Cinética Química: Exercícios e Questões

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<p>1. [CNT_x_01] Considere a reação:</p><p>2 R(g) + 3 S(g) → Produtos</p><p>Sabendo-se que a reação é de primeira e segunda ordem em relação a R e S, respectivamente, complete a</p><p>tabela a seguir:</p><p>Experimento [R] / mol L-1 [S] / mol L-1 K / L2mol-2min-1 Velocidade / mol L-1 min-1</p><p>1 0,200 0,200 0,149</p><p>2 0,633 0,42 0,833</p><p>3 0,050 0,0911 0,00624</p><p>2. [CNT_x_02] Para a reação 4 A(g) + 3 B(g) ⇌ 2 C(g) as velocidades da reação foram determinadas em diferentes</p><p>experimentos:</p><p>Experimento [A]inicial / mol L-1 [B]inicial / mol L-1 Velocidade / mol L-1min-1</p><p>1 0,100 0,100 5,00</p><p>2 0,300 0,100 45,00</p><p>3 0,100 0,200 10,00</p><p>4 0,300 0,200 90,00</p><p>a. Qual a ordem de reação para cada reagente?</p><p>b. Escreva a lei de velocidade?</p><p>c. Determine o valor de K.</p><p>3. [CNT_x_03] As imagens ao lado representam uma</p><p>reação A → B no início e após certo tempo. O gráfico</p><p>representa o comportamento da velocidade dessa reação</p><p>em relação à concentração de A. Considerando a constante</p><p>de velocidade igual a 0,01 s -1, determine quanto tempo</p><p>passou entre as duas imagens.</p><p>4. [CNT_x_04] As velocidades relativas da reação A +</p><p>B → produtos nos recipientes mostrados na figura ao lado</p><p>são 1:1:4:4. As esferas pretas representam as moléculas A,</p><p>e as esferas brancas representam B.</p><p>a. Qual a ordem de reação em A e B?</p><p>b. Qual a ordem total da reação? Escreva a lei de</p><p>velocidade.</p><p>5. [CNT_x_05] Considere a reação:</p><p>2 HBr(g) → H2(g) + Br2(g)</p><p>a. Expresse a velocidade da reação em termos da variação de concentração de cada um dos reagentes e</p><p>produtos.</p><p>b. Nos primeiros 25,0 s desta reação a concentração de HBr caiu de 0,600 mol L-1 para 0,512 mol L-1. Calcule a</p><p>velocidade média da reação durante esse intervalo de tempo.</p><p>c. Se o volume do recipiente de reação na parte b era de 1,50 L, que quantidade de Br2 foi formada durante os</p><p>primeiros 15,0 s da reação?</p><p>CE 0900 Fundamentos de Química aplicada à Engenharia - 2024.1</p><p>5a LISTA DE EXERCÍCIOS</p><p>Unidade 5 – Cinética Química</p><p>Prof. Dr. Adonay Loiola</p><p>6. [CNT_x_06] Considere a reação:</p><p>8 H2S(g) + 4 O2(g) → 8 H2O(g) + S8(g)</p><p>Complete a tabela:</p><p>𝚫[𝑯𝟐𝑺] 𝚫𝐭⁄ 𝚫[𝑶𝟐] 𝚫𝐭⁄ 𝚫[𝑯𝟐𝑶] 𝚫𝐭⁄ 𝚫[𝑺𝟖] 𝚫𝐭⁄ Velocidade</p><p>-0,08 mol L s-1</p><p>7. [CNT_x_07] Considere a reação:</p><p>H2(g) + Br2(g) → 2 HBr(g)</p><p>O gráfico mostra a concentração de Br2 em função do tempo.</p><p>a. Utilize o gráfico para calcular cada grandeza:</p><p>(i) a velocidade média da reação entre 0 e 25 s.</p><p>(ii) a velocidade instantânea da reação aos 25 s.</p><p>(iii) a velocidade instantânea da formação do HBr aos 50 s.</p><p>b. Faça um esboço de uma curva representando a concentração de HBr em função do tempo. Suponha que a</p><p>concentração inicial de HBr seja zero.</p><p>8. [CNT_x_08] A reação a seguir é de primeira ordem no N2O5:</p><p>N2O5(g) → NO3(g) + NO2(g)</p><p>A constante de velocidade para a reação, a uma certa temperatura, é 0,053 s-1.</p><p>a. Calcule a velocidade da reação quando [N2O5] = 0,055 mol L-1.</p><p>b. Qual seria a velocidade da reação na concentração indicada na parte (a) se a reação fosse de segunda ordem?</p><p>E de ordem zero? (Suponha o mesmo valor numérico para a constante de velocidade com as unidades</p><p>apropriadas.)</p><p>9. [CNT_x_09] A figura ao lado ilustra a reação de primeira ordem</p><p>A → B</p><p>Com base nessas informações, responda:</p><p>a. qual é a constante de velocidade da reação?</p><p>b. quantas moléculas de A e de B estão presentes em t=20s</p><p>e t=30s.</p><p>10. [CNT_x_10] As velocidades iniciais listadas na tabela</p><p>abaixo foram medidas numa solução de metanol para a seguinte</p><p>reação:</p><p>C2H4Br2 + 3 I- → C2H4 + 2 Br- + I3</p><p>-</p><p>Experimento [C2H4Br2] / mol L-1 [I- ] / mol L-1</p><p>Velocidade inicial de formação de I3</p><p>- /</p><p>mol L-1 min-1</p><p>1 0,127 0,102 6,45 x 10-5</p><p>2 0,343 0,102 1,74 x 10-4</p><p>3 0,203 0,125 1,26x 10-4</p><p>a. Qual a expressão da lei da velocidade?</p><p>b. Qual o valor da constante de velocidade?</p><p>c. Qual a velocidade inicial quando a concentração dos dois reagentes é de 0,150 mol L-1?</p><p>CNT_03 Velocidade média única de reação</p><p>11. [CNT_x_11] Considere a reação:</p><p>H2O2(aq)</p><p>+ 3I-</p><p>(aq) + 2H+</p><p>(aq) → I-</p><p>3(aq) + 2 H2O(l)</p><p>Nos primeiros 10 s de reação, a concentração de I- caiu de 1,000 mol L-1 para 0,868 mol L-1. Determine:</p><p>a. A velocidade média de reação nesse intervalo de tempo.</p><p>b.</p><p>Δ[𝐻+]</p><p>𝛥t</p><p>, nesse intervalo de tempo.</p><p>CNT_04 Leis de velocidade integradas</p><p>CNT_05 Tempo de meia-vida</p><p>12. [CNT_x_12]A fermentação do açúcar em uma solução enzimática está sendo estudada. A concentração</p><p>inicial do açúcar era 0,12 mol L-1. A concentração cai a 0,06 mol L-1 em 10 h e a 0,03 mol L-1 em 20 h. Qual é a ordem</p><p>da reação e qual é a constante de velocidade?</p><p>13. [CNT_x_13]Indique a ordem de reação consistente com cada observação.</p><p>a. Uma representação gráfica da concentração do reagente em função do tempo produz uma reta.</p><p>b. A reação tem uma meia-vida que é independente da concentração inicial.</p><p>c. Uma representação gráfica da concentração em função do tempo produz uma reta.</p><p>14. [CNT_x_14]A reação a seguir foi monitorada em função do tempo: A → C + B. Uma representação gráfica</p><p>de ln[A] em função do tempo produz uma reta com inclinação de -0,0045 s-1.</p><p>a. Qual é o valor da constante de velocidade (k) para esta reação a esta temperatura?</p><p>b. Escreva a lei de velocidade da reação.</p><p>c. Qual é a meia-vida?</p><p>d. Se a concentração inicial de A é 0,250 mol L-1, qual é a concentração depois de 225 s?</p><p>15. [CNT_x_15]A meia-vida para o decaimento radioativo do U-238 é 4,5 bilhões de anos e é independente da</p><p>concentração inicial. Quanto tempo vai levar para 10% dos átomos de U-238 em uma amostra de U-238 decaírem?</p><p>Se uma amostra de U-238 contivesse inicialmente 1,5 × 1018 átomos quando o universo foi formado, há 13,8 bilhões</p><p>de anos, quantos átomos de U-238 ela ainda contém?</p><p>16. [CNT_x_16]Considerando dados experimentais para a</p><p>reação:</p><p>A → 2B + C</p><p>três diferentes gráficos foram preparados utilizando</p><p>concentrações expressas em mol L-1., os quais são mostrados ao</p><p>lado.</p><p>a. Qual a ordem de reação relativa a A e qual a concentração</p><p>inicial de A?</p><p>b. Qual a concentração de A após 9 s?</p><p>c. Quais as primeiras três meia vidas para esse experimento?</p><p>17. [CNT_x_17]Uma determinada reação de primeira ordem fica</p><p>35,5% completa em 4,90 min a 25°C. Qual é sua constante de</p><p>velocidade?</p><p>18. [CNT_x_18]Leva-se 143 s para que 50% de uma determinada</p><p>amostra se decomponha. Se a concentração inicial é 0,60 mol L⁻¹ e</p><p>a reação de decomposição segue uma cinética de segunda ordem,</p><p>a. qual o valor da constante de velocidade?</p><p>b. qual a concentração remanescente da amostra após 286 s?</p><p>19. [CNT_x_19] Um antibiótico é metabolizado no organismo obedecendo a uma cinética de primeira ordem. A</p><p>constante de velocidade para esse metabolismo em um indivíduo de 70 kg é igual a 3,0x10-5 s-1. Quantos</p><p>comprimidos o indivíduo deve tomar por dia para manter a concentração do antibiótico em 200 mg por 100 kg?</p><p>(Obs: cada comprimido contém 400 mg do antibiótico).</p><p>CNT_06 Fatores que determinam a velocidade de reação</p><p>CNT_07 Mecanismos/modelos de reação e catálise</p><p>20. [CNT_x_20] De que modo um catalisador aumenta a velocidade de uma reação?</p><p>21. [CNT_x_21] Classifique as seguintes reações elementares como unimoleculares, bimoleculares ou</p><p>trimoleculares:</p><p>22. [CNT_x_22] O que se entende por etapa determinante da velocidade de uma reação? Faça uma analogia</p><p>com fatos do dia a dia para ilustrar o significado do termo “determinante de velocidade”.</p><p>23. [CNT_x_23] Os seguintes diagramas representam o progresso da reação 2A → A2. Determine se a reação</p><p>é de primeira ordem ou de segunda ordem e calcule a constante de velocidade.</p><p>24. [CNT_x_24 ]O seguinte mecanismo foi proposto para a reação na fase gasosa de H2 com ICl:</p><p>H2(g) + ICl(g) → HI(g) + HCl(g)</p><p>HI(g) + ICl(g) → I2(g) + HCl(g)</p><p>a. Escreva a equação balanceada para a reação total.</p><p>b. Identifique os intermediários.</p><p>c. Escreva as leis de velocidade para cada etapa do mecanismo.</p><p>d. Se a primeira etapa é lenta e a segunda é</p><p>rápida, qual a velocidade que você esperaria ser observada para a reação</p><p>como um todo?</p>