CINÉTICA QUÍMICA: INTRODUÇÃO

QUÍMICA - 2o ANO
MÓDULO 13
CINÉTICA QUÍMICA:
INTRODUÇÃO
Concentração de Fenolfetaleína (M)
0.005
0.004
0.003
0.002
α
0.001
0
100
200
Tempo (s)
300
400
energia
sem
catalisador
com
catalisador
2 H 2 + O2
reagentes
2 H2O
produtos
reação progressiva
Como pode cair no enem
(ENEM) Alguns fatores podem alterar a rapidez das reações químicas. A seguir destacam-se
três exemplos no contexto da preparação e da conservação de alimentos:
I) A maioria dos produtos alimentícios se conserva por muito mais tempo quando submetidos à refrigeração. Esse procedimento diminui a rapidez das reações que contribuem para a
degradação de certos alimentos.
II) Um procedimento muito comum utilizado em práticas de culinária é o corte dos alimentos
para acelerar o seu cozimento, caso não se tenha uma panela de pressão.
III) Na preparação de iogurtes, adicionam-se ao leite bactérias produtoras de enzimas que
aceleram as reações envolvendo açúcares e proteínas lácteas.
Com base no texto, quais são os fatores que influenciam a rapidez das transformações
químicas relacionadas aos exemplos 1, 2 e 3, respectivamente:
a) Temperatura, superfície de contato e concentração.
b) Concentração, superfície de contato e catalisadores.
c) Temperatura, superfície de contato e catalisadores.
d) Superfície de contato, temperatura e concentração.
e) Superfície de contato, temperatura e concentração.
Fixação
1) (UERJ) A água oxigenada é empregada, frequentemente, como agente microbicida de ação
oxidante local. A liberação do oxigênio, que ocorre durante a sua decomposição, é acelerada
-por uma enzima presente no sangue.
Na limpeza de um ferimento, esse microbicida liberou, ao se decompor, 1,6 g de oxigênio
por segundo.
Nessas condições, a velocidade de decomposição da água oxigenada, em mol/min, é igual a:
a) 6,0
eb) 5,4
c) 3,4
d) 1,7
Fixação
F
2) (UERJ) A amônia é empregada como matéria-prima na fabricação de fertilizantes nitroge-3
nados.
r
d
É obtida industrialmente por síntese total, como mostra a reação:
d
N2(g) + 3 H2(g) → 2NH3(g)
i
d
O quadro abaixo mostra a variação do número de mols de nitrogênio durante essa reação.p
p
MOLS DE N2
TEMPO (min)
r
20
0
c
g
5
5
I
2
10
p
Considere rendimento de 100% no processo e condições normais de temperatura e pressão.I
Assim, a velocidade média da reação em L/min, no intervalo de 2 a 10 minutos, em funçãor
c
do consumo de H2, equivale a:
e
a) 22,4
a
b) 44,8
I
c) 67,2
q
d
d) 89,6
I
a
10
2
Fixação
-3) (ENEM) A deterioração de um alimento é
resultado de transformações químicas que
decorrem, na maioria dos casos, da interação
do alimento com microrganismos ou, ainda, da
interação com o oxigênio do ar, como é o caso
da rancificação de gorduras. Para conservar
por mais tempo um alimento deve-se, portanto,
procurar impedir ou retardar ao máximo a ocorrência dessas transformações.
Os processos comumente utilizados para
conservar alimentos levam em conta os seguintes fatores:
I) microrganismos dependem da água líquida
para sua sobrevivência.
II) microrganismos necessitam de temperatuoras adequadas para crescerem e se multiplicarem. A multiplicação de microrganismos,
em geral, é mais rápida entre 25ºC e 45ºC,
aproximadamente.
III) transformações químicas têm maior rapidez
quanto maior for a temperatura e a superfície
de contato das substâncias que interagem.
IV) há substâncias que acrescentadas ao
alimento dificultam a sobrevivência ou a mul-
tiplicação de microrganismos.
V) no ar há microrganismos que encontrando
alimento, água líquida e temperaturas adequadas crescem e se multiplicam.
Em uma embalagem de leite “longa-vida”,
lê-se:
“Após aberto é preciso guardá-lo em
geladeira”
Caso uma pessoa não siga tal instrução,
principalmente no verão tropical, o leite se
deteriorará rapidamente, devido a razões
relacionadas com:
a) o fator I, apenas;
b) o fator II, apenas;
c) os fatores II ,III e V , apenas;
d) os fatores I,II e III, apenas;
e) os fatores I, II ,III , IV e V.
Fixação
F
4) Num dado meio onde ocorre a reação, expressa pela equação a seguir:
5
C
c
o
2N2O5(g) → 2N2O4(g) + O2(g)
Observou-se a seguinte variação na concentração do N2O5 em função do tempo:
[N2O5]
0,233
0,200
0,180
0,165
0,155
segundos
0
180
300
540
840
No intervalo de 3 a 5 minutos, observa-se que a velocidade média da:
a) reação é 0,010mol/L.min.
b) reação é igual à velocidade média de consumo de N2O5.
c) reação é a metade da velocidade média de formação do O2.
d) formação do N2O4 é igual à de formação do O2.
e) consumo do N2O5 é o dobro da velocidade média de formação do O2.
a
l
b
S
c
i
d
p
Fixação
5) A velocidade das reações é uma grandeza que apresenta uma grande importância prática.
Certas vezes, tentamos agir sobre ela para aumentá-la (aceleração da produção na indústria,
cozimentos dos alimentos numa panela de pressão, revelação instantânea das fotografias etc.);
outras vezes, para diminui-la (diminuição da corrosão, conservação dos alimentos pelo frio etc.).
Assinale a afirmativa INCORRETA:
a) Um complexo ativado é uma estrutura intermediária entre os reagentes e os produtos, com
ligações intermediárias entre as dos reagentes e as dos produtos.
b) A energia de ativação é a energia mínima necessária para a formação do complexo ativado.
Seu abaixamento determina o aumento da velocidade da reação.
c) Um catalisador é uma substância que aumenta a velocidade de uma reação, permanecendo
inalterado qualitativa e quantitativamente no final da reação.
d) A ação do catalisador é aumentar a energia de ativação, possibilitando um novo caminho
para a reação.
Fixação
F
6) (UERJ) A água oxigenada consiste em uma solução aquosa de peróxido de hidrogênio, que7
se decompõe, sob a ação da luz e do calor, segundo a equação química:
2H2O2(aq) → 2H2O(l) + O2(g)
quantidade de H2O2(mols)
Em um experimento, foi monitorada a quantidade de peróxido de hidrogênio em três frascos idênticos – A, B e C – de 1 L de água oxigenada, mantidos em diferentes condições deI
I
luminosidade e temperatura.
Observe os resultados no gráfico:
24
22
A
20
B
A ausência de luz (10°C)
B ausência de luz (25°C)
C presença de luz (25°C)
12
10
C
0
1
tempo (anos)
p
a
b
c
d
e
Na condição em que ocorreu a menor taxa de decomposição do peróxido de hidrogênio, a
velocidade média de formação de O2, em mol x ano-1, foi igual a:
a) 1 c) 6
b) 2
d) 12
Fixação
7) (FUVEST)
NaHSO4 + CH3COONa → CH3COOH + Na2SO4
A reação representada pela equação acima é realizada segundo dois procedimentos:
eI) Triturando reagentes sólidos.
II) Misturando soluções aquosas concentradas dos reagentes.
Utilizando mesma quantidade de NaHSO4, e mesma quantidade de CH3COONa nesses
procedimentos, à mesma temperatura, a formação do ácido acético:
a) é mais rápida em II, porque em solução a frequência de colisões entre os reagentes é maior.
b) é mais rápida em I, porque no estado sólido a concentração dos reagentes é maior.
c) ocorre em I e II com igual velocidade, porque os reagentes são os mesmos.
d) é mais rápida em I, porque o ácido acético é liberado na forma de vapor.
e) é mais rápida em II, porque o ácido acético se dissolve na água.
a
Fixação
F
8) (FATEC) Para se estudar a reação que ocorre entre magnésio e ácido clorídrico, três experi-9
mentos foram feitos:
f
Experimento I - adicionou-se uma certa massa de magnésio a excesso de solução de ácidod
clorídrico, a 25°C, medindo-se o volume de hidrogênio produzido a cada 30 segundos.
Experimento II - a massa de magnésio utilizada foi igual à metade da usada no experimentod
I, mantendo-se todas as outras condições inalteradas (volume do ácido, temperatura, tempo
de recolhimento do gás).
Experimento III - utilizaram-se as mesmas quantidades de magnésio e de ácido do experimento I, aquecendo-se a solução de ácido a 35°C.
vol de hidrogênio
produzido (ml)
Os resultados obtidos foram colocados em um gráfico:
70
60
50
40
30
20
10
0
C
B
A
0
30
60
90 120
tempo (s)
150
As curvas que correspondem aos experimentos I, II e III são, respectivamente:
a) B, A, C. d) A, B, C.
b) C, A, B. e) A, C, B.
c) C, B, A.
q
d
c
a
b
c
d
Fixação
-9) (UERJ) O escurecimento enzimático é um problema presente no armazenamento de diversas
frutas. Este fenômeno é iniciado pela ação da enzima polifenoloxidase presente nas células
dessas frutas.
A partir do rompimento das células, em presença do oxigênio, a enzima catalisa a oxidação
de fenóis em quinonas, conforme esquematizado na reação química a seguir.
OH
O
OH
-
O
+
fenol
+ H2O
1 O
2 2
quinona
Por sua vez, as quinonas são convertidas em melanina, um pigmento escuro e insolúvel,
que acarreta a diminuição da vida útil e do valor de mercado destas frutas. Uma forma eficiente
de reduzir a velocidade de produção da quinona, admitindo-se que o mecanismo desta reação
compreende uma única etapa, é:
a) adicionar quinona;
b) aumentar a temperatura;
c) retirar a água produzida;
d) reduzir o teor de oxigênio.
Proposto
1) (UFRRJ) Em uma reação de decomposição de água oxigenada, observou-se a seguinte variação
da massa de água oxigenada em função do tempo, conforme o quadro abaixo.
Tempo (min)
Massa de água oxigenada (g)
0
200
2
150
4
110
6
80
8
55
Calcule as velocidades médias dessa reação em cada um dos intervalos mencionados.
Proposto
2) A amônia é um produto básico para a produção de fertilizantes, e é produzida cataliticamente,
em altas pressões, conforme a equação:
N2 + 3H2 → 2 NH3
Se a velocidade de produção de amônia foi medida como 2,0 x 10-4 mol x L-1 x s-1, determine
a velocidade da reação em termos de consumo de H2.
Proposto
3) (UFRRJ) A decomposição da água oxigenada sem catalisador exige uma energia de ativação
de 18,0 kcal/mol. Entretanto, na presença de platina (catálise heterogênea) e de catalase (catálise
homogênea) a energia de ativação cai para 12,0 e 5,0 kcal/mol, respectivamente, como pode
ser observado no gráfico abaixo.
a
Energia
b
c
H 2O2
H2O + 1 O2
2
Caminho de reação
a) A reação de decomposição é endo ou exotérmica? Justifique.
b) Associe cada uma das curvas (a, b, c) com as condições de decomposição da água oxigenada.
Proposto
4) (UERJ) Airbags são dispositivos de segurança de automóveis que protegem o motorista em
caso de colisão. Consistem em uma espécie de balão contendo 130 g de azida de sódio em seu
interior. A azida, submetida a aquecimento, decompõe-se imediata e completamente, inflando
o balão em apenas 30 milissegundos. A equação abaixo representa a decomposição da azida:
2NaN3(s) → 3N2(g) + 2Na(s)
Considerando o volume molar igual a 24 L x mol-1, calcule a velocidade de reação, em L x
s-1, de nitrogênio gasoso produzido.
Proposto
5) (UFRRJ) Colocou-se em três tubos de ensaio solução de KMnO4, gotas de H2SO4 e um fio de ferro.
O 1o tubo manteve- -se à temperatura ambiente, o 2 o aqueceu-se em banho-maria e o 3º diretamente
na chama, o que ocasionou diferentes velocidades de reação em cada um dos tubos. Justifique as
diferentes velocidades de reação nos três tubos.
Proposto
6) (UFRRJ) Há muitos fatores que influenciam na rapidez das transformações químicas. O conhecimento e o controle desses fatores permitem aumentar a rapidez das transformações químicas
desejáveis e diminuir as indesejáveis.
a) Quando se coloca um pedaço de palha de aço (Fe) em contato com uma chama, o ferro que
constitui a palha queima, rapidamente, havendo a formação de Fe2O3. A que se atribui o fato
de um prego de ferro, em contato com a chama, não queimar com igual velocidade?
b) A água sanitária, usada como alvejante, é uma solução aquosa na qual o principal soluto é
o NaClO. Ao pingarem-se gotas dessa solução em um tecido de algodão colorido e, em outra
parte desse mesmo tecido, pingarem-se gotas dessa solução, com menor concentração de
soluto, observa-se que, passado o mesmo tempo de contato, a região onde foi colocada apenas
a água sanitária está mais descorada que aquela região onde se usou a água sanitária diluída.
Que fator pode ter influenciado na velocidade do descoramento?
Proposto
P
7) (FAAP) A reação de decomposição do HI é representada pela equação química: 2HI → H2 + I2.8
O controle da concentração do HI presente no sistema, em função do tempo (em temperaturas
c
constante), forneceu os seguintes dados:
q
HI
1
0,625
0,375
0,200
0,120
(mol/L)
d
Tempo
0
10
20
30
40
(min)
a) A velocidade desta reação é constante? Por quê?
b) Qual a velocidade média de decomposição do HI no intervalo de tempo entre 0 e 10 minutos?
c) Idem, no intervalo de tempo entre 10 e 20 minutos?
t
Proposto
8) (UFRJ) Quando um atleta pratica exercícios físicos vigorosos, o oxigênio disponível na corrente
sanguínea é rapidamente consumido, levando seu metabolismo a trabalhar em condições anaeróbicas. Nessas condições, o processo de geração de energia para a contração de músculos envolve a
quebra de glicose (C6H12O6), produzindo ácido lático (C3H6O3) e provocando fadiga muscular.
O gráfico a seguir mostra a variação da concentração de ácido lático no sangue de um atleta
durante uma competição em função do tempo t.
ácido lático (mmol/L)
3,5
3,0
2,5
2,0
1,5
1,0
0,5
0,0
0
100
200
300
tempo (s)
400
Calcule a taxa de formação de ácido lático entre o estado de repouso (t = 0s) e o instante
t = 200s.
Proposto
P
9) (FEI) Seja a decomposição de água oxigenada: 2H2O2 ⇔ 2H2O + O2. Em dois minutos,1
observa-se uma perda de 3,4g de água oxigenada. Qual a velocidade média dessa reação em
relação ao gás oxigênio em mol/min?
d
Proposto
10) (MACKENZIE) A combustão do butano é representada pela equação:
C4H10 + 13 O2 ∆ 4CO2 + 5H2O
2
Se houver um consumo de 4 mols de butano a cada 20 minutos de reação, qual o número
de mols de dióxido de carbono produzido em uma hora?
Proposto
11) Dada a tabela abaixo em relação à reação 2HBr → H2 + Br2:
Tempo (min)
No de mols de HBr
0
0,200
5
0,175
10
0,070
15
0,040
20
0,024
a) Qual a velocidade média desta reação em relação ao HBr, no intervalo de 0 a 5 minutos?
b) Qual a velocidade média dessa reação, no intervalo citado anteriormente, em relação ao
gás hidrogênio?
c) Determine a velocidade média dessa reação para o HBr e para o Br2, no intervalo de 10 a
15 min.
Proposto
12) (FUVEST) O gráfico mostrado abaixo foi construído com dados obtidos no estudo da decomposição de iodeto de hidrogênio, à temperatura constante.
[HI]
I
II
III
IV
Tempo (min)
Em qual dos quatro trechos assinalados na curva ocorre com maior velocidade média?
Justifique.
a