Lista de exercicios - cinética química

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Universidade Federal do Ceará 
Centro de Ciências 
Programa de Pós-Graduação em Química 
 
Primeira lista de Cinética Química 
Assunto – análise de dados experimentais 
Semestre 2019/1 
 
 
1. Os dados cinéticos da reação do tiosulfato de sódio (Na2S2O3) com o iodeto de metila 
(CH3I) foram obtidos a 25 °C estão listados na tabela abaixo [H. E. Avery, Cinética 
Química Básica y Mecanismo de reacción, Editora Reverté, Barcelona, 1982, página 18). 
Demonstre que a reação é de segunda ordem e determine a constante de velocidade. 
Tempo / min 0 4,75 10 20 35 
[Na2S2O3] 35,35 30,5 27,0 23,2 20,3 
[CH3I] 18,25 13,4 9,9 6,1 3,2 
 
2. Os dados cinéticos da reação de saponificação do acetato de etila em solução de 
hidróxido de sódio a 30 °C foi estudada por Smith e Loressen [J. Am. Chem. Soc. 61 (1939) 
117]. As concentrações iniciais do éster e do hidróxido foram ambas iguais a 0,05 mol L-
1 e a cinética da reação foi acompanhada pela variação da concentração de éster com o 
tempo reacional. Demonstre que está é uma reação de segunda ordem e calcule a 
constante de velocidade desta reação. 
 
 
C / mol L-
1 
5,91 11,42 16,30 22,07 27,17 31,47 36,44 
t / min 4 9 15 24 37 53 83 
 
3. A tabela abaixo mostra a dependência do tempo de meia vida com a concentração 
inicial de regente. A partir da análise destes dados, explique se esta é uma reação de 
primeira, segunda ou terceira ordem. 
[A]0 / mol L-1 0,5 0,8 1 2 
t1/2 / h 2,00 1,25 1 0,5 
 
4. Em uma solução ácida, é fácil a hidrólise da sacarose em glicose e frutose. É comum 
acompanhar o avanço da hidrólise pela medida do angulo de rotação da luz polarizada 
que passa através de amostra do sistema reacional. Pelo ângulo de rotação, é simples 
determinar a concentração de sacarose. Numa experiência de hidrólise de sacarose em 
HCl (aq) 0,5 M, foram obtidos os dados mostrados na tabela abaixo: Determine 
graficamente a ordem da reação, a constante de velocidade da reação e o tempo de 
meia vida de uma molécula de sacarose no sistema reacional. 
t / min 0 14 39 60 110 
[sacarose] / mol L-1 0,316 0,300 0,274 0,256 0,238 
 
5. A homatropina é um antiespasmódico, antidismenorréico. Este composto Indicado 
para cólicas gastrintestinais e das vias biliares e renais, dismenorréia. O estudo cinético 
da hidrólise deste composto em 0,226 mol L-1 HCl a 90°C estão listado na tabela abaixo. 
Mostre que a hidrólise segue uma cinética de primeira ordem e calcule a constante de 
velocidade e o tempo de meia vida. 
 
Percentual de homatropina remanecente 93,4 85,2 75,9 63,1 52,5 41,8 
tempo / h 1,38 3,0 6,0 8,6 12 17 
 
6. A cinética de decomposição de uma droga em solução aquosa foi estudada usando 
uma série de soluções da droga com concentrações iniciais diferentes (C0). Para cada 
solução foi determinado o tempo gasto para decompor a metade da concentração da 
droga, obtendo-se os resultados que estão na tabela abaixo. 
C0 / mol L-1 4,625 1,698 0,724 0,288 
t1/2 / min 87,17 240,1 563,0 1414,4 
Determine a ordem da reação e a constante de velocidade. 
 
7. A concentração inicial do princípio ativo em uma preparação aquosa foi 5,0 x 10-3 g 
mL-1. Após 20 meses, a concentração, analisada tornou-se 4,2 x 10-3 g mL-1. A droga é 
considerada ineficaz após ter-se decomposto para 70% de sua concentração inicial. 
Assumindo que a decomposição segue uma cinética de primeira ordem, calcular data a 
partir da qual o preparo da droga não tem mais validade. 
 
8. A reação do dicloro de cinamilo [composto I - C6H5CH=CHCHCl2] com etanol (C2H5OH) 
produz o composto 1-cloro-3-etoxi-3-fenil-1-propeno [composto II - 
C6H5CH(OC2H5)CH=CHCl] e HCl. O composto I absorve fortemente em 260 nm, enquanto 
que o composto II não absorve neste comprimento de onda. Assim, a cinética desta 
reação foi monitorada pela técnica espectroscópica na região do UV-visível e os dados 
estão apresentados na tabela abaixo [H. E. Avery, Cinética Química Básica y Mecanismo 
de reacción, Editora Reverté, Barcelona, 1982, página 40). Demonstre que esta reação 
é de primeira ordem, determine a constante de velocidade, t1/2 e t3/4. 
Absorbância 0,119 0,108 0,096 0,081 0,071 0,060 0,005 
Tempo / min 0 20 47 80 107 140  
 
9. Certa quantidade de acetato de metila foi hidrolisada na presença de ácido clorídrico 
0,05 mol L-1 a 25 °C. Extraídas amostras de 25 mL da mistura reacional e tituladas com 
NaOH, o volume requerido para a neutralização e o tempo de reação foram os seguintes 
[H. E. Avery, Cinética Química Básica y Mecanismo de reacción, Editora Reverté, 
Barcelona, 1982, página 34). Demonstre que esta reação é de primeira ordem, 
determine a constante de velocidade, t1/2 e t2/4. 
 
 
t / min 0 21 75 119  
V / mL 24,4 25,8 29,3 31,7 47,2 
 
 
10. A cinética de conversão do brometo de terc-butil para álcool terc-butil foi estudada 
por Bateman, Hughes e Ingold (J. Chem. Soc., ano 1940, página 960) e alguns dados 
experimentais da variação da concentração brometo de terc-butil com o tempo 
reacional estão mostrados no quadro abaixo. Determine a energia de ativação e o fator 
de frequência para esta reação e a constante de velocidade para a temperatura de 40 
°C. 
 
(CH3)3CBr + H2O → (CH3)3COOH + HBr 
T = 25 °C T = 50 °C 
t/ min [(CH3)3CBr] / mol L-1 t/ min [(CH3)3CBr] / mol L-1 
0 0,1039 0 0,1056 
3,15 0,0896 9 0,0961 
6,20 0,0776 18 0,0856 
10,0 0,0639 27 0,0767 
13,5 0,0529 40 0,0645 
 
 
11. Na temperatura de 300 K leva-se 12,6 minutos para que uma reação seja 20% 
completada, enquanto que a 340 K a mesma reação leva 3,20 minutos. Calcule a energia 
de ativação para a reação. 
 
12. A tabela abaixo mostra os valores das constantes de velocidade para a decomposição 
do N2O5 em diferentes temperaturas. Determine graficamente a energia de ativação, o 
fator de frequência e a constante de velocidade a 50 °C. 
 
t / °C 0 25 35 45 
k / s-1 7,87 x 10-7 3,46 x 10-5 1,35 x 10-4 4,98 x 10-4 
 
13. Um dos grandes problemas existentes na área da saúde pública está relacionado ao 
armazenamento de medicamentos, que muitas vezes não é apropriado, diminuindo 
desta maneira o prazo de validade dos mesmos. Por exemplo, muitas vezes 
medicamentos que deveriam ser armazenados sob refrigeração são guardados à 
temperatura ambiente. Felizmente, estudos cinéticos permitem que profissionais da 
área de saúde avaliem o prazo de validade de um medicamento quando armazenado de 
modo inapropriado. Assim, considerando uma vacina que contém instruções impressas 
no rótulo que dizem que o prazo de validade é de 30 dias se armazenada a 5 °C, que a 
decomposição da mesma segue uma reação de primeira-ordem e que a energia de 
ativação desta reação é de 100 kJ mol-1, determine quanto tempo a vacina pode 
permanecer sem refrigeração na temperatura ambiente da cidade de Fortaleza que é 
de aproximadamente 30°C? 
 
14. Uma das reações responsáveis pela destruição da camada de ozônio está indicada 
abaixo. A constante de velocidade da reação é 1,3 x 106 L mol-1 s-1, a 25 °C, Para 
concentrações iniciais de NO e O3 iguais a 1,6 x 10-6 mol L-1, calcule: 
a) A concentração de O3 após 10 segundos do inicio da reação 
b) o tempo para o térmico da reação. 
 
NO (g) + O3 (g) → NO2 (g) + O2 (g) 
 
15. Considerando a reação reversível A (g) + B (g) ⇋ C (g), demonstre que as 
constantes de velocidades das reações direta (kd) e reversa (kr) podem ser avaliadas se a 
constante d equilíbrio da reação (Keq) for conhecida. 
 
16. A formação de ozônio no ar atmosférico segue um o mecanismo de duas etapas: 
 
𝑁𝑂2 (𝑔) 
𝑘1
→ 𝑁𝑂 (𝑔) + 𝑂 (𝑔) 
 
𝑂 (𝑔) + 𝑂2 (𝑔) 
𝑘2
→ 𝑂3 (𝑔) 
 
Sabe-se que a constante de velocidade para a reação de primeira ordem é 6,0 x 10-3 s-1, 
enquanto para a reação de segunda ordem a constante de velocidade é 1,0 x 106 mol L-
1 s-1. Admitindo que as concentraçõesde dióxido de nitrogênio e oxigênio molecular no 
ar sejam 3,0 x 10-9 mol L-1 e 1,0 x 10-2 mol L-1, respectivamente, e que o oxigênio atômico 
atinge estado estacionário, calcule: 
a) a concentração de oxigênio atômico no estado estacionário; 
b) a velocidade de formação do ozônio; 
c) considerando que a velocidade de formação do ozônio permanece constante, calcule 
o tempo necessário para que sua concentração alcance uma parte por milhão no ar 
atmosférico a 25 °C e 1 atm. Nestas condições, o ar atmosférico contem 
aproximadamente 0,041 mol L-1 de O3. Suponha que todos os gases possuem 
comportamento ideal.