Lista 05

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Curso: Engenharia Industrial Madeireira			Disciplina: Química Geral
UNESP/Itapeva-SP						Prof. Paulo Rossi Bilesky
Exercícios – Cinética Química
1) O seguintes dados cinéticos foram obtidos para a reação 2 ICl(s) + H2(g) ( I2(g) + 2 HCl(g):
	
	Concentração inicial (mmol L(1)
	Velocidade inicial 
	Experimento
	[ICl]0 
	[H2]0
	(mol L(1 s(1)
	1
	1,5
	1,5
	3,7x10(7
	2
	3,0
	1,5
	7,4x10(7
	3
	3,0
	4,5
	22x10(7
	4
	4,7
	2,7
	?
Qual é a ordem com respeito a cada reagente e a ordem global da reação.
Escreva a lei de velocidade para a reação.
Dos dados, determine o valor da constante de velocidade.
Use os dados para predizer a velocidade de reação para o experimento 4.
2) Considere a reação genérica:	X + Y → XY Desejando-se determinar a ordem de reação em relação a cada um dos reagentes, como proceder?			Exercício 87
3) A tabela abaixo refere-se à reação X + Y → Produtos, com [X] e [Y] representando as concentrações iniciais dos reagentes X e Y (mol/L). Determine a lei de velocidade e a constante de velocidade para a reação e proponha um mecanismo de reação?
	Exp.
	X
	Y
	Velocidade inicial
	1
	0,20
	0,50
	0,040
	2
	0,20
	0,25
	0,010
	3
	0,40
	0,25
	0,020
4) A 400oC, a conversão de primeira ordem do ciclopropano em propileno possui uma constante de velocidade de 1,16.10(6 s(1. Se a concentração do ciclopropano, a 400oC, é 1,00.10(2 mol.dm(3, qual será sua concentração 24,0 horas após o início da reação?
Resposta: (Ex12.4-p.463-QG-Brady	R.: 9,01.10(3 M)
5) A reação	R → P	foi efetuada duas vezes à temperatura de 26oC. Na primeira vez, partiu-se de uma concentração inicial de reagente igual a 0,502 mol/L e, após 51 s, a concentração do reagente estava reduzida a 0,251 mol/L. Na segunda vez, partiu-se de uma concentração inicial de reagente igual a 1,007 mol/L e, após 26 s, a concentração do reagente estava reduzida a 0,503 mol/L. Com esses dados, Como calcular a constante de velocidade da reação? Em que unidade a referida constante será expressa?
6) A constante de velocidade de uma reação medida a temperatura de 35oC, apresentou um valor duplo do obtido á temperatura de 25oC. Determine a energia de ativação desta reação?
7) A decomposição de N2O5 dissolvido em tetracloreto de carbono é uma reação de primeira ordem. A reação química é 2 N2O5 → 4 NO2 + O2. A 45oC, a reação foi iniciada com uma concentração inicial de N2O5 é 1,00 mol.dm(3. Após 3 horas a concentração de N2O5 ficou reduzida a 1,21.10(3 mol.dm(3. Qual a meia-vida do N2O5 expressa em minutos, a 45oC?
Resposta: (Ex12.5-p.465-QG-Brady	/ R. 18,5 minutos)
8) A 300oC, a constante de velocidade (k) para a reação ciclopropano → propeno, é 2,41. 10(10 s(1. A 400oC, k é igual a 1,16. 10(6 s(1. Quais são os valores da energia de ativação (em kilojoules por mol) e do fator A, para esta reação? 
Resposta: (Ex12.7-p.476-QG-Brady	/ R.:Ea = 271kJ/mol A = 1,2.1015 s(1)
9) Um composto A decompõe-se segundo uma reação de primeira ordem, com energia de ativação de 52,3 kJ/mol. Uma solução de A a 10% decompõe-se 10% em 10 min à temperatura de 10oC. À temperatura de 20oC, após 20 min, qual a porcentagem de decomposição verificada com uma solução de A a 20%.
10) Duas reações de ordem 2, A e B, têm o mesmo fator de freqüência. A energia de ativação de A excede à de B em 10,46 kJ/mol. A 100oC, a reação A completa-se 30% após 60 min com uma concentração inicial de reagente igual a 0,10 mol/L Que tempo levará a reação B para se completar 70%, à mesma temperatura, para uma concentração inicial de 0,05 mol/L.
11) A constante de velocidade para a reação de segunda ordem entre CH3CH2Br e OH( em água é 2,8 x 10(4 L mol(1 s(1 à 35oC. Qual será o valor da constante de velocidade à 50oC. 
Dados dos parâmetros de Arrhenius para a reação de segunda ordem em solução aquosa: 
A = 4,3 x 1011 L mol(1 s(1 e Ea = 90 kJ mol(1.
CH3CH2Br (aq) + OH( (aq) ( CH2CH2OH (aq) + Br( (aq)
12) A meia-vida para a reação de segunda ordem de uma substância A é 50,5 s quando [A]0 = 0,84 mol.L-1. Calcule o tempo necessário para a concentração de A cair para (a) um dezesseis avos; (b) um quarto; (c) um quinto do valor original.
13) Qual dos seguintes gráficos será linear? (a) [A] em função do tempo de reação para uma reação de primeira ordem em A; (b) [A] em função do tempo para uma reação de ordem zero em A; (c) ln[A] em função do tempo para uma reação de primeira ordem em A; (d) 1/[A] em função do tempo para uma reação de segunda ordem em A; (e) ln k versus a temperatura; (f) velocidade inicial em função [A] para uma reação de primeira ordem em A. 
14) Determine as constantes de velocidade para as seguintes reações de primeira ordem: (a) A ( B, sabendo-se que a concentração de A decresce à metade do que seu valor inicial tem 1.000 s. (b) A ( B, sabendo-se que a concentração de A decresce de 0,33 mol.L-1 a 0,14 mol.L-1 em 47s. (c) 2 A ( B + C, sabendo-se que [A]0=0,050 mol.L-1 e após 120 s a concentração de B cresce para 0,015 mol.L-1.
15) O cloreto de sulfidrila, SO2Cl2, se decompõe por uma cinética de primeira ordem e k= 2,81x10-3 min-1 a uma certa temperatura. (a) Determine a meia-vida para a reação. (b) Determine o tempo necessário para a concentração de uma amostra de SO2Cl2 decrescer a 10 % (c) Se uma amostra de 14,0g de SO2Cl2 for selada em um recipiente de reação de 2.500 L e aquecida à temperatura especificada, que massa restará após a 1,5 horas?
16) Alguns dados da decomposição de N2O5 a 25oC são: 2 N2O5 (g) ( 4 NO2 (g) + O2 (g)
	Tempo (min)
	Concentração de N2O5 (mol/L)
	0
	1,50 x 10(2
	200
	9,60 x 10(3
	400
	6,20 x 10(3
	600
	4,00 x 10(3
	800
	2,50 x 10(3
	1000
	1,60 x 10(3
Determine a ordem de reação e o valor da constante de velocidade (k) ?
Resolução:
Calcula-se o ln [N2O5] e faz se um gráfico de ln [N2O5] em função do tempo t, se obter uma reta, a reação é de primeira ordem e a inclinação do gráfico é o valor de – k 
Tabela de dados para construir o gráfico:
	Tempo (min)
	[N2O5] (mol/L)
	ln [N2O5]
	0
	1,50 x 10(2
	– 4,20
	200
	9,60 x 10(3
	– 4,65
	400
	6,20 x 10(3
	– 5,08
	600
	4,00 x 10(3
	– 5,52
	800
	2,50 x 10(3
	– 5,99
	1000
	1,60 x 10(3
	– 6,44
Gráfico de ln [N2O5] versus tempo
Coeficiente angular = – 2,237 x 10(3	 – k = – 2,237 x 10(3 min(1 
Coeficente linear = ln [N2O5]o = – 4,195				Correlação linear = 0,99992
Resposta: 
A reação é de primeira ordem e a constante de velocidade é k = 2,237 x 10(3 min(1
17) A velocidade inicial da decomposição do aldeído acético, CH3CHO, foi medida em uma série de diferentes concentrações com os seguintes resultados:
	[CH3CHO] (mol/L)
	0,10
	0,20
	0,30
	0,40
	Velocidade (mol.L(1.s(1)
	0,085
	0,34
	0,76
	1,4
Reação: CH3CHO (g) ( CH4 (g) + CO (g) Usando estes dados, determine: 
A ordem de reação e a constante de velocidade
A velocidade de reação quando a concentração de CH3CHO = 0,50 mol/L
A conc. CH3CHO de após 20 seg. de reação. Concentração inicial de CH3CHO = 0,0,50 mol/L
O tempo de meia-vida
18) A constante de velocidade de uma reação medida a temperatura de 35oC, apresentou um valor duplo do obtido á temperatura de 25oC. Determine a energia de ativação desta reação?
19) A constante de velocidade da reação O(g) + N2(g) ( NO(g) + N(g), que ocorre na estratosfera, é 9,7x1010 L.mol-1.s-1 a 8000 C. A energia de ativação para a reação é 103 kJ.mol-1. Determine a constante de velocidade a 7000 C.
�
20) A constante de velocidade para a reação de segunda ordem em fase gasosa:
HO (g) + O2 (g) ( H2O (g) + H (g) varia com a temperatura como segue os dados da tabela abaixo:
	Temperatura (oC)
	k ( L mol(1 s(1)
	100
	1,1 x 10(9
	200
	1,8 x 10(8
	300
	1,2 x 10(7
	400
	4,4 x 10(7
Determine a energia de ativação.Resolução:
OBS.: As energias de ativação são determinadas colocando em gráfico ln k versus 1/T, com T em kelvins, e medindo a inclinação da reta. Multiplique a inclinação da reta por –R para encontrar a energia de ativação. 
R = 8,3145 J K–1 mol(1 	
Tabela de dados para construir o gráfico:
	Temperatura (oC) – (K)
	k ( L mol(1 s(1)
	1/T (K–1)
	ln k
	100 - 373
	1,1 x 10(9
	2,681 x 10(3
	– 20,63
	200 - 473
	1,8 x 10(8
	2,114 x 10(3
	– 17,83
	300 - 573
	1,2 x 10(7
	1,745 x 10(3
	– 15,94
	400 - 673
	4,4 x 10(7
	1,486 x 10(3
	– 14,64
									Gráfico de ln k versus 1/T
									
						Correlação linear = 0,99997 
									Coeficente linear = – 7,19
Coeficiente angular = – Ea / R = – 5017,60 / 8,3145	(Resposta:	Ea = 41 kJmol(1 
21) Calcule a energia de ativação para a conversão de ciclopropano a propeno a partir de um gráfico de Arrhenius dos dados seguintes. Qual é o valor da constante de velocidade a 600oC.
	Temperatura (K)
	k (s(1)
	750
	1,8x10(4
	800
	2,7x10(3
	850
	3,0x10(2
	900
	2,6x10(1
22) A velocidade da reação de hidrólise alcalina de um éster foi medida a várias temperaturas e obtiveram os seguintes dados:
	Temperatura (oC)
	k (mol L(1 s(1)
	15
	0,0521
	25
	0,101
	35
	0,184
	40
	0,332
Com estes dados, calcule a energia de ativação para a hidrólise do éster a partir de um gráfico de Arrhenius. Determine a constante de velocidade para a reação a 60oC.
23) A decomposição de uma dada substância foi acompanhada por via espectrofotométrica, medindo-se as absorbâncias (concentração) em função do tempo, verificou-se que a reação é de primeira ordem:
	Tempo (min)
	0
	60
	130
	180
	210
	Absorbâncias
	1,000
	0,807
	0,630
	0,531
	?
Verifique se a reação é de primeira ordem e determine a constante de velocidade da reação.
24) Cite 3 fatores que aumenta a velocidade de uma reação. Explique cada um deles?
25) Explique porque a concentração, a temperatura e o catalisador aumentam a veolocidade de uma reação química.
26) O que é energia de ativação? Demonstre por diagrama (perfil de reação) a energia de ativação para uma reação exotérmica e de uma reação endotérmica com e sem o emprego de catalisador?
27) Defina o que é catálise e catalisador? 
28) Explique por que o catalisador acelera a velocidade de reação e qual o seu efeito no equilíbrio químico? Demonstre em que parte do diagrama de energia do avanço de uma reação é alterada por um catalisador?
29) O que é uma reação química exotérmica? Dê 1 exemplo de reação?
O que é uma reação química endotérmica? Dê 1 exemplo de reação?
Para cada exemplo, escreva a equação química, nome dos compostos e a energia liberada ou absorvida.
30) Explique:
Por que a duplicação da concentração de um reagente nem sempre duplica a velocidade de uma reação?
Um catalisador não altera a constante de equilíbrio?
Ferro na forma de palha de aço (por exemplo, bombril) enferruja mais rapidamente do que na forma de um prego. Por quê ?
Por que os comprimidos efervescentes se dissolvem mais rápido em água natural do que em água gelada ?
Por que o cigarro aceso é consumido mais rapidamente no momento de uma tragada. Explique.
Por que os alimentos cozinham mais rapidamente nas panelas de pressão. Explique.
�
Linear Regression for Data1_B:
Y = A + B * X
Parameter Value
A -4,19476
B -0,00224
----------------------------------------------
R SD N P
----------------------------------------------
-0,99992 0,01191 6 <0.0001
�