PM-Bombeiro PR OROMAR Ciencias Da Natureza Aula 05 As reações químicas costumam ocorrer acompanhadas de alguns efeitos que podem dar uma dica de que elas estão acontecendo: ¾ Saída de gases ¾ Formas de precipitado ¾ Mudança de cor ¾ Alterações de calor TERMOQUÍMICA É o estudo das quantidades de calor liberados e absorvidos durante as reações químicas e mudanças de estado físico de uma substância. A queima do carvão, da madeira, da gasolina, são processos químicos que ocorrem com liberação de energia, são reações denominadas EXOTÉRMICAS. O derretimento do gelo, a luz usada na fotossíntese, são processos químicos que ocorrem com absorção de energia, logo são denominados ENDOTÉRMICOS. ∆H = -285,5 kJ Hfinal 1H2O(ℓ) produtos Reações Endotérmicas Um exemplo de processo endotérmico é a reação de decomposição do carbonato de cálcio com formação de gás carbônico. CaCO3(s) → CaO(s) + CO2(g) ∆ Hinicial Unidades ∆H = +178 kJ Entalpia (H) CaO(s) + CO2(g) produtos Utiliza-se as unidades de energia joule (J) no SI e a unidade usual caloria (cal). ∆H = -285,5 kJ 1 caloria (cal) = 4,18 J 1 quilocaloria (kcal) = 1000 cal Hfinal CaCO3(s) reagentes Transformações Exotérmicas e Endotérmicas Conclui-se: Nas transformações exotérmicas e endotérmicas, a energia global de um sistema é denominado entalpia (H). Para as reações que ocorrem à pressão constante (frascos abertos), o calor de reaação é determinado pela diferença entre a ental pia dos produtos e a dos reagentes. Exotérmicos 9 Sempre ocorre perda de calor para o meio externo. 9 Diminui a entalpia do sistema (HR > HP) 9 ∆H < 0 Endotérmico 9 Sempre ocorre ganho de calor do meio externo. 9 Aumenta a entalpia do sistema (HR < HP). 9 ∆H > 0 ∆H = HP - HR Reações Exotérmicas Estado Padrão Um exemplo de processo exotérmico é a reação de combustão do gás hidrogênio, com formação da água líquida. No cálculo do calor ou variação de entalpia envolvida nos processos químicos e físicos, observamos os fatores: ¾ Estado físico dos reagentes e produtos. ¾ Estado alotrópico dos reagentes. ¾ O fato dos reagentes e produtos estarem ou não em solução e a concentração da mesma. 1H2(g) + 1/2 O2(g) → 1H2O(ℓ) Hinicial ∆H = -285,5 kJ Entalpia (H) 1H2(g) + 1/2 O2(g) reagentes Neste curso os melhores alunos estão sendo preparados pelos melhores Professores 1 PM-Bombeiro PR OROMAR Ciencias Da Natureza Aula 05 ¾ Temperatura na qual o processo se realiza. Resolução: Os químicos criaram uma referência, ou seja, uma situação padrão. ¾ ¾ ¾ Estado físico e alotrópico mais estável. 25º C 1 atm Utilizamos a relação: ∆H = ΣHprodutos - ΣHreagentes Equação: Por convenção (referencia) – substância simples, no estado padrão, possui entalpia zero. Equação Termoquímica Cálculos: Os diversos processos exotérmicos e endotérmicos são representados por meio das equações termoquímicas. As equações termoquímicas devem apresentar as seguintes informações: • Os coeficientes estequiométricos dos reagentes e produtos. • Estado físico de todos os participantes. • Indicação da variedade alotrópica. • A temperatura e a pressão de realização da reação. • ∆H da reação Exemplo: Lei de Hess Variação de entalpia numa reação química depende apenas dos estados inicial e final da reação. ¾ As equações termoquímicas podem ser somadas como se fossem equações matemáticas. ¾ Multiplicando ou dividindo uma equação termoquímica por um valor diferente de zero, o valor do ∆H será também multiplicado ou dividido pelo mesmo valor. ¾ Invertendo uma equação termoquímica, inverte-se o sinal do ∆H. 1CH4(g) + 2O2(g) → 1CO2(g) + 2H2O(ℓ) ∆H = -213,0 kJ/mol 25º C, 1atm Cálculo da Variação de Entalpia (∆H) Podemos utilizar 3 maneiras para calcularmos a variação de entalpia de uma reação: ¾ Através das entalpias de formação ¾ Através da Lei de Hess ¾ Através das energias de ligação Exemplo: Dadas as equações termoquímicas: I. Exemplos II. Entalpia de Formação III. Determine o calor liberado na combustão completa de 1,0 kg do álcool etílico (etanol) líquido. Dados: substância H2O(ℓ) CO2(g) C2H5OH(ℓ) 2 Entalpia de formação no estado padrão (kJ/mol) -286,0 -394,0 -278,0 H2(g) + 1/2O2(g) → H2O(ℓ) ∆H=-68,3kcal C(graf) + O2(g) → CO2(g) ∆H=94,1kcal CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(ℓ) ∆H=-212kcal Calcule o valor da variação de entalpia (∆H) em kcal/mol para a reação de formação do gás metano. Resolução: Equação “pergunta” Neste curso os melhores alunos estão sendo preparados pelos melhores Professores PM-Bombeiro PR OROMAR Ciencias Da Natureza Aula 05 Lei de Hess ENTROPIA E ENERGIA LIVRE Exemplo: Observa-se que, a princípio, uma reação química será progressivamente mais espontânea, à medida que for mais exotérmica. Porém, este não é o único critério que deve ser considerado para prever a espontaneidade de uma reação, pois existem processos que são espontâneos, apesar de absorver calor durante sua realização. Exemplo: evaporação da água. Portanto, concluímos que existe um outro fator, além da liberação de calor, que infllui na espontaneidade dos processos. Este fator é denominado ENTROPIA. Dado os valores da energia de ligação, determine o ∆H para a reação dada: ENTROPIA (S) → é a grandeza termodinâmica que nos fornece a medida da desordem de um sistema. ENERGIAS PARA ROMPER 1 MOL DE LIGAÇÕES kJ/mol 25º C, 1 atm (ESTADO GASOSO) H–H 436 C–H 414 C–C 347 Cℓ - Cℓ 243 C - Cℓ 331 H - Cℓ 431 A tendência natural de todo sistema é o aumento da desordem (entropia). Exemplo: mudança de estado físico. Equação: Para determinarmos a espontaneidade de um processo, criou-se a grandeza energia livre ∆G (energia livre de Gibbs), sendo sua variação obedece a equação: Energia de Ligação Trata-se do cálculo da variação de entalpia (∆H) das reações em que estão envolvidas espécies moleculares gasosas, usando a tabela das energias de ligação e aplicando a Lei de Hess. CH4(g) + Cℓ2(g) → CH3Cℓ(g) + HCℓ(g) ∆H = ? Resolução: ¾ Ligações entre átomos dos reagentes são rompidas, processo endotérmico ∆H > 0, energia absorvida. ¾ Ligações entre os átomos dos produtos são formadas, processo exotérmico ∆H < 0, energia liberada. ¾ Aplica-se a lei de Hess. ∆H = ∆H1a + ∆H2a Cálculos: ∆S = Sfinal - Sinicial ∆G = ∆H - T . ∆S ∆G = variação da energia livre ∆H = variação da entalpia T = temperatura (K) ∆S = variação da entropia CONCLUSÃO ¾ Uma reação é espontânea quando ∆G < 0. ¾ Uma reação não espontânea quando ∆G > 0. Neste curso os melhores alunos estão sendo preparados pelos melhores Professores 3 PM-Bombeiro PR OROMAR Um processo apresentará maior tendência à espontaneidade, quanto maior a desordem (entropia) e maior o calor liberado (∆H < 0). Ciencias Da Natureza Aula 05 bruscas de temperatura, graças à sua capacidade de armazenar grande quantidade de energia térmica, o que se deve ao seu alto .................... . Na forma de suor, sua evaporação abaixa a temperatura do corpo ATIVIDADES humano, para o que contribui seu elevado 01. Dada a equação: .................... . ∆Ho = - 6C(graf) + 6H2(g) + 3O2(g) → C6H12O6(s) 1257kJ Completa-se a) pura, I) H 2 (g ) + 1 2 O 2 (g ) → H 2 O (l) ∆H = −285,8kJ II) HgO (s) → Hg (l) + 1 2 O 2 (g ) ∆H = +90,7kJ 01. Na reação I, a entalpia dos reagentes é menor do que a entalpia dos produtos. 02. A reação II apresenta ∆H positivo, ou seja, ela é espontânea. 04. Quando 1 mol de HgO(s) absorve 90,7 kJ, ocorre decomposição. 08. A reação I é exotérmica. 04. (FUVEST SP) Quimicamente falando, não se deve tomar água ..................., mas apenas . A água .................. inúmeros sais, por exemplo, o cloreto de .................., o mais abundante na água do mar. Em regiões litorâneas, ameniza variações 4 potável, dissolve, sódio, calor específico, calor de vaporização. b) de poço, pura, dissolve, magnésio, calor específico, calor de vaporização. c) destilada, potável, dilui, sódio, calor de vaporização, calor específico. d) de poço, destilada, dissolve, magnésio, calor de vaporização, calor específico. e) pura, destilada, dilui, sódio, calor de vaporização, calor específico. 05. (UCS RS) Atletas que sofrem problemas musculares durante uma competição podem utilizar assinale o que for correto. ................... texto, aparecem, por: 02. UFRS) A reação cujo efeito técnico representa o calor de formação do ácido sulfúrico é: a) H2O(ℓ) + SO3(g)→ H2SO4(ℓ) b) H2(g) + SO2(g) → H2SO4(ℓ) c) H2O(g) + S(r) +3 O2(g) → H2SO4(ℓ) d) H2S(g) + 2O2(g) → H2SO4(ℓ) e) H2(g) + S(r) + 2O2(g) → H2SO4(ℓ) água o obedecendo-se a ordem em que as lacunas é correto afirmar que: a) Representa uma reação endotérmica b) O calor de combustão da glicose é 1257kJ/mol c) O calor de neutralização da glicose é -1257 kJ/mol d) O calor de formação da glicose é -1257 kJ/mol e) A glicose tem entalpia zero. 03.(UEPG PR) A respeito das equações abaixo, corretamente bolsas instantâneas dispositivos para frias primeiros ou quentes socorros. como Esses dispositivos normalmente são constituídos por uma bolsa de plástico que contém água em uma seção e uma substância química seca em outra seção. Ao golpear a bolsa, a água dissolve a substância, de acordo com as equações químicas representadas abaixo. Equação 1: 2+ – ⎯ ⎯→ Ca (aq) + 2Cl (aq) ∆H = –82,8 CaCl2s ⎯água kJ/mol Equação 2: + – ⎯ ⎯→ NH4 (aq) + NO3 (aq) ∆H = +26,2 NH4NO3(s) ⎯água kJ/mol Neste curso os melhores alunos estão sendo preparados pelos melhores Professores PM-Bombeiro PR OROMAR Ciencias Da Natureza Aula 05 d) na etapa da dissociação do cloreto de Se um atleta precisasse utilizar uma bolsa sódio, a energia do retículo cristalino é instantânea fria, escolheria a bolsa que contém o liberada. a) CaCl2(s), pois sua dissociação iônica é exotérmica. 07. b) NH4NO3(s), pois sua reação de (PUC RJ) Considere a seguinte reação termoquímica: deslocamento com a água deixa a bolsa fria. 2NO(g) + O2(g) → 2NO2(g) c) CaCl2(s), pois sua dissociação iônica ∆H = -13,5 kcal / mol de NO absorve o calor. d) NH4NO3(s), pois sua dissociação iônica é endotérmica. Assinale a alternativa falsa. a) A reação é exotérmica. e) CaCl2(s), pois sua reação de dupla troca b) São libertados 13,5 kcal para cada mol de com a água deixa a bolsa fria. NO (g) que reagir. c) A entalpia padrão de formação do O2 (g) é 06. (UMG) O cloreto de sódio, NaCl, é um composto iônico, solúvel em água. Sua diferente de zero nas condições–padrão. d) A reação de oxidação do NO (g) pode dissolução pode ser assim representada: ocorrer no ar atmosférico. + Dissolução do cristal: NaCl (s) → Na (aq) + Cl - e) Nenhuma das alternativas é falsa. (aq) Esse processo também pode ser representado, 08. (VUNESP SP) Em uma cozinha, estão ocorrendo os seguintes processos: formalmente, em duas etapas: I. I) Dissociação do cristal : NaCl(s) → Na+(g) – gás queimando em uma das “bocas” do fogão e II. água fervendo em uma panela que se + Cl (g) II) Solvatação : Na(g) + encontra sobre esta “boca” do fogão. H O Cl(g) ⎯⎯2⎯ ⎯→ Com relação a esses processos, pode-se Na+(aq) + Cl–(aq) afirmar que: Considerando-se essas etapas da dissolução b) I é exotérmico e II é endotérmico. do cristal, é CORRETO afirmar que, a) na etapa da solvatação dos íons do cloreto b) na água pura, as interações entre as são mais fortes que solução de cloreto de sódio, as moléculas de água estabelecem ligações de hidrogênio com os íons sódio. e) I é endotérmico e II é isotérmico. as interações entre os íons no cristal. c) na c) I é endotérmico e II é exotérmico. d) I é isotérmico e II é exotérmico. de sódio, ocorre liberação de energia. moléculas a) I e II são exotérmicos. 09. (UNIFOR CE) Durante o ciclo hidrológico natural a água muda constantemente de estado físico e de lugar. Entre os fenômenos que ocorrem estão: I. derretimento de “icebergs” Neste curso os melhores alunos estão sendo preparados pelos melhores Professores 5 PM-Bombeiro PR OROMAR II. formação de gotículas de água Ciencias Da Natureza Aula 05 na atmosfera a partir do vapor Considere a seguinte tabela de valores de III. formação de neve energia de ligação: IV. dissipação de nevoeiros Dentre esses fenômenos, são exotérmicos Substância Energia de ligação (kJ/mol) H 2(g) 436,0 Cl 2(g) 243,0 HCl (g) 432,0 SOMENTE a) I e II b) I e III c) II e III Com base nessa tabela, pode-se afirmar que a d) II e IV entalpia de formação do HCl(g), em kJ/mol, é e) III e IV de: 10. (UFAC) A reação: H2 (g) + ½ O2 (g) → H2 O (L) a) 247,0 é b) 123,0 exotérmica porque: c) –247,0 a) absorve calor d) –92,5 b) libera oxigênio c) é higroscópica 13. (UNIFEI MG) d) perde água Considerando os dados de entalpia de ligação abaixo, e) libera calor o calor associado (kJ/mol) à reação: 11. (MACK SP) CH 4 (g) + 4 Cl 2 (g) → CCl 4 (g) + 4 HCl Fe2O3(s) + 3C(s) + 491,5 kJ → 2Fe(s) + 3CO(g) metálico, segundo a equação acima, pode- (C – H = 414 kJ/mol, H – Cl = 431 kJ/mol, Cl – se afirmar que : Cl = 243 kJ/mol, C – Cl = 331 kJ/mol) a) é uma reação endotérmica. b) é uma reação exotérmica. a) + 420 kJ/mol c) é necessário 1 mol de carbono para cada b) + 105 kJ/mol mol de Fe2O3(s) transformado. c) – 105 kJ/mol d) o número de mols de carbono consumido é d) – 420 kJ/mol diferente do número de mols de monóxido e) a energia absorvida na transformação de 2 mols de Fe2O3(s) é igual a 491,5 kJ . 12. (UFOP MG) O ácido clorídrico é um importante ácido industrial, e uma das etapas de sua obtenção é representada pela seguinte equação química: à pressão constante, deverá ser : Da transformação do óxido de ferro III em ferro de carbono produzido. (g) , 14. (UNIFESP SP) Com base nos dados da tabela: Ligação Energia média de ligação (kJ/mol) O–H 460 H–H 436 O=O 490 H 2(g) + Cl 2(g) → 2HCl (g) 6 Neste curso os melhores alunos estão sendo preparados pelos melhores Professores PM-Bombeiro PR OROMAR Ciencias Da Natureza Aula 05 pode-se estimar que o ∆H da reação representada 17. (UFRRJ) por: 2H2O(g) → 2H2(g) + O2(g), dado em kJ por mol aprendeu a manipular o fogo para cozinhar seus de H2O(g), é igual a: alimentos e se aquecer, o homem vem percebendo Desde a pré-história, quando a) + 239. sua dependência cada vez maior das várias formas b) + 478. de energia. A energia é importante para uso c) + 1101. industrial e doméstico, nos transportes, etc. d) – 239. Existem reações químicas que ocorrem e) – 478. com liberação ou absorção de energia, sob a forma de calor, denominadas, respectivamente, como 15. (PUC RJ) Dadas as energias de ligação exotérmicas e endotérmicas. Observe o gráfico a seguir e assinale a alternativa correta: (estado gasoso) abaixo H - H, ∆H = + 104 Kcal/mol H - F, ∆H = + 135 Kcal/mol F – F, ∆H = + 37 Kcal/mol O calor (∆H) da reação H2(g) + F2(g) → 2HF(g), em Kcal/mol, será igual a: a) - 276 a) O b) -195 gráfico representa uma reação representa uma reação endotérmica. c) -129 b) O d) - 276 gráfico exotérmica. e) 129 c) A entalpia dos reagentes é igual à dos produtos. 16. (UFG GO) Determine a entalpia de formação de ácido clorídrico gasoso, segundo a reação representada pela equação: d) A entalpia dos produtos é maior que a dos reagentes. H2 (g) + Cl2 (g) → 2HCl (g) Dados: H2 (g) → 2H (g) Cl2 (g) → 2Cl (g) Ho = 436 kJ/mol Ho = 243 kJ/mol HCl (g) → H (g) + Cl (g) Indique os cálculos. Ho = 431 kJ/mol e) A variação de entalpia é maior que zero. 18. água (FUVEST SP) pode ocorrer absorção de Conhecidos calor os transformações, A dissolução de um sal em com ou liberação sem calores mostradas efeito de calor, térmico. envolvidos no diagrama nas que segue, é possível calcular o calor da dissolução de cloreto de sódio sólido em água, produzindo Na+(aq) e Cl-(aq). Neste curso os melhores alunos estão sendo preparados pelos melhores Professores 7 PM-Bombeiro PR OROMAR Ciencias Da Natureza Aula 05 d) +310. 20. (UESPI) Observe o gráfico abaixo. Com os dados fornecidos, pode-se afirmar que a dissolução de 1 mol desse sal a) é acentuadamente exotérmica, envolvendo cerca de 103 kJ. b) é acentuadamente endotérmica, envolvendo cerca de 103 kJ. c) ocorre sem troca de calor. d) é pouco exotérmica, envolvendo menos de 10 kJ. e) é pouco endotérmica, envolvendo menos de 10 kJ. 19. (Unimontes MG) 1. O gráfico corresponde a um processo endotérmico. 2. A entalpia da reação é igual a + 226 kcal. 3. A energia de ativação da reação é igual a 560kcal. Está(ão) correta(s): a) 1 apenas b) 2 apenas c) 2 e 3 apenas d) 1 e 3 apenas e) 1, 2 e 3 O diagrama de entalpia a seguir representa os calores envolvidos na reação de obtenção de dois óxidos de cobre, a partir deste metal e do oxigênio. 21. (UFTM MG) O gráfico apresenta os valores de entalpia para uma reação genérica X + Y → Z + W, em duas situações: na presença e na ausência de catalisador. 2Cu(s) + O2(g) -169 kJ -310kJ Cu2O(s) + 1/2 O2(g) 2CuO(s) Analisando-se esse diagrama, a variação de entalpia, ∆H o (kJ), para a reação Os valores da energia de ativação na presença do catalisador e o tipo de reação quanto à Cu 2 O(s) + 1 / 2O 2 (g ) → 2CuO(s) , é igual a liberação ou absorção de calor são, respectivamente, a) +141. a) 30 kJ e endotérmica. b) −479. b) 50 kJ e endotérmica. c) −141. 8 c) 50 kJ e exotérmica. Neste curso os melhores alunos estão sendo preparados pelos melhores Professores PM-Bombeiro PR OROMAR Ciencias Da Natureza Aula 05 d) 110 kJ e endotérmica. mineral (substituindo o carvão vegetal), também e) 110 kJ e exotérmica. utilizado na fusão de minérios de ferro. Uma das primeiras inovações metalúrgicas da 22. (UEPG PR) Considere a representação gráfica época foi a fusão de minério de ferro (hematita) da variação de entalpia abaixo. com carvão coque*. Isso levou à produção de ferro batido de alta qualidade, o qual começou a ser empregado na fabricação de máquinas, na construção civil e nas ferrovias, substituindo a madeira. *Ao ser queimado junto com o minério, o carvão coque tem por finalidade produzir CO para a Entre os processos que ela pode representar reação (equação abaixo) e fornecer o calor figuram: necessário para essa reação ocorrer. 01. a fusão da água ∆ Fe 2 O 3 + 3 CO ⎯⎯→ 2 Fe + 3 CO 2 02. a vaporização da água 04. a oxidação da gordura 08. a combustão da gasolina 24. 16. o preparo de uma solução aquosa de palavras que completam corretamente as lacunas NaOH, com aquecimento espontâneo do (UFPEL RS) Assinale a alternativa com as do texto abaixo. Pelas informações contidas no texto, é possível frasco concluir que a reação representada pela 23. (UMG) A variação de energia ocorrida na equação é ..............................., e que o símbolo queima de um mol de álcool combustível é ∆ significa .............................. . corretamente representada pelo gráfico: a) exotérmica; luz b) exotérmica; calor c) endotérmica; calor d) endotérmica; luz e) endotérmica; fotólise GABARITO: 01. D 02. B 03. 12 04. A 05. D 06. A 07. C 08. B 09. C Parece claro que o desenvolvimento tem 10. E 11. A A reação é endotérmica, isto gerado um gasto considerável de energia é, ocorre com absorção de energia (491,5 kJ/mol (especialmente das formas que incrementam Fe2O3). TEXTO: 1 - Comum à questão: 24 gás carbônico na atmosfera). E tudo foi alavancado quando, na Inglaterra, entre 1760 e 11. D 12. D 1800, a máquina a vapor foi aperfeiçoada, 14. C 15. Aplicando os cálculos pela Lei exigindo uma demanda maior de carvão de Hess temos que : 16. B 17. E 13. A Ho = -91,5 kJ/mol 18. C Neste curso os melhores alunos estão sendo preparados pelos melhores Professores 9 PM-Bombeiro PR OROMAR 19. E 20. B 22. A 23. C 21. 28 CINÉTICA QUÍMICA: É a parte da química que estuda a velocidade das reações químicas. Ciencias Da Natureza Aula 05 A equação simplificada corresponde a soma das equações I e II. Como a etapa I é a etapa lenta, para aumentar a velocidade da reação, deve-se atuar nela. Tanto para aumentar ou diminuir a velocidade da reação, a etapa II (rápida) não vai influir; sendo a etapa I a mais importante. A lei de Guldberg-Waage: Considere a seguinte reação: a A + b B ----------> c C+dD De modo geral: V = | variação da quantidade de uma substância | ¸ intervalo de tempo. Segundo a lei de Guldberg-Waage; V = k [A]a [B]b. Onde: A unidade da velocidade pode ser expressa em: * mol / L x s • • * mol / L x min • * mol / L x h A velocidade de produção ou consumo de um substância, está diretamente relacionada com os coeficientes da reação, devidamente balanceada. Reação: a A + b B ----------> c C + d D Velocidade: VA ¸ a = VB ¸ b = VC ¸ c = VD ¸ d. Fatores que influenciam na velocidade da reação: - Superfície de contato: Quanto maior a superfície de contato, maior será a velocidade da reação. - Temperatura: Quanto maior a tempertatura, maior será a velocidade da reação. V = velocidade da reação; [ ] = concentração da substância em mol / L; k = constante da velocidade específica para cada temperatura. A ordem de uma reação é a soma dos expoentes das concentrações da equação da velocidade. Utilizando a equação anterior, calculamos a ordem de tal reação pela soma de (a + b). Energia de ativação: É a energia mínima necessária para que os reagentes possam se transformar em produtos. Quanto maior a energia de ativação, menor será a velocidade da reação. Ao atingir a energia de ativação, é formado o complexo ativado. O complexo ativado possui entalpia maior que a dos reagentes e dos produtos, sendo bastante instável; com isso, o complexo é desfeito e dá origem aos produtos da reação. Observe o gráfico: - Concentração dos reagentes: Aumentando a concentração dos reagentes, aumentará a velocidade da reação. Numa reação química, a etapa mais lenta é a que determina sua velocidade. Observe o exemplo a seguir: O peróxido de hidrogênio reagindo com íons iodeto, formando água e oxigênio gasoso. I - H2O2 + I- ------> H2O + IO- (Lenta) II - H2O2 + IO- ------> H2O + O2 + I- (Rápida) Equação simplificada: 2 H2O2 ------> 2 H2O + O2. 10 Neste curso os melhores alunos estão sendo preparados pelos melhores Professores PM-Bombeiro PR OROMAR Onde: • • • • • C.A.= Complexo ativado. Eat. = Energia de ativação. Hr. = Entalpia dos reagentes. Hp. = Entalpia dos produtos. DH = Variação de entalpia. Catalisador: O catalisador é uma substância que aumenta a velocidade da reação, sem ser consumida durante tal processo. A principal função do catalisador é diminuir a energia de ativação, facilitando a transformação de reagentes em produtos. Observe o gráfico que demonstra uma reação com e sem catalisador: Inibidor: é uma substância que retarda a velocidade da reação. Veneno: é uma substância que anula o efeito de um catalisador. ATIVIDADES 01) (UFV-MG) Assinale o fenômeno que apresenta velocidade média maior. a) A combustão de um palito de fósforo. b) A transformação de rochas em solos. c) A corrosão de um automóvel. d) O crescimento de um ser humano. e) A formação do petróleo a partir de seres vivos. 02) (Fuvest-SP) O seguinte gráfico refere-se ao estudo cinético de uma reação química. velocidade da reação T temperatura 1 Ciencias Da Natureza Aula 05 O exame desse gráfico sugere que, à temperatura T1, a reação em questão é: a) lenta. b) explosiva. c) reversível. d) endotérmica. e) de oxidoredução. 03) A revelação de uma imagem fotográfica em um filme é um processo controlado pela cinética química da redução do halogeneto de prata por um revelador. A tabela abaixo mostra o tempo de revelação de um determinado filme, usando um revelador D-76. nº de mols do revelador tempo de revelação (min) 24 6 22 7 21 8 20 9 18 10 A velocidade média (vm) de revelação, no intervalo de tempo de 7 min a 10 min, é: a) 3,14 mols de revelador / min. b) 2,62 mols de revelador / min. c) 1,80 mols de revelador / min. d) 1,33 mols de revelador / min. e) 0,70 mol de revelador / min. 04) A relação a seguir mostra a variação da concentração de uma substância A, em função do tempo, em uma reação química: a A + b B _ c C + d D T(min) 0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0 14,0 16,0 18,0 [A] 11,0 7,0 4,3 3,0 2,0 1,0 0,5 0,3 0,2 0,2 Qual será o valor da velocidade média da reação de A correspondente ao intervalo entre 4 e 14 min? a) 4,0 mol/L.min. b) 0,4 mol/L.min. c) 1,4 mol/L.min. d) 25 mol/L.min. e) 2,5 mol/L.min. 05) Seja a reação: X _ Y + Z. A variação na concentração de X em função do tempo é: X (mol/L) 1,0 0,7 0,4 0,3 tempo(s) 0 120 300 540 A velocidade média da reação no intervalo de 2 a 5 minutos é: a) 0,3 mol/L.min. b) 0,1 mol/L.min. c) 0,5 mol/L.min. d) 1,0 mol/L.min. e) 1,5 mol/L.min. 06) (Covest-2006) A reação de decomposição da amônia gasosa foi realizada em um recipiente fechado: 2 NH3 _ N2 + 3 H2 A tabela abaixo indica a variação na concentração de reagente em função do tempo. Concentração de NH3 em mol L-1 8,0 6,0 4,0 1,0 Neste curso os melhores alunos estão sendo preparados pelos melhores Professores 11 PM-Bombeiro PR OROMAR Tempo em horas 0 1,0 2,0 3,0 Qual é a velocidade média de consumo do reagente nas duas primeiras horas de reação? a) 4,0 mol L-1h-1 b) 2,0 mol L-1h-1 c) 10 km h-1 d) 1,0 mol L-1h-1 e) 2,3 mol h-1 07) (Mack-SP) Na reação a seguir: X + 2 Y _ Z, observou-se a variação da concentração de X em função do tempo, segundo a tabela abaixo: Tempo (s) 0 120 240 360 720 [X] mol/L 0,225 0,220 0,200 0,190 0,100 No intervalo de 4 a 6 minutos a velocidade média da reação, em mol/L.min, é: a) 0,010. b) 0,255. c) 0,005. d) 0,100. e) 0,200. 08) (UFRGS-RS) A isomerização de 1 mol de 1, 2 dicloro eteno foi realizada em um frasco fechado, obtendo-se os seguintes valores de conversão em função do tempo: tempo / min 0 10 20 30 Quantidade de matéria de A 1,00 0,90 0,81 0,73 Nos primeiros 10 minutos de reação a velocidade de isomerização em mol/min é: a) 8,00 x 10– 3. b) 1,00 x 10– 3. c) 9,00 x 10– 2. d) 1,00 x 10– 2. e) 1,25 x 103. 09) A decomposição da água oxigenada em determinadas condições experimentais produz 3,2 g de oxigênio por minuto. A velocidade de decomposição do peróxido em mol/min é: Dado: O = 16 u. a) 0,05. b) 0,10. c) 0,20. d) 1,70. e) 3,40. Prof. Agamenon Roberto CINÉTICA QUÍMICA www.agamenonquimica.com 3 10) Com relação à reação: 2 A + 3 B _ 2 C + D podemos afirmar que: a) os reagentes (A e B) são consumidos com a mesma velocidade. b) a velocidade de desaparecimento de A é igual à velocidade de aparecimento de C. c) a velocidade de aparecimento de D é três vezes maior que a velocidade de desaparecimento de B. d) os produtos (C e D) são formados com a mesma velocidade. e) a velocidade de desaparecimento de A é a metade da velocidade de aparecimento de D. 12 Ciencias Da Natureza Aula 05 11) A velocidade média da reação N2 + 3 H2 _ 2 NH3 vale 2 mols/min. A velocidade média em função do hidrogênio vale: a) 6 mols / min. b) 3 mols / min. c) 2 mols / min. d) 0,5 mols / min. e) 5 mols / min. 12) A formação do dióxido de carbono (CO2) pode ser representada pela equação: C(s) + O2(g) _ CO2(g) Se a velocidade de formação do CO2(g) for de 4 mol/min, o consumo de oxigênio, em mol/min, será: a) 8. b) 16. c) 2. d) 12. e) 4. 13) (UFES) A hidrazina (N2H4) é líquida e recentemente chamou a atenção como possível combustível para foguetes, por causa de suas fortes propriedades redutoras. Uma reação típica da hidrazina é: N2H4 + 2 I2 _ 4 HI + N2 Supondo as velocidades expressas em mol/L, V1 = velocidade de consumo de N2H4 V2 = velocidade de consumo de I2 V3 = velocidade de formação de HI V4 = velocidade de formação de N2 Podemos afirmar que: a) V1 = V2 = V3 = V4. b) V1 = V2/2 = V3/4 = V4. c) V1 = 2V2 = 4V3 = V4. d) V1 = V2/4 = V3/4 = V4/2. e) V1 = 4V2 = 4V3 = 2V4. 14) (FMIt-MG) Numa reação completa de combustão, foi consumido, em 5 minutos, 0,25 mol de metano, que foi transformado em CO2 e H2O. A velocidade da reação será: a) 0,80 mol/min. b) 0,40 mol/min. c) 0,05 mol/min. d) 0,60 mol/min. e) 0,30 mol/min. 15) (Marckenzie-SP) A combustão da gasolina pode ser equacionada por C8H18 + O2 _ CO2 + H2O (equação não-balanceada). Considere que após uma hora e meia de reação foram produzidos 36 mols de CO2. Dessa forma, a velocidade de reação, expressa em número de mols de gasolina consumida por minuto, é de: a) 3,00 mol/min. b) 4,50 mol/min. c) 0,10 mol/min. d) 0,40 mol/min. Neste curso os melhores alunos estão sendo preparados pelos melhores Professores PM-Bombeiro PR OROMAR e) 0,05 mol/min. Prof. Agamenon Roberto CINÉTICA QUÍMICA www.agamenonquimica.com 4 16) O Harber é um importante processo industrial para produzir amônia, conforme a reação: N2 (g) + 3 H2 (g) _ 2 NH3 (g) Colocados, num reator, nitrogênio e hidrogênio, obtiveram-se os seguintes dados em minutos e mols/litro. tempo ( min ) [N2] [H2] [H2] 0 0,50 1,50 ----10 0,45 1,35 0,10 Calculando-se a velocidade média em função de NH3, N2, H2 e velocidade média da reação, obtêmse, respectivamente: a) 0,01; – 0,005; – 0,015 e 0,005. b) 0,01; 0,135; 0,045 e 0,005. c) 0,01; – 0,130; – 0,045 e 0,005. d) 0,01; 0,005; 0,015 e 0,005. e) 0,10; 1,350; 0,450 e 0,005. 17) (Covest-2002) Óxidos de nitrogênio, NOx, são substâncias de interesse ambiental, pois são responsáveis pela destruição de ozônio na atmosfera, e, portanto, suas reações são amplamente estudadas. Num dado experimento, em um recipiente fechado, a concentração de NO2 em função do tempo apresentou o seguinte comportamento: 0 concentração tempo O papel do NO2 neste sistema reacional é: a) reagente. b) intermediário. c) produto. d) catalisador. e) inerte 18) (UnB-DF-Modificado) considere os estudos cinéticos de uma reação química e julgue os itens abaixo. 1) Toda reação é produzida por colisões, mas nem toda colisão gera uma reação. 2) Uma colisão altamente energética pode produzir uma reação. 3) Toda colisão com orientação adequada produz uma reação. 4) A velocidade média de uma reação pode ser determinada pela expressão: v= quantidade dos produtos quantidade dos reagentes Assinalando V para verdadeiro e F para falso e, lendo de cima para baixo, teremos: a) V, V, F, F. b) V, V, V, F. c) F, V, F, F. d) V, F, V, F. e) V, V, V, V. Ciencias Da Natureza Aula 05 Prof. Agamenon Roberto CINÉTICA QUÍMICA www.agamenonquimica.com 5 19) (UNIB-BA) A amônia é produzida industrialmente a partir do gás nitrogênio (N2) e do gás hidrogênio (H2), segundo a equação: N2(g) + 3 H2(g) _ 2 NH3(g). Numa determinada experiência, a velocidade média de consumo de gás hidrogênio foi de 120g por minuto. A velocidade de formação do gás amônia, nessa experiência, em mols por minuto, será de: a) 10. b) 20. c) 30. d) 40. e) 50. 20) (Covest-2003) No início do século XX, a expectativa da Primeira Guerra Mundial gerou uma grande necessidade de compostos nitrogenados. Haber foi o pioneiro na produção de amônia, a partir do nitrogênio do ar. Se a amônia for colocada num recipiente fechado, sua decomposição ocorre de acordo com a seguinte equação química não balanceada: NH3(g) _ N2(g) + H2(g). As variações das concentrações com o tempo estão ilustradas na figura abaixo: B A C concentração tempo A partir da análise da figura acima, podemos afirmar que as curvas A, B e C representam a variação temporal das concentrações dos seguintes componentes da reação, respectivamente: a) H2, N2 e NH3 b) NH3, H2 e N2 c) NH3, N2 e H2 d) N2, H2 e NH3 e) H2, NH3 e N2 21) Para que duas substâncias possam reagir, é necessário que suas moléculas colidam entre si, de modo que ligações são rompidas e formadas, originando novas substâncias. Analise o quadro abaixo para julgar os itens que se seguem. I II II I I II II I H H Neste curso os melhores alunos estão sendo preparados pelos melhores Professores 13 PM-Bombeiro PR OROMAR H HH H H H H HH H caso I caso II caso III 0 0 Todo tipo de colisão provoca uma reação. 1 1 Para que a reação ocorra, é necessário que a colisão tenha boa orientação e energia elevada. 2 2 Nos casos I e II, a reação não ocorre devido à má orientação dos choques. 3 3 No caso III, observar-se-á reação química. 4 4 Todas as colisões citadas são efetivas ou produtivas. Prof. Agamenon Roberto CINÉTICA QUÍMICA www.agamenonquimica.com 6 22) (Covest-2001) A produção de trióxido de enxofre durante a combustão de carvão em usinas termoelétricas (sistema aberto ao ar) causa problemas ambientais relacionados com a chuva ácida. Esta reação para a produção de trióxido de enxofre, na presença de óxido de nitrogênio é descrita pelo mecanismo a seguir: 2 NO(g) + O2(g) _ 2 NO2(g) 2 NO2(g) + 2 SO2(g) _ 2 SO3(g) +2 NO(g) 2 SO2(g) + O2(g) _ 2 SO3(g) (reação global) Qual dos gráficos abaixo melhor representa a concentração molar (eixo das ordenadas) das principais espécies envolvidas na produção de trióxido de enxofre em função do tempo (eixo das abcissas)? a) . b) c) d) e) 23) (Unisinos-RS) Nas reações químicas, de um modo geral, aumenta-se a velocidade da reação por meio da elevação de temperatura. Isto ocorre porque aumenta: I. a velocidade média das moléculas reagentes. II. a energia cinética média das moléculas dos reagentes. III. a freqüência das colisões entre as moléculas. Das afirmações acima são corretas: a) I apenas. b) II apenas. c) III apenas. d) I e III apenas. 14 Ciencias Da Natureza Aula 05 e) I, II e III. Neste curso os melhores alunos estão sendo preparados pelos melhores Professores