Prova Fisico Química

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Físico-Química II Instituto Federal de Rondônia 
Avaliação Cinética Química 1/2 1/9 
 
 
Avaliação de Cinética Química Parte 1/2 
 
 
Nome: Dandara da Silva Pereira e Mariana Beatriz da Silva 
 
1- Os dados abaixo apresentam resultados de dois experimentos envolvendo um corante, via uma reação 
com estequiometria 1:1. 
 
Corante + Alvejante  Produtos incolores 
 
O procedimento experimental foi o seguinte: 
 Passo 1: foi preparada uma solução de colrante; 
 Passo 2: Foi adicionado alvejante à solução e a concentração do corante versus o tempo foi 
monitorada, mantendo a solução sob agitação. 
Dois corantes distintos foram alvejados, e as condições iniciais são mostradas abaixo (mM = 10
-3
 M). 
 
 
 
 
 
 
 
Experimento 1: [azul]0 = 0.6 mM [alvejante] = 0.1 M 
Experimento 2: [azul]0 = 0.5 mM [alvejante] = 0.2 M 
Experimento 3: [vermelho]0 = 0.4 mM [alvejante] = 0.1 M 
Experimento 4: [vermelho]0 = 0.3 mM [alvejante] = 0.2 M 
 
Os resultados dos experimentos estão disponíveis no 
aquivo Excel DadosCorantes.xlsx que acompanham 
esta avaliação e estão plotados no gráfico ao lado. 
 
 
 
 
a) Determine a lei de velocidade para a reação (incluindo a constante de velocidade e a ordem para [corante] e 
[alvejante]: 
 
Corante Azul + Alvejante  Produtos incolores 
 
Adicione sua resposta a este arquivo, incluindo uma descrição da sua abordagem, seus cálculos e os gráficos 
usados em sua análise. 
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Avaliação Cinética Química 1/2 2/9 
Experimento 01 Experimento 02 
 
V= k. [corante] . [alvejante] V= k. [corante].[alvejante] 
V= 0,0115 . [6,0 x10
-4
] . [0,1] V= 0,023 . [5,0 x 10
-4
] . [0,2] 
V= 6,9 x 10
-7 
 V= 2,3 x 10
-06
 
 
Experimento 1 e 2 resultou numa reta no gráfico, portanto são de 1 ordem. 
No experimento 01 o valor de k= 0,0115 
No experimento 02 o valor de k = 0,023 
 
 
exp 1 exp 2 
[corante] [corante] ln exp. 01 ln exp.02 
 0,6 0,5 0 0 
0,534769 0,39708 -0,115095 -0,230470079 
0,476664 0,315379 -0,230119 -0,460833738 
0,424899 0,250509 -0,345079 -0,691112909 
0,378777 0,198996 -0,459983 -0,921324994 
0,337678 0,158084 -0,574837 -1,151483802 
0,301052 0,125588 -0,689646 -1,381600295 
0,26841 0,099776 -0,804415 -1,611683178 
0,239315 0,079271 -0,919149 -1,841739362 
0,213381 0,062981 -1,03385 -2,071774335 
0,190263 0,05004 -1,148524 -2,301792459 
0,169653 0,039758 -1,263172 -2,531797196 
0,15128 0,031589 -1,377798 -2,761791297 
0,134899 0,025099 -1,492404 -2,991776949 
0,120294 0,019942 -1,606992 -3,221755887 
0,107272 0,015845 -1,721564 -3,45172949 
0,095661 0,01259 -1,836122 -3,681698856 
0,085308 0,010004 -1,950667 -3,911664854 
0,076076 0,007948 -2,065201 -4,141628176 
0,067844 0,006316 -2,179724 -4,371589372 
0,060503 0,005018 -2,294239 -4,60154888 
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Avaliação Cinética Química 1/2 3/9 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
b) Determine a lei de velocidade para a reação (incluindo a constante de velocidade e a ordem para [corante] e 
[alvejante]: 
 
Corante Vermelho + Alvejante  Produtos incolores 
 
Adicione sua resposta a este arquivo, incluindo uma descrição da sua abordagem, seus cálculos e os gráficos 
usados em sua análise. 
 
 
Experimento 03 Experimento 04 
 
V= 0,0083 .[4,0 x10-
04
] .[0,1] V= 0,0096 .[ 3,0 x 10
-04
] .[ 0,2] 
V= 3,32 x 10
-07 
V= 5,76 x 10
-07 
 
O experimento 03 e 04 são de 2 ordem, pois apresenta uma curva exponencial em seus gráfico , e quando 
fazemos um novo gráfico 1/concentração em função de 1/[concentração] -[concentração inic] o gráfico nos da 
um reta, confirmando que a reação é de ordem 2. 
 
Valor de k no experimento 03 = 0,0083 
Valor de k no experimento 04 = 0,0096 
 
 
 
 
Gráfico de Disperssão Corante Azul 
(experimentos 1 e 2) 
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EXP 3 
[Corante) 
 
exp 4 
(Corante) 
ln exp. 03 ln exp. 04 1/[exp 03] 1/[exp 3] - [exp ]° 1/[exp 4] 
1/[exp 4] -[exp 
4]° 
0,4 0,3 0 0 2,5 0 3,333333333 0 
0,31718473 0,21544 -0,23198 -0,3311 3,152736888 0,652736888 4,641669258 1,308335924 
0,262849455 0,16814 -0,41988 -0,57898 3,804459099 1,304459099 5,947413776 2,614080442 
0,22444209 0,1379 -0,57785 -0,77725 4,455492274 1,955492274 7,251615303 3,91828197 
0,195847002 0,116894 -0,71413 -0,94252 5,106026588 2,606026588 8,554791344 5,22145801 
0,173726239 0,101448 -0,83398 -1,08423 5,756182866 3,256182866 9,857235871 6,523902538 
0,156102612 0,089613 -0,94095 -1,20829 6,406042702 3,906042702 11,15913207 7,825798734 
0,141730109 0,080253 -1,03754 -1,3186 7,055663803 4,555663803 12,46060186 9,127268524 
0,129784363 0,072665 -1,12559 -1,41792 7,705088496 5,205088496 13,76173051 10,42839718 
0,119698139 0,06639 -1,20649 -1,50824 8,354348757 5,854348757 15,06258002 11,72924669 
0,111068296 0,061113 -1,28132 -1,59106 9,003469328 6,503469328 16,36319686 13,02986353 
0,103600428 0,056614 -1,35092 -1,66753 9,652469753 7,152469753 17,66361679 14,33028346 
0,097074507 0,052732 -1,41599 -1,73856 10,30136574 7,80136574 18,96386791 15,63053457 
0,091322782 0,049349 -1,47706 -1,80487 10,9501701 8,450170101 20,26397268 16,93063935 
0,086215121 0,046374 -1,53462 -1,86705 11,59889342 9,098893425 21,56394937 18,23061604 
0,081649019 0,043737 -1,58903 -1,92558 12,24754456 9,747544564 22,86381303 19,5304797 
0,077542637 0,041385 -1,64064 -1,98087 12,89613099 10,39613099 24,1635762 20,83024287 
0,073829839 0,039272 -1,6897 -2,03326 13,54465909 11,04465909 25,46324943 22,1299161 
0,070456601 0,037365 -1,73647 -2,08304 14,19313432 11,69313432 26,76284171 23,42950838 
0,067378355 0,035635 -1,78114 -2,13046 14,84156142 12,34156142 28,06236073 24,7290274 
0,06455801 0,034058 -1,8239 -2,17572 15,48994452 12,98994452 29,36181314 26,0284798 
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Avaliação Cinética Química 1/2 5/9 
 
 
 
 
 
 
 
2- Adicionou-se glicose a um meio de cultura de microrganismos e a sua remoção foi monitorada. Foram 
obtidos os resultados no quadro abaixo. Determine a ordem da reação (apresente o gráfico da sua 
solução). 
Tempo (minutos) Concentração de Glicose (mg/L) 
0 180 
5 155 
12 95 
22 68 
31 42 
40 26 
 
A reação é de 1 ordem , pois apresentou uma reta em seu gráfico. 
 
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Avaliação Cinética Química 1/2 6/9 
t(s) [glicose] mg/l ln [glicose]/ [glicose]° 
0 180 0 
5 155 -0,149531734 
12 95 -0,639079959 
22 68 -0,973449146 
31 42 -1,455287233 
40 26 -1,934860313 
 
 
 
3- A fim de determinar a cinética das reações de destruição do ozônio, químicos realizam experimentos em 
condições controladas. Neste exercício, você deverá interpretar dados obtidos nesses experimentos para 
estudar a reação de depleção do ozônio: 
 
 O3 (g) + O(g) → 2O2(g) (1) 
Os dados lhe ajudarão a: 
(1) determinar a velocidade da reação sem a presença do catalisador; 
(2) determinar o efeito da presença de cloro na cinética da reação; 
(3) determinar o efeito da temperatura na velocidade da reação. 
 
 
 
 
 
 
 
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Avaliação Cinética Química 1/2 7/9 
 
Os resultados de 12 experimentos são apresentados abaixo. 
Experimento [O3] [O] [Cl] T [O3](t=0.50 ms) [O3] 
 moléc/cm
3
 moléc/cm
3
 moléc/cm
3
 K moléc/cm
3
 moléc/cm
3
 
1 1.530E+15 1.471E+11 0.000E+00 230 1.530E+15 -1.159E+08 
2 2.780E+15 1.471E+11 0.000E+00 230 2.780E+15 -2.106E+08 
3 1.530E+15 1.150E+11 0.000E+00 230 1.530E+15 -9.069E+07 
4 2.250E+15 2.100E+11 0.000E+00 230 2.250E+15-2.435E+08 
5 1.350E+15 2.100E+11 3.100E+11 230 1.350E+15 -9.084E+08 
6 1.790E+15 2.100E+11 3.100E+11 230 1.790E+15 -9.463E+08 
7 1.350E+15 1.500E+11 3.100E+11 230 1.350E+15 -6.480E+08 
8 1.350E+15 2.100E+11 5.300E+11 230 1.350E+15 -1.469E+09 
9 3.650E+15 1.560E+11 5.300E+11 230 3.650E+15 -1.238E+09 
10 1.530E+15 1.471E+11 0.000E+00 230 1.530E+15 -1.159E+08 
11 1.530E+15 1.471E+11 0.000E+00 298 1.530E+15 -8.937E+08 
12 1.530E+15 1.471E+11 0.000E+00 270 1.530E+15 -4.369E+08 
 
As Colunas de 2 a 5 descrevem as condições experimentais. A Coluna 6 apresenta a concentração de ozônio a 
0.50 ms de reação. Considerando os algarismos significativos, a concentração de ozônio não variou. A última 
coluna apresenta a diferença entre os valores da 2ª e da 6ª colunas. 
A partir desses dados, faça as seguintes análises: 
a) Os experimentos de 1 a 4 foram realizados na ausência de cloro. Esta informação pode ser utilizada para se 
determinar a Lei de Velocidade da Reação na ausência de um catalisador. Uma vez que você tenha determinado 
sua lei de velocidade, adicione duas colunas aos dados acima: uma que prediga a velocidade da reação baseada 
na sua Lei de Velocidade e uma que mostre o Erro Percentual entre sua predição e a velocidade observada 
experimentalmente. (Nesta atividade, sua lei de velocidade deve reproduzir as velocidades experimentais com 
desvio inferior a 5%). 
Minha Lei de Velocidade predita é (inclua o valor numérico da constante de velocidade): 
V= Knc x [O3] x [O] 
 
Knc é a constante para a reação não catalisada, ela tem o valor de Knc = 1,03E-15. 
Experimento [O3] [O] [Cl] T [O3](t=0.50 
ms) 
D[O3] Vel. 
Experimental 
Velocidade 
Predita 
Erro 
 moléc/cm
3
 moléc/cm
3
 moléc/cm
3
 K moléc/cm
3
 moléc/cm
3
 
 % k 
1 1,53E+15 1,47E+11 0,00E+00 230 1,53E+15 -1,16E+08 2,32E+11 2,32E+11 0 1,03E-15 
2 2,78E+15 1,47E+11 0,00E+00 230 2,78E+15 -2,11E+08 4,21E+11 4,21E+11 0 1,03E-15 
3 1,53E+15 1,15E+11 0,00E+00 230 1,53E+15 -9,07E+07 1,81E+11 1,81E+11 2E-14 1,03E-15 
4 2,25E+15 2,10E+11 0,00E+00 230 2,25E+15 -2,44E+08 4,87E+11 4,87E+11 -1E-14 1,03E-15 
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Avaliação Cinética Química 1/2 8/9 
 
 
Substitua essa tabela (copie e cole do Excel) com a sua contendo as três últimas colunas preenchidas (inclua as 
unidades). 
b) Os experimentos de 4 a 9 contém informação suficiente para se determinar a lei de velocidade da reação 
catalisada. Note que, quando átomos de Cl estão presentes, ocorre uma versão catalisada da reação. Isso não 
significa que a reação não catalisada pare. Quando Cl está presente, ambas as versões da reação ocorrem 
simultaneamente. Se você considerer isso apropriadamente, determinará as potências inteiras da lei de 
velocidade (os valores inteiros da ordem de reação). 
Minha Lei de Velocidade predita para a reação global (lei de velocidade da reação não catalisada mais a lei da 
reação catalisada) é: 
Vg = Knc x [O3] x [O] + Kc x [O] x [Cl] 
 
Onde Vg é a reação global; 
Knc é a constante da reação não catalisada e tem o valor de Knc = 1,03E-15; 
Kc é a constante da reação catalisada e tem o valor de Kc = 2,818E-11. 
 
 
Substitua essa tabela (copie e cole do Excel) com a sua contendo as três últimas colunas preenchidas (inclua as 
unidades). A Lei de Velocidade que você derivar aqui, deve funcionar para a reação na presença de Cl ou não, 
isto é, ela deve funcionar para os experimentos de 1 a 9! 
Experimento [O3] [O] [Cl] T [O3](t=0.50 ms) D[O3] Vel. Experimental Velocidade Predita Erro 
 moléc/cm3 moléc/cm3 moléc/cm3 K moléc/cm3 moléc/cm3 % k 
 moléc/cm3 moléc/cm3 moléc/cm3 K moléc/cm3 moléc/cm3 moléc/cm3.s moléc/cm3.s % 
1 1,53E+15 1,47E+11 0,00E+00 230 1,53E+15 -1,16E+08 2,32E+11 2,32E+11 0 1,03E-15 
2 2,78E+15 1,47E+11 0,00E+00 230 2,78E+15 -2,11E+08 4,21E+11 4,21E+11 0 1,03E-15 
3 1,53E+15 1,15E+11 0,00E+00 230 1,53E+15 -9,07E+07 1,81E+11 1,81E+11 2E-14 1,03E-15 
4 2,25E+15 2,10E+11 0,00E+00 230 2,25E+15 -2,44E+08 4,87E+11 4,87E+11 -1E-14 1,03E-15 
5 1,35E+15 2,10E+11 3,10E+11 230 1,35E+18 -9,08E+08 1,82E+12 7,91E+15 -435384 2,79E-11 
6 1,79E+15 2,10E+11 3,10E+11 230 1,79E+15 -9,46E+08 1,89E+12 1,09E+16 -577319 2,91E-11 
7 1,35E+15 1,50E+11 3,10E+11 230 1,35E+15 -6,48E+08 1,30E+12 5,64E+15 -435384 2,79E-11 
8 1,35E+15 2,10E+11 5,30E+11 230 1,35E+15 -1,47E+09 2,94E+12 7,48E+15 -254617 2,64E-11 
9 3,65E+15 1,56E+11 5,30E+11 230 3,65E+15 -1,24E+09 2,48E+12 1,71E+16 -688579 2,99E-11 
 
 
 
 
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Avaliação Cinética Química 1/2 9/9 
 
c) Os experimentos de 10 a 12 lhe fornecem informação suficiente para se ajustar a constante de velocidade da 
reação não catalisada à forma de Arrhenius: 
 
k = Ae
-Ea/RT
 
 
Determine a Energia de Ativação, Ea, (em J/mol) e o Pré-Fator, A, para a reação não catalisada. Idealmente, 
você deve fazer isso usando um gráfico de Arrhenius. No entanto, vou aceitar também gráficos feitos a mão. 
 
 
 
 
 
Energia de Ativação 
Ea = 17119,55 J/mol 
 
Pré Fator 
A = 7,956E-12