The present tenses

EXERCÍCIOS (RECUPERAÇÃO)
Professor:
ALEX
ALUNO(A):______________________________________________________________________
DATA: 18/09/2015
Físico-Química
Cinética Química
tempo (min)
150
1
240
2
3
300
Escreva a equação balanceada da reação e calcule a
velocidade média da reação, em mol  min1, no intervalo
entre 1 minuto e 3 minutos.
Dado:
Volume molar do CO2 nas condições ambientes =
1. A indústria de doces utiliza grande quantidade de
açúcar invertido para a produção de biscoitos, bolos,
bombons, dentre outros produtos. O açúcar invertido
consiste em um xarope transparente, isento de odores,
com poder edulcorante maior que o da sacarose e é obtido
a partir da reação de hidrólise ácida ou enzimática, de
acordo com a equação:
catalisador
C11H22O11  H2O 
 C6H12O16  C6H12O16
sacarose
glicos e
volume de gás (cm3 )
frutose
25,0 L  mol1
Em uma reação de hidrólise enzimática, inicialmente, a
concentração de sacarose era de 0,12 mol  L1. Após 10 h
4. Ralos de pias de cozinhas e próximas a churrasqueiras
entopem com frequência. Ao solicitar o serviço de
desentupimento, o profissional sugeriu uma prática que é
bastante comum: dissolver meio quilograma de soda
cáustica num balde de água fervente e em seguida jogar a
solução resultante ainda quente na pia ou ralo entupido.
Segundo o profissional, a solução quente é capaz de
dissolver a gordura que causa o entupimento. A gordura é
composta por triacilgliceróis (triéster de glicerol e ácidos
carboxílicos de cadeia alquílica longa).
a) Que reação química ocorreu, que foi capaz de dissolver a
gordura que causou o entupimento?
b) Por que utilizar água quente do ponto de vista cinético?
de reação, a concentração caiu para 0,06 mol  L1 e, após
20 h de reação, a concentração caiu para 0,03 mol  L1.
Determine a meia-vida da reação e a velocidade média de
consumo da sacarose, em mol  L1  min1, no intervalo
entre 600 e 1200 min.
2. Considere o gráfico da atividade catalítica de uma
enzima (proteínas) e o aumento progressivo da
temperatura da reação.
5. O ácido acetilsalicílico, analgésico largamente utilizado,
submete-se a reações de hidrólise em meio ácido ou
básico. A fim de estudar a estabilidade do ácido
acetilsalicílico em meio básico, acompanhou-se a
velocidade de sua hidrólise, que leva à produção de acetato
e salicilato, em função do pH do meio e da sua
concentração inicial. Os dados coletados estão na tabela a
seguir.
Velocidade inicial,
[Aspirina]
pH
1
1
1
molL min
t 0 ,mol L
Sobre esta reação, faça o que se pede:
a) Indique a função da enzima nas reações bioquímicas.
b) Analise o gráfico e explique o que ocorre com a
atividade catalítica da enzima e com a velocidade da
reação à medida que se aumenta a temperatura.
c) Explique o que ocorre com a enzima quando a reação é
aquecida continuamente.
1 106
10
1 103
1 104
12
1 103
2  102
14
2  103
1 105
12
1 104
3. Em um laboratório, nas condições ambientes, uma
determinada massa de carbonato de cálcio (CaCO3 ) foi
colocada para reagir com excesso de ácido nítrico diluído.
Os valores do volume de gás liberado pela reação com o
transcorrer do tempo estão apresentados na tabela.
a) Qual é a lei de velocidade para a reação estudada?
b) Qual é o valor da constante (incluindo sua unidade) de
velocidade para a reação?
1
6.
A Fórmula Indy de automobilismo, realizada em
Indianópolis - Estados Unidos, usa o metanol como
combustível que, em combustão, possui chama invisível.
Por isso são comuns acidentes nos quais os pilotos se
queimam sem que o fogo seja visto. Uma forma de
obtenção desse composto pode ser reagir dióxido de
carbono gasoso mais gás hidrogênio e utilizar como
catalisador o CrO3  ZnO (sólido branco e granular)
numa temperatura na faixa de 320  380 C e pressão de
340 atm.
Considerando o exposto, responda aos itens a e b.
a) Que tipo de catálise é usado no processo de obtenção do
metanol? Justifique sua resposta.
b) Identifique no gráfico a seguir a curva que representa a
reação que utiliza um catalisador. Explique sua opção.
7. O processo de remoção de enxofre em refinarias de
petróleo é uma prática que vem sendo cada vez mais
realizada com o intuito de diminuir as emissões de dióxido
de enxofre de veículos automotivos e o grau de
envenenamento
de
catalisadores
utilizados.
A
dessulfurização é um processo catalítico amplamente
empregado para a remoção de compostos de enxofre, o
qual consiste basicamente na inserção de hidrogênio.
A reação química do composto etanotiol é mostrada a
seguir.
C2H5SH(g)  H2 (g)  C2H6 (g)  H2S(g)
a) Suponha que a reação de dessulfurização seja realizada
em laboratório, na presença de concentrações
diferentes de etanotiol e hidrogênio, conforme quadro a
seguir.
Velocidade
inicial
(mol/min)
1
2
1
4
2
2
2
8
3
3
6
8
4
6
6
16
Com base nos dados apresentados nessa tabela,
determine a lei da velocidade e a ordem da reação.
b) Considerando que a velocidade média da reação de
dessulfurização, em certo intervalo de tempo, é de 10
mol/s em relação ao etanotiol, determine a velocidade
da reação em relação ao gás sulfídrico dada em g/s, no
mesmo intervalo de tempo.
Experiências
[Etanotiol]
(mol/L)
Com base no esquema, responda qual a curva que
representa a reação na presença de catalisador. Explique
sua resposta e faça uma previsão sobre a variação da
entalpia dessa reação na ausência e na presença do
catalisador.
9. O diagnóstico de doenças tropicais pode ser realizado
por meio do uso de biossensores. Esses dispositivos
monitoram a reação entre antígenos e anticorpos, que
normalmente resultam na formação de um complexo
colorido. A tabela a seguir apresenta as concentrações do
complexo AB formado em função do tempo em uma reação
entre um antígeno A e um anticorpo B na proporção
estequiométrica de 1:1.
Tempo (s)
0 5
10 15 20
[AB] (x10–6 mol/L) 0 40 65 80 87
A partir dos dados apresentados,
a) esboce o gráfico que represente a cinética de formação
do complexo AB colorido;
b) calcule a velocidade média da reação.
10.
Em uma aula de laboratório de química, foram
realizados três experimentos para o estudo da reação
entre zinco e ácido clorídrico.
Em três tubos de ensaio rotulados como I, II e III, foram
colocados em cada um 5,0 x 10–3 mol (0,327 g) de zinco e
4,0 mL de solução de ácido clorídrico, nas concentrações
indicadas na figura. Foi anotado o tempo de reação até
ocorrer o desaparecimento completo do metal. A figura
mostra o esquema dos experimentos, antes da adição do
ácido no metal.
[Hidrogênio]
(mol/L)
8.
O esquema apresentado descreve os diagramas
energéticos para uma mesma reação química, realizada na
ausência e na presença de um agente catalisador.
a) Qual experimento deve ter ocorrido com menor tempo
de reação? Justifique.
b) Determine o volume da solução inicial de HCℓ que está
em excesso no experimento III. Apresente os cálculos
efetuados.
11. O óxido nítrico é um poluente atmosférico que pode
ser reduzido na presença de hidrogênio, conforme a
seguinte equação:
2NO(g) + 2H2(g)  N2(g) + 2H2O(g)
2
A velocidade inicial de formação de N2 foi medida para
várias concentrações iniciais diferentes de NO e H2, e os
resultados são os seguintes:
Experimento Nº [NO]
[H2]
Velocidade
(mol/L) (mol/L) inicial
(molL-1s-1)
1
0,20
0,10
4,92 x 10-3
2
0,10
0,10
1,23 x 10-3
3
0,10
0,20
2,46 x 10-3
4
0,05
0,40
1,23 x 10-3
Fazendo uso desses dados, determine:
a) a equação de velocidade para a reação;
b) o valor da constante de velocidade da reação;
c) a velocidade inicial da reação quando [NO]= 0,5 mol/L e
[H2]= 1,0 mol/L.
12. A tabela abaixo apresenta os resultados obtidos para
o estudo cinético de uma reação química elementar
genérica na forma aA + bB + cC  D + E.
Experimento [A]
[B]
[C]
velocidade
da
reação / mol L–1
s–1
1
0,10 0,10 0,10 8,0 x 10– 4
2
0,20 0,10 0,10 1,6 x 10–3
3
0,10 0,20 0,10 1,6 x 10–3
4
0,10 0,10 0,20 3,2 x 10–3
A partir destes resultados, determine:
a) a lei de velocidade da reação.
b) o valor da velocidade da reação quando [A] = [B] = [C] =
0,20 mol L-1.
b) Represente graficamente, para uma reação endotérmica,
a variação da energia (kcal.mol-1) como função do caminho
da reação, considerando o processo sem catalisador e com
catalisador.
15. Considere a fase gasosa da reação entre o óxido
nítrico e a molécula de bromo a 273 °C. A velocidade inicial
de formação do NOBr foi determinada experimentalmente
para várias concentrações iniciais de NO e Br 2. Os
resultados podem ser vistos na tabela a seguir.
13. Considere o gráfico a seguir, que mostra a variação de
energia de uma reação que ocorre na ausência e na
presença de catalisador.
a) Determine a ordem de reação em relação ao NO e ao Br 2.
b) Determine a constante de velocidade na temperatura
considerada.
Gabarito:
Resposta da questão 1:
Teremos:
[sacarose] : concentração molar da sacarose
t 1 : tempo de meia  vida (tempo que demora para metade do reagente reagir)
2
a) Qual das duas curvas refere-se à reação não catalisada?
b) Qual a função do catalisador nesse processo?
c) Qual a energia do complexo ativado na reação
catalisada?
d) Calcule o calor de reação, ∆H, dessa reação.
14. Quanto menor for o valor da energia de ativação de
uma reação, maior será a velocidade reacional. Do mesmo
modo, quanto maior for a concentração dos reagentes,
maior será a velocidade de formação dos produtos. Com
base nessas informações, responda o que se pede a seguir.
a) O aumento da concentração dos reagentes implica
decréscimo no valor da energia de ativação?
Justifique sua resposta.
t1
t1
t1
t1
[sacarose]
2  [sacarose] 
2  [sacarose] 
2  ...........

2
4
8
tempo de reação  20 h
2
[sacarose] 
[sacarose]inicial  0,12 mol / L
t1
2
0,12 mol / L 
t1
0,12 mol / L
2  0,12 mol / L

2
4
2  t 1  20 h
2
t 1  10 h
2
10 h
10 h
0,12 mol / L  0,06 mol / L  0,03 mol / L
Cálculo da velocidade média de consumo da sacarose, em
mol  L1  min1, no intervalo entre
600 min (10  60 min  10 h) e
1200 min (20  60 min  20 h) :
3
vmédia 
vmédia 
Δ[sacarose]
Δt
0,03 mol / L  0,06 mol / L
1200 min 600 min
Velocidade inicial,
1
1
[H+]
1 106
1010 10 4
1 103
1 104
1012 10 2
1 103
2  102
1014 100
2  103
1 105
1012 10 2
1 104
molL min
 5  105 mol  L1  min1
vmédia  5  10 5 mol  L1  min1
Resposta da questão 2:
a) A função da enzima nas reações bioquímicas é de
catalisador (diminui a energia de ativação).
b) A atividade catalítica da enzima aumenta de
0 C a 30 C, ou seja, a velocidade da reação aumenta.
A atividade catalítica da enzima diminui de
30 C a 55 C, ou seja, a velocidade da reação volta ao
patamar sem catalisador.
c) Quando a reação é aquecida continuamente a enzima
sofre desnaturação, ou seja, perde o efeito catalisador
sobre a reação química.
[OH-]
[Aspirina]
1
t 0 ,mol L
A cinética da reação é de primeira ordem para a aspirina
e para o OH-.
Lei da velocidade: v  k[aspirina]1 [OH ]1 .
b) Teremos:
[OH-]
Velocidade inicial,
[Aspirina]
molL1
1
1
1
molL min
t 0 ,mol L
CaCO3 (s)  2HNO3 (aq)  2H2O( )  CO2 (g)  Ca(NO3 )2(aq).
3
1 min
150 cm  0,15L
2 min
3
240 cm  0,24 L
3 min
300 cm3  0,30 L
Tempo de 1 minuto  V  0,15 L
1 mol
n1 minuto
25 L
1 103
1 104
10 2
1 103
2  102
100
2  103
v  k[aspirina]1 [OH ]1
1 106 mol  L1  min1  k(1 10 3 mol  L1 )1  (10 4 mol  L1)1
k  10 min1 mol1  L
Resposta da questão 6:
a) O tipo de catálise é a heterogênea (reagentes e
catalisadores apresentam diferentes estados de
agregação).
Cr O /ZnO(s)
2 3
CO2 (g)  2H2 (g) 
 CH3OH( ) 
0,15 L
n1 minuto  0,006 mol
10 4
1 105
10 2 1 104
Substituindo os valores da primeira linha da tabela na
equação que representa a Lei da velocidade, vem:
Resposta da questão 3:
Equação balanceada da reação:
De acordo com a tabela, vem:
tempo
volume de gás
1 106
b) Na presença do catalisador a energia de ativação
diminui.
Tempo de 3 minutos  V  0,30 L
1 mol
n1 minuto
25 L
0,30 L
n1 minuto  0,012 mol
vmédia 
Δn 0,012 mol  0,006 mol

Δt
3 min 1 min
vmédia  0,003 mol / min
Resposta da questão 4:
a) Ocorreu uma saponificação (reação entre triéster de
glicerol e água formando ácido graxo, sendo que este
reage com o hidróxido de sódio).
b) Pois a elevação da temperatura acelera a reação
(favorece o aumento do número de choques efetivos).
Resposta da questão 5:
a) Teremos:
1
O 2 (g)
2
Resposta da questão 7:
a) Analisando a tabela percebe-se que:
4
b) De acordo com o enunciado, podemos inferir que a
equação de reação pode ser representada por:
A  B  2AB
Assim:
V
VMÉDIA  VA  VB  AB
2
Δ[AB] 87  106
mol

 4,35  10~6
ΔT
20
Ls
Esta conta expressa a velocidade média em função da
produção de AB. Se quisermos expressar a velocidade
média da reação, teremos:
Conclusão: [H2 ]1.
VAB 
Conclusão: [Etanotiol]1.
Lei da velocidade e a ordem da reação:
VMÉDIA = 2,175  106 mol  L1  s1 .
Resposta da questão 10:
a) Podemos observar que:
v  k[H2 ]1.[E tanotiol]1
Ordem da reação em relação a H2 : 1
Ordem da reação em relação ao E tanotiol : 1
Ordem geral da reação : 1  1  2
b) Teremos a seguinte equação química:
C2H5SH (e tanotiol); H2S (gás sulfídrico)
C2H5SH(g)  H2 (g)  H2S(g)  C2H6 (g)
C2H5 SH  62 g / mol
v reação (e tanodiol)  10 mol / s  620 g / s
1 C2H5 SH(g)  1 H2 (g)  1 H2S(g)  1 C2H6 (g)
1 mol
1 mol
62 g
34 g
620 g
340 g
v reação (gás sulfídrico)  340 g / s
Resposta da questão 8:
O catalisador diminui a energia de ativação do sistema,
pois altera o “caminho” da reação. Logo, a curva II
representa a reação na presença de catalisador. O valor da
variação de entalpia ( H) permanece constante.
Resposta da questão 9:
a)
b) A reação entre o zinco metálico e o ácido clorídrico é
dada por:
Zn(s) + HCℓ(aq)  H2(g) + ZnCℓ2(aq)
A partir desta reação podemos calcular o número de
mols de ácido que reage com o metal:
Zn(s) + 2HCℓ (aq)  H2(g) + ZnCℓ2(aq)
65,4 g  2 mol
0,327 g  nHCℓ
nHCℓ = 1,0 x 10-2 mol
No experimento III foram adicionados 4 mL (4 x 10 -3 L)
de ácido clorídrico de concentração 4 mol/L, com estes
dados podemos calcular o número de mols total de
ácido:
1 L  4 mol (HCℓ)
4 x 10-3 L  nHCℓ
nHCℓ = 1,6 x 10-2 mol
Subtraindo do valor total o número de mols de ácido
clorídrico que reage, teremos o excesso:
n(excesso) = 1,6 x 10-2 - 1,0 x 10-2
n(excesso) = 0,6 x 10-2 mol = 6 x 10 -3 mol
Agora podemos calcular o volume do excesso de ácido:
1 L  4 mol (HCℓ)
Vexcesso  6 x 10 -3 mol (HCℓ)
Vexcesso = 1,5 x 10-3 L ou 1,5 mL
Resposta da questão 11:
a) Analisando a tabela percebemos que da experiência
2 para a experiência 1 a concentração de NO ([NO])
dobra e a velocidade da reação quadruplica, isto
significa que: [NO]2.
Analisando a tabela percebemos que da experiência 2
para a experiência 3 a concentração de H2 ([H2]) dobra e
a velocidade da reação também, isto significa que: [H2]1.
5
Concluímos que a equação de velocidade para a reação
será dada por: v = k[NO]2 [H2].
b) Utilizando a experiência 2, vem:
v = k[NO]2[H2]  1,23 x 10-3 = k(0,10)2(0,10)1  k =
1,23.
c) Para [NO] = 0,5 M e [H2] = 1,0 M, teremos:
vi = k[NO]2[H2]  vi = 1,23[0,5]2[1,0]  vi = 0,3 mol.L-1.s-1.
Resposta da questão 12:
a) Como v = k[A]a[B]b[C]c. A partir da tabela teremos:
8,0 x 10– 4 = k(0,10)a(0,10)b(0,10)c
1,6 x 10– 3 = k(0,20)a(0,10)b(0,10)c
1,6 x 10– 3 = k(0,10)a(0,20)b(0,10)c
3,2 x 10– 3 = k(0,10)a(0,10)b(0,20)c
8,0 x 10– 4 = k(0,10)a(0,10)b(0,10)c (I)
1,6 x 10– 3 = k2a(0,10)a(0,10)b(0,10)c (II)
1,6 x 10– 3 = k(0,10)a2b(0,10)b(0,10)c (III)
3,2 x 10– 3 = k(0,10)a(0,10)b2c(0,10)c (IV)
De II e I, vem:
2a = 2  a = 1
De (III) e (I), vem:
2b = 2  b = 1
De (IV) e (I), vem:
2c = 4  2c = 22  c = 2
Então,
8,0 x 10– 4 = k(0,10)1(0,10)1(0,10)2
k = 8 L3 mol-3 s-1
Teremos: v = 8[A]1[B]1[C]2.
b) v = 8[A]1[B]1[C]2  v = 8(0,20)1(0,20)1(0,20)2 = 1,28 x
10-2 mol L–1 s–1.
Resposta da questão 13:
a) Curva I, pois apresenta a maior energia de ativação.
b) O catalisador diminui a energia de ativação criando
caminhos alternativos para a reação, ou seja, acelera a
reação.
c) A energia de ativação da reação catalisada (II) será:
Eat (II) = 150 – 100 = 50 kJ.
d) H = HPRODUTOS - HREAGENTES
H = 80 – 100 = - 20 kJ.
Resposta da questão 14:
a) A energia de ativação não depende da concentração dos
reagentes, ou seja, o aumento da concentração dos
reagentes não implica no decréscimo no valor da energia
de ativação.
b) A variação da energia (kcal.mol1) como função do
caminho da reação, considerando o processo sem
catalisador e com catalisador pode ser representada
conforme figura a seguir:
Resposta da questão 15:
a) Ordem de reação em relação ao NO: 2.
Ordem de reação em relação ao Br2: 1.
b) K = 1,2 x 104 L2 mol-2 s-1.
6