Exercícios comentados Cinética Química

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Cinética Química
1. Escreva as expressões de velocidade em função da velocidade de consumo dos reagentes e da velocidade de formação dos produtos para as seguintes reações:
 (a) I‾ (aq) + OCl‾ (aq) Cl‾(aq) + OI‾(aq)
(a) 4NH3 (g) + 5O2(g) 4NO(g) + 6H2O(g)
Resolução:
Para expressar a velocidade da reação em termos da alteração na concentração de um reagente ou de um produto em função do tempo, devemos utilizar o sinal apropriado (menos ou mais) e o inverso do coeficiente estequiométrico. 
Em (a) como todos os coeficientes são unitários, têm-se:
Em (b) Os coeficientes estequiométricos são 4, 5, 4, 6, assim:
2. Considere a reação: 4NO2 (g) + O2(g) 2N2O5(g) 
Suponha que, em um determinado momento durante a reação, o oxigênio molecular reage à velocidade de 0,024 M/s. (a) Qual é a velocidade de formação do N2O5? (b) qual é a velocidade de reação do NO2?
Resolução:
Para calcular as velocidades de formação N2O5 e de consumo de NO2, teremos que exprimir a velocidade de reção em função dos coeficientes estequiométricos:
A questão fornece:
 
Em que o sinal positivo indica que a concentração do O2(reagente) diminui com o tempo.
(a) a partir da expressão anterior para a velocidade, escrevemos: 
 
(b) Neste caso temos:
Logo,
 4x(-0,024M/s) = -0,096 M/s
3. Diversas reações na atmosfera local podem ocorrer quando o ar de uma cidade está muito poluído, dentre elas a reação entre o dióxido de nitrogênio e o ozônio, formando trióxido de nitrogênio e gás oxigênio, como mostra a equação a seguir:
NO2(g) + O3(g) → NO3(g) + O2(g)
Utilizando os dados da tabela a seguir, determine a expressão da velocidade e o valor da constante da velocidade para esse processo: 
Resolução:
 
Para determinar a constante de velocidade, é necessário formular a expressão da velocidade. Para isso, é necessário descobrir a ordem de cada um dos participantes reagentes da equação.
v = K.[NO2]a.[O3]b
Ordem do NO2‾:
Para isso, vamos escolher a segunda e a terceira filas horizontais da tabela porque nelas a concentração de O3 não sofre alteração e a de NO2, sim. 
É observado que da segunda para terceira fila, a concentração de NO2 passa de 15.10-5 mol/L para 7,5.10-5 mol/L, isto é, reduziu pela metade. A velocidade passa de 13,2.10-2 M/s  para 6,6.10-6 M/s , também reduzindo pela metade. Dessa forma:
[NO2]=15.10-5 mol/L para 7,5.10-5  mol/L e  V= 13,2.10-2 M/s para 6,6.10-6
[NO2] = 1/2                                       V = 1/2
Como a redução da concentração e a da velocidade foram as mesmas, a ordem para o participante NO2 é 1.
Ordem do O3
Para isso, vamos escolher a primeira e segunda fila horizontal da tabela, já que nelas a concentração de NO2 não sofreu alteração e a de O3, sim. Da primeira para a segunda, a concentração de O3 passou de 3.10-5 mol/L para 6.10-5 mol/L, ou seja, dobrou. Já a velocidade passou de 6,6.10-2 M/s  para 13,2.10-2 M/s , também dobrou. Assim:
[O3] = 3.10-5 para 6.10-5  mol/L   e         V = 6,6.10-6 para 13,2.10-2 mol/L 
[O3] = 2  M/s                                    V = 2 M/s 
Como o aumento da concentração e o da velocidade foram os mesmos, a ordem para o participante O2 é 1.
Conhecendo as ordens, a equação da velocidade será:
v = K.[NO2]1.[O3]1
Para calcular a constante da velocidade, basta utilizar os dados de qualquer uma das três linhas horizontais. Vamos utilizar a primeira:
6,6.10-2 = K.[15.10-5].[3.10-5]
6,6.10-2 = K.4510-10
6,6.10-2 = K. 4510-10
 
K = 6,6.10-2
      45.10-10
K = 1,5 .107 M/s
4. O gráfico a seguir representa a Equação hipotética: 
X + Y Z
A partir das informações acima, calcule a energia de ativação, em kJ/mol.
Resolução:
Para calcular a energia de ativação utilizando o gráfico, é sabido que esta parte sempre reagentes (5 KJ) em direção ao complexo ativado (50 KJ). Para calculá-la, basta realizar a diferença entre os valores de energia do complexo ativado a energia dos reagentes:
50-5 = 45 KJ/mol