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FURB - UNIVERSIDADE REGIONAL DE BLUMENAU SEMESTRE: 2017/2 – Profa. Lizandra M. Zimmermann Físico-Química – Engenharia Química Nome: ________________________ Questões sobre cinética 1- Explique a figura baseando-se no fato que as reções cinéticas dependem do movimento e das colisões moleculares. 2- A partir da análise do gráfico abaixo, responda as questões a-d. a) Partindo de A, diga qual o tipo de controle que levará a B e C, distintamente. b) Indique no gráfico a presença de estado(s) de transição. Se houver mais de um coloque (ET1, ET2...) c) Partindo de A, qual o produto que se formará mais rapidamente? Por quê? d) Qual o tipo de controle que é imposto quando a reação for realizada em temperaturas mais altas? Por quê? 3- Se a velocidade na mudança da concentração de C na reação 2A + B 2C + 3D foi observada como sendo 1 mol L-1 s-1. Mostre a mudança de concentração dos componentes A, B e D em relação à mudança na concentração de C (d[C]/dt) e responda: Qual a velocidade de mudança na concentração de A? Qual a velocidade de mudança na concentração de B? Qual a velocidade de mudança na concentração de D? Qual a velocidade da reação? 4- A produção industrial da amônia é dada pela equação: N2 + 3H2 2NH3 Assumindo que diante de certas condições experimentais a amônia seja produzida a uma velocidade de 6,2910-5 mol L-1 s-1. Em que velocidade o nitrogênio é consumido? E em que velocidade o hidrogênio é consumido? 5- Um radionuclideo que apresenta massa igual a 12 g teve sua massa reduzida para 0,75 g em 22 h. Qual a meia vida desse radionuclideo? 6- Um dos radiosótopos utilizados na localização de tumores cerebrais é o potássio-42, que apresenta uma meia-vida de 12,5 h. Partindo de 15,4 g, que fração restará desse radiosótopo após 100 h? 7- “Bomba de cobalto” é um aparelho muito utilizado na radioterapia para o tratamento de pacientes, especialmente portadores de câncer. O material radioativo usado é o cobalto-60, com um período de meia-vida de aproximadamente 5 anos. Admita que uma bomba de cobalto foi danificada e o material foi exposto à população. Após 25 anos de atividade desse elemento, qual o percentual que ainda se faz sentir, em relação à massa inicial? 8- Mediu-se a radioatividade de uma amostra arqueológica de uma madeira, verificando-se que o nível de sua radioatividade, devida ao carbono-14, era de 1/16 do apresentado de uma madeira recente. Sabendo-se que que a meia-vida do carbono-14 é de 5,73103 anos, qual a idade, em anos, dessa amostra? 9- Um recipiente fechado contendo a espécie química A é mantido a volume constante (V) e temperatura (T) constantes. Considere que essa espécie se decomponha de acordo com a equação: A(g) B(g) + C(g) A tabela abaixo mostra a variação da pressão de A (PA) do sistema em função do tempo (t): t (s) 0 55 200 380 495 640 820 PA (mmHg) 55 50 40 30 25 20 15 As reduções à metade (50 para 25, 40 para 20...) ocorrem em um tempo de meia-vida constante, portanto indicam uma reação de primeira ordem. As reduções à metade indicam uma reação de ordem zero. O tempo de meia vida é constante e igual a 440 s. O tempo de meia-vida é constante em todos os intervalos para todas as ordens de reação. Está(ão) CORRETA(S) a(s) afirmação(ões): I e II b) I e III c) somente I d) somente IV e) I e IV 10- A reação em fase gasosa aA + bB cC + dD foi estudada em diferentes condições, tendo sido obtidos os seguintes resultados experimentais: Concentração inicial (mol L-1) Velocidade inicial (mol L1 h-1) [A] [B] 1,010-3 1,010-3 310-5 2,010-3 1,010-3 1210-5 2,010-3 2,010-3 4810-5 Informe a ordem da reação para A e B e a constante de velocidade 11- Moléculas de butadieno (C4H6) podem acoplar para formar C8H12. A expressão da velocidade para esta reação é v = k[C4H6]2, e a constante de velocidade estimada é 0,014 L mol-1s-1. Se a concentração inicial de C4H6 é 0,016 mol L-1, qual o tempo, em segundos, que deverá se passar para que a concentração decaia para 0,0016 mol L-1? 12- a) A meia-vida do decaimento de primeira-ordem do 14C radioativo é cerca de 5720 anos. Calcule a constante de velocidade para a reação. b) A abundância natural do isótopo 14C é 1,11013 mol % na matéria viva. A análise radioquímica de um objeto obtido em uma escavação arqueológica mostrou que o conteúdo de isótopo 14C é 0,891014 mol %. Calcule a idade do objeto. Explicite suas suposições. 13- (USAR EXCEL) A recombinação dos átomos de de iodo na presença de argônio: 2I(g) + Ar(g) I2(g) + Ar(g) Para três diferentes concentrações, em grande excesso, do Ar, tem-se os seguintes dados: I0 /(10-5 mol dm-3) 1,0 2,0 4,0 6,0 Ar [mol dm-3] V0 (mol dm-3 s-1) 8,70104 3,48103 1,39102 3,13102 1,00103 4,35103 1,74102 6,96102 1,57101 5,00103 8,69103 3,47102 1,38101 3,13101 10,0103 Encontre a ordem da reação com respeito ao I e o Ar e escreva a lei de velocidade para esta reação usando o método das velocidades iniciais. 14- Um pesquisador determinou a seguinte lei de velocidade v = k[A]2 para uma reação química simples. Se a velocidade for 2,4410-4 mol dm-3 s-1 quando [A] for 0,167 mol dm-3, qual será o valor de [A] se a velocidade da reação for 1,5510-6 mol dm-3 s-1? Os seguintes dados foram coletados para a reação entre hidrogênio e óxido nítrico a 700 °C: 2H2(g) + 2NO(g) 2H2O(g) + N2(g) Experimento [H2]mol dm-3 [NO]mol dm-3 V0 (mol dm-3 min-1) 1 0,010 0,025 2,410-6 2 0,005 0,025 1,210-6 3 0,010 0,0125 0,6010-6 Qual é a lei de velocidade para a reação? b) Calcule a constante de velocidade para reação. c) O que aconteceria com a lei de velocidade diante de concentrações muito altas de hidrogênio? 16- A velocidade da reação entre A e B depende tanto de A como de B. Em um experimento, os seguintes dados foram coletados, quando as concentrações iniciais foram: [A] = 8,010-4 mol dm-3 [B] = 0,1 mol dm-3 v (mol dm-3 min-1) 8,0 4,5 2,0 0,5 [A] (mol dm-3) 8,010-4 6,010-4 4,010-4 2,010-4 Encontre a ordem com respeito a A e a constante de pseudo-ordem (kobs) Em uma sequência posterior de experimentos, com B ainda em grande excesso, a pseudo constante de velocidade varia com a concentração de B, da seguinte maneira: [B] (mol dm-3) 0,2 0,3 0,4 0,6 kobs (mol-1 dm3 min-1) 25106 37,5106 50106 75,0106 Encontre a ordem da reação com respeito a B, a ordem global e a verdadeira constante de velocidade. 17- O ácido tricloroetanoico sofre decarboxilação em água: CCl3COOH CHCl3 (aq) + CO2 (g) V de CO2 (cm3) 2,25 8,30 14,89 31,14 40,04 t (min) 330 1200 2400 7760 Mostre que a reação é de primeira ordem e calcule o tempo necessário para que a concentração inicial de CCl3COOH reduza a 25 %. OBS: assuma que que o volume de CO2 produzido no t é proporcional a [CCl3COOH]0 O volume produzido de CO2 em um tempo t é proporcional a [CCl3COOH]reagido e que [CCl3COOH]restante no sistema em um tempo t = [CCl3COOH]0 - [CCl3COOH]reagido é proporcional a (V - Vt). Então organize uma tabela: Vt de CO2 (cm3) (V - Vt) (cm3) ln(V - Vt) (cm3) t (min) 330 1200 2400 7760 18- Para uma reação com energia de ativação de 50 kJ/mol um aumento na temperatura de 25 °C para 37 °C, representa um aumento de quantas vezes na constante de velocidade? Para a reação 2ICl(g) + H2(g) I2(g) + 2HCl(g), os seguintes dados cinéticos foram obtidos: Experimento [ICl]0 mmol dm3 [H2]0 mmol dm3 V0 (mol dm-3 s-1) 1 1,5 1,5 3,710-7 2 3,0 1,5 7,410-7 3 3,0 4,5 2210-7 4 4,7 2,7 ? Escreva a lei de velocidade da reação; A partir dos dados, determine o valor da constante de velocidade;A partir dos dados, prediga o valor da constante de velocidade para o Experimento 4. 19- A 378,5 °C, o tempo de meia-vida para a decomposição térmica de primeira ordem do óxido de etileno é 363 min e a energia de ativação da reação de 5200 cal mol-1. A partir desses dados, calcular o tempo necessário para decompor 75% do óxido de etileno, a 450 °C. 20- A partir do mecanismo proposto para a reação global: CHCl3(g) + Cl2(g) CCl4(g) + HCl(g) 1) Cl2(g) 2Cl(g) - equilíbrio rápido 2) Cl(g) + CHCl3(g) HCl(g) + CCl3(g) – lenta 3) CCl3(g) + Cl CCl4(g) - rápida Dê a lei de velocidade. 21- A 25 °C, o período de meia-vida para a decomposição do N2O5 é de 5,7 h e é independente da pressão inicial do N2O5. Calcular: a) a constante de velocidade. b) o tempo necessário para a decomposição de 90%.
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