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CINÉTICA QUÍMICA É a parte da Química que faz o estudo da velocidade das reações, de como a velocidade varia em função das diferentes condições e quais os mecanismos de desenvolvimento de uma reação. Para isso devemos também criar outros conceitos que serão necessários no nosso estudo. Vejamos: Velocidade de uma reação química: é a relação entre a quantidade consumida ou produzida e o intervalo de tempo gasto para que isso ocorra. Imagine uma reação genérica A + B C + D. Podemos calcular a velocidade de desaparecimento de qualquer reagente (A ou B) ou então a velocidade de aparecimento de qualquer produto (C ou D). Utiliza-se o módulo para evitar valores negativos de velocidade, o que ocorreria no caso dos reagentes, para os quais a quantidade final é menor que a inicial. Essas quantidades são normalmente expressa em mols. A medida do tempo é também expressa em qualquer unidade que se ajuste à determinada reação. Chamamos essa velocidade de velocidade média (V m ). A quantidade da substância pode ser expressa em: Antes que uma reação tenha início, a quantidade de reagentes é máxima e a quantidade de produtos é zero. A medida que a reação se desenvolve, os reagentes vão sendo consumidos e, portanto, a quantidade de reagentes vai diminuindo até se tornar mínima (ou eventualmente zero). Ao mesmo tempo, os produtos vão sendo formados. Logo, a quantidade de produtos, que no início é baixa, começa a aumentar até que, no final da reação, se torna máxima. Expressando esse fato em um gráfico da concentração em quantidade de matéria de reagentes e produtos, em função do tempo, veremos que apresentam certas características. Observe: Gráfico de Cinética Química 41

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Page 1: _CINÉTICA QUIMICA

CINÉTICA QUÍMICA

É a parte da Química que faz o estudo da velocidade das reações, de como a velocidade varia em função das diferentes condições e quais os mecanismos de desenvolvimento de uma reação. Para isso devemos também criar outros conceitos que serão necessários no nosso estudo. Vejamos:

Velocidade de uma reação química: é a relação entre a quantidade consumida ou produzida e o intervalo de tempo gasto para que isso ocorra.

Imagine uma reação genérica A + B C + D. Podemos calcular a velocidade de desaparecimento de qualquer reagente (A ou B) ou então a velocidade de aparecimento de qualquer produto (C ou D).

Utiliza-se o módulo para evitar valores negativos de velocidade, o que ocorreria no caso dos reagentes, para os quais a quantidade final é menor que a inicial.

Essas quantidades são normalmente expressa em mols.

A medida do tempo é também expressa em qualquer unidade que se ajuste à determinada reação.

Chamamos essa velocidade de velocidade média (Vm). A quantidade da substância pode ser expressa em:

Antes que uma reação tenha início, a quantidade de reagentes é máxima e a quantidade de produtos é zero. A medida que a reação se desenvolve, os reagentes vão sendo consumidos e, portanto, a quantidade de reagentes vai diminuindo até se tornar mínima (ou eventualmente zero). Ao mesmo tempo, os produtos vão sendo formados. Logo, a quantidade de produtos, que no início é baixa, começa a aumentar até que, no final da reação, se torna máxima.

Expressando esse fato em um gráfico da concentração em quantidade de matéria de reagentes e produtos, em função do tempo, veremos que apresentam certas características. Observe:

Gráfico de reagentes

Cinética Química 41

Page 2: _CINÉTICA QUIMICA

A curva crescente indica que o produto C é produzido com o passar do tempo.

Analisemos, então, o que ocorre com a reação C2H2 + 2H2 C2H6. Um químico, medindo a quantidade de matéria de etano (C2H6) em função do tempo e nas condições em que a reação se processa, obteve os seguintes resultados:

Tempo (min) Quantidade de matéria (em mols) de etano

formada

0 0

4 12

6 15

10 20

Teríamos então o gráfico da quantidade de matéria de etano em função do tempo.

Poderíamos também calcular a velocidade média dessa reação em qualquer intervalo de tempo:

Cinética Química 42

Page 3: _CINÉTICA QUIMICA

Analisando o primeiro resultado (3 mol/min): A cada minuto formam-se, em média, 3 mols de moléculas de etano.

Imagine agora que tenhamos os valores dos reagentes e a seguinte tabela:

Tempo (min) Quantidade de matéria (em mols) de

C2H2 consumida

Quantidade de matéria (em mols) de

H2 consumida

Quantidade de matéria (em mols) de

etano formada

0 50 60 0

4 38 36 12

6 35 30 15

10 30 20 20

Teríamos então o gráfico da reação em quantidade de matéria de etano em função do tempo.

Se calcularmos a velocidade média da reação em função de C2H2, nos intervalos, teremos:

Encontramos os mesmos resultados do etano e, caso não utilizássemos o módulo, teríamos resultados negativos, o que seria justificado em função de estar sendo consumido (reagente).

Se calcularmos a velocidade média da reação em função de H2, nos intervalos, teremos:

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Page 4: _CINÉTICA QUIMICA

Note que os resultados foram o dobro dos valores encontrados no C2H2 e no C2H6, porque, observando a equação, percebemos que a proporção estequiométrica entre esses dois reagentes é 1:2. Se dividirmos as velocidades médias de consumo ou formação pelos respectivos coeficientes, teremos sempre o mesmo valor, que é a velocidade média da reação.

Dessa forma, podemos criar o seguinte raciocínio, para uma reação genérica:

Velocidade instantânea: é o limite para o qual tende a velocidade média, quando os intervalos de tempo vão se tornando cada vez menores, ou seja, a variação do tempo ( t) tende a zero.

Considere a reação entre zinco com ácido clorídrico formando cloreto de Zinco e liberando gás hidrogênio, conforme a reação: Zn + HCl ZnCl2 + H2.

A medida que decorre o tempo, a concentração de ácido clorídrico vai diminuindo conforme o gráfico a seguir:

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Como calcular a rapidez (velocidade) da reação nesse instante (tempo t)?

Primeiramente, trace uma tangente à curva pelo ponto P, conforme o desenho a seguir:

Escolha, sobre a tangente, dois pontos A e B. No triângulo retângulo ABC, a tangente trigonométrica do ângulo é dado por:

A tangente do ângulo (inclinação da curva) expressa a velocidade da reação no instante t.

O volume de gás hidrogênio formado aumenta com o passar do tempo. A velocidade no instante t em termos de variação do volume de gás hidrogênio formado com o tempo pode ser calculado pelo mesmo processo. Veja a figura:

Cinética Química 45

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Veja a aplicação dessa teoria em um exercício da Fuvest-SP

O 2-bromobutano (líquido) reage com hidróxido de potássio (em solução de água e álcool) formando o 2-buteno (gasoso) e, em menor proporção, o 1-buteno (gasoso):

C4H9Br + KOH C4H8 + KBr + H2O.

Numa experiência, 137g de 2-bromobuteno e excesso de KOH foram aquecidos a 80O C. A cada 50s o volume da mistura de buteno foi determinado, nas condições ambientais, obtendo-se o gráfico a seguir:

Observando-se o gráfico acima, o que se pode afirmar sobre a velocidade da reação quando se comparam seus volumes médios ao redor de 100, 250 e 400 segundos? Justifique utilizando o gráfico.

Resolução: Podemos determinar a velocidade instantânea nos instantes solicitados, ou seja, 100, 250 e 400s através do ângulo de inclinação da tangente da curva em cada ponto.

Aproximadamente, calculemos a velocidade da reação ao redor dos valores solicitados:

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A medida que decorre o tempo, a velocidade da reação diminui.

Condições para que uma reação ocorra

As condições fundamentais para que uma reação ocorra são afinidade química e contato entre os reagentes.

As substâncias colocadas para reagir devem possuir tendência para entrar em reação.

As interações químicas são devidas às colisões entre as partículas dos reagentes.

Deve haver choque entre partículas ativadas energeticamente e ocorrer uma boa orientação na colisão. Dessa forma podemos explicar quando uma reação, termodinamicamente possível, é lenta ou rápida, ou seja, comparar as suas velocidades.

 

Teoria das colisões

Partimos do princípio de que as partículas de uma substância química não estão paradas. Elas possuem uma determinada quantidade de energia e se movimentam.

Este movimento faz com que se choquem.

Este choque pode fazer com que ocorra a reação.

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Energia de ativação: é o valor mínimo de energia que as moléculas dos reagentes devem possuir para que uma colisão entre elas seja eficaz. Quanto maior for a energia de ativação, mais lenta será a reação.

Choques mal orientados, mesmo entre partículas ativadas, não conduzem à reação, assim como choques bem orientados entre partículas não ativadas também não conduzem. Dessa forma, o choque deve ocorrer entre partículas ativadas em uma boa orientação.

 

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Análise gráfica da energia de ativação

Reação exotérmica: A entalpia dos produtos é menor que a dos reagentes, ou seja, apresenta H<0. Pode ser representada de várias formas:

Veja que o sinal do H é igual ao calor do primeiro membro e contrário ao do segundo membro, quando vem na própria reação.

E1= energia dos reagentes (r)

E2= energia do complexo ativado (CA)

E3= energia dos produtos (p)

b=energia de ativação da reação direta

c=variação de entalpia ( H= Hp – Hr)

 

Reação endotérmica: A entalpia dos produtos é maior que a dos reagentes, ou seja, apresenta H>0. Pode ser representada de várias formas:

Veja que o sinal do H é igual ao calor do primeiro membro e contrário ao do segundo membro, quando vem na própria reação.

E1= energia dos reagentes (r)

E2= energia do complexo ativado (CA)

E3= energia dos produtos (p)

b=energia de ativação da reação direta

c=variação de entalpia ( H= Hp – Hr)

 

 

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Page 10: _CINÉTICA QUIMICA

A energia de ativação deve ser entendida como uma dificuldade para ocorrer a reação. Dessa forma, quanto maior for a energia de ativação, mais difícil será para a reação acontecer. São reações que necessitam que se forneça muita energia para que ocorram: são reações lentas.

Quanto menor a energia de ativação, mais fácil será para a reação acontecer. São reações que necessitam de pouca energia para que ocorram: são reações rápidas.

 

Exercícios resolvidos

Indique os números que representam a variação de entalpia e a energia de ativação da reação direta.

Resposta: Reação direta é a reação da esquerda para a direita. Dessa forma, A é o reagente e B é o produto. A energia de ativação da reação direta é o 2 e variação de entalpia, o 4.

Considerando o gráfico, responda os números que correspondem a variação de entalpia e a energia de ativação da reação inversa.

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Resposta: Reação inversa é a reação da direita para a esquerda. Dessa forma, o B é o reagente e o A é o produto. O 5 é a energia de ativação da reação inversa e a variação de entalpia é representada pelo 4.

Considere os seguintes processos: neutralização de leite de magnésia no estômago, oxidação de cobre, formando zinabre e ataque de ácido muriático (HCl) em pedaço de palha de aço. Quem apresenta alta energia de ativação?

Resposta: Ter alta energia de ativação significa velocidade baixa, ou seja, reação muito lenta. Isso quer dizer que somente a oxidação do cobre formando zinabre apresenta, pois é uma reação lenta. Já os dois outros processos apresentam energia de ativação baixa, o que significa uma reação rápida.

A combustão do gás de cozinha é uma reação exotérmica, porém só se inicia ao receber energia externa como, por exemplo, a da chama de um palito de fósforo. Como é chamada a energia fornecida pelo palito?

Resposta: A energia fornecida pelo palito é aquela necessária para iniciar a reação. Recebe o nome de energia de ativação.

Observe o diagrama de energia e julgue as afirmativas:

I- O processo é exotérmico;

II- A reação tem variação de entalpia igual a –30 kcal

III- A energia de ativação vale +130 kcal 

IV- O valor do complexo ativado é +90 kcal

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Resposta:

I-F O processo é endotérmico, pois a energia dos produtos (40) é maior que a dos reagentes (10);

II-F A variação de entalpia é de +30 kcal, ou seja, 40-10;

III-F A energia de ativação é 80 kcal, pois inicia em 10 kcal (entalpia dos reagentes) e vai até 90 kcal (complexo ativado);

IV-V O complexo ativado é o ápice da curvatura do gráfico (90 kcal)

          

Considere o gráfico da reação e responda os quesitos a seguir:

a)Qual a energia das moléculas reagentes e a das moléculas dos produtos?

R: A entalpia dos reagentes é 21 kcal e a dos produtos é 13 kcal. Na reação direta, sempre quem está encostado no eixo é o reagente.

b)Qual a energia de ativação?

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R: Ela inicia na entalpia dos reagentes e vai até o ápice da curvatura (complexo ativado). Nesse caso, ela vai de 21 a 38, o que indica que é +17 kcal.

c)Qual o tipo da reação em questão? Por quê?

R: O tipo da reação depende da variação de entalpia, que é calculada pela entalpia dos produtos menos a entalpia dos reagentes ( H=Hp-Hr). Nesse caso, ela é exotérmica, pois terá como resultado, o valor de –8 kcal. Isso indica que ela liberou energia, pois o sistema perdeu energia. Havia iniciado com 21 e terminou com 13, o que indica uma liberação de 8 kcal.

d)Qual a energia liberada ou absorvida pela reação?

R: Conforme o quesito anterior, ela foi liberada pelo sistema na quantidade de 8 kcal.

Fatores que podem afetar a velocidade de uma reação química

Pressão: Quando falamos da influência da pressão na velocidade de uma reação, devemos pensar somente nos reagentes gasosos. Se aumentarmos a pressão (diminuindo o volume, por exemplo), aumentamos o número de colisões e, portanto, a velocidade. Note que aumentar a pressão equivale a aumentar a concentração dos participantes gasosos, o que também explica o aumento da velocidade da reação.

Evidentemente, como se trata de uma mistura (substâncias reagentes), estamos nos referindo, para cada participante, à sua pressão parcial, que pode ser dada pela equação de Clapeyron (PV=nRT).

Um exemplo simples que mostra a influência da pressão na velocidade de uma reação é o que ocorre na panela de pressão. Aumentando a pressão, haverá um aumento na temperatura de ebulição da água dentro da panela, possibilitando assim um cozimento mais rápido do alimento imerso.

 

Concentração dos reagentes: Geralmente quanto mais concentrado mais rápido é a velocidade. Existem exceções a esta regra. Para exemplificar, podemos utilizar um experimento simples, que é mergulhar pedaços iguais de um metal adequado em soluções aquosas de um ácido em diferentes concentrações e observar o desprendimento de gás hidrogênio. Quanto mais concentrada for a solução do ácido, maior será a quantidade de hidrogênio liberada no mesmo intervalo de tempo, gerando assim uma velocidade maior.

 

Temperatura: Normalmente a velocidade das reações aumenta com o aumento da temperatura. Um aumento de 10oC chega a dobrar a velocidade de uma reação. Aumentar a temperatura significa aumentar a energia cinética das moléculas, ou seja, aumentar a velocidade das moléculas. É fácil perceber que moléculas mais rápidas colidem com mais freqüência e com mais violência. Logo, mais moléculas reagem em certo intervalo de tempo e com isso, a velocidade aumenta.

Exemplificar isso no cotidiano é observar o refrigerador onde a velocidade de decomposição de alimentos por microorganismos é diminuída pela diminuição da temperatura.

 

Estado físico dos reagentes. Normalmente a velocidade segue esta ordem: gases >soluções > líquidos puros > sólidos. Devido ao aumento da superfície específica;

 

Presença (concentração e forma física) de um catalisador:

 

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Catalisador: espécie química que acelera a velocidade de uma reação química. Os catalisadores atuam reduzindo a energia de ativação, e por conseqüência, aumentando a velocidade.

Inibidor: espécie química que, juntamente com as moléculas reagentes, faz com que estas reajam a uma velocidade menor. São utilizados como conservantes de alimentos, pois eles retardam a reação de decomposição. Por exemplo, podemos citar na margarina, a ação do conservante EDTA cálcico dissódico.

Ativador ou promotor: espécie química que, juntamente com o catalisador e as moléculas reagentes, faz com que estas reajam a uma velocidade ainda maior do que se estivessem apenas com o catalisador.

Veneno: espécie química que, juntamente com o catalisador e as moléculas reagentes, faz com que estas reajam a uma velocidade menor do que se estivessem apenas com o catalisador.

 

 

Luz. A presença de luz de certo comprimento de onda também pode acelerar certas reações químicas.

Para determinar a velocidade instantânea de uma reação, utilizamos uma lei enunciada pelos cientistas noruegueses Maximilian Guldberg e Peter Waage, em 1864, a Lei da ação das massas: "A velocidade de uma reação, em dado instante e a cada temperatura, é proporcional ao produto das concentrações em quantidade de matéria dos reagentes, elevadas a potências iguais aos respectivos coeficientes na equação química balanceada". Veja:

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Constante da velocidade é denominada de k. É uma constante de proporcionalidade que relaciona velocidade e concentração. Tem valor constante a uma temperatura e varia com a temperatura. Para dada reação, a constante de velocidade depende fundamentalmente da temperatura, isto é, variando a temperatura, varia o valor de k.

Quando um dos reagentes se encontra no estado sólido, ou líquido em excesso, sua concentração não aparece na equação da Lei da ação das massas:

Os expoentes a e b na expressão de cálculo da velocidade instantânea, na verdade, são determinados experimentalmente. Existem reações que ocorrem em várias etapas, e a mais lenta determina a velocidade da reação. Por exemplo:

Assim, os expoentes serão iguais aos coeficientes da equação balanceada somente para reações elementares, que ocorrem em uma única etapa.

A ordem de uma reação é dada pela soma dos expoentes aos quais estão elevadas as concentrações na fórmula da velocidade:

A molecularidade de uma reação é o número de moléculas que se chocam em cada etapa da reação e é dada pela soma dos coeficientes estequiométricos dos reagentes:

Exercícios

QUESTÕES DISCURSIVAS

01. (FUVEST - SP) Considere a reação A B. Sabendo-se que as energias de ativação para as reações de formação e de decomposição de B, representadas nos sentidos () e () na equação acima, são respectivamente 25,0 e 30,0 kJ/mol, qual seria a variação de energia para a reação global?

02. (FUVEST - SP) Quando aplicada em ferimentos, a água oxigenada parece "ferver".

a) Por quê?b) Escreva a equação que representa a reação química envolvida.

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03. (UNICAMP - SP) Observe os diagramas 1 e 2 representativos de uma mesma reação química.

Para cada curva do diagrama 1 há uma curva correspondente no diagrama 2. Quais curvas representam a reação na presença de um catalisador? Explique.

04. (VUNESP) Uma mistura de 2 volumes de H2 gasoso e 1 volume de O2 gasoso, quando submetidas a uma faísca elétrica, reage explosivamente segundo a equação:

2 H2 (g) + O2 (g) ⃗ 2 H2O (g)

liberando grande quantidade de energia. No entanto, se essa mistura for adequadamente isolada de influências externas (por exemplo, faíscas elétricas, luz,…), pode ser mantida por longo tempo, sem que ocorra reação. Se, ao sistema isolado contendo a mistura gasosa, forem adicionadas raspas de platina metálica, a reação também se processa explosivamente e, no final, a platina adicionada permanece quimicamente inalterada.

a) Explicar por que no sistema isolado, antes da adição da platina, não ocorre a reação de formação de água.

b) Explicar por que a platina adicionada ao sistema isolado faz com que a reação se processe rapidamente.

05. (UFPEL - RS)

Considere, para responder à questão, o gráfico acima correspondente à reação genérica:

X + Y W + Z

Calcule a energia de ativação da reação:

na presença do catalisador; na ausência do catalisador.06. (IME - RJ) 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 da tabela abaixo:

C (concentração inicial) (mol . L-1)

V0 (velocidade inicial)

(mol . L-1 . s-1)NO H2

0,025 0,01 2,4 x 10-6

0,025 0,005 1,2 x 10-6

0,0125 0,01 0,6 x 10-6

Pedem-se:

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a) a ordem global da reação;b) a constante de velocidade nessa temperatura.

07. (EFEI - MG) São mostradas a seguir três equações e suas respectivas leis de velocidade:

2 NO (g) + 2 H2 (g) N2 (g) + 2 H2O (g) v1 = K1 . [NO]2[H2]

SO2 (g) + 2 H2 (g) S (g) + 2 H2O (g) v2 = K2 . [SO2][H2]

NO (g) + O3 (g) O2 (g) + NO2 (g) v3 = K3 . [NO][O3]

Qual(is) das reações é(são) elementar(es)?

08. (UNICAMP - SP) O gráfico ao lado representa as variações das massas de um pequeno pedaço de ferro e de uma esponja de ferro (palha de aço usada em limpeza doméstica) expostas ao ar (mistura de gás nitrogênio, N2 (g), gás oxigênio, O2 (g), e outros gases, além de vapor de água).

a) Por que as massas da esponja e do pedaço de ferro aumentam com o tempo?

b) Qual das curvas diz respeito à esponja de ferro? Justifique.

09. (UFMG) Considere dois gases X e Y em um recipiente fechado, à temperatura ambiente, reagindo de acordo com a seguinte lei de velocidade:

velocidade = K . [X] . [Y]2

a) Mantida constante a temperatura, como e de quanto variará a velocidade inicial da reação se o volume inicial for reduzido à metade?

b) Mantido constante o volume, qual será o efeito de uma diminuição de temperatura sobre a velocidade inicial da reação?

c) Um aumento de 10ºC raramente dobra a energia cinética das moléculas e, portanto, o número de colisões não é dobrado.

Entretanto, este mesmo aumento de temperatura pode ser suficiente para dobrar a velocidade de uma reação lenta. Como isto pode ser explicado?

10. (FUVEST - SP) Para remover uma mancha de um prato de porcelana, fez-se o seguinte: cobriu-se a mancha com meio copo de água fria, adicionaram-se algumas gotas de vinagre e deixou-se por uma noite. No dia seguinte, a mancha havia clareado levemente.Usando apenas água e vinagre, sugira duas alterações no procedimento, de tal modo que a remoção da mancha possa ocorrer em menor tempo. Justifique cada uma das alterações propostas.

11. (UFMT) "Nas madeireiras, o pó de madeira (serragem) pode ser queimado por uma faísca ou chama e produzir incêndios de proporções incalculáveis."

a) Quais os fatores que têm influência na velocidade da reação que justifica essa afirmação?b) Justifique sua resposta.

12. (CESGRANRIO - RJ) Foram obtidos os seguintes dados experimentais para a reação

X + Y Z

[X] [Y] Velocidade de

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(mol/L)

(mol/L)

formação de Z (mol/L . s)

0,30 0,15 9,00 x 10-3

0,60 0,30 3,60 x 10-2

0,30 0,30 1,80 x 10-2

Qual o valor da constante de velocidade dessa reação?

13. (UFMG) A reação em solução aquosa

I- + OCl- Cl- + Ol-

tem uma velocidade de reação que depende da basicidade da solução.Essa velocidade foi estudada, observando-se o comportamento resumido na tabela:

Experiência

Concentrações (em mol/L)

Velocidade inicial de reação (em

mol/L por segundo)

[I-] [OCl-] [OH-]

1 a B c v1

2 2a b c v2 = 2v1

3 2a 2b c v3 = 2v1

4 a b 2c v4 = v1/2

1. Descreva como cada reagente afeta a velocidade da reação.2. Indique a velocidade da reação quando as concentrações [I -], [OCl-] e [OH-] forem, respectivamente, 2a,

3b e 4c.Deixe indicado o raciocínio.

14. (E.E.MAUÁ - SP) Num recipiente fechado são introduzidos 2 mols de CO (g) e 1 mol de O2 (g). No início da transformação

2 CO (g) + O2 (g) 2 CO2 (g)

a velocidade da reação é v0. Decorrido um certo intervalo de tempo, passa a existir no recipiente apenas 1 mol de CO (g). Qual é, então, em função de v0, a velocidade da reação?

15. (VUNESP) A oxidação do íon iodeto pelo peróxido de hidrogênio em meio ácido ocorre segundo a equação química balanceada:

H2O2 + 3 I- + 2 H+ ⃗ 2 H2O + I-3.

Medidas de velocidade da reação indicaram que o processo é de primeira ordem em relação à concentração de cada um dos reagentes.

a) Escreva a equação de velocidade da reação. Como é chamada a constante introduzida nessa equação matemática?

b) Os coeficientes da equação de velocidade da reação são diferentes dos coeficientes da equação química balanceada. Explique por quê.

16. (VUNESP) O peróxido de hidrogênio, H2O2, comumente chamado de "água oxigenada", pode reagir com íons I- em solução aquosa, segundo uma reação que se processa em duas etapas:

(primeira etapa, lenta) H2O2 + I- H2O + IO-

(segunda etapa, rápida) H2O2 + IO- H2O + I-

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a) Com base nessas etapas pode-se afirmar que a reação é catalisada? Justifique sua resposta.b) Escreva a equação química balanceada da reação global que ocorre entre peróxido de hidrogênio e íons

I- em solução.

17. (UNICAMP - SP) Amostras de magnésio foram colocadas em soluções de ácido clorídrico de diversas concentrações e temperaturas, havendo total dissociação do metal e desprendimento de hidrogênio gasoso. Observaram-se os seguintes resultados:

Número da amostra

Massa de magnésio dissolvida

Tempo para

dissolverI 2,0 g 10,0 minII 0,40 g 2,0 minIII 0,40 g 1,0 minIV 0,50 g 1,0 min

a) Em qual caso a velocidade média da reação foi maior?b) Em qual caso se desprendeu maior quantidade de hidrogênio? Mostre como você chegou a essas

conclusões.

18. (FAAP - SP) Num dado meio onde ocorre a reação N2O5 N2O4 + 1/2 O2, observou-se a seguinte variação na concentração de N2O5 em função do tempo:

N2O5 (mol/L) 0,233 0,200 0,180 0,165 0,155Tempo (s) 0 180 300 540 840

Calcule a velocidade média da reação no intervalo de 3 a 5 min.

QUESTÕES OBJETIVAS

19. (CEFET - PR) A reação

NO2 (g) + CO (g) CO2 + NO (g)

é de 2ª ordem em relação ao NO2 (g) e de ordem zero em relação ao CO (g). Em determinadas condições de pressão e temperatura, esta reação ocorrem com velocidade "V". Se triplicarmos a concentração de NO2 (g) e duplicarmos a concentração de CO (g), a nova velocidade de ração "v1" será igual a:

a) 3 v b) 6 v c) 9 v d) 12 v e) 18 v

20. (UFPR) Dadas as três reações de decomposição genéricas abaixo,

I. A produtos,II. 2A produtos eIII. 3A produtos,

e admitidas velocidades específicas (constantes de velocidade, o termo "k" usado quando se aplica a lei da Ação das Massas de Guldberg-Waage) iguais para as três reações, estão corretas as afirmativas:

01. As velocidades iniciais das três reações são iguais, para concentrações iniciais unitárias.02. As velocidades das três reações serão sempre proporcionais a 1, 2 e 3, respectivamente.04. As velocidades das três reações são necessariamente iguais quando as concentrações dos reagentes

Cinética Química 59

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forem iguais.08. Quando as três reações forem iniciadas ao mesmo tempo com concentrações unitárias, a reação I será

a primeira na qual a concentração do reagente atingirá o valor igual a 0,10.

21. (FEMPAR - PR) A reação química, representada genericamente pela equação:

A + B produtos,

apresenta velocidade v1 = 0,343 mols/s à temperatura de 25ºC. A velocidade (v2) a 45ºC, com base na Regra de Van't Hoff, mantidas as mesmas concentrações, é, em mol/s, igual a:

a) 0,686 b) 1,029 c) 1,372 d) 1,715 e) 0,514

22. (UFES) Uma das reações que pode ocorrer no ar poluído é a reação do dióxido de nitrogênio, NO 2, com o ozônio, O3.

NO2 (g) + O3 (g) NO3 (g) + O2 (g)

Os seguintes dados foram coletados, nessa reação, a 25ºC:

Concentração inicial

de NO2

(mol/L)

Concentração inicial

de O3

(mol/L)

Velocidade inicial

(mol/L x s)

5,0 x 10-5 1,0 x 10-5 2,2 x 10-2

5,0 x 10-5 2,0 x 10-5 4,4 x 10-2

2,5 x 10-5 2,0 x 10-5 2,2 x 10-2

A expressão da lei da velocidade e o valor da constante de velocidade para essa reação são, respectivamente:

a) v = K [NO2] e 2,2 x 107

b) v = K [O3] e 4,4 x 107

c) v = K [NO2] [O3] e 2,2 x 107

d) v = K [NO2] [O3] e 4,4 x 107

e) v = K [NO2] + [O3] e 2,2 x 107

23. (UFU - MG) Considere o gráfico de uma reação:

A partir dele foram feitas as seguintes afirmativas:

I. A energia de ativação é 15.II. A reação é endotérmica.III. A reação é espontânea.

Você pode concluir que dessas afirmativas:

a) todas são falsas.b) todas são corretas.c) somente II e III são corretas.d) somente I e II são corretas.e) somente I e III são corretas.

24. (UFGO)

Número do experimen

to

[Cl2] inicial

[Fe2+]inicial

Velocidades iniciais relativas

1 0,10 1,0 1,02 0,20 1,0 2,03 0,10 0,5 0,54 0,05 0,05 0,025

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Com relação aos dados experimentalmente constantes na tabela acima, relativos à reação

Cl2 (aq) + 2 Fe2+ (aq) 2 Cl- (aq) + 2 Fe3+ (aq)

A expressão que sugere a lei da velocidade de reação é:

a) v = K [Cl2][Fe2+]2

b) v = K [Cl2][Fe2+]c) v = K [Cl2]2[Fe2+]2

d) v = K [Cl2]2[Fe2+]0

e) v = K [Cl2]0[Fe2+]2

25. (CEFET - PR) Dentre os fatores a seguir, influem na velocidade de uma reação química:

1. catalisador2. energia de ativação3. concentração dos reagentes4. massa5. superfície de contato

a) apenas 1 e 3

b) 1, 2, 3 e 4c) 2, 3, 4 e 5

d) 1, 2, 3 e 5 e) 1, 2, 3, 4 e 5

26. (UEPI) Com relação à reação

4 X + 3 Y 2 Z + 3 W,

podemos afirmar que:

a) os reagentes X e Y são consumidos com a mesma velocidade.b) os produtos Z e W são formados com a mesma velocidade.c) a velocidade da formação de W é três vezes maior que a velocidade de consumo de X.d) a velocidade de consumo de X é o dobro da velocidade de formação de Z.e) a velocidade de consumo de Y é igual à velocidade de formação de W.

27. (PUC - PR) A revelação de uma imagem fotográfica em um filme é um processo controlado pela cinética química da redução do halogeneto de prata por um revelador. A tabela abaixo mostra o tempo de revelação de um determinado filme, usando um revelador D-76.

Nº de moles do revelador existentes

Tempo de revelação

(min)24 622 721 820 918 10

A velocidade média (Vm) de revelação, no intervalo de tempo de 7 min a 10 min, é:

a) 3,14 moles de revelador/min.

b) 2,62 moles de revelador/min.

c) 1,80 moles de revelador/min.

d) 1,33 moles de revelador/min.

e) 0,70 moles de revelador/min.

28. (UFRS) Para a reação:

2 A (g) + B (g) C (g),

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verifica-se experimentalmente que a velocidade de formação de C independe da concentração de B e é quadruplicada quando se dobra a concentração de A. A expressão matemática da lei da velocidade para essa reação é:

a) k . [A]2 . [B] b) k . [A] . [B] c) k . [A]2 d) k . [A]4 e) k . [A]4 . [B]

29. (F. METODISTA PIRACICABA - SP) Dada a reação:

H2 + Cl2 2 HCl,

duplicando-se a concentração de hidrogênio e triplicando-se a concentração de cloro, a velocidade da reação:

a) permanece a mesmab) aumenta 2 vezesc) diminui 2 vezesd) aumenta 6 vezese) N.D.A.

30. (UNEB - BA) A energia de ativação da reação:

A + B C + D,

quando feita com catalisador, vale:

a) 10 kcalb) 20 kcalc) 30 kcald) 50 kcale) 90 kcal

31. (FESP - SP) Considere a equação:

2 N2O5 (g) 4 NO2 (g) + O2 (g).

Admita que a formação de O2 tem uma velocidade média constante e igual a 0,05 mol/L . s. A massa de NO2 formada em 1 min é:(Dados: massas atômicas N =1 4 u; O = 16 u).

a) 96 g b) 55,2 g c) 12,0 g d) 552,0 g e) 5,52 g

32. (UNISINOS - RS) A combustão completa do etanol ocorre pela equação:

C2H5OH + 3 O2 2 CO2 + 3 H2O.

Considerando que em 1 h de reação foram produzidos 2.640 g de gás carbônico, você conclui que a velocidade da reação, expressa em número de mols de etanol consumido por minuto, é:

a) 0,5 b) 1,0 c) 23 d) 46 e) 69

33. (PUC - MG) Uma reação química processa-se conforme o gráfico abaixo:

Cinética Química 62

Page 23: _CINÉTICA QUIMICA

É incorreto afirmar que:

a) a passagem I é endotérmica.b) a passagem II envolve a menor energia de ativação.c) a passagem III é mais lenta.d) III libera mais calor do que II.e) a reação se processa em etapas.

Para as questões 34 e 35, considerar o esquema:

34. (F. ZONA LESTE - SP) A variação de entalpia é representada por:

a) 5 b) 4 c) 3 d) 2 e) 1

35. (F. ZONA LESTE - SP) Quando 3 mols de NO2 são produzidos, a quantidade de energia absorvida é:

a) 8,10 kcal b) 16,20 kcal c) 24,3 kcal d) 32,4 kcal e) 48,6 kcal

36. (UFPA) Encontrou-se experimentalmente que para uma certa reação, quando a concentração de um reagente A era duplicada, a velocidade da referida reação se tornava quatro vezes maior.Tal constatação permite afirmar que a reação é, em relação a A, de:

a) ordem zerob) primeira ordem

c) segunda ordemd) terceira ordem

e) quarta ordem

37. (CESGRANRIO - RJ) A equação:X + 2 Y XY2

representa uma reação cuja equação da velocidade é v = K [X] [Y]. Assinale o valor da constante de velocidade, para essa reação, sabendo que, quando a concentração de X é 1 M e a concentração de Y é 2 M, a velocidade da reação é de 3 mols/L . min.

a) 3,0 b) 1,5 c) 1,0 d) 0,75 e) 0,5

38. (FUVEST - SP) Considere os seguintes dados relacionados à velocidade inicial da reação A produtos:

[A] inicial (mol/L)Velocidade (mol . L-

1 . s-1)10-8 10-16 k10-4 10-8 k

sendo k a constante de velocidade. Qual a ordem da reação?

a) 1 b) 1,5 c) 2 d) 2,5 e) 3

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Page 24: _CINÉTICA QUIMICA

39. (PUC - RS) A velocidade de uma reação química depende:

I. do número de colisões intermoleculares por unidade de tempo.II. da energia cinética das moléculas que colidem entre si.III. da orientação das moléculas na colisão, isto é, da geometria da colisão.

Estão corretas as afirmativas:

a) I, II e IIIb) Somente IIIc) Somente IId) Somente I

e IIe) Somente I

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40. (CESGRANRIO - RJ) O gráfico representa a variação das concentrações das substâncias X, Y e Z durante a reação em que elas tomam parte:

A equação que representa a reação é:

a) X + Z Yb) X + Y Zc) X Y + Zd) Y X + Ze) Z X + Y

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