LISTA RESOLVIDA - Cinética Química.

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Lista Cinética Química 
 
1) A seguir estão colocadas várias reações e suas respectivas equações de 
velocidade. Diga qual é a ordem das reações: 
 
 REAÇÃO LEI DE VELOCIDADE 
 
NH3 (g) → 1/2 N2 (g) + 3/2 H2 (g) v = k.PNH3 / PH2 
 
O3 (g) → 3/2 O2(g) v = k.(PO3)2 / PO2 
 
HI (g) → 1/2 H2 (g) + 1/2 I2 (g) v = k. [HI]2 
 
IO3- + 2 Br - + 2 H+ → IO2- + Br2 + H2O v = k.[IO3-].[Br-].[H+] 
 
CH3CHO (g) → CH4 (g) + CO (g) v = k.[CH3CHO]3/2 
 
2) Para a reação de produção de amônia, que ocorre de acordo com a equação: 
 
 3 H2 (g) + N2 (g) → 2 NH3 (g) 
 
(a) Como a velocidade de desaparecimento do hidrogênio se compara à 
velocidade de desaparecimento do nitrogênio? 
(b) Como a velocidade de aparecimento de NH3 se compara à velocidade de 
desaparecimento do nitrogênio? 
(c) Considerando que o consumo de gás nitrogênio ocorre com velocidade média 
igual a 0,5 mol.min–1, qual a velocidade média de produção de amônia? 
 
3) Considere a combustão do metano: 
 
 CH4(g) + 2 O2(g) → CO2(g) + 2 H2O(g) 
 
Se a concentração de metano decresce à razão de 0,40 mol.L–1s–1, quais são as 
velocidades de formação de CO2 e H2O? 
 
4) Na presença de solução ácida de fenol, o íon iodato reduz-se a iodito pela 
ação do brometo, de acordo com a equação: 
 
 IO3– + 2 Br– + 2H+ → IO2– + Br2 + H2O 
 
A 35oC, com concentrações iniciais de iodato e brometo respectivamente iguais a 
5,00×10–3 mol.L–1 e 1,00×10–2 mol.L–1, observou-se que, após transcorridos 12,8 
minutos de reação, a concentração de iodato baixou para 4,23×10–3 mol.L–1. 
Calcule: 
(a) a velocidade de consumo de iodato 
(b) a velocidade de consumo de brometo 
(c) a velocidade de formação de iodito 
 
5) A lei de velocidade para a decomposição do N2O5 é v = k [N2O5]. Se k = 
1,0x10–5, qual será a velocidade da reação quando a concentração de N2O5 é de 
0,0010 mol/L? 
 
6) Se leva 75,0 minutos para a concentração de um reagente reduzir-se a 20 % 
do seu valor inicial em uma reação de primeira ordem, qual é a constante de 
velocidade para a reação em unidades de min–1? 
 
7) A reação 2 NO (g) + Cl2 (g) → 2 NOCl (g) é efetuada em recipiente fechado. Se a 
pressão parcial de NO decresce à taxa de 30 torr/min, qual a taxa de variação da 
pressão total do sistema? 
 
8) Dada a equação: A + B → C e o quadro de resultados cinéticos abaixo: 
 
Experiência [A] (mol/L) [B] (mol/L) Velocidade (mol.L-1min-1) 
1 1,0 1,0 0,20 
2 1,0 2,0 0,40 
3 1,0 3,0 0,60 
4 2,0 1,0 0,20 
5 3,0 1,0 0,20 
 
Qual a expressão da velocidade que representa a reação? 
 
9) Verificou-se experimentalmente que a velocidade de uma reação química, 
entre as substâncias A e B, varia com as concentrações iniciais de A e de B 
conforme dados da Tabela abaixo. 
Tabela: Dados experimentais para reação entre A e B 
[A]o (mol.L-1) [B]o (mol.L-1) vo de formação do produto (mol.L-1min-1) 
1 1 2x10-3 
2 1 4x10-3 
1 2 4x10-3 
 
(a) A partir desses dados, escreva uma expressão para a lei de velocidade para a 
reação, relacionando com as concentrações iniciais dos reagente.s 
(b) Calcule a constante específica de velocidade para a reação 
 
10) (a) Obter a ordem das reações abaixo discriminadas, usando a tabela de 
dados cinéticos correspondente 
 (b) Qual é a lei de velocidade? 
 (c) Qual é o valor da constante de velocidade? 
 
10.1) Reação: NO(g) + H2 (g) → 1⁄2 N2(g) + H2O(g) 
Experiência P inicial de NO 
(torr) 
P inicial de H2 
(torr) 
Velocidade inicial 
(torr/min) 
1 120 20 20 
2 120 40 40 
3 20 120 3 
4 40 120 12 
 
10.2) Reação: CH3Cl (g) + H2O (g) → CH3OH (g) + HCl (g) 
Experiência [CH3Cl] (mol/L) [H2O] (mol/L) Velocidade inicial 
(mol.L-1s-1) 
1 0,500 0,500 22,700 
2 0,750 0,500 34,050 
3 0,500 0,750 51,075 
4 0,500 0,250 5,675 
5 0,750 0,125 2,128 
 
 
 
10.3) Reação: CH4 (g) + O3 (g) → 2 CH2O (g) + 1/2 O2 (g) 
Experiência [O3]inicial [CH4]inicial Vo de 
aparecimento de 
CH2O (mol/L.s) 
1 0,500 0,500 22,700 
2 0,740 0,500 34,050 
3 0,500 0,750 51,075 
 
11) Em solução aquosa ocorre a transformação: 
 
H2O2 (aq) + 2 I–(aq) + 2 H+ (aq) → 2 H2O (l)+ I2 (g) 
(Reagentes) → (produtos) 
 
Experimento [H2O2]inicial 
(mol/L) 
[I–]inicial 
(mol/L) 
[H+]inicial 
(mol/L) 
Rapidez 
(mol/L.s) 
I 120 20 20 5,00x10-5 
II 120 40 40 2,50x10-5 
III 20 120 3 1,25x10-5 
IV 40 120 12 5,00x10-5 
 
Os dados experimentais da velocidade da reação considerada permitem a 
determinação das ordens de reação. Consequentemente determine: 
(a) A expressão matemática da velocidade (rapidez) 
(b) A constante para essa reação 
(c) A velocidade inicial de reação para concentrações de 0,50 mol/L para cada 
reagente 
(d) Explique porque a expressão da velocidade não pode ser determinada a partir 
da reação global, justifique o que acontece nesse caso 
 
12) Os dados da tabela abaixo foram obtidos para a reação: 
 
A + B + C → Produtos 
 
 
 
 
 
Tabela: Dados experimentais para a reação entre A, B e C 
Experimento [A]o 
(mol.L-1) 
[B]o 
(mol.L-1) 
[C]o 
(mol.L-1) 
Vo (mol.L-1.s-1) 
1 1,25 1,25 1,25 8,70 
2 2,50 1,25 1,25 17,40 
3 1,25 3,02 1,25 50,80 
4 1,25 3,02 3,75 457,00 
5 3,01 1,00 1,15 ? 
 
(a) Escreva a lei de velocidade para essa reação 
(b) Qual a ordem global da reação? 
(c) Determine o valor da constante de velocidade. 
(d) Prediga o valor de Vo para o Experimento 5 
 
13) Considerando que a reação 2A → produtos, seja de segunda ordem e que, 
sob certas condições, apresente k = 0,05 mol.L–1s–1. Depois de 500 segundos, 
qual a concentração de A, sabendo que [A]o = 0,5 mol.L–1 ? 
 
14) O estrôncio-90 tem meia vida de 28 anos. Quanto tempo levará para que todo 
o estrôncio-90 presente na terra seja reduzido à fração de 1/32 de sua 
quantidade atual? 
 
15.a) Como a meia-vida de uma reação de primeira ordem é afetada pela 
concentração inicial do reagente? 
(b) Como a meia-vida de uma reação de segunda ordem é afetada pela 
concentração inicial do reagente? 
 
16) A meia-vida de A, cuja decomposição é de primeira ordem, é 355 s. 
(a) Qual é o tempo necessário para que a concentração de A caia até um quarto 
e (b) até um décimo do valor inicial? 
 
17) O Hg (II) é eliminado do nosso corpo num processo cinético de primeira 
ordem que tem uma meia vida de 6 dias. Uma família de agricultores 
acidentalmente ingeriu Hg (II) através do consumo de grãos contaminados. Que 
porcentagem de Hg (II) irá restar em seus corpos após 30 dias, se medidas 
terapêuticas não forem tomadas? 
 
18) A ocorrência natural do isótopo 14 do carbono na matéria viva é da ordem de 
1,1 x 10–1 mol %. A análise radioquímica de um objeto recolhido de uma 
escavação arqueológica mostrou um conteúdo de 14C da ordem de 0,89x10-14 
mol %. Calcule a idade do objeto. 
Dado adicional: t1/2 do 14C é 5720 anos 
 
19) A velocidade de hidrólise bacteriana de músculo de peixe é duas vezes maior 
a 2,2 ºC do que a –1,1 ºC. Estime a energia de ativação para a reação. Relacione 
com o problema de armazenamento da carne de peixe. 
 
20) Dado o mecanismo que representa a decomposição do ozônio em altitudes 
superiores a 10 km, resolva o solicitado, justificando: 
1ª etapa: O3 + NO2 → O2 + NO3 (etapa lenta) 
2ª etapa: NO3 + NO2 → N2O5 (etapa rápida) 
(a) Obtenha a equação global. 
(b) Qual das duas etapas é a “etapa determinante da velocidade”? 
(c) Escreva a equação de velocidade (lei cinética) da reação global. 
 
21) Investigações experimentais mostraram que, para a reação em fase gasosa: 
NO2 + CO → CO2 + NO 
a lei cinética é v = k . [NO2]2. Qual dos mecanismos a seguir podeser o 
verdadeiro mecanismo dessa reação? Justifique. 
 
Mecanismo I: NO2 + CO → CO2 + NO (etapa única) 
Mecanismo II: 2 NO2 → NO3 + NO (etapa lenta) 
 NO3 + CO → NO2 + CO2 (etapa rápida) 
Mecanismo III: NO2 → NO + O (etapa lenta) 
 CO + O → CO2 (etapa rápida) 
 
22) Para a reação NO(g) + ½ Br2 (g) → NOBr (g) é proposto o seguinte mecanismo: 
 
NO (g) + Br2 (g) NOBr2 (g) (equilíbrio rápido) 
NOBr2 (g) + NO (g) → 2 NOBr (g) (lento) 
 
A partir da informação, determine a ordem da reação. 
 
23) O seguinte mecanismo foi proposto para a reação em fase gasosa entre 
clorofórmio e cloro: 
 
 
(a) Qual é a reação total que descreve o processo? 
(b) Quais são as substâncias intermediárias no mecanismo proposto? 
(c) Qual a lei de velocidade proposta pelo mecanismo? Qual a ordem global? 
 
24) Numa das etapas de produção do ácido sulfúrico ocorre a reação 
equacionada a seguir: 
 
2 SO2 (g) + O2 (g) → 2 SO3 (g) 
 
Antigamente essa reação era realizada (o método é chamado processo das 
câmaras de chumbo) empregando-se NO(g) como catalisador. Responda: 
(a) Trata-se de uma catálise homogênea ou heterogênea? 
(b) Sabendo que o mecanismo da reação é o que aparece a seguir, mostre que o 
NO (como todo catalisador) não aparece na equação global do processo. 
 
2 NO + O2 → 2 NO2 
2 SO2 + 2 NO2 → 2 NO + 2 SO3 
(c) Por que é importante usar o catalisador? Explique como ele atua. 
 
25) Desenhe um diagrama completo de energia para uma reação exotérmica, 
catalisada e não catalisada. 
Cl2(g)
k1
k-1
2 Cl(g)
Cl(g) + CHCl3(g)
k2
HCl(g) + CCl3(g)
(rápido)
(lento)
Cl(g) + CCl3(g)
k3
CCl4(g) (rápido)
 
26) Explique por que todas as colisões entre moléculas reatantes não levam à 
reação. 
Respostas dos Exercícios de Cinética Química 
 
1) zero; 1; 2; 3; 3/2 
2) a) -1/3 Δ[H2]/Δt = - Δ[N2]/Δt ou -1/3 ΔPH2/Δt = - ΔPN2/Δt 
b) 1/2 Δ[NH3]/Δt = - Δ[N2]/Δt ou 1/2 ΔPNH3/Δt = - ΔPN2/Δt 
c) Δ[NH3]/Δt = 1,0 mol.min-1 
3) vformaçãoCO2 = 0,40 mol.L-1.s-1; vformaçãoH2O = 0,80 mol.L-1.s-1 
4) a) vdesaparecimentoIO3 = 6,02x10-5 mol.L-1.min-1 
b) vconsumoBr- = 1,20x10-4 mol.L-1.min-1 
c) vformaçãoIO2- = 6,02x10-5 mol.L-1.min-1 
5) v = 1,0x10-8 mol.L-1.tempo-1 ( não podemos colocar a unidade 
completa porque no enunciado não existe a unidade de tempo, já que a 
constante de velocidade foi fornecida sem unidade) 
6) k = 2,14x10-2 min-1 
7) 1 mol desaparece à taxa de 15 torr.min-1 
8) v = k [B] 
9) a) v = k [A] [B] 
b) k = 2x10-3 L.mol-1.min-1 
10.1) a) 2a ordem em relação ao NO; 1a ordem em relação ao H2; ordem 
global: 3a ordem 
b) v = k P2NO.PH2 
c) k = 6,94x10-5torr -2.min-1 
10.2) a) 1a ordem em relação ao CH3Cl; 2a ordem em relação ao H2O; 
ordem global: 3a ordem 
b) v = k [CH3Cl] [H2O]2 
c) k = 181,6 L2.mol-2.s-1 
10.3) a) 2a ordem em relação ao CH4; 1a ordem em relação ao O3; ordem 
global: 3a ordem 
b) v = k [CH4]2 [O3] 
c) k = 181,6 L2.mol-2.s-1 
11) a) v = k [H2O2] [H+]2 
b) k = 3,2x10-3 L2.mol-2.s-1 
c) v = 4x10-4 mol.L-1.s-1 
12) a) v = k[A] [B]2 [C]2 
b) ordem global: 5 
c) k = 2,85 L4.mol-4.s-1 
d) v = 11,34 mol.L-1.s-1 
13) [A]500 s = 3,70x10-2 mol.L-1 
14) 140 anos 
15) a) t1/2 = 0,693 / k 
b) t1/2 = 1 / k [A]o 
16) a) t1/4 = 710 s 
b) t1/10 = 1.181 s 
17) 3,13 % 
18) t = 2,5x105 anos 
19) Ea = 1,31x105 J 
20) a) O3 + 2 NO2 → O2 + N2O5 
b) etapa lenta 
c) v = k [O3] [NO2] 
21) Mecanismo II (Mas o importante é a justificativa, apenas essa 
resposta não garante que a resposta esteja correta) 
22) 2a ordem em relação ao NO; 1a ordem em relação ao Br2; ordem 
global: 3 
23) a) Cl2 (g) + CHCl3 (g) → HCl (g) + CCl4 (g) 
b) Cl, CCl3 
c) v = k [Cl2]1/2 [CHCl3]; ordem global : 1,5 
24) a) Catálise homogênea 
b) Reação global: 2 SO2 (g) + O2 (g) → 2 SO3 (g) 
26) Apenas as colisões que ocorrem entre moléculas com energia no 
mínimo igual à energia de ativação (Ea) e na direção correta levam à 
reação.