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sexta-feira, 8 de abril de 2022

CINÉTICA QUÍMICA

 01) A reação do relógio de iodo é bastante comum em feiras de ciências e em demonstrações didáticas.

Nela, a ocorrência de várias reações que envolvem Iodo e compostos, contendo enxofre em diversos estados de oxidação, leva à formação de uma coloração azul súbita, dependente da concentração dos reagentes. Uma possibilidade de realização dessa reação usa persulfato, tiossulfato e iodeto, e, nesse caso, uma das etapas é a reação entre o íon persulfato (S2O82-) e o íon iodeto (I-), cuja velocidade de decomposição do persulfato foi determinada e encontra-se na tabela abaixo.

 Experimento     Concentrações iniciais (mol.L-1)    Velocidade S2O82- inicial (mol.L-1.s-1)

                              S2O82-                   I-

                           0,08              0,16                                0,512

                           0,08              0,32                                1,024

                           0,32              0,16                                2,048

                           0,16              0,40                                   X

 Assinale a alternativa que apresenta a velocidade inicial “X” do experimento 4, em mol L-1 s-1, tendo em vista as condições expressas acima.

 (A) 0,512          B) 2,048           (C) 2,560           (D) 6,400            (E) 8,120


     Resumos teóricos

 Velocidade de uma reação (v): também conhecida como lei cinética é calculada levando em consideração a concentração dos reagentes (A e B) em um certo momento, a ordem da reação referente a cada reagente e a constante de velocidade.

 Ordem da reação (α e β): expressa a influência da variação da concentração dos reagentes na velocidade da reação. Valor determinado experimentalmente.

 Constante de velocidade (K): constante de proporcionalidade (velocidade) da reação, seu valor depende da temperatura, da superfície de contato e da presença de um catalisador.

 Lei cinética da velocidade: v = K . [A]α  . [B]β

     Resolução do teste

 Reagentes: [A (persulfato) = S2O82- e B (Iodeto) = I-]

 Tabela de dados experimentais: na da comparação das velocidades nos experimentos 1 e 2, observa-se que a velocidade é diretamente proporcional à concentração do iodeto (com ordem parcial 1 = α), pois quando a concentração do iodeto dobra a velocidade também dobra.

 A comparação entre os experimentos 1 e 3 mostra que a velocidade é também diretamente proporcional à concentração do persulfato (também com ordem parcial 1 = β), pois quando a concentração do persulfato dobra a velocidade também dobra.

 Assim, a velocidade pode ser expressa como: v = k [S2O82-]1 x [I1-]1

 Para calcular a velocidade “X” precisamos ainda da constante de velocidade que tem um valor constante para cada reação.

 Vamos usar o experimento 1: v = 0,512; [S2O82-]1 = 00,8 e [I1-]1 = 0,16

 v = k [S2O82-]1 x [I1-]1 => 0,512 = K . 0,08 . 0,16 = 40

 Velocidade inicial “X”: v = k.[S2O82-]1. [I1-]1 => v = 40 x 0,16 x 0,40 = 2,56

      Resposta: letra C


02) Em um estudo de tratamento de efluentes líquidos por eletrodiálise com diferentes concentrações iniciais de Cu2+, foram obtidos os seguintes dados de velocidade de migração (V) de Cu2+ para o compartimento catódico, em função do tempo.

 Experimento        Concentração inicial de Cu2+ (mol/L)     V inicial (mol/L.min)

 Experimento 1                 0,003                                                 1,2

 Experimento 2                0,012                                                 4,8

 Experimento 3                0,024                                                 9,6

 Com base nos dados, conclui-se que a ordem de reação e o valor da constante de velocidade, em min-1, são, respectivamente,

 a) 1 e 400         b) 2 e 400           c) 1 e 0,0025           d) 2 e 0,0025

        Resumos teóricos

 Velocidade de uma reação (v): também conhecida como lei cinética é calculada levando em consideração a concentração dos reagentes (A e B) em um certo momento, a ordem da reação referente a cada reagente e a constante de velocidade.

 Ordem da reação (α e β): expressa a influência da variação da concentração dos reagentes na velocidade da reação. Valor determinado experimentalmente.

 Constante de velocidade (K): constante de proporcionalidade (velocidade) da reação, seu valor depende da temperatura, da superfície de contato e da presença de um catalisador.

Lei cinética da velocidade: v = K . [A]α


      Resolução do teste

 Reagente: [A = Cu2+]

 Tabela de dados experimentais: na da comparação das velocidades nos experimentos 1 e 2, observa-se que a velocidade é diretamente proporcional à concentração do cátion cobre (com ordem parcial 1 = α), pois quando a concentração do cátion cobre quadruplica a velocidade também quadruplica.

 Assim, a velocidade pode ser expressa como: v = k [Cu2+]1

 Ordem da reação: primeira ordem

 Cálculo da constante de velocidade usando os dados experimentais da reação.

 Vamos usar o experimento 1: v = k [Cu2+]=> 1,2 = K . [0,003]1

 K = 1,2 / 0,003 = 400

        Resposta: letra A


03) O tempo de meia-vida é definido como o tempo necessário para que a concentração inicial de reagente seja reduzida à metade. Uma reação química do tipo A => B tem a concentração do reagente A e a velocidade instantânea de decomposição monitoradas ao longo do tempo, resultando na tabela abaixo.

     t (min)                  [A] (mol .L–1 )                  v (mol .L–1 .min–1 )

       0                                1,20                                0,0832

       5                                0,85                                0,0590

       10                              0,60                                0,0416

       15                              0,42                                0,0294

       20                              0,30                                0,0208


       A ordem dessa reação e o tempo de meia vida do reagente A são, respectivamente,

a) ordem zero, 5 minutos            b) primeira ordem, 5 minutos      c) primeira ordem, 10 minutos  

d) segunda ordem, 5 minutos      e) segunda ordem, 10 minutos


Resumos teóricos

ORDEM: são os expoentes da equação de velocidade que representam a influência da variação da concentração do reagente na velocidade instantânea da reação.

 Seja a reação:  A(g) =>  B(g)

 Equação da velocidade instantânea => v = K . [A]x , que representa o produto entre a constante de velocidade (K) e a concentração do reagente (A) elevada a um expoente “x” que representa da ordem da reação em relação ao reagente A.

 Meia vida: é o tempo necessário para que a metade da quantidade de amostra desapareça.


     Resolução do teste

 t (min)       [A] (mol L1)        v (mol L1 min1)

 0                       1,20                       0,0832

 5                       0,85                       0,0590

 10                     0,60                       0,0416

 15                     0,42                       0,0294

 20                     0,30                        0,0208


 Velocidade no tempo zero => v = K . [1,20]x = 0,832

 Velocidade no tempo 10 minutos => v = K . [0,6]x = 0,416

 Velocidade no tempo 20 minutos => v = K . [0,3]x = 0,208

 A escolha dos tempos foi visando facilidade no cálculo matemático (0,3 é a metade de 0,6 e este é a metade de 1,20).

 Observe que a concentração ficou a metade após 10 minutos e a velocidade também e ao passar mais 10 minutos ficou novamente a metade, ou seja a velocidade é diretamente proporcional a variação da concentração do reagente.

Ordem da reação: para o cálculo dar a metade o valor de “x” deve ser igual a 1, ou seja reação de primeira ordem em relação ao reagente A.

 Tempo de meia vida é igual a 10 minutos.

       Resposta: letra C


04) Na reação NO2(g) + CO(g) => CO2(g) + NO(g)

 A lei cinética é de segunda ordem em relação ao dióxido de nitrogênio e de ordem zero em relação ao monóxido de carbono. Quando, simultaneamente, dobrar-se a concentração de dióxido de nitrogênio e reduzir-se a concentração de monóxido de carbono pela metade, a velocidade da reação

a) será reduzida a um quarto do valor anterior         b) será reduzida à metade do valor anterior              c) não se alterará                  d) duplicará                e) aumentará por um fator de 4 vezes

 

     Resolução do teste

 A lei cinética é de segunda ordem em relação ao dióxido de nitrogênio significa que na equação de velocidade terá expoente igual a 2 e de ordem zero em relação ao monóxido de carbono significa que na equação de velocidade terá expoente igual a zero

 Velocidade: v = K . [NO2]2 . [CO]0

 Ordem zero significa que qualquer variação da concentração de monóxido de carbono elevado no expoente zero será igual a 1 e não vai alterar a velocidade da reação.

 Segunda ordem significa que qualquer variação da concentração do dióxido de nitrogênio será elevada no expoente dois (ao quadrado) e a velocidade da reação aumenta na mesma proporção.

     Resposta: letra E

CINÉTICA QUÍMICA

 05) Uma reação monomolecular de primeira ordem, em fase gasosa, ocorre com uma velocidade de 5,0 mol .L-1.min-1 quando a concentração do reagente é de 2,0 mol .L-1.

A constante de velocidade dessa reação, expressa em min-1, é igual a:

      a) 2,0          b) 2,5          c) 5,0         d) 7,0         e) 10,0

     

      Resumo teórico

Reação monomolecular de primeira ordem: é representada na equação de velocidade por um reagente com expoente igual a 1. 

Lei cinética da velocidade: v = K . [A]1 


     Resolução do teste

v = K . [A]1 => 5,0 mol .L-1.min-1 = K . [2,0 mol .L-1]1  => k = 2,5 min-1 

     Resposta: letra B


06) Sob determinadas condições, verificou-se que a taxa de produção de oxigênio na reação abaixo é de 8,5 .10-5mol.L-1s-1.

                                N2O5(g) => N2O4(g)  +  ½O2(g)

 Se a velocidade permanecer constante, ao longo de 5 minutos, a diminuição da concentração de N2O5 será de

 a) 8,5 .10-5 mmol.L-1        b) 51 mmol.L-1           c) 85 mmol.L-1          d) 17 mol.L-1        e) 51 mol.L-1


     Resumo teórico: o teste se refere a velocidade média, pois fala em intervalo de tempo igual a 5 minutos.

Velocidade média = Variação da quantidade / variação de tempo

A velocidade média de cada substância da reação é diretamente proporcional a proporção entre seus coeficientes, ou seja:

1N2O5(g) => 1N2O4(g)  +  ½O2(g)

VO2 = 1 x 8,5 .10-5mol.L-1s-1

VN2O4 = 2 x 8,5 .10-5mol.L-1s-1

VN2O5 = 2 x 8,5 .10-5mol.L-1s-1


     Resolução do teste

Se a velocidade permanecer constante, ao longo de 5 minutos, a diminuição da concentração de N2O5 será de

Leitura da velocidade média do N2O5: VN2O5 = 2 x 8,5 .10-5mol.L-1s-1

A diminuição será de 2 x 8,5 .10-5 mols por um litro e por um segundo.

Cálculo matemático por regra de três direta.

5 minutos = 5 x 60 segundos = 300 segundos

2 x 8,5 .10-5 mols/L ............... 1 segundo

X mols ............................... 300 segundos

X = 5.100 x 10-5 mols/L = 51 x 10x 10-5 mols/L = 51 x 10-3 mols/L =

= 51 milimols/L = 51mmol/L = 51 mmol.L-1    

     Resposta: letra B


07)  A isomerização de 1 mol de 1,2-dicloroeteno foi realizada em um frasco fechado, obtendo-se os seguintes valores de conversão em função do tempo:

                               Tempo (min)        A (mols)

        0                      1,00

10                     0,90

20                     0,81

30                     0,73

  Nos primeiros 10 minutos de reação a velocidade média de isomerização em mol/min é

 a) 8,00 .10–3       b) 1,00 .10–2        c) 9,00 .10–2       d) 1,00 .102        e) 1,25 .102

     Resolução do teste

média = (0,9 - 1,00) / 10

média =  -1,00 . 10–2 mol/min

Obs: o sinal negativo é para indicar que a substância esta sendo consumida, não tem necessidade de aparecer na resposta. 

     Resposta: letra B


08) Considere a reação: 1N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g)

 Para determinar a velocidade da reação, monitorou-se a concentração de hidrogênio ao longo do tempo, obtendo-se os dados contidos no quadro que segue.

         Tempo(s)       Concentração(mol .L-1)

    0                         1,00

  120                        0,40

 Com base nos dados apresentados, é correto afirmar que a velocidade média de formação da amônia será

       a) 0,10 mol .L–1.min1          b) 0,20 mol .L–1.min–1           c) 0,30 mol .L–1.min–1         

       d) 0,40 mol .L–1.min–1           e) 0,60 mol .L–1.min–1

 

      Resolução do teste

 Velocidade média: é o quociente entre a variação da quantidade da substância pela variação de tempo.

 A velocidade média de cada substância participante da reação segue a proporção entre seus coeficientes.

 Transformando o tempo para minutos, pois as respostas são em: mol .L–1.min–1

 60 segundos ..................  1 minuto

120 segundo ..................  X minutos

 X = 2 minutos

 Velocidade média para o gás Hidrogênio (H2)

 VH2 = (0,40 – 1,00) mols / 2 – 0 = - 0,60/2 = - 0,30 mols/minuto

 A velocidade média de formação da amônia: segue a proporção entre seus coeficientes.

 Leitura dos coeficientes: 1N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g)

 Logo 0,30 mols/min corresponde ao coeficiente 3 do gás Hidrogênio.

 Calculando para o gás amônia (NH3).

 0,30 ............... 3

 X .................... 2

 X = 0,20mols/minuto


     Resposta: letra B