Tutoria em Química Lista de Exercícios 10

Tutoria em Química
Lista de Exercícios 10
1) Forneça a ordem da reação com relação a cada reagente e a ordem total para cada uma das
seguintes reações:
a) 2A + B
C
v = k[A][B]
b) A + 2B + C
c) 2A + B
2D
2
v = k[B][C]
2
3C
1/2
v = k[A] [C]
-1/2
2) Mostre que a unidade da constante de velocidade para a seguinte reação de primeira ordem é
-1
-1 -1
s , sabendo-se que a unidade de velocidade é mol L s .
2N2O5
4NO2 + O2
v = k[N2O5]
3) Mostre que a unidade da constante de velocidade para a seguinte reação de segunda ordem
-1 -1
-1 -1
é L mol s , sabendo-se que a unidade de velocidade é mol L s .
H2+ Br2
2HBr
v = k[H2][Br2]
4) Quando a reação abaixo foi estudada em laboratório, descobriu-se que era de primeira ordem
4
-1 -1
com relação aos dois reagentes, com uma constante de velocidade de 1,9 x 10 L mol s . Se
-5
-1
-5
-1
[NO] = 1,2 x 10 mol L e [O3] = 2,0 x 10 mol L , calcule o valor da velocidade dessa reação.
5) A reação hipotética A + B
C tem a lei de velocidade v = k[A]α[B]β. Quando [A] dobra e [B]
é mantido constante, a velocidade dobra. Mas a velocidade aumenta 4 vezes quando [B] dobra e
[A] é mantido constante. Calcule os valores de α e β .
6) Os seguintes dados experimentais foram obtidos para a reação abaixo e calcule a ordem de
reação para cada reagente e o valor de k, incluindo sua unidade.
2A + 3B
C + 2D
-1
[A] (mol L )
0,127
0,127
0,255
-1
[B] (mol L )
0,15
0,30
0,15
-1
-1
Velocidade (mol L s )
0,033
0,132
0,066
7) A decomposição de N2O5 em solução de tetracloreto de carbono é uma reação de primeira
ordem.
2N2O5
4NO2 + O2
-4
-1
A constante de velocidade a uma dada temperatura é 5,25 x 10 s . Se a concentração inicial de
-1
N2O5 é de 0,200 mol L , calcule a sua concentração após 10 min de reação.
-1
8) Se, no exercício anterior, a concentração inicial de N2O5 é de 0,100 mol L , calcule o tempo
que levará para a concentração cair para 0,0100 vezes do seu valor inicial.
9) Mostre que o tempo de meia vida para uma reação de primeira ordem é dada por:
t1/2 = ln(2) / k
e que o tempo de meia vida para uma reação de segunda ordem é dada por:
t1/2 = 1/(k[A]o)
De que forma a meia vida de uma reação de segunda ordem difere daquela de uma de primeira
ordem?
10) Os seguintes dados foram coletados para a decomposição de N2O5. Determine a constante
de velocidade para esta reação de primeira ordem.
Tempo (s)
0
5
10
15
20
25
30
35
40
-1
[N2O5] (mol L )
0,200
0,171
0,146
0,125
0,106
0,0909
0,0777
0,0664
0,0570
11) O nitrato de peroxiacetila (PAN) tem a fórmula química C2H3NO4 e é um importante irritante
pulmonar no smog fotoquímico. Um experimento para determinar a cinética de decomposição do
PAN forneceu os dados apresentados a seguir. Determinar a ordem para essa reação e calcule
a constante de velocidade.
Tempo
(min)
0,00
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
P Parcial de PAN
(Torr)
-3
2,00 x 10
-3
1,61 x 10
-3
1,30 x 10
-3
1,04 x 10
-4
8,41 x 10
-4
6,77 x 10
-4
5,45 x 10
Gabarito Final A) Ordem A = 1; Ordem B = 2; Ordem Global = 3
B) Ordem A = 0; Ordem B = 1; Ordem C = 1 2; Ordem Global = 3 2
C) Ordem A = 2; Ordem B = 0; Ordem C = −1 2; Ordem Global = 3 2
2) Demonstração
3) Demonstração
-6
-1 -1
4) V = 4,6 x 10 mol L s
5) α = 1 e β = 2
2
-2 -2
6) Ordem A = 1; Ordem B = 2; k = 12 L mol s
-1
7) [N2O5] = 0,15 mol L
3
8) t = 8,8 x 10 s
9) Demonstração
-1
10) k = 0,03 s
* O número de algarismos significativos pode variar dependendo de quais pontos o aluno
escolheu para fazer a questão.
4 -1
11) Pelo gráfico: reação de ordem 1; k = 4 x 10 s
Pressão Parcial (Torr) Pressão Parcial x Tempo 0,003 0,002 0,001 0 0 600 1200 1800 2400 3000 3600 Tempo (min) ln P x Tempo -­‐5 ln P 0 -­‐6 -­‐7 -­‐8 600 1200 1800 2400 3000 3600 Tempo (min) Questão Desafio – TQ 10 O íon benzenodiamônio, C6H5N2+ (aq), reage com a água, de acordo com a reação a seguir: C6H5N2+(aq) + H2O(l) à C6H5OH(aq) + N2(g) + H+ (aq) Nas condições da reação a água se encontra em grande excesso, consequentemente a velocidade da reação só depende da variação da concentração molar do C6H5N2+ (aq). A constante de velocidade da reação, em s-­‐1, varia conforme mostrado no gráfico ln k versus 1/T abaixo. a) Escreva a lei de velocidade para a reação a 301 K, incluindo o valor numérico da constante de velocidade. b) Calcule a concentração molar de C6H5N2+ (aq) e de C6H5OH(aq) após 120 s de reação, a 301K, considerando que a concentração inicial de C6H5N2+ (aq) é de 1,00 x 10-­‐2mol L-­‐1. c) Calcule o tempo de meia vida do C6H5N2+ (aq) na reação, a 301 K. d) Calcule a energia de ativação da reação.