Lista_Ex_Un_1_-_Cin_Qmc_Cat_-_2018-2

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA 
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA 
 CINÉTICA QUÍMICA E CATÁLISE - 2018-2 
Lista de Exercícios - Unidade 1 
 
ALUNO: ................................................................................................................................................................... 
 
1. Em determinadas condições o monóxido de carbono reage com o oxigênio do ar produzindo CO2: 
2 CO(g) + O2 (g)  2 CO2 (g) 
Considerando que esta reação acontece numa ÚNICA ETAPA é correto afirmar que: 
(A) ao dobrar-se a concentração de CO(g) e de O2(g), a velocidade da reação irá dobrar. 
(B) ao dobrar-se a concentração de CO(g) e de O2(g), a velocidade da reação permanecerá a mesma. 
(C) ao dobrar-se a concentração de CO(g) e diminuir-se pela metade a concentração de O2(g), a velocidade da 
reação dobrará. 
(D) ao dobrar-se a concentração de CO(g) e diminuir- se pela metade a concentração de O2(g), a velocidade da 
reação permanecerá a mesma. 
(E) ao diminuir-se pela metade a concentração de CO(g) e dobrar-se a concentração de O2(g), a velocidade da 
reação dobrará. 
 
2. Complete as afirmações seguintes, relativas à produção de amônia pelo processo Haber, para o qual a reação 
global é N2(g) + 3H2(g)  2NH3(g). 
a) A velocidade de decomposição de N2 é ............vezes a velocidade de decomposição de H2. 
b) A velocidade de formação do NH3 é ............. vezes a velocidade de decomposição do H2. 
c) A velocidade de formação do NH3 é .......... vezes a velocidade de decomposição do N2. 
 
3. A velocidade de formação de C na reação 2A + B → 3C + D é 2,2 mol L-1 s-1. Dê as velocidades de 
formação e de consumo de A, B e D. 
 
4. A reação 2NO(g) + Cl2(g)  2NOCl(g) ocorre na atmosfera em presença de ozônio. O método da 
velocidade inicial foi utilizado para se determinar a lei de velocidade da reação, a 25
o
C. A tabela a seguir fornece 
os dados de velocidades iniciais v0 medidas para concentrações iniciais de NO e O3. 
[NO]/mol L
-1
 [O3]/mol L
-1
 v0/10
-5
 mol L
-1
s
-1
 
0,02 0,02 2,1 
0,04 0,02 8,4 
0,02 0,04 4,2 
Admitindo-se que e lei cinética é do tipo v = k[NO]
a
[O3]
b
, os dados acima mostram que os valores de a e b são, 
respectivamente: 
(A) 1, 0 (B) 1, 1 (C) 1, 2 (D) 2, -1 (E) 2, 1 
Justifique sua resposta. 
 
5. Considere a reação A + B → produtos. 
Determine a ordem da reação e calcule a constante de velocidade com base nos seguintes dados obtidos a 
determinada temperatura: 
[A] (mol L
-1
) [B] (mol L
-1
) Velocidade (mol L
-1
 s
-1
) 
1,50 1,50 3,20 x 10
-1
 
1,50 2,50 3,20 x 10
-1
 
3,00 1,50 6,40 x 10
-1
 
 
6. A bromação da acetona é catalisada por ácido: 
CH3COCH3 + Br2 → CH3COCH2Br + H
+
 + Br
-
 
Mediu-se a velocidade de consumo de bromo para diferentes concentrações de acetona, bromo e íons H
+
 a 
determinada temperatura: 
 [CH3COCH3] [Br2] [H
+
] 
Velocidade de 
consumo de Br2 
(mol L
-1
 s
-1
) 
(a) 0,30 0,050 0,050 5,7 x 10
-5
 
(b) 0,30 0,10 0,050 5,7 x 10
-5
 
(c) 0,30 0,050 0,10 1,2 x 10
-4
 
(d) 0,40 0,050 0,20 3,1 x 10
-4
 
(e) 0,40 0,050 0,050 7,6 x 10
-5
 
(a) Qual é a lei de velocidade da reação? (b) Calcule a constante de velocidade. 
 
7. Considere a reação de ordem zero A → B. Faça um esboço das seguintes representações gráficas: (a) 
velocidade em função de [A] e (b) [A] em função de t. 
 
8. Estudou-se a reação de decomposição do pentóxido de dinitrogênio no solvente tetracloreto de carbono 
(CCl4) a determinada temperatura: 
2N2O5 → 4NO2 + O2 
[N2O5] (mol L
-1
) Velocidade inicial (mol L
-1
 s
-1
) 
0,92 0,95 x 10
-5
 
1,23 1,20 x 10
-5
 
1,79 1,93 x 10
-5
 
2,00 2,10 x 10
-5
 
2,21 2,26 x 10
-5
 
Determine GRAFICAMENTE a lei de velocidade para a reação e calcule a constante de velocidade. 
 
9. Algumas reações que ocorrem na superfície de um catalisador são de ordem zero no reagente. Um exemplo é 
a decomposição da amônia em tungstênio aquecido. Num experimento, a pressão parcial da amônia diminuiu de 
21 kPa para 10 kPa em 770 s. (A) Qual é a constante de velocidade para a reação admitindo-a de ordem zero? (b) 
Quanto tempo levará para que a amônia se decomponha completamente? 
 
10. O plutônio 239 radioativo (t1/2 = 2,44 x 105 ano) é usado em reatores nucleares e bombas atômicas. Se em 
uma bomba atômica pequena existirem 5,0 x 10
2
 g desse isótopo, qual será o tempo necessário para que a 
substância decaia para 1,0 x 10
2
 g, quantidade suficientemente pequena para tornar a bomba inofensiva? 
(Sugestão: o decaimento radioativo segue uma cinética de primeira ordem). 
 
11. A meia vida para o decaimento radioativo (num processo de primeira ordem) do 14C é 5730 anos (ele emite 
raios beta com uma energia de 0,16 MeV). Uma amostra arqueológica contém madeira onde está presente 
somente 69% do 
14
C encontrado nas árvores vivas. Qual é a idade da amostra? 
 
12. A tabela mostra dados obtidos para a reação (de 2ª. ordem) de hidrólise do acetato de etila, acompanhada 
por medidas de condutividade ( , em miliSiemens /cm) a 35 0C. As concentrações iniciais dos reagentes são 
iguais entre si e iguais a 0,02 M. Determine graficamente a) a constante de velocidade e b) t1/2 para essa reação. 
Dado: 
kt
a t
o 




)( 

 
 (mS cm-1) 2,90 2,85 2,60 2,45 2,35 2,25 2,20 2,10 2,05 2,04 2,03 1,73 
Tempo (min) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20  
 
13. Os seguintes dados cinéticos se obtiveram para reação entre o NO e o H2 a 700oC. 
2NO + H2  N2 + 2H2O 
Conc. Inicial 
Mol/l 
Conc. Inicial 
Mol/l 
Veloc. Inicial 
Mol/l.s 
NO H2 
0,025 0,01 2,4 x 10
-6
 
0,025 0,005 1,2 x 10
-6
 
0,0125 0,01 0,6 x 10
-6
 
a) Deduzir a ordem da reação com relação a cada reagente. 
b) A constante de velocidade da reação a 700
o
C 
 
14. A constante de velocidade de primeira ordem para a decomposição de um determinado inseticida em água 
a 12
o
C é 1,45 ano
-1
. Certa quantidade deste inseticida é carregada pela água para um lago onde sua concentração 
fica em 5,0 x 10
-7
 g/cm
3
. Suponha que a temperatura média do lago seja de 12
o
C, e, desconsiderando efeitos 
como precipitação e/ou evaporação do inseticida, responda: 
a) A concentração do inseticida no lago após um ano será .......................... 
b) Levará cerca de ......................meses para a concentração do inseticida cair para 3,0 x 10 -7 g cm-3. 
c) A vida média do inseticida é de ..................... anos. 
 
15. Uma amostra de 100 mg de NO2, confinada em um recipiente de reação de 200 mL, é aquecida a 300oC e 
se decompõe por um processo de segunda ordem com k = 0,54 L mol
-1
 s
-1
. 
a) Qual a velocidade inicial da reação? 
b) Por qual fator a velocidade inicial aumentará se a massa de NO2 presente no recipiente for aumentada 
para 200 mg? 
Massas molares: N = 14 g mol
-1
; O = 16 g mol
-1
 
 
16. Pode-se detectar a presença de iodetos em águas-mães de salinas, por meio da reação representada pela 
equação: H2O2 (aq) + 2 H
+
 (aq) + 2 I
–
 (aq) → 2 H2O (l) + I2 (aq) 
 Os seguintes gráficos foram construídos com os dados coletados em vários experimentos: 
 
Com base na análise dos gráficos, afirma-se que a velocidade da reação: 
I) Depende apenas da concentração de H
+
; 
II) É diretamente proporcional à concentração de H2O2.; 
III) Independe da concentração de H
+
; 
IV) É inversamente proporcional à concentração de I
–
. 
É correto o que se afirma apenas em: 
(A) I e IV (B) III (C) IV (D) II e III (E) II, III e IV 
 
17. A hidrólise catalisada por ácido de um composto orgânico A em 30oC tem um tempo de meia vida de 100 
minutos quando conduzida em tampão pH 5 e 10 minutos quando realizada em tampão pH4. Ambos os tempos 
de meia vida são independentes da concentração inicial de A. Se a constante de velocidade, k, é dada por: 
-d[A]/dt = k[A]
a
[H
+
]
b 
Qual o valor de a e b?18. Na temperatura de 155oC a decomposição em fase gasosa do peróxido de di-t-butil é uma reação de 
primeira ordem dada por: 
(CH3)3COOC(CH3)3(g) → 2(CH3)2CO(g) + C2H6(g) 
A seguinte tabela dá os resultados obtidos por Ralley et al. (JACS, 70, 88, 1978) no tempo t, para a pressão total 
p, medida num volume fixo. 
t (min) 0 3 6 9 12 15 18 21 
p (torr) 169,3 189,2 207,1 224,4 240,2 255,0 269,7 282,6 
Calcule a constante de velocidade para a reação. 
 
19. Uma certa quantidade de acetato de metila foi hidrolisado na presença de ácido clorídrico em excesso (0,05 
mol dm
-3
) na temperatura de 25
o
C. Quando alíquotas de 25 cm
3
 da mistura reacional foram removidas e tituladas 
com solução de NaOH, o volume (V) de base requerida para a neutralização após o tempo t foi: 
t (min) 0 21 75 119 ∞ 
V (cm
3
) 24,4 25,8 29,3 31,7 47,2 
 Mostre graficamente que a reação nas condições descritas é de primeira ordem e calcule o tempo no qual 
metade do acetato de metila é hidrolisado. 
Dado: a hidrólise do acetato de metila em solução aquosa na presença de ácido clorídrico (que atua como um 
catalisador) é um processo de segunda ordem dado por: 
v = k2[CH3COOCH3][ácido] 
 
20. A lei de velocidade de uma determinada reação é a seguinte, onde a e b representam as concentrações 
iniciais dos reagentes. 
Deduza a equação integrada de velocidade. 
 
 
 
))((
)(
xbxak
dt
xad


21. Em termos gerais, a proliferação de microrganismos pode ser descrita assim: 
(a) inicialmente, as células não se proliferam rapidamente; 
(b) depois do período inicial, as células se multiplicam rapidamente com cinética de primeira ordem; 
(c) depois desse período de proliferação, o número de células alcança um nível máximo e depois começa a 
diminuir. 
Esquematize um gráfico do log (número de microrganismos) contra t, que reflete o comportamento cinético que 
foi descrito. 
 
22. A oxidação de etanol a acetaldeído (etanal) pelo NAD+ no fígado na presença da enzima do fígado álcool-
desidrogenase, 
 
CH3CH2OH(aq) + NAD
+
(aq) + H2O(l) → CH3CHO(aq) + NADH(aq) + H3O
+
(aq) 
 
é de ordem zero global quando a concentração do NAD+ é mantida em um nível constante pelos processos 
metabólicos normais. Calcule a constante de velocidade para a conversão do etanol em etanal no fígado se a 
concentração de etanol nos fluidos do corpo diminui 50% a partir de 1,5 g L
-1
, um nível que resulta em falta de 
coordenação e fala arrastada, em 49 min à temperatura do corpo. Expresse sua resposta em g L
-1
 h
-1
. 
 
23. Foram obtidos os seguintes dados sobre a velocidade inicial de isomerização de um composto S catalisada 
por uma enzima E: 
[S]0 (mmol L
-1
) 1,00 2,00 3,00 4,00 
v0 (mol L
-1
 s
-1
) 
(a) 4,5 9,0 15,0 18,0 
(b) 14,8 25,0 45,0 59,7 
(c) 58,9 120,0 180,0 238,0 
As concentrações de enzima são: (a) 1,00 mmol L
-1
, (b) 3,00 mmol L
-1
, (c) 10,0 mmol L
-1
. Determine as ordens 
de reação com respeito a S e E, a constante de velocidade e a lei de velocidade para a reação. 
 
24. O oxigênio do metabolismo é capturado pela hemoglobina (Hb) e forma oxihemoglobina (HbO2), de 
acordo com a seguinte etapa elementar: 
Hb(aq) + O2(aq) → HbO2(aq) 
Onde a constante de segunda ordem é 2,0 x 10
6
 M
-1
 s
-1
 a 37 
o
C. Para um adulto médio, a concentração de Hb e 
O2 no sangue dos pulmões são 8,0 x 10
-6
 M e 1,5 x 10
-6
 M, respectivamente. (a) Calcule a velocidade de 
formação do HbO2. (b) Calcule a velocidade de consumo do O2. (c) A velocidade de formação da HbO2 aumenta 
para 1,4 x 10
-4
 M
-1
 s
-1
 durante o exercício físico para atender a demanda do aumento da velocidade metabólica. 
Assumindo que a concentração de Hb permanece a mesma, qual a concentração de oxigênio necessária para 
manter essa velocidade de formação de HbO2? 
 
25. A sacarose (C12H22O11), tradicionalmente chamada de “açúcar”, sofre hidrólise (reação com água) e produz 
frutose (C6H12O6) e glicose (C6H12O6): 
C12H22O11 + H2O → C6H12O6 + C6H12O6 
 frutose glicose 
Essa reação é de grande interesse da indústria de alimentos, especialmente a indústria de doces. Primeiro porque 
a frutose é mais doce do que a sacarose. Segundo, uma mistura de frutose e glicose, chamada de açúcar 
invertido, não cristaliza, de modo que o doce feito com esta mistura é mais facilmente mastigável e não é 
quebradiço como é o doce feito com a sacarose. A sacarose é dextrorotatória (+), enquanto que a mistura de 
glicose e frutose resultante da inversão é levorotatória (-). Assim, um decréscimo na concentração de sacarose 
será acompanhada por uma diminuição proporcional na rotação óptica. 
(a) A partir dos dados cinéticos seguintes, mostre que a reação é primeira ordem e determine a constante de 
velocidade. 
Tempo (min) 0 7,20 18,0 27,0 ∞ 
Rotação óptica (α) +24,08
o
 +21,40
o
 +17,73
o
 +15,01
o
 -10,73
o
 
(b) Explique por que a lei de velocidade não inclui [H2O] ainda que a água seja um reagente. 
 
26. A velocidade de decomposição do acetaldeído pode ser estudada através de medidas de pressão em um 
sistema mantido a volume e temperatura constantes. Expresse a velocidade da reação em termos da mudança de 
pressão (dp/dt). 
A reação global é: 
CH3CHO(g) → CH4(g) + CO(g)