Lista de exercícios 1 - Cinética Química: Lei cinética.

Departamento de Educação – Química
Química Analítica Qualitativa – Cinética Química: Lei cinética
Prof. Ms. Ricardo Honda
Lista de exercícios 1
Cinética Química: Lei cinética
1. A reação NO2 (g) + CO (g) → CO2 (g) + NO (g) é de
segunda ordem em relação ao NO2 (g) e de ordem zero
em relação ao CO (g). Em determinadas condições de
pressão e temperatura, essa reação ocorre com
velocidade v. Se triplicarmos a concentração de NO2 (g)
e duplicarmos a concentração de CO (g), a nova
velocidade de reação v1 será igual a:
A cinética desta reação foi estudada e verificou-se que,
triplicando a concentração de peróxido de hidrogênio
(H2O2) e mantendo-se as demais concentrações
inalteradas, a velocidade da reação triplicava.
Entretanto, mantidas as concentrações de iodeto (I-) e
de água oxigenada fixas, reduzir a concentração de
ácido (H+) para a metade não influenciou a velocidade
da reação. Se, por outro lado, fosse duplicada a
a) 3 v
b) 6 v
c) 9 v
d) 12 v
e) 18 v
concentração de ânion iodeto e fossem mantidas as
demais concentrações inalteradas, a velocidade da
2. Considere a reação a seguir e sua respectiva reação duplicava. Segundo esses experimentos,
expressão da lei da velocidade:
determine a equação de velocidade que melhor
N2 + 3 H2 → 2 NH3
v = k · [N2] · [H2]3
representa a cinética desta reação.
a) Como variará a velocidade se a concentração molar 7. Os dados da tabela a seguir referem-se à
de N2 for triplicada?
decomposição do aldeído acético:
b) Como variará a velocidade se a concentração molar
X CH3CHO (g) → Produtos
de H2 for triplicada?
em que X é o coeficiente do aldeído acético.
c) Como variará a velocidade se a concentração molar
[CH3CHO]
velocidade da reação
Experimento
de H2 e N2 forem triplicadas simultaneamente?
mol/L
mol ∙ L–1 ∙ s–1
I
0,1
0,2
3. Uma certa reação química é representada pela
II
0,2
0,8
equação:
III
0,3
1,8
2 A (g) + 2 B (g) → C(g)
IV
0,6
7,2
em que A, B e C significam as espécies químicas que
são
colocadas
para
reagir.
Verificou-se A equação da velocidade desta reação é:
experimentalmente numa certa temperatura que a
velocidade desta reação quadruplica com a duplicação a) v = k [CH3CHO]
c) v = k [CH3CHO]2
3
da concentração da espécie A, mas não depende das b) v = k [CH3CHO]
d) v = k [CH3CHO]4
concentrações das espécies B e C. Escreva a lei da
velocidade desta reação.
8. A tabela que segue indica valores das velocidades de
reação e as correspondentes molaridades dos
4. Experimentalmente, observou-se que a velocidade de reagentes em idênticas condições, para o processo
formação da substância C, através da reação:
químico representado pela equação:
2 A (g) + B (g) → C(g)
3X+2Y→Z+5W
é independente da concentração de B e quadruplica
[X]
[Y]
velocidade da reação
–1
–1
quando a concentração de A é dobrada. A expressão Experimento mol/L
mol/L
mol ∙ L ∙ min
de velocidade (v) da reação, admitindo-se que k é a
I
5
10
10
velocidade específica, é:
II
10
10
40
III
a) v = [A]4
b) v = [A] ∙ [B]
c) v = k ∙ [C] / [A]2 ∙ [B]
d) v = k ∙ [A]2
e) v = k ∙ [2A]2 ∙ [B]
10
20
40
A equação de velocidade desse processo é:
a) v = k [X]3 [Y]2
b) v = k [X]2 [Y]2
c) v = k [X]0 [Y]2
5. Considere a seguinte reação em fase gasosa.
2 H2 (g) + O2 (g) → 2 H2O (g)
O estudo cinético dessa reação revelou os seguintes
comportamentos.
1 – Quando se duplica a concentração de oxigênio, a
velocidade também duplica.
2 – Quando se triplica a concentração de hidrogênio, a
velocidade também triplica.
Considerando a equação química e as informações
acima, escreva a equação que representa a lei de
velocidade da reação.
d) v = k [X]2 [Y]0
e) v = k [X]2 [Y]3
9. O monóxido de carbono é um gás incolor, sem cheiro
e muito reativo. Ele reage, por exemplo, com o gás
oxigênio formando o dióxido de carbono, de acordo com
a equação química a seguir.
2 CO (g) + O2 (g) → 2 CO2 (g)
Experimentalmente observam-se as informações que
estão no quadro a seguir.
Experimento
I
II
III
6. O íon iodeto é oxidado em meio ácido pela água
oxigenada (solução aquosa de peróxido de hidrogênio),
segundo a equação:
H2O2 (aq) + 2 H+ (aq) + 2 l– (aq) → I2 (aq) + 2 H2O (l)
1
[CO]
mol/L
4
8
4
[O2]
mol/L
4
4
8
velocidade da reação
–1
–1
mol ∙ L ∙ min
0,75
3
1,5
2
2
–2 –1
Considerando a equação química e os dados do c) v = k [Cl2(g)] ; k = 2,25 L .mol .s
1
2
d)
v
=
k
[CO(g)]
[Cl
(g)]
;
k
=
18,8
L2.mol–2.s–1
quadro, escreva a equação que representa a lei de
2
1
1
e) v = k [CO(g)] [Cl2(g)] ; k = 0,28 L2.mol–2.s–1
velocidade da reação.
14. A cinética da reação 2 HgCl2 +C2O42- → 2 Cl- + 2
CO2 + Hg2Cl2 foi estudada em solução aquosa,
seguindo o número de mols de Hg2Cl2 que precipita por
litro de solução por minuto. Os dados obtidos estão na
tabela.
10. Os dados empíricos para a velocidade de reação, v,
indicados no quadro a seguir, foram obtidos a partir dos
resultados em diferentes concentrações de reagentes
iniciais para a combustão do gás A, em temperatura
constante.
Experimento
I
II
III
[A]
mol/L
1
2
1
[O2]
mol/L
4
4
2
velocidade da reação
–1
–1
mol ∙ L ∙ min
-4
4 ∙ 10
-4
32 ∙ 10
-4
2 ∙ 10
Experimento
I
II
III
A equação de velocidade para essa reação pode ser
escrita como v = k.[A]x.[O2]y, em que x e y são,
respectivamente, as ordens de reação em relação aos
componentes A e O2. Assim, de acordo com os dados
empíricos obtidos, os valores de x e y são,
respectivamente,
Concentração inicial
(mol/L)
2HgCl2
C2O4
0,100
0,15
0,100
0,30
0,050
0,30
Velocidade
inicial
(mol/L.min)
-5
1,8 ∙ 10
-5
7,2 ∙ 10
-5
3,6 ∙ 10
a) Determine a equação de velocidade da reação.
b) Calcule o valor da constante de velocidade da
reação.
c) Qual será a velocidade da reação quando [HgCl2] =
0,010 mol/L e [C2O42-] = 0,010 mol/L?
15. A reação que ocorre entre os íons brometo (Br–) e
bromato (BrO3–) em meio ácido (H+), formando o bromo
11. Foram obtidos os seguintes dados experimentais (Br2), é representada pela equação
para a reação X + Y → Z:
BrO3– + 5 Br– + 6 H+ → 3 Br2 + 3 H2O
[X]
[Y]
velocidade da reação Um estudo cinético dessa reação em função das
Experimento
–1
–1
mol/L
mol/L
mol ∙ L ∙ s
concentrações dos reagentes foi efetuado, e os dados
-3
I
0,30
0,15
9,0 ∙ 10
obtidos estão listados na tabela a seguir:
a) 1 e 3.
b) 2 e 3.
II
III
0,60
0,30
c) 3 e 1.
d) 3 e 2.
0,30
0,30
e) 2 e 1.
-2
3,6 ∙ 10
-2
1,8 ∙ 10
-
Qual o valor da constante de velocidade dessa reação?
12. Considere a reação a seguir, que está ocorrendo a
556 K.
2 HI (g) → H2 (g) + I2 (g)
Essa reação tem a sua velocidade monitorada em
função da concentração, resultando na seguinte tabela.
[HI]
velocidade da reação
Experimento
mol/L
mol ∙ L–1 ∙ s–1
I
0,01
3,5 ∙ 10-11
II
0,02
14 ∙ 10-11
-
+
Experimento
[BrO3 ]
mol/L
[Br ]
mol/L
[H ]
mol/L
I
II
III
IV
0,10
0,20
0,20
0,10
0,10
0,10
0,30
0,10
0,10
0,10
0,10
0,20
velocidade da
reação
–1
–1
mol ∙ L ∙ s
–3
1,2 × 10
–3
2,4 × 10
–3
7,2 × 10
–3
4,8 × 10
a) Considerando-se as observações experimentais,
determine a lei de velocidade da reação.
b) Calcule o valor da constante de velocidade da
reação.
c) o valor da velocidade da reação quando [BrO3-] = [Br-]
= [H+] = 0,20 mol/L.
Nessas condições, o valor da constante cinética da 16. A tabela abaixo apresenta os resultados obtidos
para o estudo cinético de uma reação química
reação em L ∙ mol–1 ∙ s–1, é:
elementar genérica na forma aA + bB + cC → D + E.
–11
–7
velocidade da
a) 3,5 × 10 .
d) 3,5 × 10 .
[A]
[B]
[C]
–11
–7
Experimento
reação
b) 7,0 × 10 .
e) 7,0 × 10 .
mol/L
mol/L mol/L
–1
–1
mol ∙ L ∙ s
c) 3,5 × 10–9.
–4
I
II
III
IV
13. O gás cloreto de carbonila, COCl2 (fosgênio),
extremamente tóxico, é usado na síntese de muitos
compostos orgânicos. Conhecendo os seguintes dados
coletados a uma dada temperatura:
Experimento
I
II
III
Concentração inicial
(mol/L)
CO (g)
Cl2 (g)
0,12
0,20
0,24
0,20
0,24
0,40
0,10
0,20
0,10
0,10
0,10
0,10
0,20
0,10
0,10
0,10
0,10
0,20
8,0 × 10
–3
1,6 × 10
–3
1,6 × 10
–3
3,2 × 10
a) Determine a lei de velocidade da reação.
b) o valor da velocidade da reação quando [A] = [B] =
[C] = 0,20 mol ∙ L–1.
Velocidade
inicial
(mol/L.s)
0,09
0,18
0,72
Gabarito: 1. C; 2. a) velocidade irá triplicar; b) velocidade irá
aumentar 27 vezes; c) velocidade irá aumentar 81 vezes; 3. v = k ∙
[A]2; 4. D; 5. v = k ∙ [H2]1 ∙ [O2]1; 6. v = k ∙ [H2O2]1 ∙ [I-]1; 7. C; 8. D; 9.
v = k ∙ [CO]2 ∙ [O2]1; 10. C; 11. 0,2 L ∙ mol-1 ∙ s-1; 12. D; 13. D; 14. a)
1
2- 2
2
-2
∙ min-1; c) v = 8 ∙ 10-9
a expressão da lei de velocidade e o valor da constante v = k ∙ -1[HgCl2]-1 ∙ [C2O4 ] ; b) 0,008- L1 ∙ mol
- 1
+ 2
mol
∙
L
∙
min
;
15.
a)
v
=
k
∙
[BrO
]
∙
[Br
]
∙
[H
] ; b) 12 L3 ∙ mol-3 ∙
3
k de velocidade para a reação que produz o cloreto de -1
-1
-1
2
v = 0,0192 mol ∙ L ∙ s ; 16. a) v = 8 ∙ [A] ∙ [B] ∙ [C] ; b) 1,28 ∙
carbonila, CO (g) + Cl2 (g) → COCl2 (g), são, s10;-2c)mol
∙ L-1 ∙ s-1.
respectivamente:
a) v = k [CO(g)]1 + [Cl2(g)]2; k = 0,56 L2.mol–2.s–1
b) v = k [CO(g)]2[Cl2(g)]1; k = 31,3 L2.mol–2.s–1
2