Lista_1-cinética

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GNE333 – Cinética Química e Reatores 
Profa. Zuy Maria Magriotis 
Lista de Exercícios – 1 
 
1. A constante de velocidade de decomposição de primeira ordem de um composto A na reação 
2A → P é k = 2,78 x 10-7 s-1, a 25°C. Qual a meia-vida de A? Qual a pressão (a) 10 h e (b) 50 h 
depois do início da reação, sendo de 32,1 kPa a pressão no instante inicial? 
 
2. A recombinação dos átomos de iodo, em fase gasosa, na presença de argônio, foi 
investigada e a ordem da reação foi determinada pelo método das velocidades iniciais. As 
velocidades iniciais que se mediram para a reação 2I(g) + Ar(g) → I2(g) + Ar(g) foram as seguintes: 
 
CIo (mol L-1) 1,0 x 10-5 2,0 x 10-5 4,0 x 10-5 6,0 x 10-5 
ro (mol L-1 s-1) (a) 8,70 x 10-4 3,48 x 10-3 1,39 x 10-2 3,13 x 10-2 
 (b) 4,35 x 10-3 1,74 x 10-2 6,69 x 10-2 1,57 x 10-1 
 (c) 8,69 x 10-3 3,47 x 10-2 1,38 x 10-1 3,13 x 10-1 
 
As concentrações de Ar foram (a) 1,0 mmol L-1, (b) 5,0 mmol L-1, (c) 10,0 mmol L-1. Determine a 
ordem da reação em relação às concentrações de I e de Ar e a constante de velocidade. 
 
3. Acompanhou-se a variação da pressão parcial do azometano com o tempo, a 600K, na sua 
respectiva decomposição. Os resultados obtidos encontram-se na tabela abaixo. 
 
 
 
 
Confirme que a decomposição 
CH3N2CH3(g) → CH3CH3(g) + N2(g) 
é de primeira ordem no azometano e determine a constante de velocidade da reação a 600 K. 
 
4. A velocidade da reação de segunda ordem da decomposição do acetaldeído (etanal, 
CH3CHO) foi medida no intervalo de temperatura de 700 a 1000 K, e as constantes de velocidade 
são dadas na tabela que vem a seguir. Determine Ea e A. 
 
T(K) 700 730 760 790 810 840 910 1000 
k (L mol-1 s-1) 0,011 0,035 0,105 0,343 0,789 2,17 20,0 145 
 
5. Deduza a lei de velocidade para a decomposição do N2O5, 
2 N2O5(g) → 4 NO2(g) + O2(g) 
admitindo o seguinte mecanismo: 
N2O5 → NO2 + NO3 ka 
NO2 + NO3 → N2O5 k’a 
NO2 + NO3 → NO2 + O2 + NO kb 
NO + N2O5 → NO2 + NO2 + NO2 kc 
 
t (s) 0 1000 2000 3000 4000 
P (Pa) 10,9 7,63 5,32 3,71 2,59 
6. A constante de velocidade da reação de segunda ordem 
CH3COOC2H5(aq) + OH-(aq) → CH3CO2-(aq) + CH3CH2OH(aq) 
é 0,11 L mol-1 s-1. No instante inicial, o acetato de etila foi adicionado ao hidróxido de sódio de 
modo a se obterem as concentrações iniciais [NaOH] = 0,050 mol L-1 e [CH3COOC2H5] = 0,100 
mol L-1. Qual a concentração do éster (a) 10 s e (b) 10 min depois do início da reação? 










 xb
1
xa
1
ab
1
)xb)(xa(
1 


























   xb
1
ln
xa
1
ln
xb
dx
xa
dx
dx
xb
1
xa
1 
 
7. O valor médio da velocidade de moléculas é calculado pelo produto da cada velocidade pela 
fração de moléculas que têm essa mesma velocidade e depois pela soma de todos os produtos. 
Como as velocidades variam, a soma é uma integral. A fração de moléculas com a velocidade 
no intervalo de v e v + dv é f(v)dv e então o produto é vf(v)dv. A velocidade média, 𝑐̅, é obtida 
fazendo-se a integral, cujos limites inferior e superior são, respectivamente 0 e . 
Dados: RT2/M2
2/3
m
2
me
RT2
M
4)(f vvv 






 
∫ 𝑥3𝑒−𝑎𝑥
2
𝑑𝑥 =
1
2𝑎2
∞
0
 
 
8. O fator pré-exponencial da reação NO + Cl2 → NOCl + Cl, a 298 K, é 4,0 x 109 L mol-1 s-1 
Estime o fator estérico p da reação. 
Dados: d(NO) = 3,66 Å e d(Cl2) = 5,77 Å. 
 
9. Um valor típico do coeficiente de difusão de moléculas pequenas em soluções aquosas, a 
25°C, é de 5 x 10-9 m2 s-1. Se a distância crítica de reação for de 0,4 nm, que valor se pode 
estimar para a constante de velocidade de uma reação de segunda ordem controlada por 
difusão? 
 
10. Estime a constante de velocidade de reação controlada por difusão, a 298 K, para um 
reagente (a) na água e (b) no pentano. As viscosidades são 1,00 x 10-3 kg m-1 s-1 e 2,2 x 10-4 kg 
m-1 s-1, respectivamente. 
 
11. Estime a constante de velocidade da recombinação de dois átomos em água, controlada 
pela difusão, a 298 K. A viscosidade é ղ = 0,89 cP. Admitindo que a concentração dos reagentes 
seja 1,0 mmol L-1 inicialmente, quanto tempo se passará até a concentração cair à metade do 
valor inicial? Admita que a reação seja elementar. 
 
12. Duas espécies neutras, A e B, com os diâmetros de 588 pm e 1650 pm, respectivamente, 
reagem segundo A + B → P, num processo controlado pela difusão, num solvente com a 
viscosidade de 2,37 x 10-3 kg m-1 s-1, a 40°C. Calcule a velocidade inicial dCP/dt se a 
concentração inicial de A for de 0,150 mol L-1 e de B, 0,330 mol L-1. 
 
13. O dióxido de nitrogênio reage em fase gasosa produzindo 2 NO + O2 a 650K, em uma reação 
bimolecular. A dependência da constante de velocidade com a temperatura com a temperatura 
é dada a seguir: 
 
T (K) 600 700 800 1000 
k (cm3 mol-1 s-1) 4,60 x 102 9,70 x 103 1,30 x 105 3,10 x 106 
 
Determine o fator estérico P e a seção eficaz reativa (*) da reação. 
Dado:  = 0,60 nm2 
 
14. Na reação em fase gasosa B + B  B2, a constante de velocidade experimental k foi ajustada 
à equação de Arrhenius com o fator pré-exponencial A = 4,07 x 105 L mol-1 s-1, a 300K e energia 
de ativação de 65,43 kJ mol-1. Calcule S, H, G e U da reação. 
 
15. Deduza a lei da cinética da decomposição do ozônio nas reações 2 O3(g) → 3O2(g), com 
base no mecanismo abaixo: 
 
(1) O3 O2 + O k1, k’1 
(2) O + O3  O2 + O2 k2 
 
16. Com base no mecanismo abaixo, justifique a lei de velocidade que se observa para a reação 
de decomposição 2 N2O5(g) → 4NO2(g) + O2(g) é r = k[N2O5]. 
(1) N2O5 NO2 + NO3 k1, k’1 
(2) NO2 + NO3  NO2 + O2 + NO k2 
(3) NO + N2O5  NO2 + NO2 + NO2 k3 
 
17. Um mecanismo ligeiramente diferente do mencionado no exercício 23, para a decomposição 
de N2O5, também foi proposto. Ele difere somente na última etapa, que é substituída por: 
 
(3) NO + NO3  NO2 + NO2 k3 
 
Mostre que esse mecanismo leva à mesma lei de velocidade da reação. 
 
18. Seja o mecanismo para a decomposição térmica de R2: 
 
(1) R2  R + R 
(2) R + R2  PB + R’ 
(3) R’  PA + R 
(4) R + R  PA + PB 
 
Em que R2, PA, PB são hidrocarbonetos estáveis e R e R’ são radicais. Determine a dependência 
entre a velocidade de decomposição de R2 e a concentração de R2. 
 
Respostas: 
1. t1/2 = 1,25 x 106 s 
A) P = 31,5 kPa. 
B) P = 29,0 kPa 
2. 2ª ordem em relação a I 
1ª ordem em relação a Ar 
3ª ordem global. 
k = 8,640 x 109 mol-2 L2 s-1 
3. k = 3,595 x 10-4 s-1 
4. A = 1,082 x 1012 L mol-1 s-1 
Ea = 188,3 kJ mol-1. 
5. ]ON[2
dt
]ON[d
52
b
'
a
ba52
kk
kk

 
6. a) NaOH = 0,045 mol L-1 s-1 
CH3COOC2H5 = 0,095 mol L-1 s-1. 
b) NaOH = 0,001 mol L-1 s-1 
CH3COOC2H5 = 0,051 mol L-1 s-1. 
7. 
2/1
mM
RT8







c
 
8. P = 0,0174 
9. kd = 1,513 x 1010 L mol-1 s-1 
10. a) kd = 6,607 x 109 L mol-1 s-1 
b) kd = 3,003 x 1010 L mol-1 s-1 
11. kd = 7,423 x 109 L mol-1 s-1 
t1/2 = 1,347 x 10-7 s 
12. ro = 1,873 x 108 mol L-1 s-1 
13. P = 0,007 
* = 4,2 x 10-3 nm2 
14. S = -181 J K-1 
H = 60,44 kJ mol-1 
G = 114,74 kJ mol-1 
U = 62,93 kJ mol-1. 
15. 
]O[]O[
3
r
322'
2
21 ]O[
k'k
kk
1 

 
16. r = k [N2O5] 
k'k
kk
1
k
2'
21


 
17. 
k'k
kk
1
k
2'
21
2

 
18. 
]R[R
R
2
4
1][
dt
][d 2/3
2/1
221
2









k
k
kk