Cinética química (Lei de velocidade)

GOVERNO DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO
SECRETARIA DE ESTADO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA
FUNDAÇÃO DE APOIO À ESCOLA TÉCNICA
ESCOLA TÉCNICA ESTADUAL REPÚBLICA
LISTA DE EXERCÍCIOS PARA 2ªAULA DE APOIO DE QUÍMICA - 3ª SÉRIE
 Cinética química (Lei de velocidade)
1. O NO2 proveniente dos escapamentos dos veículos automotores é também responsável pela destruição da
camada de ozônio. As reações que podem ocorrer no ar poluído pelo NO2, com o ozônio, estão representadas
pelas equações químicas I e II, e pela equação química global III.
I - NO2(g) + O3(g) → NO3(g) + O2(g) (etapa lenta)
II - NO3(g) + NO2(g) → N2O5(g) (etapa rápida)
III - 2NO2(g) + O3(g) → N2O5(g) + O2(g) (equação química global)
Com base nessas informações e nos conhecimentos sobre cinética química, pode-se afirmar:
a) A expressão de velocidade para a equação química global III é representada por V = k[NO 2][O3].
b) A adição de catalisador às etapas I e II não altera a velocidade da reação III.
c) Duplicando-se a concentração molar de NO2(g) a velocidade da reação quadruplica.
d) A velocidade das reações químicas exotérmicas aumentam com a elevação da temperatura.
e) A equação química III representa uma reação elementar.
2. O trióxido de enxofre SO3, matéria-prima para fabricação do ácido sulfúrico H2SO4, é preparado através da
oxidação de enxofre, em presença de catalisador, conforme a reação abaixo:
SO2(g) + ½ O2(g)
SO3(g)
Considerando a reação simples e elementar, marque a opção correta:
a) a reação é de primeira ordem em relação ao SO2.
b) aumentando à temperatura, diminui a velocidade de formação do SO3.
c) a reação é de terceira ordem em relação aos reagentes.
d) aumentando a temperatura, diminui a energia cinética média das moléculas.
e) a velocidade de desaparecimento do SO2 é a metade da velocidade de desaparecimento do O2.
3. O ácido oxálico, H2C2O4, reage com o íon permanganato (MnO4–) formando CO2 e H2O conforme a equação
abaixo.
2 MnO4– (aq) + 5 H2C2O4(aq) + 6 H+(aq)
2 Mn2+(aq) + 10 CO2(g) + 8 H2O
Sabendo que a lei cinética da reação é v = k [MnO4–] . [H2C2O4], são apresentadas as afirmações abaixo.
I. A ordem em relação a cada reagente é igual a 1 e a ordem global da reação é igual a 2.
II. A velocidade inicial da reação triplica quando a concentração inicial do íon permanganato é triplicada.
III. Quando a concentração inicial do ácido oxálico é duplicada, a velocidade da reação quadruplica.
IV. O íon permanganato sofre oxidação, sendo, por esta razão, o agente redutor, enquanto o ácido oxálico é o
agente oxidante.
Estão corretas apenas as afirmativas
a) Apenas I e II.
b) Apenas I e III.
c) Apenas I, II e IV.
d) Apenas II, III e IV.
e) I, II, III e IV.
4. Considerando que a reação: CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(I) ocorra numa única etapa, pode-se afirmar
que:
a) A soma das velocidades de consumo do CH4(g) e O2(g) é igual à velocidade de formação da água.
b) A velocidade de consumo do O2(g) é a metade da velocidade de formação do CO2(g).
c) A velocidade de consumo do CH4(g) é igual à velocidade de formação do CO2(g).
d) A velocidade da reação é dada por V = K[CH4(g) ]x[O2(g) ].
e) A reação é de primeira ordem.
5. Uma certa reação química é representada pela equação: 2 A(g) + 2 B(g)
C(g), em que A, B e C significam
as espécies químicas que são colocadas para reagir. Verificou-se experimentalmente numa certa temperatura
que a velocidade desta reação quadruplica com a duplicação da concentração da espécie A, mas não depende
das concentrações das espécies B e C. Indique a opção que contém, respectivamente, a expressão correta da
velocidade e o valor correto da ordem da reação:
a) v = k [A]2 [B]2 e 4.
c) v = k [A]2 [B]2 e 2.
e) v = k [A]2 e 2.
2
2
2
b) v = k [A] [B] e 3.
d) v = k [A] e 4.
6. Foram obtidos os seguintes dados experimentais para a reação X + Y
[x] (mol / L)
[y] (mol / L)
0,15
0,15
0,15
0,30
0,30
0,15
Z:
v (mol / L . s)
9
18
36
Qual a expressão da lei de velocidade da reação?
Qual o valor da constante de velocidade dessa reação?
7. Quando a concentração de 2-bromo-2-metilpropano, C4H9Br, é dobrada, a velocidade da reação C4H9Br(aq) +
OH–(aq)  C4H9OH(aq) + Br– aumenta por um fator de 2. Se as concentrações de C4H9Br e OH– são
dobradas, o aumento da velocidade é o mesmo, um fator de 2. Quais são as ordens dos reagentes e a ordem total
da reação?
8. Quatro experimentos foram realizados para descobrir como a velocidade inicial de consumo de íons BrO 3– na
reação BrO3–(aq) + 5 Br–(aq) + 6 H+(aq)  3 Br2(aq) + 3 H2O(l) varia à medida que as concentrações dos
reagentes são mudadas. Use os dados experimentais da tabela seguinte para determinar a ordem da reação em
relação a cada reagente e a ordem total. Escreva a lei de velocidade para a reação e determine o valor de k.
Concentração inicial, mol.L–1
Velocidade inicial
Experimento
(mol BrO3–).L–1.s–1
BrO3–
Br–
H+
1
0,10
0,10
0,10
1,2 x 10 –3
2
0,20
0,10
0,10
2,4 x 10 –3
3
0,10
0,30
0,10
3,5 x 10 –3
4
0,20
0,10
0,15
5,4 x 10 –3
9. A tabela abaixo indica valores das velocidades da reação e as correspondentes concentrações em mol/L dos
reagentes em idênticas condições, para o processo químico representado pela equação: 3 X + 2 Y → 1 Z + 5
W
v (mol /L .
[X] [Y]
min)
10
5
10
40
10
10
40
10
20
A equação de velocidade desse processo é:
(a) v = k . [X]3 . [Y]2
(c) v = k . [X]2 . [Y]3
(e) v = k . [X]2 . [Y]0
(b) v = k . [X]0 . [Y]2
(d) v = k . [X]2 . [Y]2
10. Um parafuso de ferro está mergulhado em 0,1 L de uma solução de ácido clorídrico HC de concentração 5
mol/L e é corroído conforme a equação Fe(sólido) + 2 HC(solução) → FeC2 + H2 e a constante de velocidade
da reação é k = 0,2.
a) Qual a velocidade da reação?
b) Após certo tempo a concentração do ácido cai para a metade, em função do seu consumo. O que acontece
com a velocidade da reação? Mostre matematicamente.
c) Aumentando-se a temperatura da reação, o valor da constante k deve mudar. O que acontece com a
velocidade da reação?
d) Raspando-se o pedaço de ferro para que ele se transforme em limalhas (pequenos grãos), qual o efeito sobre
a velocidade da reação?
e) Qual dos gráficos abaixo melhor representa a velocidade em função do tempo? Por que?
f) Qual dos gráficos abaixo melhor representa a velocidade em função da temperatura? Por que?
11. No estudo da cinética da reação: 2 NO(g) + H2(g)  N2O(g) + H2O(g), à temperatura de 700 ºC, foram
obtidos os dados constantes do quadro abaixo:
Pedem-se:
Concentração inicial
Velocidade inicial
–1
a) a ordem global da reação;
(mol.L )
(mol.L–1.s–1)
b) a constante de velocidade nessa
[NO]
[H2]
temperatura.
0,025
0,01
v1 = 2,4 x 10-6
-6
0,025
0,005
v2 = 1,2 x 10
0,0125
0,01
v3 = 0,6 x 10-6