controle mais sofisticado será possível ajustar o set-point para 792 K. De 
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quanto a velocidade reação pode ser aumentada com tal alteração. Para a energia de ativação 
considere 175 kJ/mol. Resp: 50 % 
 
10) Para uma reação enzima-substrato, a velocidade de consumo do substrato (reagente) é dada por: 
– rA = 1760 CACB0/(6+CA) mol/m3 s . Quais as unidades das duas ctes? Resp: 6 mol/m
3; 1760 s-1 
 
11) Ao se dobrar a concentração do reagente em uma reação (do tipo A —> B) observa-se que a 
velocidade de reação é triplicada. Qual seria a ordem da reação? Resp: n = 1,58. 
 
12) Para reações (a) e (b), do tipo A + B —> produtos, obtenha as ordens da reação em relação a A 
e B. 
(a) CA 4 1 1 (b) CA 2 2 3 
 CB 1 1 8 CB 125 64 64 
 -rA 2 1 4 -rA 50 32 48 
Resp: (a) ordem ½ para A e 2/3 para B, (b) ordem 1 para A e 2/3 para B 
 
13) Em cada uma das seguintes reações, determine a constante de velocidade específica de reação 
para cada uma das espécies na reação. Assuma que kA em cada caso possui um valor de 25 com a 
combinação apropriada de unidades de mol, dm3, e s. 
a) Para a reação, 2A + B → C, a lei de velocidade é (-rA) = kA CA2CB 
b) Para a reação, (1/2)A + (3/2)B → C , a lei de velocidade é (-rA) = kA CACB 
c) Para a reação, 4A + 5B → 4C + 6D a lei de velocidade é (-rA) = kA CA2CB 
d) Na reação homogênea em fase gasosa, CH4 + (3/2)O2→ HCOOH + H2O, qual a relação entre as 
taxas de consumo de CH4 e O2? 
 
14) Para a reação A + 2B → (1/3) C, a taxa de reação é dada por (-rA) = 0,07 CACB2- 0,01CC. 
Quando CA= 0,75 mol/L, CB= 2,5 mol/L, CC = 3,75 mol/L qual será o valor de (-rB)? 
Resp.: 0,58125mol/L.tempo 
 
15) A constante de velocidade da combinação de H2 com I2 para formar HI é 0,0234 (L/ mol.s) a 
400ºC e 0,750( L/ mol.s) a 500ºC. Calcule a energia de ativação da reação. Resp.: 1,5x105 J/mol. 
 
16) Os dados a seguir referem-se à cinética da reação entre o NO(g) e o O2(g) para produzir NO2(g). 
Concentração de NO 
(mol/L) 
Concentração de O2 
(mol/L) 
Velocidade da reação 
(mol.L-1.s-1) 
Temperatura (˚C) 
0,020 0,010 1,0 x 10-4 400 
0,040 0,010 4,0 x 10-4 400 
0,020 0,040 4,0 x 10-4 400 
0,020 0,040 16,0 x10-4 ? 
Com base nos dados acima dê o seu parecer sobre as afirmações abaixo: 
a) A expressão para a equação da velocidade de reação é : v = k(CNO).(C02); 
b) A velocidade da reação independe da concentração de oxigênio; 
c) A temperatura no último experimento é maior que 400 ˚C; 
d) O valor da velocidade específica da reação a 400˚C é de 1,0 L.mol-1; 
e) O valor da velocidade específica da reação é o mesmo em todos os experimentos. 
 
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17) Em um laboratório, foram efetuadas diversas experiências para a reação: 
2H2(g) + 2NO(g) → N2(g) + 2H2O(g) 
Os resultados das velocidades iniciais obtidos estão representados na tabela a seguir: 
 
Experiência 
Concentração de H2 
(mol/L) 
Concentração de NO 
(mol/L) 
Velocidade imicial da 
reação (mol.L-1.s-1) 
1 0,10 0,10 0,10 
2 0,20 0,10 0,20 
3 0,10 0,20 0,40 
4 0,30 0,10 0,30 
5 0,10 0,30 0,90 
Com base nesses dados, a equação da velocidade para a reação é: 
a) v = k(CH2) 
b) v = k(CNO) 
c) v = k(CH2) . (CNO) 
d) v = k(CH2)2. (CNO) 
e) v = k(CH2) . (CNO)2 
 
18) Uma regra prática diz que para cada dez graus Celsius de aumento de temperatura a velocidade 
de reação é duplicada. Calcule a energia de ativação para esta reação, caso fosse possível aumentar 
de 100˚C para 120˚C a temperatura de operação de um reator de escoamento contínuo ideal 
isotérmico, mantendo a conversão e as outras condições de operação constantes. 
Resp.: 8,45x104 J/mol 
 
19) A cinética da reação: 
 
pode ser calculada a partir da determinação da velocidade inicial de produção do iodo para mistura 
de várias composições, como mostrado na tabela a seguir a 25ºC. Nenhuma das soluções continha 
iodo inicialmente. 
Experiência 
Composição (mol/L) Velocidade 
Inicial 
(mol de I2/L.h) 
1 0,001 0,001 0,001 0,001 
2 0,002 0,001 0,001 0,004 
3 0,001 0,002 0,002 0,001 
4 0,002 0,002 0,001 0,008 
Sabendo que a lei da velocidade desta reação pode ser dada com a seguinte forma: 
 
Determine os valores de “a”, “b”, “c” e da constante cinética. 
 
20) Moelwyn-Hughes estudou a reação química de dissociação do pentóxido de nitrogênio 
(N2O5→N2O4 + 1/2O2) e determinou que se tratava de uma reação de primeira ordem no intervalo 
de temperatura entre 7ºC e 77ºC, encontrando diversos valores para a constante de velocidade da 
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reação em função da temperatura, conforme a tabela a seguir. Calcular a energia de ativação e a 
constante de velocidade a 10ºC. Resp. Ea=24232,12cal/mol. k10oC=0,4106x10-5s-1 
 
T (ºC) k (s-1) 
0 7,86 x 10-7 
15 1,04 x 10-5 
25 3,38 x 10-5 
35 1,35 x 10-4 
40 2,47 x 10-4 
45 4,98 x 10-4 
50 7,59 x 10-4 
55 1,50 x 10-3 
65 4,87 x 10-3 
 
21) L. Dauerman e colaboradores estudaram a decomposição de OF2 (fluoreto de oxigênio) na 
presença de He. Esta decomposição é uma reação elementar e foi estudada em diversas 
temperaturas (de 500 a 700oC): 
OF2 + He → OF + F + He 
Os resultados experimentais encontrados estão apresentados abaixo. Determine: 
a) A equação de velocidade em função da Temperatura e das concentrações de OF2 e He. 
b) O valor da velocidade específica a 727oC. 
c) O valor da Ea em cal/mol. 
Experimento T(oC) K (L/Mol.s) 
1 
500 
126 
2 120 
3 
550 
465 
4 472 
5 574 
6 
600 
1309 
7 1228 
8 1495 
9 
650 
4500 
10 4387 
11 3451 
12 
700 
9291 
13 9394 
14 9213 
 
22) (Petrobras) A expressão de taxa de uma reação A + B → Produtos é dada por –rA=k.CAα. CBβ, 
onde k é a constante cinética expressa como uma constante de Arrhenius, e CA e CB são as 
concentrações de A e B, respectivamente. A tabela a seguir apresenta os valores da taxa para 
diferentes condições operacionais. 
Temperatura (K) CA (mol/L) CB (mol/L) -rA (mol.L-1.min-1)400 2 1 0,10 
450 2 1 0,15 
450 2 2 0,30 
400 1 1 0,05 
5 
 
Com base nos dados da tabela calcule a energia de ativação (cal/mol) e as ordens parciais α e β. 
Resp. Ea=2896,77 cal/mol, α=1 e β=1.