lista cinética química II2012

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Universidade Federal Fluminense - Departamento de Físico-química. 
Disciplina: Físico- Química V – Lista de exercícios - 2/2012 - Prof: Cambraia 
1. Para a reação 
BrO3- (aq) + 5 Br – (aq) + 6 H+ (aq) → 3 Br2 (l) + 3 H2O (l) 
Foram obtidos, a temperatura de 30 0C, os dados abaixo 
Exp. [BrO3-]0 (M) [Br –]0 (M) [H+]0 (M) V0 (M/s) 
1 0,10 0,10 0,10 2,5.10-6 
2 0,20 0,10 0,10 5,0.10-6 
3 0,20 0,20 0,10 1,0.10-5 
4 0,10 0,10 0,20 1,0.10-5 
Determine a equação cinética desta reação e o valor da constante de velocidade a esta temperatura. 
R.: 1,1,2,0,025 s-1M-3 
 
2. A reação de decomposição do N2O (g) em contato com uma superfície de ouro, a 900 0C, é uma reação 
com κ = 2,14.10-4 s-1. Se a pressão inicial de N2O (g), àquela temperatura, for 350 torr, 
a. Calcular a pressão de equilíbrio ao fim de 2 ½ horas. R.: 499,5 torr. 
b. Calcular o tempo necessário para decomposição de 95 % do N2O. R.: 3h53min20s 
 
3. Escreva a lei de velocidade e a lei de velocidade integrada para uma reação química que segue 
uma cinética de terceira ordem em relação a um dos reagentes. Quais as variáveis que deverão 
ser colocadas em um gráfico para obter comportamento linear. Deduza uma expressão para a 
meia-vida. 
 
4. A cinética da reação C → D foi acompanhada através de medidas da absorvância (A) da 
mistura em um determinado comprimento de onda λ, que é proporcional a concentração. Tanto 
C como D podem contribuir para o valor de A. No instante inicial não havia D presente e a 
absorvância medida foi Ao. quando a reação acabou a absorvância foi A∞. Encontre uma 
expressão para A em função de Ao, A∞, κ e t para uma reação de primeira ordem. 
 
5. A reação CH3CONH2 + HCl + H2O ↔ CH3COOH + NH4Cl pode ser acompanhada através de medidas 
de condutividade do sistema. Ao misturar volumes iguais de soluções 2M de acetamido e HCl, a 63 oC, 
os seguintes valores são obtidos 
t (min) 0 13 34 52 
κ (Ω-1.cm-1) 0,409 0,374 0,333 0,310 
 As condutâncias iônicas equivalentes a 63 oC, para H+, Cl- e NH4- são, respectivamente, 515, 133 e 137 
cm2.Eq-1.Ω-1. Desprezando efeitos de não idealidade determine a ordem da reação e o valor da constante 
de velocidade R:.1, 0,0097 min-1 
 
6. A decomposição térmica da propanona 
)()()()( 24263 gHgCOgHCgOHC ++→ 
a 504 oC, obedece a uma cinética de primeira ordem. No quadro abaixo estão algumas medidas 
da pressão total num vaso reacional de volume constante, nesta temperatura. Calcule a 
constante de velocidade da reação. 
t (s) 0 777 3155 5500 
P (mm Hg) 312 488 779 880
 
 
7. τ3/4 é o tempo necessário para a concentração de um reagente cair a ¼ do valor inicial. Mostre 
que a razão τ3/4 / τ1/2 é uma função exclusiva da ordem da reação e pode ser utilizada como 
ferramenta para determinação da mesma. 
 
8. Uma reação de segunda ordem do tipo A + 2B → P foi conduzida numa solução que 
inicialmente era 0,075 mol.dm-3 em A e 0,080 mol.dm-3 em B. Depois de uma hora a 
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concentração de A caiu para 0,045 mol.dm-3. Calcular a constante de velocidade da reação e as 
meia-vidas dos reagentes. 
 
9. Os dados abaixo foram obtidos para a reação em solução aquosa 
CH2-CH2-CH2-COOH CH2-CH2-CH2-CO 
 OH ↔ O 
 t (min) 0 100 200 300 ∞ 
[Acido] mol/L 18,23 10,25 7,07 5,80 4,96 
Determine os valores das constantes de velocidade especifica, sabendo que as reações direta e inversa são 
de primeira ordem. R.: 0,0025 min-1; 0,067 min-1 
 
10. Na cloração do tolueno pelo cloro, a 24 oC, catalisada pelo ácido tricloroacético, ocorrem três tipos de 
reações de primeira ordem paralelas, a formação dos derivados orto e para e a formação de compostos de 
adição. 
 
No quadro abaixo estão alguns resultados experimentais obtidos num sistema reacional com a presença 
de acido tricloroacético (0,070 mol/L). 
Tempo, min 0 20 
[Cl2].102 17,65 10,10 
[orto].102 0 1,82 
[para].102 0 1,12 
[adição].102 0 4,61 
Calcular as constantes de velocidades das reações paralelas. 
 
11. Considere a reação consecutiva de dois passos na qual κଵ = 0,5 min-1 e κଶ = 0,03 min-1. Se a reação foi 
iniciada com [A] = 0,60 M 
a. Qual o tempo necessário para B atingir sua concentração máxima? R.: 6 min 
b. Qual é esta concentração máxima? R.: 0,5 M 
c. Neste tempo, quais são as concentrações de A e C? R.: 0,03 M e 0,07 M 
 
12. Deduzir a lei da cinética da decomposição do ozônio na reação 2ܱଷሺ݃ሻ ՜ 3ܱଶሺ݃ሻ com base no 
seguinte mecanismo (incompleto) 
ܱଷ ՜ ܱଶ ൅ ܱ              ߢ௔ 
ܱଶ ൅ ܱ ՜ ܱଷ              ߢ௔כ 
ܱଷ ൅ ܱ ՜ 2ܱଶ              ߢ௕ 
 
13. Uma reação avança 20 % em 15 minutos a 40 oC, e em 3 minutos a 60 oC. Determine a energia 
de ativação. 
a. Se a reação for de primeira ordem. 
b. Se a reação for de segunda ordem. 
 
14. A reação 
−++ +↔+ FOHNHCoOHFNHCo 32532253 )()()( 
é catalisada por ácido e obedece a seguinte lei de velocidade [ ] [ ] [ ]ba HFNHCo
dt
FNHCOd +++ −= 253
2
3 )()( κ 
Com os dados da tabela abaixo determine o valor de a, b e κ. Calcule a energia de ativação. 
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 [Co(NH3)5F+2] (M) [H+] (M) t (0 C) τ1/2 (h) τ3/4 (h) 
0,1 0,01 25 1 2 
0,2 0,02 25 0,5 1 
0,1 0,01 35 0,5 1 
 
15. Use a teoria de colisões para calcular o fator pré-exponencial para a reação ܱܰ ൅ ܱଷ ՜ ܱܰଶ ൅ ܱଶ. 
Os valores dos raios moleculares são 1,4 Å para NO e 2,0 Å para O3. Assuma T = 500 K e a unidade de 
massa atômica 1,666054.10-27 kg. O valor experimental de A para esta reação é 8.1011 cm3/mol.s. 
Calcule o fator estérico 
16. Estimar a entropia de ativação e a entalpia de ativação da reação de formação do HI a partir do 
hidrogênio e do iodo, em fase aquosa, sabendo que as constantes de velocidade a 575 K e 781 K são 
0,1318 e 1349, respectivamente. 
 
17. A constante de velocidade da hidrolise do [CoBr(NH3)5]2+, em meio alcalino, a 25 oC, varia com a força 
iônica conforme tabela abaixo. Se o íon OH- participar da formação do complexo ativado, determinar o 
numero de carga do outro íon. R.: +2 
I 0,0050 0,0100 0,0150 0,0200 0,0250 0,0300 
k/k0 0,718 0,631 0,562 0,515 0,475 0,447 
 
18. A partir da expressão geral da cinética de uma reação catalisada por ácido, determine as 
condições e explique o que é catálise ácida geral e catálise ácida especifica. 
19. A hidrólise de uma substância é especificamente catalisada por íons hidrogênio com k = 4,7.10-2 [H+]. 
Quando a substância foi dissolvida em uma solução 10-3 M de um ácido HA, a constante de velocidade é 
3,2.10-5 dm3/mol.s. Calcular a constante de dissociação do ácido HA. 
20. A reação Cܱଶሺܽݍሻ ൅ ܪଶܱ ՜ ܪା ൅ ܪܥܱଷି catalisada pela enzima anidrase carbônica bovina foi 
estudada em um equipamento de fluxo interrompido a pH 7.1 e temperatura 0,5 oC. Para uma 
concentração enzimática inicial de 2,8.10-9 mol/dm3 as velocidades iniciais em função da concentração 
inicial de CO2 são dadas na tabela abaixo. Encontre κ2 e κM para a reação. 
[CO2]/(10-3 mol/dm3) 1,25 2,50 5,00 20,0 
vo / (10-4 mol/s.dm3) 0,28 0,48 0,80 1,55 
 R.: 7,5.104 s-1; 8,2.10-3 mol.s2dm-3