Química Solucionada (83).9999.0111 / 8750.0050 / 9400.5166 / 8126.0630 Título: Cinética Química Data: / / 2015 QS.2 1. QUESTÕES DO ENEM (ENEM – 10.2) Alguns fatores podem alterar a rapidez das reações químicas. A seguir destacam-se três exemplos no contexto da preparação e da conservação de alimentos: 1. 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. 2. 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. 3. 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) Temperatura, concentração e catalisadores. 2. (ENEM – 13.2) Há processos industriais que envolvem reações químicas na obtenção de diversos produtos ou bens consumidos pelo homem. Determinadas etapas de obtenção desses produtos empregam catalisadores químicos tradicionais, que têm sido, na medida do possível, substituídos por enzimas. Em processos industriais, uma das vantagens de se substituírem os catalisadores químicos tradicionais por enzimas decorre do fato de estas serem a) consumidas durante o processo. b) compostos orgânicos e biodegradáveis. c) inespecíficas para os substratos. d) estáveis em variações de temperatura. e) substratos nas reações químicas. 3. (ENEM – 13.2) A hematita (Fe2O3), além de ser utilizada para obtenção do aço, também é utilizada como um catalisador de processos químicos, como na síntese da amônia, importante matéria-prima da indústria agroquímica. O uso da hematita viabiliza economicamente a produção da amônia, porque a) diminui a rapidez da reação. b) diminui a energia de ativação da reação. c) aumenta a variação da entalpia da reação. d) aumenta a quantidade de produtos formados. e) aumenta o tempo do processamento da reação. e) A diminuição da pressão, num sistema em reação, aumenta a energia do complexo ativado e consequentemente aumenta a velocidade da reação. 2. (FCM – 07.1) Ao se fazer uma experiência ficou demonstrada que a reação de formação de água está ocorrendo com um consumo de 16 mols de hidrogênio por minuto. Consequentemente a velocidade de consumo de oxigênio é de: a) 4 mol/min b) 12 mol/min c) 2 mol/min d) 16 mol/min e) 8 mol/min 3. (FCM – 12.1) No estudo da cinética das reações, quer sejam reações nos sistemas vivos, na atmosfera, nos oceanos ou na indústria química, são vários os fatores que podem ser alterados para se provocar variações na velocidade das reações como a temperatura, a concentração e estado físico dos reagentes, o emprego de catalisadores. Considerando estes fatores, é possível dizer que: I. Nos sistemas vivos os catalisadores são chamados de enzimas, moléculas grandes como as proteínas, que aumentam a velocidade de algumas reações bioquímicas. II. Um medicamento na forma de um comprimido se dissolverá no estômago e entrará na corrente sanguínea mais lentamente do que o mesmo medicamento na forma de pó fino. III. As reações que ocorrem no nosso corpo são aceleradas quando se está com febre; de modo semelhante guardamos leite na geladeira para tornar mais lento o seu azedamento. IV. Quando a concentração de um reagente é aumentada aumenta o número de choques entre eles e, portanto aumenta a velocidade da reação. Estão corretas as afirmações: a) somente I e II. b) somente II, III e IV. c) somente III e IV. d) Todas. e) somente I, II e IV. 4. (FIP – 15.1) O gráfico a seguir é relativo à reação A2 + B2 2 AB e suas energias: QUESTÕES DAS PARTICULARES 1. (FCM – 09.2) Um dos capítulos interessantes da química relaciona-se à cinética, que estuda a velocidade das reações e os fatores que a influenciam como temperatura, pressão e natureza dos reagentes. Em vários processos industriais é de grande importância o controle da velocidade das reações químicas envolvidas. Em relação à cinética das reações químicas, podemos afirmar que: a) Um catalisador tem como função aumentar a energia da ativação e, consequentemente, aumentar a velocidade da reação. b) Aumentando a concentração dos reagentes há uma tendência maior na diminuição da velocidade de reação. c) O aumento da temperatura leva e um aumento da velocidade das reações químicas. d) Uma diminuição do tamanho da partícula aumenta a superfície de contato dos reagentes, diminuindo assim a velocidade da reação. [email protected] Ao se analisar o gráfico pode-se concluir que a) trata-se de uma reação endotérmica, pois a energia dos reagentes (E2) é maior que a dos produtos (E1). b) o valor da energia de ativação (Ea), dessa reação, é dada por a+b kcal.mol-1. c) o valor do calor da reação para a reação A 2 + B2 2AB é – a kcal.mol-1. d) o valor da energia de ativação para essa reação é E 3. e) o valor do calor da reação é dado por E2 kcal.mol-1. [email protected] 1 Química Solucionada “Somos o que fazemos. Nos dias em que fazemos, realmente existimos: nos outros apenas duramos.” (Padre Antônio Vieira) EXERCÍCIOS COMPLEMENTARES 01 - (FUVEST SP) Antes do início dos Jogos Olímpicos de 2012, que aconteceram em Londres, a chama olímpica percorreu todo o Reino Unido, pelas mãos de cerca de 8000 pessoas, que se revezaram nessa tarefa. Cada pessoa correu durante um determinado tempo e transferiu a chama de sua tocha para a do próximo participante. Suponha que (i) cada pessoa tenha recebido uma tocha contendo cerca de 1,02 g de uma mistura de butano e propano, em igual proporção, em mols; (ii) a vazão de gás de cada tocha fosse de 48 mL/minuto. Calcule: a) a quantidade de matéria, em mols, da mistura butano + propano contida em cada tocha; b) o tempo durante o qual a chama de cada tocha podia ficar acesa. Um determinado participante P do revezamento correu a uma velocidade média de 2,5 m/s. Sua tocha se apagou no exato instante em que a chama foi transferida para a tocha do participante que o sucedeu. c) Calcule a distância, em metros, percorrida pelo participante P enquanto a chama de sua tocha permaneceu acesa. Dados: Massa molar (g/mol): butano ...... 58 propano ...... 44 Volume molar nas condições ambientes: 24 L/mol 02 - (UEPA) Considere a queima do isooctano, segundo a reação abaixo: 2 C8H18(l) + 25 O2(g) 16 CO2(g) + 18 H2O(g) Se a concentração de C8H18 está diminuindo a velocidade de 0,22 mol.l–1s–1, as velocidades de formação da concentração de CO2 e H2O, respectivamente são: a) 1,22 e 1,38 mol.L–1s–1 b) 1,76 e 1,98 mol.L–1s–1 c) 1,96 e 2,12 mol.L–1s–1 d) 2,08 e 2,18 mol.L–1s–1 e) 2,17 e 2,22 mol.L–1s–1 03 - (UEPA) Um dos grandes problemas ambientais na atualidade relaciona-se com o desaparecimento da camada de ozônio na atmosfera. É importante notar que, quando desaparece o gás ozônio, aparece imediatamente o gás oxigênio de acordo com a equação abaixo: hv 2O3 (g) 3O 2 (g) Considerando a velocidade de aparecimento de O2 igual a 12 mol/L.s, a velocidade de desaparecimento do ozônio na atmosfera em mol/L.s é: a) 12 b) 8 c) 6 d) 4 e) 2 04 - (UNESP SP) Em um laboratório de química, dois estudantes realizam um experimento com o objetivo de determinar a velocidade da reação apresentada a seguir. MgCO3(s) + 2HCl(aq) MgCl2(aq) + H2O(l) + CO2(g) Sabendo que a reação ocorre em um sistema aberto, o parâmetro do meio reacional que deverá ser considerado para a determinação da velocidade dessa reação é a) a diminuição da concentração de íons Mg2+. b) o teor de umidade no interior do sistema. c) a diminuição da massa total do sistema. d) a variação da concentração de íons Cl–. e) a elevação da pressão do sistema. www.quimicasolucionada.com.br 05 - (ITA SP) A reação entre os íons brometo e bromato, em meio aquoso e ácido, pode ser representada pela seguinte equação química balanceada: 5Br– (aq) + BrO3–(aq) + 6 H+(aq) 3 Br2(aq) + 3H2O(l) Sabendo que a velocidade de desaparecimento do íon bromato é igual a 5,6310–6 molL–1s–1, assinale a alternativa que apresenta o valor CORRETO para a velocidade de aparecimento do bromo, Br 2, expressa em molL–1s–1. a) 1,6910–5 b) 5,6310–6 c) 1,9010–6 d) 1,1310–6 e) 1,8010–16 06 - (UEG GO) O Cerrado é o segundo maior bioma brasileiro, localizado em uma grande área do Brasil Central. Além da biodiversidade, os recursos hídricos da região ressaltam-se em quantidade e qualidade: nas suas chapadas estão as nascentes dos principais rios das bacias Amazônica, do Prata e do São Francisco. Estudos realizados pelos pesquisadores do Programa Cerrado da CI-Brasil indicam que o bioma corre o risco de desaparecer até 2030. Dos 204 milhões de hectares originais, 57% já foram completamente destruídos. O desmatamento do Cerrado é alarmante, chegando a 1,5% ou três milhões de hectares/ano. Considerando-se que o desmatamento do Cerrado continue na mesma velocidade de hoje, nos próximos 10 anos, a quantidade de Cerrado original que restará, em porcentual, será aproximadamente igual a a) 57% b) 42% c) 28% d) 15% 07 - (UFC CE) Metano (CH4) é o gás produzido a partir da biomassa, e a sua queima na indústria, para obtenção de energia térmica, corresponde à seguinte reação: CH4(g) + 2 O2(g) CO2(g) + 2 H2O(l) Se a velocidade de consumo do metano é 0,01 mol min –1, assinale a alternativa que corretamente expressa o número de moles de CO2 produzido durante uma hora de reação. a) 0,3 b) 0,4 c) 0,5 d) 0,6 e) 0,7 08 - (UDESC SC) Um bico de Bunsen está consumindo 2,24 litros/minuto de butano, C4H10 (medido nas CNTP). A combustão é completa, de modo a produzir dióxido de carbono e água. Pode-se afirmar que a velocidade de formação do dióxido de carbono é de: a) 0,50 moles/min b) 0,20 moles/min c) 0,30 moles/min d) 0,40 moles/min e) 0,10 moles/min 09 - (Unioeste PR) Geralmente, ao se reunir a família ou um grupo de pessoas faz-se um churrasco. Este tipo de confraternização muito comum no Rio Grande do Sul se espalhou por todo o Brasil. Para se assar a carne é necessário colocar fogo na churrasqueira e para não demorar muito para pegar o fogo, geralmente se utiliza gravetos ou pedaços de madeira pequenos ao invés de pedaços grandes. Este fenômeno pode ser explicado quimicamente dentro do tema de cinética. O fator que melhor explica porque a reação de [email protected] 2 Química Solucionada “Somos o que fazemos. Nos dias em que fazemos, realmente existimos: nos outros apenas duramos.” (Padre Antônio Vieira) combustão ocorre mais rápida com gravetos (pedaços pequenos de madeira) é a) velocidade. b) temperatura. c) concentração. d) superfície de contato. e) estado físico da matéria. 10 - (UFPB) O airbag é um dispositivo destinado a proteger motorista e passageiros de veículos em caso de colisão. O sistema consiste de um saco contendo as substâncias azida de sódio, permanganato de potássio e óxido de silício. No caso de colisão, sensores instalados no automóvel promovem a formação de uma faísca elétrica que detona uma reação química. Nessa reação, ocorre liberação de gás nitrogênio, que infla o saco, amortecendo o impacto da colisão. A respeito dos aspectos cinéticos das reações químicas envolvidas no acionamento do airbag, pode-se afirmar: I. A reação é rápida, pois não há formação de complexo ativado. II. A reação é lenta, pois o complexo ativado tem longo tempo de vida. III. A reação é rápida e suas colisões moleculares são eficazes. IV. A energia de ativação tem valor inferior ao fornecido pela faísca elétrica. Está(ão) correta(s) apenas a(s) afirmativa(s): a) I b) III c) IV d) I e III e) III e IV 11 - (UEMG) Um professor, utilizando comprimidos de antiácido efervescente à base de NaHCO3, realizou quatro procedimentos, ilustrados a seguir: Todo ser humano depende de muitas reações químicas que ocorrem dentro de seu organismo. O conjunto dessas reações químicas é chamado de metabolismo. A temperatura é um fator que controla a velocidade dessas reações. Quando a temperatura corporal, porém, se aproxima de 41,7 ºC, pode causar morte porque acelera todas as reações do corpo, destruindo substâncias vitais como as enzimas, que atuam como catalisadores de reações bioquímicas. Com base no texto, analise as afirmativas abaixo. I. O aumento da temperatura provoca o aumento da velocidade das partículas formadoras de um sistema reacional, consequentemente, diminuindo a velocidade das reações. II. Os catalisadores, em qualquer reação química, são consumidos, aumentando a energia de ativação do processo. III. Enzimas são catalisadores biológicos que diminuem a velocidade das reações, diminuindo a energia de ativação. IV. Enzimas são catalisadores biológicos que aumentam a velocidade das reações, diminuindo a energia de ativação. Está correto APENAS o que se afirma em a) III b) IV c) I e II d) I e III e) II e IV 14 - (UNESP SP) O esquema apresentado descreve os diagramas energéticos para uma mesma reação química, realizada na ausência e na presença de um agente catalisador. Procedimento I – Comprimido inteiro e água a 25 ºC Procedimento II – Comprimido inteiro e água a 5 ºC Procedimento III – Comprimido pulverizado e água a 25 ºC Procedimento IV – Comprimido pulverizado e água a 5 ºC A reação ocorreu mais rapidamente no procedimento a) I. b) II. c) III. d) IV. 12 - (PUC MG) Os principais fatores que podem alterar a velocidade de uma reação química são as concentrações dos reagentes e produtos, a temperatura, a luz, a presença de catalisadores e a superfície de contato. É CORRETO afirmar que a presença de um catalisador acelera uma reação química diminuindo: a) a entalpia da reação. b) a temperatura da reação. c) a entropia da reação. d) a energia de ativação da reação. 13 - (UNIFICADO RJ) Cinética no corpo humano www.quimicasolucionada.com.br 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. 15 - (UFPR) Com o desenvolvimento da nanotecnologia, a busca de novos materiais e a pesquisa dos materiais já conhecidos, porém com partículas na escala nanométrica, se tornaram alvos de interesse mundial. A diminuição na escala de tamanho das partículas provoca alterações nas propriedades dos materiais. Por exemplo, a redução em uma ordem de grandeza no diâmetro das partículas (de 100 nm para 10 nm) de um catalisador metálico provocará alterações no processo promovido. Considerando que o catalisador metálico em questão promove a conversão de um reagente A num produto B, avalie as seguintes afirmativas: [email protected] 3 Química Solucionada “Somos o que fazemos. Nos dias em que fazemos, realmente existimos: nos outros apenas duramos.” (Padre Antônio Vieira) 1. Com a redução de tamanho das partículas do catalisador, o processo de conversão poderá ocorrer em uma temperatura inferior. 2. Com a redução de tamanho das partículas do catalisador, a constante cinética da conversão de A em B será maior. 3. Com a redução de tamanho das partículas do catalisador, uma menor quantidade de massa de catalisador será necessária para que a conversão de A em B ocorra no mesmo intervalo de tempo. 4. Com a redução de tamanho das partículas do catalisador, o sistema alcançará o equilíbrio num menor intervalo de tempo. Assinale a alternativa correta. a) Somente a afirmativa 2 é verdadeira. b) Somente as afirmativas 1 e 3 são verdadeiras. c) Somente as afirmativas 3 e 4 são verdadeiras. d) Somente as afirmativas 2, 3 e 4 são verdadeiras. e) As afirmativas 1, 2, 3 e 4 são verdadeiras. 16 - (UFG GO) Uma reportagem em relação à definição do que é o leite de fato foi veiculada na Folha de S. Paulo, edição do dia 16/09/2012 (página C7). Segundo essa reportagem: “leite é um produto natural composto de água, gordura, vitaminas, proteínas, enzimas e lactose...”. Dentre essas substâncias mencionadas, a classe que é um catalisador biológico é a a) dos lipídios. b) dos minerais. c) das enzimas. d) das vitaminas. e) dos glicídios. 17 - (PUC RJ) Para a reação entre duas substâncias moleculares em fase gasosa, considerando a teoria das colisões, o aumento da velocidade da reação causada pela presença de um catalisador é devido: a) ao aumento instantâneo da temperatura que acelera a agitação das moléculas. b) ao aumento da taxa de colisão entre os reagentes, porém preservando a energia necessária para que a colisão gere produtos. c) à diminuição da energia de ativação para que a colisão entre as moléculas, no início da reação, gere produtos. d) ao aumento da energia de ativação que é a diferença entre a energia final dos reagentes e dos produtos. e) à diminuição da variação de entalpia da reação. 18 - (Mackenzie SP) Um aluno, querendo verificar os conceitos de cinéticaquímica discutidos na escola, dirigiu-se a uma drogaria e comprou alguns comprimidos efervescentes, os quais continham, de acordo com o rótulo do produto, massas iguais de bicarbonato de sódio. Ao chegar a sua casa realizou a mistura desses comprimidos com água usando diferentes métodos. Após a observação do fenômeno de liberação gasosa, até que toda a massa de cada comprimido tivesse sido dissolvida em água, o aluno elaborou a seguinte tabela: Método 1 2 Estadodo Temperatura Tempo Comprimido da água de reação Inteiro 10ºC 50 s Triturado 60ºC 15 s 3 Inteiro 60ºC 25 s 4 Triturado 10ºC 30 s De acordo com os resultados obtidos e mostrados na tabela acima, o aluno fez as seguintes afirmações: I. Ao comparar somente os métodos 1 e 2 fica impossível determinar qual dos dois fatores variados (estado do comprimido e temperatura da água), aumentou mais a velocidade da reação. www.quimicasolucionada.com.br II. A mudança da condição da água, de fria para quente, faz com que, qualquer que seja o estado do comprimido, a velocidade da reação caia pela metade. III. A influência da temperatura da água é maior do que a influência do estado do comprimido, no aumento da velocidade da reação. Das afirmações acima, é correto dizer que o aluno errou a) apenas na afirmação I. b) apenas na afirmação II. c) apenas na afirmação III. d) apenas nas afirmações II e III. e) em todas as afirmações. TEXTO: 1 - Comum à questão: 19 As reações mais importantes no metabolismo do etanol no organismo são a oxidação a acetaldeído e, daí, a acetato, a base conjugada do ácido acético. Essas reações são catalisadas, respectivamente, pelas enzimas ADH e AcDH. 19 - (ESCS DF) As enzimas ADH e AcDH a) aumentam a energia de ativação das reações, em comparação com as reações não catalisadas. b) modificam as entalpias das reações. c) participam das reações, mas são regeneradas ao final. d) deslocam o equilíbrio químico das reações na direção dos reagentes. e) tornam espontâneas as reações nas condições de temperatura e pressão empregadas. TEXTO: 2 - Comum à questão: 20 Para investigar a cinética de reações de oxirredução envolvendo o íon iodeto, I–, e iodo, I2, um estudante utilizou duas substâncias: o persulfato de potássio, K 2S2O8, capaz de promover a oxidação do iodeto e o tiossulfato de potássio, K2S2O3, capaz de promover a redução do iodo. As equações químicas das reações envolvendo essas espécies estão apresentadas abaixo. Equação Reação I K2S2O8 (aq) + 2 KI (aq) 2 K2SO4 (aq) + I2 (aq) II 2 K2S2O3(aq) +I2 (aq) K2S4O6 (aq) + 2 KI (aq) 20 - (UFMG) Considerando-se as reações I e II, sabe-se que a I é lenta e que a II é rápida. EXPLIQUE como se modificariam as observações feitas durante o experimento, caso a reação I fosse rápida e a reação II fosse lenta. GABARITO: 1) Gab: a) ntotal = 0,02 mol; b) = 10 min; c) s = 1.500 m 2) Gab: B; 3) Gab: B; 4) Gab: C; 5) Gab: A; 6) Gab: C; 7) Gab: D 8) Gab: D; 9) Gab: D; 10) Gab: E; 11) Gab: C; 12) Gab: D; 13) Gab: B 14) Gab: A curva II representa a reação na presença de catalisador, pois houve diminuição da energia de ativação. A variação de entalpia é a mesma na presença e na ausência de um catalisador. 15) Gab: C; 16) Gab: C; 17) Gab: C; 18) Gab: B; 19) Gab: C 20) Gab: No caso da reação I possuir menor velocidade em relação à reação II, o iodo seria produzido lentamente na primeira reação e consumido rapidamente na segunda reação. Assim, apenas depois de um tempo, quando o tiossulfato de potássio fosse totalmente consumido, a cor azul apareceria, em decorrência da reação do iodo remanescente na solução com o amido. No entanto, se a reação I fosse mais rápida que a reação II, a cor azul apareceria logo no início das reações, pois o iodo reagiria mais rapidamente com o amido que com o tiossulfato de potássio. [email protected] 4