Aula 15 - Cinética Química conceito de velocidade de reação

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CIÊNCIAS DA NATUREZA
E SUAS TECNOLOGIAS
F B O N L I N E . C O M . B R
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Professor(a): Antonino Fontenelle
assunto: CinétiCA QuímiCA
frente: QuímiCA ii
OSG.: 119548/17
AULA 15
EAD – MEDICINA
Resumo Teórico
Conceito de velocidade de reação
O que é cinética química?
É a parte da Química que estuda as velocidades de reação e 
os fatores que nelas influem.
No cotidiano, sabe-se que existem reações que gostaríamos 
de acelerar, torná-las mais rápidas: é o caso da formação do petróleo. 
Não seria maravilhoso se pudéssemos formar petróleo em apenas 1 
dia, ao invés de milhões de anos?
Inversamente, também há reações que desejamos que fiquem 
mais lentas, como a ferrugem.
Aqui, veremos os conceitos de velocidade de reação e alguns 
fatores que influenciam estas velocidades. 
Noções de velocidade de reação
Velocidade média de reação em relação a um 
componente
Seja a reação genérica: pP + qQ → mM + nN, onde as letras 
maiúsculas significam os componentes (reagentes ou produtos) e as 
minúsculas representam os coeficientes.
Então:
Velocidade média:
• (Em relação a P): V
P
t
p = −
[ ]∆
∆
Podemos realizar raciocínio semelhante em relação aos outros 
componentes. Veja:
• (Em relação a Q): V
Q
t
Q = −
[ ]∆
∆
• (Em relação a M): V
M
t
M = +
[ ]∆
∆
• (Em relação a N): V
N
t
M = +
[ ]∆
∆
Esses valores de velocidade média acima não necessariamente 
coincidem, devido à proporção entre os coeficientes. Isto vai gerar um 
novo conceito. Veja:
Velocidade média de uma reação
Na reação genérica, pP + qQ → mM + nN, temos:
velocidade média da reação:
↓
V
P
p t
Q
q t
M
m t
N
n t
rea oçã = −
[ ] = − [ ] = + [ ] = + [ ]∆
∆
∆
∆
∆
∆
∆
∆· · · ·
ou ainda
V
V
P
V
q
V
m
V
n
rea o
P Q M N
çã = = = =
Observações:
1. Perceba um sinal negativo na expressão de velocidade média 
para os reagentes, pois estes são consumidos. Nos produtos, 
onde há formação, o sinal é positivo.
2. Pode-se usar a expressão da velocidade média em outras 
unidades como: massa, quantidade de matéria (mol) ou volume 
(como no exemplo dos gases) por unidade de tempo (segundo, 
hora, minuto etc.).
Velocidade instantânea
Normalmente, expressamos a velocidade de certa reação como 
sendo aquela que ocorre naquele exato instante, e não em relação a um 
intervalo de tempo determinado. Essa notação se refere à velocidade 
instantânea. A partir desse momento, sempre que nos referirmos à 
velocidade de uma reação sem menção alguma em particular, será a 
velocidade instantânea.
Sua definição matemática, para uma reação qualquer é:
V lim
[ .]
liminst
t t
reag
t t
= −



= 



=
→ →∆ ∆
∆
∆
∆
∆0 0
[Prod.]
= coeficiente angular da reta tangente à curva no ponto =
(do triângulo retângulo formado pela 
reta tangente à curva no ponto)
=
cateto oposto
cateto adjacente
Graficamente, a velocidade instantânea no tempo t, para uma 
curva mostrando a concentração de um produto em função do tempo, 
é dada pela inclinação (coeficiente angular) da reta tangente r. Veja:
 
 r
P
 t tempo
co
nc
en
tr
aç
ão
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Módulo de estudo
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Exercícios 
01. (Unesp) A indústria de doces utiliza grande quantidade de açúcar 
invertido para a produção de biscoitos, bolos, bombons, dentre 
outros produtos. O açúcar invertido consiste em um xarope 
transparente, isento de odores, com poder edulcorante maior 
que o da sacarose e é obtido a partir da reação de hidrólise ácida 
ou enzimática, de acordo com a equação:
C H O H O C H O C H
sacarose
catalisador
gli e
11 22 11 2 6 12 16 6 12+  → +
cos
OO
frutose
16
 Em uma reação de hidrólise enzimática, inicialmente, a 
concentração de sacarose era de 0,12 mol · L–1. Após 10 h de 
reação, a concentração caiu para 0,06 mol · L–1 e, após 20 h de 
reação, a concentração caiu para 0,03 mol · L–1. Determine a meia-
vida da reação e a velocidade média de consumo da sacarose, em 
mol · L–1 · min–1, no intervalo entre 600 e 1200 min.
02. (UFMG) A água sanitária é uma solução aquosa que 
contém os íons CO.−, Na+, C.− e OH−. O seu poder desinfetante 
deve-se essencialmente aos íons CO−. Com o tempo, esses 
íons se dissociam, como representado na seguinte reação: 
2.CO.− → 2.C.− + O
2
. Considere o gráfico seguinte, representando 
as evoluções, com o tempo da concentração de CO.− em três 
frascos de água sanitária, cada um guardado numa temperatura 
diferente.
É incorreto afirmar:
A) Para manter um melhor poder desinfetante, a água sanitária 
deve ser conservada num lugar fresco.
B) Depois de 50 dias de conservação a T = 30 °C, a água sanitária 
perdeu mais de 50% do seu poder desinfetante. 
C) Depois de 200 dias de conservação a T = 20 °C, a água sanitária 
perdeu mais de 50% do seu poder desinfetante.
D) Um frasco de água sanitária, conservado 6 meses a T = 40 °C, 
mantém um bom poder desinfetante.
03. (Uece) A velocidade instantânea de consumo do C
4
H
9
C no 
instante t = 30 s, calculada a partir das informações do gráfico 
abaixo, é aproximadamente:
A) 0,08 mol · L–1·s–1
B) 0,15 mol · L–1·s–1
C) 0,30 mol · L–1·s–1
D) 0,45 mol · L–1·s–1
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Tempo (s)
04. (Fuvest) O eugenol, extraído de plantas, pode ser transformado em 
seu isômero isoeugenol, muito utilizado na indústria de perfumes. 
A transformação pode ser feita em solução alcoólica de KOH.
eugenol isoeugenol
Solução alcoólica
de KOH
O
H O
O
H O
Foram feitos três experimentos de isomerização, à mesma 
temperatura, empregando-se massas iguais de eugenol e volumes 
iguais de soluções alcoólicas de KOH de diferentes concentrações. 
O gráfico a seguir mostra a porcentagem de conversão do eugenol 
em isoeugenol em função do tempo, para cada experimento.
I
I
Experimento
Concentração
de
KOH (mol/L)
6,7
4,4
2,3
II
III
II
III
100
50
0
0 5 10 
tempo (h)
co
nv
er
sã
o 
do
 e
ug
en
ol
 e
m
 is
oe
ug
en
ol
 (%
)
Analisando-se o gráfico, pode-se concluir corretamente que:
A) a isomerização de eugenol em isoeugenol é exotérmica.
B) o aumento da concentração de KOH provoca o aumento da 
velocidade da reação de isomerização.
C) o aumento da concentração de KOH provoca a decomposição 
do isoeugenol.
D) a massa de isoeugenol na solução, duas horas após o início 
da reação, era maior do que a de eugenol em dois dos 
experimentos realizados.
E) a conversão de eugenol em isoeugenol, três horas após o início 
da reação, era superior a 50% nos três experimentos.
05. (PUC-RS) Amostras de magnésio foram colocadas em soluções 
aquosas de ácido clorídrico de diversas concentrações e 
temperaturas, havendo total consumo do metal e desprendimento 
do hidrogênio gasoso.
Observaram-se os seguintes resultados.
Amostra
Massa de magnésio 
consumida (g)
Tempo de 
reação (min)
I 0,20 1
II 2,00 5
III 4,00 10
IV 4,00 20
 Pela análise dos dados contidos na tabela anterior, é correto afirmar 
que:
A) a velocidade média da reação na amostra I é maior que na 
amostra II.
B) a quantidade de hidrogênio desprendida na amostra II é maior 
do que na amostra IV.
C) a velocidade média da reação na amostra III é igual à da amostra 
IV.
D) a velocidade média de reação na amostra IV é a metade da 
velocidade média da reação na amostra II.
E) a quantidade de hidrogênio desprendido na amostra III é menor 
do que na amostra IV.
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Módulo de estudo
06. (UFRN) O fenômeno da chuva ácida é um grave problema 
ambiental nos grandes centros industriais. Óxidos ácidos 
produzidos pelas chaminés das indústrias e pelos escapamentos 
dos automóveis combinam-se com a água da chuva, resultando 
em ácidos que prejudicam plantações e edificações. Por exemplo, 
o dióxido de enxofre (SO
2
), existentes nas fumaças, reage com 
o oxigênio (O
2
) atmosférico, produzindo anidrido sulfúrico (SO
3
). 
Essa reação, abaixo equacionada, é ainda catalisada por outro gás 
poluente – o monóxido denitrogênio (NO).
2 22 2 3SO O SOg g
NO
g( ) ( ) ( )+  →
 O gráfico seguinte refere-se à variação de concentração dos 
componentes, em função do tempo de reação, quando a reação 
é reproduzida em condições de laboratório.
III
II
I
Tempo
C
on
ce
nt
ra
çã
o
 As curvas que representam as concentrações de SO
2
, SO
3
 e O
2
 
são, respectivamente
A) I, II e III B) I, III e II
C) II, III e I D) III, I e II
07. (Uece) Manchete do jornal o Estado de São Paulo em 23.04.2014: 
“Gás metano produzido por vacas é usado para abastecer 
veículos”. Cientistas argentinos desenvolveram tecnologia para 
aproveitar o gás metano gerado pelos bovinos, que tem efeito 
estufa na atmosfera do planeta.
Pesquisando o gás metano, um grupo de estudantes da Uece 
realizou, em laboratório, uma combustão e coletou os dados da 
tabela abaixo.
Tempo (min) [CH4] (mol/L) [CO2] (mol/L)
0 0,050 0
10 0,030 0,020
20 0,020 ?
Com os dados da tabela, a velocidade média da reação entre 0 e 
20 minutos foi determinada com o valor
A) 1,2 × 10−3 mol · L–1 · min–1
B) 0,8 × 10−3 mol · L–1 · min–1 
C) 1,3 × 10−3 mol · L–1 · min–1 
D) 1,5 × 10−3 mol · L–1 · min–1
08. (UFMG) A decomposição de água oxigenada, H
2
O
2(aq)
, produz água 
líquida, H
2
O
()
, e oxigênio gasoso, O
2(g)
, conforme representado 
nesta equação: H
2
O
2(aq)
 → H
2
O
()
 + 1/2 O
2(g)
. Para estudar a cinética 
dessa decomposição, um estudante realizou um experimento, 
em que acompanhou a reação, na presença do catalisador 
FeC
3(aq)
, determinando, periodicamente, a concentração da 
água oxigenada. O gráfico a seguir representa a variação da 
concentração de H
2
O
2(aq)
 em função do tempo. (A linha cheia foi 
obtida a partir dos dados experimentais.)
0,1500
0,1000
0,0500
0,0000
500 750 1000 1250 1250
Tempo/s
Cinética de decomposição da água oxigenada catalisada
por cloreto férrico
C
on
ce
nt
ra
çã
o 
da
 á
gu
a
ox
ig
en
ad
a 
/ m
ol
/L
A linha tracejada no gráfico mostra a reta tangente para o tempo 
de 950 s. Utilizando a tangente tracejada, calcule a velocidade 
instantânea da reação de decomposição da água oxigenada no 
tempo de 950 s.
09. (Uepa) Preparar o sagrado cafezinho de todos os dias, assar pão 
de queijo e reunir a família para almoçar no domingo. Tarefas 
simples e do cotidiano ficarão mais caras a partir desta semana. 
O preço do gás de cozinha será reajustado pelas distribuidoras 
pela segunda vez este ano, com isso, cozinhar ficará mais caro. A 
equação química que mostra a queima do butano (gás de cozinha), 
em nossas residências é:
C H O CO H Og g g4 10 2 2 2
13
2
4 5( ) ( ) ( ) ( )+ → + 
O quadro abaixo ilustra a variação da concentração do gás butano 
em mols/L em função do tempo.
[C
4
H
10(g)
] (mol / L) 22,4 20,8 18,2 16,6 15,4 14,9
Tempo (horas) 0 1 2 3 4 5
As velocidades médias da queima do gás de cozinha nos intervalos 
entre 0 a 5 e 1 a 3 horas são respectivamente:
A) –1,5 mols/L·h e –2,1 mols/L·h B) 1,5 mols/L·h e 2,1 mols/L·h
C) 1,5 mols/L·h e –2,1 mols/L·h D) 2,1 mols/L·h e 1,5 mols/L·h
E) –1,5 mols/L·h e 2,1 mols/L·h
10. (PUC–MG) Em uma experiência, estuda-se a velocidade de reação 
numa determinada temperatura, entre os íons persulfato e iodeto. 
A estequiometria da reação entre esses íons é a seguinte.
S
2
O2
8
– + 2 I– → I
2
 + 2 SO2
4
–
Curva 2
Curva 1
 É correto afirmar que as curvas 1 e 2 representam, respectiva-
mente, a evolução das concentrações das espécies
A) iodo e íon sulfato.
B) íon persulfato e íon iodeto.
C) íon iodeto e íon persulfato.
D) íon sulfato e iodo.
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Módulo de estudo
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11. (Uerj) A água oxigenada é empregada, frequentemente, como agente 
microbicida de ação oxidante local. A liberação do oxigênio, que ocorre 
durante a sua decomposição é acelerada por uma enzima presente 
no sangue. Na limpeza de um ferimento, esse microbicida liberou, 
ao se decompor, 1,6 g de oxigênio por segundo.
 Nessas condições, a velocidade de decomposição da água 
oxigenada, em mol/min, é igual a:
 Dado: Massa molar (g/mol): O
2
 = 32,0
A) 6,0
B) 5,4
C) 3,4
D) 1,7
12. (Uerj) As fitas de gravação contêm, na sua composição, acetato de 
celulose, que se decompõe sob a ação da umidade atmosférica, 
liberando ácido acético.
 A curva que representa o aumento do teor desse ácido em função 
do tempo está indicada no gráfico a seguir.
 A velocidade da reação de decomposição do acetato de celulose 
pode ser determinada a partir da equação da reta r, tangente à 
curva no ponto P, que é definida por y t=
1
50
, na qual t representa 
o tempo em minutos.
 A velocidade dessa reação no instante t, em mol · L−1, min−1, e 
sua classificação estão indicadas em:
A) 0,002 − oxidação
B) 0,002 − esterificação
C) 0,020 − dupla-troca
D) 0,200 − neutralização
13. (Unesp) Em um laboratório, nas condições ambientes, uma 
determinada massa de carbonato de cálcio (CaCO
3
) foi colocada 
para reagir com excesso de ácido nítrico diluído. Os valores do 
volume de gás liberado pela reação com o transcorrer do tempo 
estão apresentados na tabela.
Tempo (min) Volume de gás (cm3)
1 150
2 240
3 300
Escreva a equação balanceada da reação e calcule a velocidade 
média da reação, em mol · min–1, no intervalo entre 1 minuto e 
3 minutos.
Dados: 
Volume molar do CO
2
 nas condições ambientes = 25,0 L·mol–1.
14. (UFMG) A água oxigenada, H
2
O
2
, decompõe-se para formar água 
e oxigênio, de acordo com a equação:
H
2
O
2(aq)
 → H
2
O
()
 + 1
2
 O
2(g)
 A velocidade dessa reação pode ser determinada recolhendo-se 
o gás em um sistema fechado, de volume constante, e medindo-se 
a pressão do oxigênio formado em função do tempo de reação.
 Em uma determinada experiência, realizada a 25 °C, foram 
encontrados os resultados mostrados no gráfico a seguir.
P
T
 Considerando-se o gráfico, pode-se afirmar que a velocidade de 
decomposição da água oxigenada
A) é constante durante todo o processo de decomposição. 
B) aumenta durante o processo de decomposição. 
C) tende para zero no final do processo de decomposição. 
D) é igual a zero no início do processo de decomposição.
15. (UFMG) Considere a reação entre pedaços de mármore e solução 
de ácido clorídrico descrita pela seguinte equação:
CaCO H CO H O Cas aq g aq3 2 2
22( ) ( ) ( ) ( ) ( )+ → + ++ +
 A velocidade da reação pode ser medida de diferentes maneiras, 
representadas graficamente. Dentre os gráficos, o que representa 
corretamente a velocidade dessa reação é:
A) volume B) massa
C) concentração
tempo
(CO 
2
tempo
tempo
tempo tempo
E) concentração
D) concentração
)
(HC�)
(CO
2
)
(CaCO
3 )
(Ca2+)
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Módulo de estudo
Resoluções
01. Tempo de meia-vida é aquele necessário para que a concentração 
do reagente se reduza à metade. Assim, de acordo com o texto, 
o tempo de meia-vida é de 10 horas.
Entre 600 minutos (10 horas) e 1200 min (20 horas) a velocidade 
média é dada por:
v
[sacarose]
t
 mol/Lm diaé = − = −
−( )
−( ) = ⋅ ⋅
−∆
∆
0 03 0 06
1200 600
5 10 5
, ,
mmin
02. A) Correto. A água sanitária se decompõe em velocidade menor 
se mantida em temperatura menor.
B) Correto. Em 50 dias (= 1200 horas), em temperatura de 30 
°C, a concentração de CO – é inferior a 1 mol/L, o que mostra 
que se consumiu mais da metade de todo o hipoclorito.
C) Correto. Em 200 dias (= 4800 horas), em temperatura de 20 
°C, a concentração de CO – é próxima de 1 mol/L, o que mostra 
que se consumiu mais da metade de todo o hipoclorito.
D) Falso. Durante 180 dias, sob temperatura de 40 °C, o CO – foi 
totalmente consumido. 
Resposta: D
03. A velocidade instantânea é calculada pelo módulo do coeficiente 
angular da reta tangente à curva naquele ponto, ou seja, pela 
tangente do ângulo agudo formado pela reta tangente com o 
eixo das abscissas.
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
•
•
•
10 20 30 40 50 60 70 80 90
Tempo (s)
θ
Assim: v tg
y
x
 mol/L sinst = = ≅ ≅ ⋅θ
∆
∆
8 2
89
0 09
,, .
Resposta: A
04. Pelo gráfico, percebe-se que a curva I é a mais rápida (apresenta 
maior inclinação), enquanto que a curva III é a de menor velocidade. 
Assim:
A) Falso. Não há dados disponíveis para afirmar se a reação é 
endotérmica ou exotérmica.
B) Correto. A curva I é a de maior velocidade, e a que utiliza a maior 
concentração de KOH (veja na tabela). Como essa alteração é a 
única mudança em relação aos outros experimentos, a maior 
velocidade em I está associada à maior concentração em KOH.
C) Falso. Veja o item anterior.
D) Falso. Como os compostos são isômeros, a massa do produto 
só se torna maior que a do reagente se a conversão ultrapassa 
os 50%. Em 2 horas de experimento, essa situação somente 
se observa no experimento I.
E) Falso. Conforme o raciocínio do item anterior (agora para 3 horas), 
tal fato só se observa no experimento I. 
Resposta: B
05. A velocidade média dos experimentos I e IV é de 0,20 g/min, 
enquanto que a dos experimentos II e III é de 0,40 g/min. Note 
ainda que a quantidade de produto formado não depende da 
velocidade, e sim da quantidade de reagente consumida. Assim, 
os experimentos III e IV formam mais produtos que I e II. 
Resposta: D
06. A questão se refere a um gráfico de análise qualitativa de formação 
de produtos ou de consumo dos reagentes. Um gráfico de 
formação de produtos mostra uma curva crescente (curva II), que 
suavemente deve diminuir sua inclinação. Um gráfico de consumo 
de reagentes mostra uma curva descendente que deve diminuir 
sua inclinação com o tempo. Observe que o reagente SO
2
 (curva I) 
deve ser consumido mais rapidamente que O
2
. 
Resposta: A
07. A velocidade média da reação é dada por:
v
v [CH ]
t
 mol/Lrea o
CH4
çã = = − = −
−( )
−( ) = ⋅
−
1
0 02 0 05
20 0
1 5 104 3
∆
∆
, ,
, · mmin
Resposta: D
08. A velocidade instantânea é calculada pelo módulo do coeficiente 
angular da reta tangente à curva naquele ponto, ou seja, pela 
tangente do ângulo agudo formado pela reta tangente com o 
eixo das abscissas. Perceba que o eixo das abscissas nesse gráfico 
não inicia em x = 0, e sim em x = 500. Assim:
v tg
y
x
mol/L sinst = = =
−( )
−( ) = ⋅ ⋅
−θ
∆
∆
0 1 0 0
1450 500
1 05 10 4
, ,
, .
09. As velocidades médias são dadas por:
Entre 0 e 5 horas: v
[C H ]
t
 mol/L hm diaé = − = −
−( )
−( ) = ⋅
∆
∆
4 10
14 9 22 4
5 0
1 5
, ,
,
Entre 1 e 3 horas: v
[C H ]
t
 mol/L hm diaé = − = −
−( )
−( ) = ⋅
∆
∆
4 10
16 6 20 8
3 1
2 1
, ,
,
Resposta: B
10. As curvas apresentadas no gráfico são ascendentes e mostram 
espécies que se formaram ao longo do tempo. Logo, se referem 
a produtos. Como a proporção molar I
2
: SO4
2− é 1:2 então a curva 
2, que indica que houve a formação do dobro da quantidade de 
produtos deve se referir ao SO4
2−. A curva 1 se refere portanto 
ao I
2
. 
Resposta: A
11. A reação de decomposição da água oxigenada é dada por: 2 
H
2
O
2
 → 2 H
2
O + O
2
. Transformando as unidades de acordo com 
o enunciado, temos:
v
g de O
 s
 mol de H O
g de O
s
H O2 2
= 



⋅




⋅
1 6
1
2
32
602 2 2
2
,
11
6 0
min
,




= mol/min
Resposta: A
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Módulo de estudo
OSG.: 119548/17
12. Escrevendo o acetato de celulose como (Cel)Ac, sua reação de 
dupla troca com a água é dada por: (Cel)Ac + H
2
O → (Cel)OH + 
HAc (observe que o enunciado já avisa que ocorre a formação de 
ácido acético, HAc). A velocidade instantânea no tempo t é dada 
pelo coeficiente angular da reta tangente. Pela equação da reta 
dada na questão, o coeficiente angular da reta é (1/50) = 0,02 
(termo em t na equação). Logo a velocidade instantânea será de 
0,02 mol/L·min. 
Resposta: C
13. A reação é: CaCO
3
 + 2 HNO
3
 → Ca(NO
3
)
2
 + H
2
O + CO
2
. Calculando 
a velocidade média da reação, temos:
v
v V
t
 cm /min.rea o
CO CO2
çã = = =
−( )
−( ) =1
300 150
3 1
752 3
∆
∆
Transformando para litro e sabendo o volume molar de 25 L/mol, 
a velocidade será de:
v
 cm de CO
 min
 L
1000 cm
 mol
 LCO2
=




⋅ 



⋅ 
75
1
1 1
25
3
2
3 


= 0 003, mol/min.
14. 
A) Falso. A velocidade (instantânea) é dada pela inclinação da 
reta tangente a cada ponto. Pelo perfil da curva nota-se que a 
reta tangente vai diminuindo sua inclinação até tender a zero 
(quando ficar na horizontal) no final do processo.
B) Falso. Pelo exposto no item A, a velocidade deve diminuir com 
o tempo até tender a zero no final.
C) Correto. Veja o comentário do item A.
D) Falso. No início do processo, a velocidade é máxima. 
Resposta: C
15. A questão se refere a um gráfico de análise qualitativa de 
formação de produtos ou de consumo dos reagentes. Um gráfico 
de formação de produtos (como o CO
2
 ou H
2
O ou Ca2+) deve 
mostrar uma curva crescente, que suavemente deve diminuir 
sua inclinação. Um gráfico de consumo de reagentes (como o 
CaCO
3
 ou H+) mostra uma curva descendente que deve diminuir 
sua inclinação com o tempo.
Resposta: A
SUPERVISOR/DIRETOR: MARCELO PENA – AUTOR: ANTONINO FONTENELLE
DIG.: Aníbal – REV.: Karlla