Lista 4_Cinética Química

Prévia do material em texto

Universidade Federal do Rio Grande 
Química Geral II 
Lista de exercícios IV 
Cinética Química Prof. Bruno M. Soares 
 
 
1. Considere a reação: 
 
A  B 
 
Considere que no tempo 0, a mistura contém 1,0 mol L-1 de A. Quando passados 20 e 
40 s, a mistura contém 0,54 e 0,30 mol L-1 de A, respectivamente. Calcule a velocidade 
média de consumo de A durante o intervalo de tempo de 20 a 40 s. R: 1,2 x 10-2 mol L-
1 s-1 
 
2. A decomposição de N2O5 ocorre de acordo com a seguinte equação: 
 
2N2O5(g)  4NO2(g) + O2(g) 
 
Se a velocidade de decomposição de N2O5 em determinado instante no recipiente de 
reação for 4,2 x 10-7 mol L-1 s-1, qual é a velocidade de aparecimento de (a) NO2; (b) 
O2? R: (a) 8,4 x 10-7 mol L-1 s-1; (b) 2,1 x 10-7 mol L-1 s-1. 
 
3. Os seguintes dados foram medidos para a reação do óxido nítrico com hidrogênio: 
 
2NO(g) + 2H2(g)  N2(g) + 2H2O(g) 
 
Número do 
experimento 
[NO], mol L-1 [H2], mol L
-1 
Velocidade inicial, 
mol L-1 s-1 
1 0,10 0,10 1,23 x 10-3 
2 0,10 0,20 2,46 x 10-3 
3 0,20 0,10 4,92 x 10-3 
 
Universidade Federal do Rio Grande 
Química Geral II 
Lista de exercícios IV 
Cinética Química Prof. Bruno M. Soares 
 
 
(a) Determine a lei de velocidade para essa reação. R: v=k[NO]2[H2] 
(b) Calcule a constante de velocidade. R: 1,2 mol-2 L2 s-1 
(c) Calcule a velocidade quando [NO] = 0,050 mol L-1 e [H2] = 0,150 mol L
-1. R: 4,5 x 
10-4 mol L-1 s-1 
 
4. Considere a seguinte reação hipotética em solução aquosa: 
 
A(aq)  B(aq) 
 
Um frasco é carregado com 0,065 mol de A em um volume total de 100,0 mL. Os 
seguintes dados foram coletados: 
 
Tempo (min) 0 10 20 30 40 
Quantidade de matéria de A 0,065 0,051 0,042 0,036 0,031 
 
(a) Calcule a quantidade de matéria de B em cada tempo na tabela, supondo que não 
existem moléculas de B quando o tempo for zero. R: 0 (0); 0,014 mol (10 min); 0,023 
mol (20 min); 0,029 mol (30 min); 0,034 mol (40 min) 
(b) Calcule a velocidade média de consumo de A para cada intervalo de 10 min, em 
unidade de mol L-1 s-1. R: 0 (0); 2,3 x 10-4 (10 min); 1,5 x 10-4 (20 min); 1,0 x 10-4 (30 
min); 0,8 x 10-4 (40 min) 
(c) Entre 10 e 30 min, qual é a velocidade média de formação de B em unidade de mol 
L-1 s-1. R: Δ[B]média/Δt = 1,3 x 10–4 mol L–1 s–1 
 
5. Para cada uma das seguintes reações em fase gasosa, indique como a velocidade de 
consumo de cada reagente está relacionada com a velocidade de formação da cada 
produto: 
 
(a) H2O2(g)  H2(g) + O2(g) R: –Δ[H2O2]/Δt = Δ[H2]/Δt = Δ[O2]/Δt 
(b) 2N2O(g)  2N2(g) + O2(g) R: –1/2Δ[N2O]/Δt = 1/2Δ[N2]/Δt = Δ[O2]/Δt 
(c) N2(g) + 3H2(g)  2NH3(g) R: –Δ[N2]/Δt = -1/3Δ[H2]/Δt = 1/2Δ[NH3]/Δt 
Universidade Federal do Rio Grande 
Química Geral II 
Lista de exercícios IV 
Cinética Química Prof. Bruno M. Soares 
 
 
6. Uma reação A + B  C obedece à seguinte lei de reação: velocidade = k[A]2[B]. 
(a) Se [A] é dobrada, como variará a velocidade? A constante de velocidade variará? 
Justifique sua resposta. R: A velocidade aumentará de um fator de quatro; a 
constante de velocidade, k, não varia, a menos que a Temperatura varie 
(b) Quais são as ordens de reação para A e B? Qual é a ordem de reação global? R: 2ª 
ordem em relação a A e 1ª ordem em relação a B; 3ª ordem global 
(c) Qual a unidade da constante de velocidade? R: mol-2 L2 s-1 
 
7. O íon iodeto reage com o íon hipoclorito (ingrediente ativo de alvejantes clorados) da 
seguinte forma: OCl- + I-  OI- + Cl-. Essa rápida reação fornece os seguintes dados de 
velocidade: 
 
[OCl-], mol L-1 [I-], mol L-1 Velocidade, mol L-1 s-1 
1,5 x 10-3 1,5 x 10-3 1,36 x 10-3 
3,0 x 10-3 1,5 x 10-3 2,72 x 10-3 
1,5 x 10-3 3,0 x 10-3 2,72 x 10-3 
 
(a) Escreva a lei de velocidade para esta reação. R: Velocidade = k[OCl–][I–] 
(b) Calcule a constante de velocidade. R: k = 60,4 mol–1 L s–1 
(c) Calcule a velocidade quando [OCl-] = 1,0 x 10-3 mol L-1 e [I-] = 5,0 x 10-4 mol L-1. 
R: Velocidade = 3,02 x 10–5 mol L–1 s–1 
 
8. (a) A decomposição em fase gasosa de SO2Cl2, SO2Cl2(g)  SO2(g) + Cl2(g), é de 
primeira ordem. A 600 K, o tempo de meia-vida para esse processo é 2,3 x 105 s. Qual é 
a constante de velocidade nesta temperatura? R: k = 3,0 x 10–6 s–1 
(b) A 320 °C a constante de velocidade é 2,2 x 10-5 s-1. Qual o tempo de meia-vida nesta 
temperatura? R: t1/2 = 3,2 x 104 s 
(c) A constante de velocidade para a decomposição a 660 K é 4,5 x 10-2 s-1. Se 
começamos como uma pressão inicial de 375 torr, qual é a pressão dessa substância 
após 65 s? R: P65 = 20 torr 
Universidade Federal do Rio Grande 
Química Geral II 
Lista de exercícios IV 
Cinética Química Prof. Bruno M. Soares 
 
 
(d) Em qual tempo a pressão de SO2Cl2 cairá para um décimo de seu valor inicial a 660 
K? R: t = 51 s 
 
9. Determinada reação de primeira ordem tem uma constante de velocidade de 2,75 x 
10-2 s-1 a 20 °C. Qual é o valor de k a 60 °C se: 
(a) Ea = 75,5 kJ mol
-1. R: k = 1,1 s-1 
(b) Ea = 105 kJ mol
-1. R: k = 4,9 s-1