7- Lista de exercícios – Cinética 1) Para cada uma das seguintes

Profa. Marcia Margarete Meier
Disciplina QGE2001
7- Lista de exercícios – Cinética
1) Para cada uma das seguintes reações em fase gasosa, indique como a
velocidade de desaparecimento de cada reagente está relacionada à velocidade
de aparecimento de cada produto:
a) H2O2 (g) → O2 (g) + H2(g)
b) 2N2O(g) → 2N2 (g) + O2 (g)
c) N2 (g) + 2H2 (g) → 2NH3 (g)
2) Para cada uma das seguintes reações na fase gasosa, escreva a expressão da
velocidade em termos de aparecimento de cada produto ou desaparecimento de
cada reagente, de modo que as velocidades sejam iguais entre si:
a) 2HBr(g) → H2 (g) + Br2 (g)
b) 2SO2 (g) + O2 (g) → 2 SO3(g)
c) 2NO(g) + 2H2 (g) → H2 (g) + 2 H2O(g)
3) Uma reação A + B → C, obedece à seguinte lei de reação:
velocidade = k[A]2[B].
a) Se [A] é dobrada, como variará a velocidade? A constante de velocidade
variará? Justifique sua resposta.
b) Quais são as ordens de reação para A e B? Qual é a ordem de reação total?
c) Qual a unidade da constante de velocidade?
d) Respostas: se [A] dobra, a velocidade aumentará de um fator de quatro; a
constante de velocidade, k, não varia. A velocidade é proporcional a [A]2;
dessa forma, quando o valor de [A]dobra, a velocidade varia de 22, ou 4. A
constante de velocidade, k, é a constante de proporcionalidade que não
varia, a menos que a temperatura varie. B) A reação é de segunda ordem em
A, primeira ordem em B e de terceira ordem como um todo. C) unidade de
k = mol-2 Ls-1.
4) A decomposição de N2O5 acontece como segue:
2N2O5 → 4NO2 + O2.
A Lei de velocidade é de primeria ordem em relação a N2O5. A 64 oC a
constante de velocidade é 4,82 x 10-3 s-1. (a) Escreva a lei de velocidade para
reação; b) Qual é a velocidade de reação quando a concentração de N2O5 for
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0,0240 mol/L? c) O que acontece à velocidade quando a concentração de N2O5
é dobrada para 0,0480 mol/L?
Resposta: a) velocidade de k[N2O5], b) 1,16 x 10-4 c) a velocidade da reação
dobra.
5) Considere a seguinte reação:
CH3Br(aq) + OH-(aq) → CH3OH(aq) + Br-(aq)
A lei de velocidade para essa reação é de primeira ordem em relação ao
brometo de metila e de primeira ordem em relação à hidroxila. Quando
[CH3Br]= 5,0 x 10-3 mol/L e [OH-] é 0,050 mol/L, a velocidade de reação é
0,0432 mol/L.s.
a) Qual é o valor da constante de velocidade?
b) Qual a unidade da constante de velocidade?
c) O que aconteceria à velocidade se a concentração de OH- fosse tripicada?
Resposta: a) 1,7 x 10 -2 mol-1 L.s-1; c) a velocidade triplica.
6) Para uma reação de forma: A + B + C → produtos, as seguintes
observações são feitas: dobrando-se a concentração de A dobra-se a
velocidade, e triplicando-se a concentração de B, não se altera a velocidade,
triplicando-se a concentração de C aumenta-se a velocidade por um fator de 9.
Qual é a Lei de velocidade para esta reação?
Resposta: velocidade = [A][C]2.
7) A velocidade inicial de uma reação A+B → C foi medida para várias
concentrações iniciais diferentes de A e B, e os resultados são como seguem:
Número do
experimento
1
2
3
[A] mol/L
[B] mol/L
0,100
0,100
0,200
0,100
0,200
0,100
Velocidade inicial
(mol/L.s)
4,0 x10-5
4,0 x10-5
16 x10-5
Usando esses dados, determine (a) a lei de velocidade para a reação; b) a
magnitude da constante de reação; c) a velocidade de reação quando [A] = 0,050
mol/L e [B] 0,100 mol/L
Resposta: A) zero em relação a B; 2 em relação a A; B) 4 x10-5 L/mol.s; C) 1,0
x10-4 mol/L.s
Brown 494
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8) O íon iodeto reage com o íon hipoclorito (o ingrediente ativo de alvejantes
clorados) da seguinte forma: OCl- + I- → OI- + Cl-. Essa reação rápida
fornece os seguintes dados de velocidade:
[OCl-], mol/L
[I- ], mol/L
Velocidade, mol/L.s
-3
-3
1,5 x 10
1,5 x 10
1,36 x 10-4
3,0 x 10-3
1,5 x 10-3
2,72 x 10-4
1,5 x 10-3
3,0 x 10-3
2,72 x 10-4
a) Escreva a lei de velocidade para essa reação. B) Calcule a constante de
velocidade. C) Calcule a velocidade quando [OCl-] = 1,0 x 10-3 mol/L e [I-]
= 5,0 x 10-4 mol/L.
Resposta: a)reação de primeira ordem em relação aos dois reagentes, e de
segunda ordem global. B) 60, 4 L/mol.s. c) 3,02 x 10-5 mol/L s.
9) Os dados na tabela são para a reação de NO e O2 a 660 K.
NO(g) + ½ O2(g) → NO2(g)
Concentração de Reagente (mol/L)
[NO]
[O2]
Velocidade de
desaparecimento do NO
(mol/L.s)
0,010
0,010
2,5 x10-5
0,020
0,010
1,0 x10-4
0,010
0,020
5,0 x10-5
a) Determine a ordem da reação para cada reagente. R: Segunda ordem em
relação a NO e de primeira ordem em relação ao O2.
b) Escreva a equação de velocidade para a reação. R: velocidade = -∆[NO]/
∆T = k[NO]2[O2].
c) Calcule a constante de velocidade. R: 25 L2/mol2.s.
d) Calcule a velocidade (em mol/L.s) no instante quando [NO] = 0,015 mol/L
e [O2]= 0,0050 mol/L. R: 2,8 x 10 -5 mol/L.s
e) No instante quando NO está reagindo a uma velocidade de 1,0 x 10-4
mol/L.s, qual é a velocidade em que O2 está reagindo e NO2 está se
formando? R: -∆[NO]/ ∆T = 1,0 x 10-4 mol/L.s; -∆[O2]/ ∆T = 5,0 x 10 -5
mol/L.s; -∆[NO2]/ ∆T = 1,0 x 10-4 mol/L.s
10)
O isótopo radioativo 64Cu é usado na forma de acetato de cobre (II) para
estudar a doença de Wilson. O isótopo tem uma meia-vida de 12,70 horas.
Qual fração de acetato de cobre (II) radioativo permanece após 64 horas?
Resposta: 0,030
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11)
A decomposição de SO2Cl2 (cloreto de sulfurila) é de primeira ordem em
relação ao cloreto de sulfurila, e a reação tem uma meia-vida de 245 minutos a
600 K. Se você inicar com 3,6 x 10-3 mol de SO2Cl2 em um frasco de 1,0 L,
quanto tempo levará para a quantidade de SO2Cl2 diminuiur a 2,00 x 10-4 mol?
Resposta: 1,0 x 103 minutos
12)
Uma maneira alternativa para encontrar a Lei de Velocidade é
acompanhar uma reação ao longo do tempo e aplicar o método gráfico. O
monóxido de nitrogênio decompõem-se sobre uma superfície de ouro a 900 oC.
N2O → N2(g) + ½ O2 (g)
Suponha que você acompanhou essa reação e coletou os dados a seguir:
Tempo (min)
[N2O] mol/L
15
0,0835
30
0,0680
80
0,0350
120
0,0220
Verifique graficamente se a reação é de primeira ordem. Determine a constante
de velocidade a partir do gráfico. Usando a lei de velocidade e o valor de k,
determine a velocidade de decomposição quando [N2O] = 0,035 mol/L.
Resposta: O gráfico de ln [N2O] vs. tempo é linear, portanto é uma reação de
primeira ordem. k = 0,0128 min-1. A velocidade quando [N2O] = 0,035 mol/L =
4,5 x 10-4 mol/L.min.
13)
Quando aquecido, o tetrafluoretileno dimeriza para formar
octafluorciclobutano.
C2F4 (g) → ½ C4F8 (g)
[C2F4] mol/L
Tempo (s)
0,100
0
0,080
56
0,060
150
0,040
335
0,030
520
Para determinar a velocidade desta reação a 488K, os dados na tabela foram
coletados. A análise foi feita de modo gráfico. Determine:
a) Qual é a lei da velocidade para essa reação?
b) Qual é o valor da constante de velocidade?
c) Qual é a concentração de C2F4 após 600 segundos?
d) Quanto tempo levará até que a reação fique 90% completa?
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Resposta: a) ao elaborar um gráfico de 1/ C2F4 vs. tempo obtem-se uma reta,
portanto a reação é de segunda ordem. Dessa forma a lei da velocidade é
velocidade= k [C2F4]2. b) 0,045 L/mol. s retirado a partir da inclinação da reta.
C) 0,03 mol/L (usando um algarismo significativo). D) tempo = 2000s, usando
k determinado no item b.
14)
Qual é a ideia central da teoria das colisões? Quais fatores determinam
se uma colisão entre duas moléculas levarão a uma reação química? De acordo,
com o modelo (teoria) de colisão, por que a temperatura afeta o valor da
constante de velocidade?
15)
Calcule a energia de ativação, Ea, para a reação:
2N2O5 (g) → 4 NO2(g) + O2(g)
a partir das constantes de velocidade observadas: k (a 25 oC) = 3,46 x 10-5 s-1 e
k (a 55oC) = 1,5 x 10-3 s-1. Resposta: 102 kJ/mol.
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