Química - Livro 2-298-300

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QUÍMICA Capítulo 4 Cinética Química298
9 UFMG Um grupo de estudantes foi encarregado de investigar a reação do brometo de ter-butila (composto I) com
uma solução aquosa de hidróxido de sódio, que resulta na formação de álcool ter-butílico (composto II) como repre-
sentado nesta equação:
+ → +− −(CH ) C Br OH (CH ) C OH Br
3 3
I
3 3
II
Para isso, eles realizaram cinco experimentos, nas condições indicadas neste quadro:
Experimento
Concentração/(mol/L)
Velocidade/mol/(L ⋅ s)
(CH3)3C – Br OH
−
1 0,10 0,10 1 ⋅ 10–3
2 0,20 0,10 2 · 10–3
3 0,30 0,10 3 ⋅ 10 3
4 0,10 0,20 1 ⋅ 10–3
5 0,10 0,30 1 ⋅ 10−3
a) Assinalando com um X a fórmula correspondente, INDIQUE se a velocidade da reação depende apenas da con-
centração do brometo de ter-butila, apenas da concentração do íon hidróxido ou de ambas as concentrações.
A velocidade da reação depende da concentração de
J (CH3)3C Br
J OH−
J (CH3)3C Br e OH
−
b) O mecanismo proposto para essa reação envolve duas etapas − a primeira mais lenta que a segunda:
– Primeira etapa (lenta): − + → + +− + − −(CH ) C Br OH (CH ) C OH Br
3 3 3 3
– Segunda etapa (rápida): + + → − ++ − − −(CH ) C OH Br (CH ) C OH Br
3 3 3 3
Analise os diagramas, em que se apresenta a energia do sistema inicial, − + −[(CH ) C Br OH ],
3 3
 do sistema interme-
diário, + ++ − −[(CH ) C OH Br ],
3 3
 e do sistema nal, − + −[(CH ) C OH Br ].
3 3
E
n
e
r
g
ia
Avanço da reação
I
(CH
3
)
3
C Br + OH
–
(CH
3
)
3
C
+
 + OH
–
 + Br
–
(CH
3
)
3
C OH + Br
–
E
n
e
r
g
ia
Avanço da reação
II
(CH
3
)
3
C Br + OH
–
(CH
3
)
3
C
+
 + OH
–
 + Br
–
(CH
3
)
3
C OH + Br
–
Considere a velocidade relativa das duas etapas dessa reação.
1) Assinalando com um X o número correspondente, INDIQUE qual dos diagramas − I ou II − representa corre-
tamente a energia de ativação das duas etapas.
 O diagrama correto é o:
J I
J II
2) INDIQUE, por meio de setas, diretamente no diagrama que você indicou como o correto, a energia de ativa-
ção das duas etapas.
 JUSTIFIQUE sua resposta.
F
R
E
N
T
E
 3
299
1 Unisc 2016 Considerando que em uma reação hipo-
tética A → B + C observou-se a seguinte variação na
concentração de A em função do tempo:
A (mol L
−1
) 0,240 0,200 0,180 0,162 0,153
Tempo (s) 0 180 300 540 840
A velocidade média (vm) da reação no intervalo de 180 a
300 segundos é
A 1,66 ·10 4 mol L−1·s−1
 3,32 ·10−4 mol L−1·s−1
C 1,66 ·10−2 mol L−1·s−1
 0,83 ·10−2 mol L−1·s−1
 0,83 ·10−4 mol L−1·s−1
2 UFPR Considere que um botijão de gás de cozinha,
contendo gás butano (C4H10), foi usado durante 1 hora
e 40 minutos e apresentou uma perda de massa de
580,0 g.
Responda as questões a seguir com base na seguinte
reação de combustão do butano:
2 C4H10(g) + 13 O2(g) → 8 CO2(g) + 10 H2O(g)
∆H = − 2  900 kJ.
Massas atômicas: C = 12; H = 1; O = 16.
a) Qual foi a quantidade de calor produzida devido à
combustão do butano?
b) Usando seus conhecimentos sobre gases ideais,
qual é o volume de butano consumido a 25 °C
e 1,0 bar? (Considere o volume molar de um gás
ideal a 25 °C e 1,0 bar como 25,0 L).
c) Qual foi a velocidade com que o CO2 foi produzido
em mol/min?
3 Udesc 2013 Um fogão de cozinha consome 134,4 L de
metano por hora, medidos nas CNTP. Nas mesmas
condições, a velocidade de formação do dióxido de
carbono, resultante da combustão completa do me-
tano, é:
A 6,0 moléculas/h
 6,02 · 1023 moléculas/h
C 8,4 mol/h
 22,4 L/h
 6,0 mol/h
4 UFRGS 2013 Considere a reação a seguir.
N2(g) + 3 H2(g) → 2 NH3(g)
Para determinar a velocidade da reação, monitorou-
-se a concentração de hidrogênio ao longo do tempo,
obtendo-se os dados contidos no quadro que segue.
Tempo (s) Concentração (mol L
–1
)
0 1,00
120 0,40
Com base nos dados apresentados, é correto armar
que a velocidade média de formação da amônia será
A 0,10 mol L−1min−1.
 0,20 mol L−1min−1.
C 0,30 mol L−1min−1.
 0,40 mol L−1min−1.
 0,60 mol L−1min−1.
5 Uespi 2012 A combustão completa do butanol é re-
presentada pela equação:
C4H9OH(l) + 6 O2(g) → 4 CO2(g) + 5 H2O(l)
Sabendo que em 1 hora de reação foram produzidos
15,84 kg de gás carbônico, é correto armar que a
velocidade da reação acima, expressa em mols de
butanol consumido por minuto, é:
Dados: Massas molares (em g·mol-1): H = 1,0; C = 12; O = 16.
A 1,5
 3,0
C 4,5
 6,0
 7,0
6 Unesp 2015 A indústria de doces utiliza grande
quantidade de açúcar invertido para a produção
de biscoitos, bolos, bombons, dentre outros pro-
dutos. O açúcar invertido consiste em um xarope
transparente, isento de odores, com poder edulco-
rante maior que o da sacarose e é obtido a partir da
reação de hidrólise ácida ou enzimática, de acordo
com a equação:
+  → +C H O H O C H O C H O
12 22 11 2
sacarose
catalisador
6 12 6
glicose
6 12 6
frutose
Em uma reação de hidrólise enzimática, inicialmen-
te, a concentração de sacarose era de 0,12 mol·L−1.
Após 10 h de reação, a concentração caiu para
0,06 mol·L−1 e, após 20 h de reação, a con-
centração caiu para 0,03 mol·L−1. Determine a
meia-vida da reação e a velocidade média de consu-
mo da sacarose, em mol·L−1min−1 no intervalo entre
600 e 1 200 min.
7 Unesp 2015 Em um laboratório, nas condições ambien-
tes, uma determinada massa de carbonato de cálcio
(CaCO3) foi colocada para reagir com excesso de
ácido nítrico diluído. Os valores do volume de gás li-
berado pela reação com o transcorrer do tempo estão
apresentados na tabela.
tempo (min) volume de gás (cm
3
)
1 150
2 240
3 300
Escreva a equação balanceada da reação e calcule a
velocidade média da reação, em mol·min−1 no interva-
lo entre 1 minuto e 3 minutos.
Dado: Volume molar do CO2 nas condições
ambientes = 25,0 L· mol−1
Exercícios propostos
QUÍMICA Capítulo 4 Cinética Química300
8 UEPG 2016 O peróxido de hidrogênio, quando não
armazenado de maneira adequada, decompõe-se facil-
mente com o tempo produzindo H2O e O2. A tabela a
seguir mostra os dados de variação de massa de H2O2
coletados com o tempo. Sobre a cinética da reação de
decomposição do H2O2, assinale o que for correto.
Dados: H = 1,00 g/mol; O = 16,0 g/mol.
Tempo (min) Massa de H2O2 (g)
0 400
2 300
4 220
6 160
01 A velocidade média de decomposição de H2O2,
no intervalo de 0 a 2 min, expressa em g de H2O2
por minuto, é de 50 g min−1.
02 O número de mols de H2O2 presentes na solução
no tempo de 4 min é de 6,47 mols.
04 A velocidade média de decomposição de H2O2 no
intervalo de 0 a 6 min, expressa em mols de H2O2
por minuto, é de 1,17 mol min−1.
08 A reação balanceada de decomposição do peró-
xido de hidrogênio é a seguinte:
H2O2(l) → H2O(l) + O2(g).
16 A velocidade média de formação de O2 na reação,
expressa em mols de O2 por min no intervalo de 0
a 6 min, é de 0,588 mol min−1.
Soma:JJ
9 ITA 2013 A reação entre os íons brometo e bromato,
em meio aquoso e ácido, pode ser representada pela
seguinte equação química balanceada:
+ + → +− − +5Br (aq) BrO (aq) 6H (aq) 3 Br (aq) 3H O( )
3 2 2
Sabendo que a velocidade de desaparecimento do
íon bromato é igual a 5,63 ⋅ 10−6 mol·L−1·s−1, assinale a
alternativa que apresenta o valor correto para a velo-
cidade de aparecimento do bromo, Br2 expressa em
mol·L−1·s−1.
A 1,69 ⋅ 10−5
 5,63 ⋅ 10−6
C 1,90 ⋅ 10−6
 1,13 ⋅ 10−6
 1,80 · 10−6
10 PUC-Minas 2016 Considere que a energia de ativação
de uma reação é 80 kJ e que a energia de ativação da
sua reação inversa é 120 kJ. É correto afirmar que a
variação de entalpia dessa reação é em kJ:
A +40
 +200
C −40
 −200
11 UFG 2013 O diagnóstico de doenças tropicais pode
ser realizado por meio do uso de biossensores. Esses
dispositivos monitoram a reação entre antígenos e an-
ticorpos, que normalmente resultam na formação de
um complexo colorido. A tabela a seguir apresenta as
concentrações do complexo AB formado em função
do tempo em uma reação entre um antígeno A e um
anticorpo B na proporção estequiométrica de 1 :  1.
Tempo
(s)
0 5 10 15 20
[AB]
(×10
−6
 mol/L)
0 40 65 80 87
A partir dos dados apresentados,
a) esboce o gráfico que represente a cinética de for-
maçãodo complexo AB colorido;
b) calcule a velocidade média da reação.
12 UFG 2012 A água oxigenada comercial é uma solu-
ção de peróxido de hidrogênio (H2O2) que pode ser
encontrada nas concentrações de 3, 6 ou 9% (m/v).
Essas concentrações correspondem a 10, 20 e 30
volumes de oxigênio liberado por litro de H2O de-
composto. Considere a reação de decomposição do
H2O2 apresentada a seguir:
→ +2 H O (aq) 2H O(aq) O (g)
2 2 2 2
Qual gráco representa a cinética de distribuição das
concentrações das espécies presentes nessa reação?
A
H
2
O
H
2
O
2
O
2
C
o
n
c
e
n
tr
a
ç
ã
o
Tempo

H
2
O
H
2
O
2
O
2
C
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n
c
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n
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a
ç
ã
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Tempo
C
H
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C
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o
Tempo
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O
H
2
O
2
O
2
C
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c
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n
tr
a
ç
ã
o
Tempo