Exc cinética 2

Cinética Química 2
LEI DE GULDBERG E WAAGE
A Lei da Velocidade ou Lei de Guldberg-Waage foi proposta em 1867, pelos cientistas noruegueses Cato Maximilian
Guldberg (1836-1902) e Peter Waage (1833-1900). Foi enunciada da seguinte forma:
“ A velocidade de uma reação é diretamente proporcional ao produto das concentrações molares dos reagentes, para
cada temperatura, elevada a expoentes experimentalmente determinados.”
Os expoentes que constam na lei irão determinar a ordem da reação.
Para uma reação genérica, temos: aA + bB → cC + dD V = K.[A]x[B]y
Onde: V = velocidade da reação; K = constante de velocidade; [A] = concentração molar de A; [B] = concentração
molar de B; x e y são expoentes experimentalmente determinados.
Em uma reação elementar, onde ocorre em uma única etapa, o expoente é o coeficiente dos reagentes.
aA + bB → cC + dD V = K.[A]a[B]b
Exemplo: 2CO(g) + 1O2(g)→2CO2(g) V = K [CO]2 [O2]1
Alguns processos químicos oorrem em várias etapas. As reações globais são as que ocorrem em mais de uma
etapa. A velocidade desta reação depende da velocidade das etapas participantes. Quando isto acontecer,
determina-se a velocidade da reação através da etapa lenta.
É fácil entender porque utiliza-se a etapa lenta para determinar a velocidade da reação. Imagine por exemplo uma
viagem de ônibus entre as cidades de São Paulo e Rio de Janeiro. Aparentemente, temos a impressão que a viajem
vai acontecer em uma única etapa (sair de São Paulo e chagar ao Rio). Mas na prática, há três etapas. A primeira
etapa é chegar até a rodoviária (10 minutos), a segunda pegar o ônibus, mais 5horas (300 minutos) e por último, já
no Rio de Janeiro, pegar um ônibus até o seu destino (5 minutos). Como a segunda etapa gastou mais tempo,
arredondamos a viagem para 5 horas. Com as reações químicas é mais ou menos assim que acontece.
Exemplo:
Etapa 1 (lenta)
C(gr) + ½ O2(g) → CO(g)
Etapa 2 (rápida) CO(g) + ½ O2(g) → CO2(g)
Reação global
C(gr) + O2(g) → CO2(g) Velocidade da reação: V = K [O2]1/2
Ordem da Reação e Molecularidade
A ordem de uma reação química só pode ser determinada experimentalmente.
A molecularidade representa o número mínimo de moléculas ou íons reagentes necessários para que ocorram
colisões e a reação possa se processar em uma única etapa (elementar).
Os expoentes que estão na lei da velocidade podem determinar a ordem da reação.
A ordem da reação pode indicar o que acontece com a velocidade da reação quando é alterada a concentração dos
reagentes.
Ordem
O que acontece com a concentração
1ª
Igual
2ª
Duplica (quadrado)
3ª
Ao cubo
EXERCÍCIOS
01. Aplique a equação de Gulberg Waage (lei da ação das massas) às reações apresentadas:
a) 2N2(g) + 3O2 → 2N2O3(g)
b) 2NO2(g) → N2O4(g)
02. Numa reação temos x moles/L de H2 e y moles/L de O2. A velocidade da reação é V1. Se dobrarmos a
concentração de hidrogênio e triplicarmos a de oxigênio, a velocidade passa a V2.
Qual a relação V1 / V2?
Dado: 2H2 + O2 → 2H2O
a) V2 = 2 V1
b) V2 = 4 V1
c) V2 = 12 V1 d) V2 = 24 V1 e) V2 = 6 V1
03.Em determinada experiência, a reação de formação de água está ocorrendo com o consumo de 4 mols de
oxigênio por minuto. Consequentemente, a velocidade de consumo de hidrogênio é de:
a) 8 mols/minuto
b) 4 mols/minuto
c) 12 mols/minuto
d) 2 mols/minuto
04. A reação hipotética 2X + 2Y → P + Q poderá ocorrer segundo o seguinte mecanismo:
X + Y → Z + W .............................. V1
X + Z → P ...................................... V2
W + Y → Q .................................... V3
(soma): 2X + 2Y →P + Q ............... V4
onde V são as velocidades das reações expressas em mol.L-1.s-1.
Admitindo que V1 = V3 > V2, a velocidade global, V4, deverá ser mais próxima de:
a) V1 + V2
b) V2
c) V3
d) V3 – V2
e) 2V1 + V2
05. Ao dobrarmos a concentração de NO, a velocidade da reação 2NO(g) + O2(g) → 2NO2(g) aumenta quatro vezes.
Ao dobrarmos as concentrações de NO e de O2, a velocidade aumenta 8 vezes.
a) Qual é a Lei da velocidade para a reação?
b) Qual é a ordem do reagente NO para a velocidade da reação?
c) Qual é a ordem do reagente O2 para a velocidade da reação?
d) Qual é a ordem global da velocidade da reação/
e) Qual é a unidade de K se a velocidade da reação for expressa em mol por litro por segundo?
06. Para a reação em fase gasosa, representada pela equação: 2 HBr + NO 2 → H2O + NO + Br2,
é proposto um mecanismo em duas etapas.
Etapa 1. HBr + NO2
→
HOBr + NO (lenta)
Etapa 2. HBr + HOBr →
H2O + Br2 (rápida)
A lei de velocidade desta reação é
A) v = k [HBr]2 [NO]
B) v = k [HBr] [HOBr]
C) v = k [HBr]2 [NO2[HOBr]
D) v = k [HBr]2[NO2] [HOBr]2 [NO]
E) v = k [HBr] [NO2]
H = -19,6 Kcal
07. Uma certa quantidade de acetaldeído se decompõe, segundo a reação abaixo, com uma cinética de segunda
ordem (k = 2,0 mol-1 s-1). C2H4O(g) → CH4(g) + CO(g)
Assinale a alternativa incorreta.
a - Se a concentração inicial do acetaldeído for duplicada, a reação ocorre com uma velocidade inicial quatro vezes
maior.
b - A velocidade da reação depende da temperatura.
c - Se a reação ocorrer em um recipiente fechado, à temperatura constante, a pressão aumenta à medida que a
reação de formação dos produtos ocorre.
d - Se a concentração inicial de acetaldeído for 0,002 mol.L-1, a velocidade inicial da reação será 0,004 mol.L -1.s-1.
e - A energia de ativação de uma reação é a energia mínima que o(s) reagente(s) precisam para formar os produtos,
isto é, para que a reação se inicie.
08. O acetato de metila, usado como solvente industrial, sofre um processo de saponificação segundo a equação:
CH3CO2CH3 + OH-(aq) → CH3CO-2(aq) + CH3OH(aq)
Os dados da cinética da reação, a 25°C, estão registrados na tabela a seguir:
Com base nos resultados apresentados, pede-se:
Experiências [CH3CO2CH3
[OH-]
Velocidade da
a) O valor da constante de velocidade.
]
(mol.L-1) reação (mol.L-1.sb) A equação de velocidade da reação.
1)
(mol.L-1)
c) A ordem da reação em relação ao acetato.
1
0,050
0,050
0,00034
d) A ordem da reação em relação ao OH2
0,050
0,100
0,00068
3
0,100
0,050
0,00136
e) A ordem global da reação.
09. Em temperaturas inferiores a 500K, a reação entre o monóxido de carbono e o dióxido de nitrogênio, cuja
equação de velocidade (V) é dada por V = K[NO2]2, é representada pela equação: NO2(g) + CO(g) → CO2(g) + NO(g)
Dados os mecanismos I, II, III e IV:
I. Uma etapa. Elementar: NO2(g) + CO(g) → CO2(g) + NO(g)
II. Duas etapas.
Lenta: NO2(g) NO2(g) → NO3(g) + NO(g)
Rápida NO3(g) + CO(g) → NO2(g) + CO2(g)
III. Duas etapas.
Lenta: NO2(g) → NO(g) + O(g)
Rápida: CO(g) + O(g) → CO2(g)
IV. Duas etapas.
Lenta: NO(g) + NO(g) → N2O2(g)
Rápida N2O2(g) + Br2(g) → 2BrNO(g)
O mecanismo que está de acordo com a equação de velocidade obtida no experimento é:
A –IV
B –III
C –II
D –I
10. As curvas de senha das no gráfico abaixo representam a variação da
velocidade de uma reação mono-molecular em função da concentração do
reagente.
A curva que representa corretamente o comportamento de uma reação de
primeira ordem é a de número:
A -1
B -2
C -3
D -4
E -5
11. A decomposição do pentóxido de dinitrogênio é representada pela equação: 2 N2O5 (g)  4 NO2 (g) + O2 (g)
Foram realizados três experimentos, apresentados na tabela.
A expressão da velocidade da reação é
A - v = k [N2O5]0.
B - v = k [N2O5]1/4.
C - v = k [N2O5]1/2.
D - v = k [N2O5]1.
E - v = k [N2O5]2.
12. Tetróxido de dinitrogênio se decompõe rapidamente em dióxido de nitrogênio, em condições ambientais.
N2O4(g) → 2NO2(g)
A tabela mostra parte dos dados obtidos no estudo cinético da
decomposição do tetróxido de dinitrogênio, em condições
ambientais.
Os valores de x e y na tabela e a velocidade média de
consumo de N2O4 nos 20 µs iniciais devem ser, respectivamente:
A - 0,034, 0,025 e 1,7 . 10.3 mol L-1 µs-1
B - 0,034, 0,025 e 8,5 . 10-4 mol L-1 µs-1
C - 0,033, 0,012 e 1,7 . 10-3 mol L-1 µs-1
D - 0,017, 0,033 e 1,7 . 10-3 mol L-1 µs-1
E - 0,017, 0,025 e 8,5 . 10-4 mol L-1 µs-1
13. A reação 2NO(g) + 2H2(g) → N2(g) + H2O(g) foi estudada a 904oC. Os dados da tabela seguinte referem-se a essa
reação.
A respeito dessa reação é correto afirmar que sua expressão da
velocidade é:
A -v = k[NO] [H2]
B -v =k[NO]2 [H2]
C -v = k[H2]
D -v = k[NO]4 [H2]2
E -v = k[NO]2 [H2]2
14. A equação: 2HX(g) + 1/2Y(g)  H2Y(g) + X2(g) Tem as seguintes intermediárias:
I. HX + Y2 → HXY2
II. HXY2 + HX → 2HXY
III. HXY + HX → H2Y + X2
Tendo em vista a equação geral e suas etapas intermediárias, I, II e III, das quais I é lenta e II e III são rápidas, qual
das seguintes expressões da velocidade determina a velocidade da reação I?
A – V1 = k1[HX]2 [Y2]1/2
B – V2 = K2[H2Y] [X2]
C – V3 = K3[HX] [Y2]
D – V4 = K4[HXY2] [HX]
E – V5 = K5 [HXY] [HX]