Ministério da Educação UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ Campus Curitiba Lista de Exercícios – Cinética Química (Aulas 1 e 2) – Valor 0,5 Disciplina: Química (QB70D) - Profª Loraine 1. Faça a distinção entre velocidade instantânea e 7. A água oxigenada — H2O2 (aq) — se decompõe, velocidade média. Em cada uma das seguintes situações, a produzindo água e gás oxigênio, de acordo com a equação: velocidade medida é a velocidade instantânea ou a H2O2 (aq) H2O(l) + ½ O2 (g) velocidade média? O gráfico abaixo foi construído a partir de dados a) Em um campeonato de cachorro-quente, o vencedor experimentais e mostra a variação da concentração de água levou apenas 4min para comer 20 sanduíches, portanto ele oxigenada em função do tempo. comeu 5 cachorros-quentes por minuto. b) No minuto 1, o vencedor estava comendo 6 cachorros-quentes por minuto mas, no minuto 3, ele diminuiu para apenas 3 sanduíches por minuto. 2. A reação para o processo de Haber, a produção industrial de amônia, é: N2 + 3H2 2NH3 Suponha que sob certas condições em laboratório a amônia seja produzida na velocidade de 6,29.10-5molL-1s-1. Em que velocidade o nitrogênio é consumido? Em que velocidade o hidrogênio é consumido? 3. Numa reação completa de combustão, foi consumido, em 5 minutos, 0,25 mol de metano, que foi transformado em CO2 + H2O. A velocidade da reação será: a) 0,8 mol/min c) 0,05 mol/min b) 0,4 mol/min d) 0,6 mol/min e) 0,3 mol/min 4. Observe a reação: 2NO + O2 2NO2 Ao dobrarmos a concentração de NO, a velocidade da reação aumenta quatro vezes. Ao dobrarmos as concentrações de NO e de O2, a velocidade aumenta 8 vezes. Quais são (a) a ordem dos reagentes, (b) a ordem total da reação? 5. Observe o gráfico e escolha a alternativa correta. a) 42 kcal é a energia liberada na reação: z x+y b) 30 kcal é a energia do complexo ativado. c) 12 kcal é a energia absorvida na reação: x+yz d) 32 kcal é a energia de ativação para a reação: x+yz 6. Um isótopo radioativo se decompõe com uma meia-vida de 15 minutos. Qual será o tempo necessário para que 80% da amostra se decomponha? Qual será a velocidade média de decomposição da água oxigenada nos intervalos I, II e III? a) 0,03 mol.L-1.min-1; 0,02 mol.L-1.min-1; 0,01 mol.L-1.min-1 b) -0,03 mol.L-1.min-1; -0,02 mol.L-1.min-1; -0,01 mol.L-1.min-1 c) 0,8 mol.L-1.min-1; 0,5 mol.L-1.min-1; 0,3 mol.L-1.min-1 d) 0,5 mol.L-1.min-1; 0,3 mol.L-1.min-1; 0,2 mol.L-1.min-1 e) 0,8 mol.L-1.min-1; 0,05 mol.L-1.min-1; 0,015 mol.L-1.min-1 8. A queima da gasolina ou do álcool, nos motores dos carros, é que fornece a energia motriz dos mesmos. No entanto, para que haja a “explosão” no motor, faz-se necessário o uso de velas de ignição. Qual dos gráficos abaixo melhor representa a variação de entalpia (calor de reação a pressão constante) da reação de combustão no motor? 9. 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. 10. Considere a reação: M (g) + N (g) O(g) Observa-se experimentalmente que, dobrando-se a concentração de N, a velocidade de formação de O quadruplica; e, dobrando-se a concentração de M, a velocidade da reação não é afetada. A equação da velocidade v dessa reação é: a) v = k[M]2 b) v = k[N]2 c) v = k[M] d) v = k[M][N] e) v = k[M][N]2 11. A reação de quebra pela água da sulfacetamida segue cinética de primeira ordem com constante de velocidade de 9.10-6s-1, a 120° C. Calcular o tempo de meia-vida e a concentração que resta de sulfacetamida após 3 horas, considerando uma concentração inicial 0,5mol.L-1. 12. Uma substância decompõe-se de acordo com uma lei de velocidade de segunda ordem. Sendo a constante de velocidade 6,8.10-4L.mol-1.s-1, calcule a meia-vida da substância quando: a concentração inicial for 0,05mol.L-1 a concentração inicial for 0,01mol.L-1 13. Na sulfonação do tolueno a 50°C formam-se, principalmente, dois isômeros; o ácido ometilbenzenossulfônico e o ácido p-metilbenzenossulfônico. As reações de sulfonação podem ser consideradas de primeira ordem e a formação do isômero meta é desprezável. A constante de velocidade de formação do isômero orto é 4,6.10-2min-1. O rendimento máximo que pode se obter nesse isômero é de 40% em relação à quantidade inicial de tolueno. Calcule a meia-vida do tolueno naquela temperatura. 14. Determinou-se a constante de velocidade para a decomposição de primeira ordem de um composto orgânico, em diversas temperaturas: k (s-1) 0,00492 0,0216 0,095 0,326 1,15 T (°C) 5 15 25 35 45 Construa o gráfico de Arrhenius e calcule a energia de ativação para a reação. 15. Azometano C2H6N2 decompõe-se segundo a equação: C2H6N2 C2H6 + N2 Determinar a ordem de reação e a constante de velocidade a partir dos dados abaixo: Experiência [C2H6N2] (mol.L-1) V (mol.L-1s-1) 1 2 16. A decomposição de primeira ordem do peróxido de hidrogênio possui uma constante de velocidade de 2,25.10-6s1 a uma certa temperatura. Observando a equação abaixo e partindo de uma concentração inicial de 0,8 mol.L -1 de H2O2, calcule: 2 H2O2 2 H2O + O2 A concentração de H2O2 após um dia. O tempo necessário para a concentração de H2O2 cair a 0,75 mol.L-1. 17. Analise as afirmativas abaixo: I. A energia de ativação de uma reação química aumenta com o aumento da temperatura do sistema reacional. II. A velocidade de uma reação química é determinada pela etapa mais lenta. III. A variação de entalpia de uma reação independe do uso de catalisadores. IV. Todas as colisões entre as moléculas de um reagente são efetivas, excetuando-se quando os reagentes são líquidos e em temperaturas baixas. Assinale a alternativa que contempla as afirmativas corretas. a) I, II e IV, apenas. b) II, III e IV, apenas. c) I, III e IV, apenas. d) II e III, apenas. e) I e III, apenas. 18. 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. 19. O HBr é oxidado de acordo com a seguinte reação: 4HBr + O2 2H2O + 2Br2 O seguinte mecanismo é proposto para esta reação: HBr + O2 HOOBr (lenta) HOOBr + HBr 2HOBr (rápida) HOBr + HBr H2O + Br2 (rápida) a) Verifique a estequiometria da reação b) Identifique os intermediários neste mecanismo c) Qual a molecularidade de cada etapa? d) Escreva a lei de velocidade para cada etapa. e) Identifique a etapa determinante da velocidade. 20. O rótulo de uma garrafa de peróxido de hidrogênio, H2O2, 3% (em volume) afirma que a solução deve ser armazenada em local fresco e escuro. H2O2 decompõe-se lentamente ao longo do tempo, e a velocidade de decomposição aumenta com um aumento da temperatura e na presença de luz. No entanto, a taxa de decomposição aumenta drasticamente se uma pequena quantidade de pó de MnO2 é adicionado à solução. Os produtos da decomposição são H2O e O2. MnO2 não é consumido na reação. a) Escreva a reação de decomposição do H2O2 b) Qual o papel do MnO2 na reação? c) Quando o pó de MnO2 é substituído por uma lâmina a velocidade de decomposição não é significativamente aumentada. O que pode explicar este fato? d) O MnO2 faz parte da estequiometria de decomposição do H2O2?