Cinética de Reações Químicas

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Professor Ronaldo - Físico-Química II 
 
4ª Lista de Exercícios 
 
Questão 1. A equação química que representa a reação de decomposição do gás N2O5 é: 
𝑁 𝑂 (𝑔) → 4𝑁𝑂 (𝑔) + 𝑂 (𝑔). 
A variação da velocidade de decomposição do gás N2O5 é dada pela equação algébrica: v = k[N2O5], em 
que k é a constante de velocidade desta reação, e [N2O5] é a concentração, em mol/L, em cada tempo. 
A tabela a seguir fornece os valores de ln[N2O5] de em função do tempo, sendo a temperatura mantida 
constante. 
 
a) Determine o valor da constante de velocidade (k) desta reação de decomposição. Mostre os cálculos 
realizados. R: k = 6,9×10-3 s-1. 
b) Determine o tempo de meia-vida do N2O5 no sistema reagente. R: t1/2 = 100 s. 
 
Questão 2. Para a seguinte reação a 30 °C: 
 
Foram obtidos os dados da tabela abaixo: 
 
Determine a lei da velocidade da reação acima e a constante da velocidade. 
R: v = k[BrO3
-][Br-][H3O+]2, k = 0,025 mol-3L3s. 
 
Questão 3. Determinou-se que a oxidação do Fe2+ pelo O2 dissolvido em solução é lenta e segue a lei 
cinética, 
𝒅[𝑭𝒆𝟐 ]
𝒅𝒕
= 𝒌[𝑭𝒆𝟐 ] ∙ 𝑷(𝑶𝟐). A constante de velocidade k é igual a 3,7×10-3 L·mol-1atm-1·h-1 
 
2 
 
(reação em meio de HClO4 0,5 M e 35 °C). Considerando que a pressão parcial de O2 é constante e igual 
a 0,2 atm, calcule o tempo de meia vida de uma solução de 0,1 M de Fe2+ nestas condições. Quantos 
dias seriam necessários para que a concentração de Fe2+ diminuísse para 0,01 M? R: t1/2 = 936,6 h e t = 
129,6 dias. 
 
Questão 4. Considere uma reação hipotética com três reagentes (A, B e C) e um produto (D). A 
velocidade de formação de D foi monitorada em quantidades diferentes dos reagentes, conforme a tabela 
abaixo. 
Experimento 
[A] 
(mol/L) 
[B] 
(mol/L) 
[C] 
(mol/L) 
Velocidade de formação de D 
(mol·L-1·s-1) 
1 x 2y z v 
2 2x y z 2v 
3 2x 2y z 4v 
4 2x 2y 3z 108v 
 
Determine a velocidade da reação em função de v se as concentrações de A, B e C, forem, 
respectivamente, iguais a: 3x, 5y e 2z. R: v = 180v. 
 
Questão 5. Para a reação de hidrólise da aspirina obteve-se os seguintes resultados. Responda: 
a) Obtenha a lei de velocidade. Qual é a ordem global da reação? 
b) Calcule a constante de velocidade com as unidades apropriadas. 
Experimento 
Velocidade Inicial 
(mol·L-1·min-1) 
pH 
[Aspirina]0 
(mol·L-1) 
1 6,7×10-6 12,45 1,0×10-3 
2 6,7×10-12 9,50 1,0×10-3 
3 9,4×10-6 12,45 1,4×10-3 
4 6,7×10-5 9,50 1,0×10-3 
 
Questão 6. Os seguintes dados de velocidade foram obtidos para a reação 2A(g) + 2B(g) +C(g) → 3G(g) 
+ 4F(g): 
Experimento 
Concentração inicial (mmol/L) Velocidade inicial 
(mmol/L·s) [A]0 [B]0 [C]0 
1 10 100 700 2,0 
2 20 100 300 4,0 
3 20 200 200 16 
 
3 
 
4 10 100 400 2,0 
5 4,62 0,177 12,4 ? 
 
a) Qual é a ordem de cada reagente e a ordem total da reação? R: α = 1, β = 2. 
b) Escreva a lei da velocidade da reação. R: v = k[A][B]². 
c) Determine o valor da constante de velocidade de reação. R: k = 20 mol-2L2s-1. 
d) Prediga a velocidade inicial do experimento 5. R: v = 2,89×10-6 mmolL-1s-1. 
 
Questão 7. Os seguintes dados cinéticos foram obtidos para a reação A(g) + 2B(g) → produto: 
 
Experimento 
Concentração inicial (mol/L) Velocidade 
inicial (mol/L.s [A]0 [B]0 
1 0,60 0,30 12,6 
2 0,20 0,30 1,4 
3 0,60 0,10 4,2 
4 0,17 0,25 ? 
 
a) Qual é a ordem de cada reagente e a ordem total da reação? R: α = 2, β = 1. 
b) Escreva a lei de velocidade da reação. R: v = k[A]2[B]. 
c) Determine, a partir dos dados, o valor da constante de velocidade. R: k = 116,7 mol-2L2s-1. 
d) Use os dados para predizer a velocidade de reação do experimento 4. R: v = 0,843 mol-2L2s-1. 
 
Questão 8. Os dados a seguir foram obtidos para a reação 2HI(g) → H2(g) + I2(g) em 580 K. 
 
Tempo (s) 0 1000 2000 3000 4000 
[HI] (mol/L) 1,0 0,11 0,061 0,041 0,031 
 
a) Utilizando o Excel ou papel milimetrado, determine a ordem da reação. R: v = k[HI]2. 
b) Determine a partir do gráfico a constante de velocidade da reação. R: k = 0,0078 mol-1L.s-1. 
 
Questão 9. Os dados a seguir foram obtidos para a reação H2(g) + I2(g) → 2HI(g) em 780 K. 
 
Tempo (s) 0 1,0 2,0 3,0 4,0 
[I2] (mol/L) 1,00 0,43 0,27 0,20 0,16 
 
 
4 
 
a) Use o Excel para determinar a ordem da reação. 
b) Determine a partir do gráfico a constante de velocidade do desaparecimento de I2. 
 
Questão 10. Os seguintes dados foram obtidos para a reação de decomposição de N2O5 em CCl4 a 45 
ºC: 
N2O5(g) → 2NO2(g) + ½ O2(g) 
Calcule a constante de velocidade para esta reação pelo método gráfico. 
 
Tempo (s) [N2O5] (mol/L) 
0 2,33 
184 2,08 
319 1,91 
526 1,67 
867 1,36 
R: k = 6,24×10⁻⁴ s⁻¹. 
 
Questão 11. A constante de velocidade da reação do problema anterior tem os seguintes valores 
dependendo de temperatura: 
T(K) k (×10-4) (s-1) 
338 48,7 
328 15,0 
318 4,98 
308 1,35 
298 0,35 
 
Utilizando a teoria de Arrhenius, calcule pelo método gráfico a energia de ativação e o fator pre-
exponencial desta reação. R: Ea = 102,9 kJ/mol e A = 3,8×1013 s-1. 
 
Questão 12. Utilizando os dados a seguir, determine a energia de ativação para a decomposição térmica 
de ácido malônico: CH2(COOH)2(g) → CH3COOH(g) + CO2(g). 
 
T (°C) 153,6 153,2 143,5 142,3 136,4 134,2 133,6 129,4 
k (10-3 s-1) 1,083 1,045 0,410 0,367 0,208 0,169 0,160 0,107 
 
R: Ea = 137,2 kJ/mol 
 
5 
 
Questão 13. Calcule, à temperatura ambiente, a razão entre as constantes de velocidade para as duas 
reações que tem o mesmo valor de A, mas cujos valores de Ea diferem de a) 4,18 kJ/mol e b) 41,8 kJ/mol. 
R: a) 5,4 e b) 2,1×107. 
Questão 14. Calcule Ea para uma reação cuja constante de velocidade na temperatura ambiente é 
duplicada por um aumento de 10º C na temperatura. R: Ea = 52,9 kJ/mol. 
 
Questão 15. Para a reação abaixo os dados para a constante de velocidade em diferentes temperaturas 
são mostrados na tabela. Determine a energia de ativação e o fator pré-exponencial. 
 
R: Ea = 90,5 kJ/mol e A = 1,15×1020 s-1. 
 
Questão 16. Na fermentação da cerveja, etanal, que tem cheiro de maças verdes, é um intermediário na 
formação do etanol. O etanal se decompõe na seguinte reação de primeira ordem: CH3CHO(g) → CH4(g) 
+ CO(g). Em uma temperatura elevada, a constante de velocidade de decomposição é 1,5x10-3s-1. Que 
concentração de etanal, cuja concentração inicial era de 0,120 mol/L, permanece após 20,0 min após o 
começo de sua decomposição nessa temperatura? R: [CH3CHO] = 0,0198 mol/L. 
 
Questão 17. A reação de decomposição do pentóxido de dinitrogênio, N2O5, é de primeira ordem com 
constante de velocidade igual a 3,7x10-5 s-1, em 298 K. 
a) Qual é a meia-vida (em horas) da decomposição de N2O5, em 298 K? R: t1/2 = 5,2 h. 
b) Se [N2O5]0 = 0,0567 mol/L, qual será a concentração de N2O5 após 3,5 h? R: [N2O5] = 0,0356 mol/L. 
c) Quanto tempo (em minutos) passará até que a concentração de N2O5 caia de 0,0567 mol/L a 0,0135 
mol/L? R: t = 646,4 min. 
 
Questão 18. A meia-vida da decomposição de primeira ordem de A é 355 s. Qual é o tempo necessário 
para que a concentração de A caia até (a) um quarto; (b) 15% do valor inicial; (c) um nono da 
concentração inicial? R: a) 710 s, b) 970 s, c) 1100 s. 
 
Questão 19. O mercúrio (II) é eliminado do organismo por um processo de primeira ordem que tem 
meia-vida de 6 dias. Uma família de agricultores ingeriu mercúrio (II) acidentalmente ao alimentar-se 
com grãos contaminados. Que percentagem de Hg(II) permanece no organismo após 30 dias, se medidas 
terapêuticas não forem tomadas partindo de uma concentração inicial de 1,54 mg/L? R: 0,05 mg/L. 
 
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Fórmulas: 
Velocidade Média 
aA +bB → cC + dD 
𝑣 = −
1
𝑎
∆[𝐴]
∆𝑡
= −
1
𝑏
∆[𝐵]
∆𝑡
=
1
𝑐
∆[𝐶]
∆𝑡
= 
1
𝑑
∆[𝐷]
∆𝑡
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Determinação da ordem de reação 
𝑣 = 𝑘[𝐴] [𝐵] … 
[ ]
[ ]
= 
𝑣
𝑣
 
 
Leis de velocidade Integrada 
Ordem zero Primeira Ordem SegundaOrdem 
Equação da 
reta 
[𝐴] = −𝑘𝑡 + [𝐴] 𝑙𝑛[𝐴] = −𝑘𝑡 + 𝑙𝑛[𝐴] 
1
[𝐴]
= 𝑘𝑡 + 
1
[𝐴]
 
Tempo de meia vida 𝑡 / = 
[𝐴]
2𝑘
 𝑡 / = 
𝑙𝑛2
𝑘
 𝑡 / = 
1
𝑘[𝐴]
 
 
Energia de ativação 𝑙𝑛𝑘 = 𝑙𝑛𝐴 − 
𝐸
𝑅𝑇
 𝑙𝑛
𝑘
𝑘
= − 
𝐸
𝑅
1
𝑇
−
1
𝑇