Prova P1 de Cinética (1)

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UNISANTA – 6º CICLO DE ENGENHARIA QUÍMICA NOTURNO – 19/09/2006 
1ª AVALIAÇÃO SEMESTRAL (P-1) DE CINÉTICA QUÍMICA – PROF. HERNANDES 
 
AVISO: PROVA INDIVIDUAL, COM CONSULTA SOMENTE A FORMULÁRIO PRÓPRIO. 
 CADA QUESTÃO VALE 2,0 PONTOS. 
NÃO É PERMITIDO O EMPRÉSTIMO DE MATERIAL DURANTE A REALIZAÇÃO DA PROVA. 
 
NOME:________________GABARITO____________________Nº MATRÍC.:___________ 
 
1ª QUESTÃO: 
 Responda sucintamente: 
(a) Por que a Cinética Química é uma ciência complementar à Termodinâmica? 
(b) Cite 8 (oito) fatores que afetam a velocidade de uma reação química. 
(c) Cite duas diferenças entre reação química e reação nuclear. 
(d) Cite 4 áreas de atuação (excluindo a Engenharia Química) e suas respectivas aplicações da 
Cinética Química. 
 
2ª QUESTÃO: 
 Determinar as ordens parciais, ordem global e a velocidade específica da reação química em fase 
líquida: A + 2B + C  2D + E + 3F, sabendo-se que os dados experimentais revelam: 
 
CA, mol/L CB, mol/L CC, mol/L −rA . 10
4
 , mol / (L . min) 
0,30 0,50 0,25 1,8 
0,25 0,50 0,40 2,0 
0,30 0,25 0,40 5,76 
0,40 0,25 0,40 10,24 
 
3ª QUESTÃO: 
 Deduza uma equação cinética, em termos de conversão do reagente limite, para a reação em 
fase líquida, A  P, de ordem −2 (2ª ordem negativa), e a sua expressão de tempo de meia-vida. 
 
4ª QUESTÃO: 
 A reação de 2ª ordem, de estequiometria 1,6 A  P, em fase gasosa, é processada em um reator 
descontínuo experimental. Sabendo-se que a alimentação é constituída de 70% de A e o resto de 
inerte, em volume, à pressão de 2,5 atm e temperatura de 177ºC, determine a conversão do reagente 
após uma hora e meia de reação. 
Dada a constante de velocidade da reação a 177ºC: k = 1,1837 L / (mol . min). 
 
5ª QUESTÃO: 
 Wassermann, A. [J.Chem. Soc., 1082, (1963)] estudou a reação de Diels-Alder, da 
benzoquinona e do ciclopentadieno a 25ºC num reator descontínuo com boa agitação. O valor da 
constante de velocidade da reação a 25ºC é igual a 9,92 x 10
−3
 m³ . kmol
−1
 . s
−1
 . Determine o 
tempo de reação de modo a que se atinja uma conversão final de 95%. Sabe-se que as 
concentrações iniciais do ciclopentadieno e da benzoquinona são 0,1 e 0,08 kmol/m³, 
respectivamente. Dada a reação em fase líquida: Benzoquinona + Ciclopentadieno  Aducto. 
 
 
 
 
 
 
BOA PROVA! 
1ª QUESTÃO: 
(a) A Cinética é complementar à Termodinâmica porque, enquanto a Termodinâmica 
verifica a ocorrência de uma reação química, a Cinética estima o seu tempo de 
ocorrência. 
(b) Fatores que afetam a velocidade de uma reação química são: 1. concentração dos 
reagentes; 2. pressão do sistema reacional; 3. temperatura do sistema reacional; 4. 
catalisador (ou inibidor); 5. superfície de contato dos reagentes; 6. luz; 7. 
eletricidade; 8. natureza dos reagentes. 
(c) 1.Reação química: ocorre com alteração do número de elétrons na eletrosfera; 
Reação nuclear: ocorre com alteração do número de prótons e/ou nêutrons. 2. 
Reação química: apresenta conservação das massas dos reagentes e produtos; 
Reação nuclear: não apresenta conservação das massas de reagentes e produtos. 
(d) 1. Farmácia: prazo de validade dos medicamentos; 2. Engenharia de Alimentos: 
prazo de validade de alimentos e bebidas; 3. Arqueologia: idade dos fósseis; 4. 
Medicina Esportiva: exame anti-doping de atletas. 
 
2ª QUESTÃO: 
 −rA = k .

CBA CCC .. 


)40,0.()25,0.()30,0.(
)40,0()25,0.()40,0.(
10.76,5
10.24,10
4
4
k
k



  333,1778,1    = 2 
 


)40,0.()50,0.()25,0.(
)40,0(,)25,0.()30,0.(
10.0,2
10.76,5
2
2
4
4
k
k



   2.)2,1(88,2 2   = −1 
 


)25,0.()50,0..()30,0.(
)40,0.()50,0.()25,0.(
10.8,1
10.0,2
12
12
4
4





k
k
 )6,1.()8333,0(111,1 2   = 1 
n =  +  +   n = 2 + (−1) + 1  n = 2 (ordem global) 
 
1124 )25,0.()50,0.()30,0.(10.8,1   k  k = 0,004 L . mol
−1
 . min
−1
 
 
3ª QUESTÃO: 
22
0
2 )1.(..   AAAA XCkCkr e 
td
dX
Cr AAA 0 
22
00 )1(
  AA
A
A XkC
td
dX
C  tdCk
X
dX
A
A
A 3
02)1(




  

t
A
X
AA tdCkdXX
A
0
3
0
0
2)1(  
 )0(
)1(3
)01(
)1(3
)1( 3
0
33





  tCk
X
A
A  t
C
k
X
A
A 3
0
3 3)1(1  
 
Para t = t1/2  XA = 0,5: 2/13
0
3 3)5,01(1 t
C
k
A
  
k
C
t A
3
0
2/1 29167,0 
 
4ª QUESTÃO: 
 
1,6 A  P (:1,6) 
A  0,625 P 
A = yA0 . n  A = 0,70 . (0,625 – 1)  A = – 0,2625 
 
CA0 = yA0 . P / (RT) = 0,70 . 2,5 / (0,0821 . 450)  CA0 = 0,04737 mol / L 
 
tCkX
X
X
AAA
A
AA
0)1ln(
1
)1(





 
90.04737,0.1837,1)1ln(2625,0
1
)2625,01(



A
A
A X
X
X
  XA = 0,86 
 
 
5ª QUESTÃO: 
 
Determinação do reagente limite da reação: 1 Benzoqu. + 1 Ciclopentad.  1 Aducto 
resteq = Cciclopent. / Cbenzoqu. = 1 / 1 = 1 
ralim = Cciclopent. / Cbenzoqu. = 0,1 / 0,08 = 1,25 
Portanto: 
RL = Benzoquinona  A e, assim, CA0 = 0,08 kmol/m³ 
RE = Ciclopentadieno  B, e CB0 = 0,1 kmol/m³ 
 
M = CB0 / CA0 = 0,1 / 0,08 = 1,25 
 
1,)1(
)1(
ln
0
0
0 


A
B
A
A
A
C
C
MtkMC
XM
XM
 
 
t.10.92,9).125,1(08,0
)95,01(25,1
95,025,1
ln 3


  t = 7906 s ou t = 2,20 h 
 
 
 
 
 
 
 
 
*********