Lista Cinética - GABARITO

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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?
k = 0,126 h1
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?
[A] = 0,060 g 
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?
[A] = 3,127%
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?
2,29104 anos
9 (cancelada) 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
k=3107 mol-3 L3 h-1
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 velocidad e 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? t= 4,02104 s
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.
k=1,2110-4 ano-1 t= 2,1104 anos
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?
k=8,7510-3 mol-1 dm3 s-1 [A]= 1,3310-2 mol L-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)
kobs = 12,5106 mol-1 dm3 min-1 
 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.
kobs = 125106 mol-2 dm6 min-1 
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 %. (t= 7146 min)
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
	
k= 1,9410-4 min-1 
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]0mmol 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; 
kobs = 0,162mol-1 dm3 s-1 
A partir dos dados, prediga o valor da constante de velocidade para o Experimento 4.
v= 20,610-7 mol dm-3 s-1 
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%.