Lista 4 Enunciados

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UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE 
Departamento de Físico-Química 
Físico-Química V – Turma 2as e 4as - tarde – Prof. Raphael Cruz 
4a Lista de Exercícios – 1/2010 
 
 
CINÉTICA QUÍMICA 
 
 
Exercício 1. 
 A variação na pressão parcial do azometano na reação CH3N2CH3(g) → 
CH3CH3(g) + N2(g), foi monitorada ao longo do tempo, a 600 K, fornecendo os resultados 
abaixo. Determine a ordem da reação e obtenha sua constante de velocidade. 
t(s) 0 1000 2000 3000 4000 
P (mmHg) 820 572 399 278 194 
Resp.: 1ª ordem; 3,6x10-4s-1. 
 
Exercício 2. 
 Os dados abaixo foram obtidos da reação de formação da uréia a partir do 
cianato de amônio (NH4CNO → NH2CONH2). Inicialmente, 22,9 g de cianato de 
amônio for dissolvidos em quantidade de água suficiente para preparar 1 litro de 
solução. Determinar a ordem da reação, a constante de velocidade e a massa de cianato 
de amônio após 300 min. 
t(s) 0 1200 3000 3900 9000 
muréia (g) 0 7,0 12,1 13,8 17,7 
Resp.: 2ª ordem; 0,983 mL/mol.s; 2,94g 
 
Exercício 3. 
 A velocidade de uma reação depende da concentração de uma substância A 
conforme a tabela abaixo. Determinar a ordem da reação em relação a A e calcular a 
constante de velocidade. 
cA (10-3 mol/l) 5,0 8,2 17 30 
ro (10-7 mol/l.s) 3,6 9,6 41 130 
Resp.: 2ª; 1,4 x10-2 l/mol.s 
 
Exercício 4. 
 A meia-vida para decaimento radioativo do 14C é 5730 anos, devido a emissão 
de raios β com energia de 0,16 MeV. Uma amostra arqueológica contém madeira que 
possui somente 72% de 14C encontrado em árvores vivas. Qual a idade do sítio 
arqueológico. 
Resp.: 2716 anos. 
 
Exercício 5. 
 A concentração inicial do princípio ativo em uma preparação aquosa foi 5,0x10-3 
g/mL. Após 20 meses a concentração analisada tornou-se 4,2x10-3 g/mL. A droga é 
 
 
 
considerada ineficaz após ter se decomposto para 70% de sua concentração original. 
Assumindo cinética de primeira ordem, calcular a data a partir do qual o preparado da 
droga na tem mais validade. Qual seria o tempo de validade se a cinética fosse de 
segunda ordem? 
Resp.: 40,9 meses. 
 
Exercício 6. 
 Uma reação de segunda ordem do tipo A + B → O foi conduzida numa solução 
que inicialmente era 0,050 M em A e 0,080 M em B. Depois de 1,0 h a concentração de 
A caiu para 0,020 mol/L. Estimar: 
a) A constante de velocidade; 
b) A meia-vida dos reagente. 
Resp.: 14,88 h/M 
 
Exercício 7. 
 Pilocarpina sofre hidrólise e epimerização simultâneas em solução aquosa. A 
constante de velocidade determinada experimentalmente, kexp = kH + kE, a 25°C, é 
6,96x102 h-1. Análises têm mostrado que a porcentagem da forma epimerizada da 
pilocarpina (isopilocarpina) a 25°C é 20,62%. Calcular as constantes de velocidade para 
a hidrólise, kH, e para a epimerização, kE. 
Resp.: 1,44x102 h-1; 5,52x102 h-1. 
 
Exercício 8. 
 Os dados abaixo se referem à decomposição do vapor de óxido de etileno em 
metano e monóxido de carbono, a 414,5°C: 
t (min) 0 5 7 9 12 18 
P (torr) 116,51 122,56 125,72 128,74 133,23 141,37 
Determinar a ordem da reação e calcular sua constante de velocidade. 
Resp.: 1ª; 0,0140 min-1. 
 
Exercício 9. 
 A constante específica de velocidade da decomposição do azoisopropano, a 
270°C, é 2,06x10-7 s-1. Calcule a percentagem da amostra original decomposta ao fim de 
25 s. E o tempo necessário para que 95% da amostra se decomponham. 
Resp.: 5%; 1450 s. 
 
Exercício 10. 
 A 25ºC, o período de meia-vida para a decomposição do N2O5 é de 5,7 h e é 
independente da pressão inicial do óxido. Calcule a constante de velocidade e o tempo 
necessário para a decomposição de 90% da substância. 
Resp.: 0,122 h-1; 18,90 h. 
 
Exercício 11. 
 A decomposição catalisada de H2O2 em solução aquosa é uma reação essencial 
na cicatrização de ferimentos de seres vivos. Ela pode ser estudada mediante a titulação 
 
 
 
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4a Lista de Exercícios – 1/2010 
 
 
 
do peróxido não decomposto com uma solução de KMnO4. Conhecendo-se os dados 
abaixo dessa titulação, determine a ordem da reação e sua constante de velocidade. 
t (min) 0 5 10 20 30 50 
Volume de 
KMnO4 (cm3) 
46,1 37,1 29,8 19,6 12,3 5,0 
Resp.: 1ª; 0,0447 min-1. 
 
Exercício 12. 
 Os dados abaixo referem-se à reação de tiossulfato de sódio e iodeto de 
metileno, a 25°C, sendo a concentração expressa em unidades arbitrárias. Determine a 
ordem da reação e sua constante de velocidade. 
t (min) 0 4,75 10 20 35 55 60 
Na2S2O3 35,35 30,5 27,0 23,2 20,3 18,6 17,1 
CH3I 18,25 13,4 9,9 6,1 3,2 1,5 0 
Resp.: 2ª; 1,810-3 c-1.min-1. 
 
Exercício 13. 
 A velocidade de saponificação do acetato de metila, a 38°C, foi estudada 
preparando-se soluções 0,01 M do éster e da base e titulando-se a mistura em vários 
tempos com um ácido padrão. Os dados obtidos foram os seguintes: 
t (min) 3 5 7 10 15 21 25 
cbasex103 7,40 6,34 5,50 4,64 3,63 2,88 2,54 
Determine a ordem da reação e a constante de velocidade. 
Resp.: 2ª; 11,8 L2/mol.min. 
 
Exercício 14. 
 A partir dos dados do problema anterior, calcular o tempo necessário para que 
ocorram 95% da reação, quando as concentrações iniciais da base e do éster forem de 
0,004 M. Qual seria o período de meia-vida neste caso? 
Resp.: 404 min; 21,2 min. 
 
Exercício 15. 
 Na tabela a seguir estão relacionadas as constantes de velocidade k para a 
decomposição do N2O5 a várias temperaturas: 
T (°C) 0 25 35 45 55 65 
k (s-1) 7,87x10-7 3,46x10-5 1,35x10-4 4,98x10-4 1,40x10-3 4,87x10-3 
Determine a energia de ativação e a constante de velocidade a 50°C. 
Resp.: 103,387 kJ; 8,91x10-4 min-1. 
 
Exercício 16. 
 A 378,5°C, o tempo de meia-vida para a decomposição térmica de primeira 
ordem do óxido de etileno é 363 min e a energia de ativação da reação é 218,4 kJ/mol. 
A partir destes dados, calcule o tempo necessário para decompor 75% do óxido de 
etileno, a 450°C. 
Resp.: 13,7 min. 
 
 
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4a Lista de Exercícios – 1/2010 
 
 
 
Exercício 17. 
 A reação A + B → C ocorre em duas etapas, de acordo com o seguinte 
mecanismo: 
 
DA2 → 
CADB 1k +→+ 
 
A primeira etapa atinge rapidamente o equilíbrio e a constante de equilíbrio é K. 
Deduza a expressão para a velocidade de formação de C, em termos de K, k1 e das 
concentrações de A e B. 
Resp.: dcc/dt = k1KcA2cB. 
 
Exercício 18. 
 Um mecanismo proposto para a reação 2NO + O2 → 2NO2 é o seguinte: 
 
22
k ONNONO 1→+ 
NO2ON 2k22 →
 
2
k
222 NO2OON 3→+ 
 
Deduza a equação da taxa de formação do NO2, aplicando a aproximação do estado 
estacionário à concentração de N2O2, espécie intermediária. 
Resp.: dcNO2/dt = [2k1k3(cNO)2cO2]/[k2+k3cO2]. 
 
Exercício 19. 
 A reação de decomposição de N2O(g) em contato com uma superfície de ouro, a 
900°C, é uma reação de primeira ordem, com constante de velocidade 2,14x10-4 s-1. Se 
a pressão inicial do N2O(g), àquela temperatura, é 350 torr, calcule: 
a) a pressão de equilíbrio ao fim de 2½ horas; 
b) o tempo necessário para a decomposição de 95% do N2O. 
Resp.: 51 torr; 233 min. 
 
Exercício 20. 
 A taxa inicial v de oxidação do succionato de sódio para formação do fumarato 
de sódio pelo oxigênio dissolvido em presença da enzima succinoxidase pode ser 
representada por 
Ss cK1
V
v
+
= 
onde V é a velocidade inicial máxima obtida com uma dada quantidade de enzima, Ks é 
a constante de Michaelis-Menten e cS é a concentração do succionato de sódio. Calcule 
V e Ks a partir dos seguintes dados medidos. Obs.: Para este cálculo é conveniente 
utilizar o gráfico de Lineweaver-Burk. 
cSx103 (M) 10 2 1 0,5 0,33 
vx106 (M/s) 1,17 0,99 0,79 0,62 0,50UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE 
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