cinÉtica quÍmica. cinética estuda velocidade e mecanismos das reações, ou seja, o tempo gasto...
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CINÉTICA QUÍMICA
Cinética estuda VELOCIDADE e MECANISMOS das reações, ou seja, o tempo gasto para ocorrer uma reação e os caminhos ou etapas das reações.
Cinética estuda VELOCIDADE e MECANISMOS das reações, ou seja, o tempo gasto para ocorrer uma reação e os caminhos ou etapas das reações.
c
t1
8
2
6
c
t1
6
2
5
c
t
3
1 2
6
VA = 8-6 /1= 22
2A2A
Vb = 6-5/ 1= 11
+ BB
Vc = 6-3/1 = 33
® 3C3C A A + BB ® C C
Mecanismos:Mecanismos:Para que uma reação ocorra há necessidade de:Para que uma reação ocorra há necessidade de:
Colisões - Orientação - EnergiaColisões - Orientação - Energia
Energia
Reação
Energia deativação
Reação elementar: só uma etapaApenas uma colisão
Energia
Reação
Ea
Ea
Reação não elementar:Mais de uma etapa
Exercícios:1-Para o sistema químico N2 + 3H2 ® 2NH3, se a velocidade de desaparecimento de Nitrogênio for de 3 moles/litro, qual velocidade de desaparecimento de Hidrogênio?
9 mol/L9 mol/L
E de aparecimento de amônia? 6 mol/L6 mol/L
2-Todas as colisões são eficazes para que ocorra uma reação química? nãonão
3- Uma reação que ocorre numa única colisão entre 3 moléculas como 2NO + H2 ® N2O + H2 O é elementar ou não elementar?
elementarelementar
Energia
Reação
4- Qual das reações,cujos gráficos são apresentados, deve ser mais rápida?
A
E
Reação
E
ReaçãoB
E
ReaçãoC
E a mais lenta? A
B
Fatores que afetam a velocidade das Reações
1 - Natureza dos reagentes -
Reações entre íons devem ser rápidas ao passo que reações entre moléculas devem ser mais lentas.Assim:
H+(aq) + OH-(aq) H2O(l) deve ser rápida H+(aq) + OH-(aq) H2O(l) deve ser rápida
C2H6 + 3,5 02 2CO2 + 3H2O deve ser lenta
C2H6 + 3,5 02 2CO2 + 3H2O deve ser lenta
2- Catalisador .Diminui a energia de ativação2- Catalisador .Diminui a energia de ativação
E
Reação
reação com catalisadorreação com catalisador
reação sem catalisadorreação sem catalisador
YY
3 Temperatura -
Aumenta o número de moléculas capazes de reagir, aumentando as colisões eficazes.
% deMoléculas
XX
20ºC
30ºC30ºC
EnergiaX = moléculas que reagem a 20 ºCX + Y = moléculas que reagem a 30º C
4 Concentração - Aumenta o número de colisões
A + B C
Teoricamente pela Lei da ação das massa
V = K [ A ] [ B ] , sendo a reação elementar
Experiência Concentra-ção de A
Concentra-ção de B
Velocidade inicial dede formação de C
I 1,0 1,0 2,0II 2,0 1,0 4,0
III 2,0 3,0 36,0IV 1,0 5,0 50,0
V = K [A] [B]2 ou seja:
primeira ordem com relação a A segunda ordem com relação a Bterceira ordem no total
Na prática, teremos:
Exercícios:
5- Qual a razão da decomposição da água oxigenada ser mais rápida num ferimento?
Catalisador: Catalase (peroxidase)Catalisador: Catalase (peroxidase)
6- Por que a reação de precipitação do AgCl através da mistura AgNO3(aq) e NaCl(aq) é rápida?
AgAg++(aq)(aq) ++ ClCl--
(aq) (aq) ® ® AgClAgCl(s) (s)
Reação entre íonsReação entre íons
7- Qual a razão de conservar marmelo e goiaba em doces como marmeladas e goiabadas?
açúcar retira água açúcar retira água
8- Qual a expressão para a lei da velocidade da reação elementar 2A + B C?
VV == KK [A][A]22 [B] [B]
9- O gráfico, a seguir, mostra:I- A evaporação do etanol.II- A queima parcial do etanol.III- A oxidação total do etanol.
Faça a associação entre as curvas e os números.
Energia
Processo
AB
C
D
A - B ® I
A - C ® II
A - D ® III
10- Observe as equações correspondentes a destruição da camada de ozônio:
LuzLuzCF2Cl2 ® CF2Cl. + Cl.
Cl. + O3 ® O2+ ClO.
ClO. + O3 ® 2O2+ Cl.
CF2Cl. + Cl. ® CF2Cl2
Qual a equação correspondente a reação total?203 ® 302
A reação foi elementar? nãonãoPor quê? Várias etapas
Qual o nome do mecanismo desta reação?Radicais Livres
Abaixo estão representadas as etapas da reação H2 + Br2 è 2HBr
a) I b) II c) III d) IV e) Vb) II
I. Br2 è Brl + Brl (etapa rápida)
II. H2 + Brl è HBr + Hl (etapa lenta)
III. Hl + Br2 è HBr + Brl (etapa rápida)
IV. Brl + Brl è Br2 (etapa rápida)
V. Hl + Hl è H2 (etapa rápida)
A velocidade da reação é determinada pela A velocidade da reação é determinada pela etapa: etapa:
A velocidade de uma reação química depende
I- da natureza e concentração dos reagentes.II - da energia cinética das partículas que chocam entre si.III - da orientação das partículas na colisão.IV - da temperatura dos reagentes;
Assinale a alternativa CORRETA
A) Todas as afirmativas são verdadeiras.B) Apenas as afirmativas II e III são verdadeirasC) Apenas as afirmativas I e IV são verdadeiras.D) Apenas as afirmativas I e II são verdadeiras.E) Apenas as afirmativas III e IV são verdadeiras.
A) Todas as afirmativas são verdadeiras.
A decomposição térmica da amônia é expressa pela equação:
2 NH3 — N2 (g) + 3H2 (g)
Duplicando-se a concentração do NH3 (g), a velocidade ficará
A- inalterada.B- duas vezes maior.C- três vezes maior.D- quatro vezes maior.E- seis vezes maiorD- quatro vezes maior
V = K [ NH3] 2
V = K [ 2 ]2
V = K.4
V = K [ NH3] 2
V = K [ 2 ]2
V = K.4
C
II
I
A + B
Sobre essa reação , todas asafirmações são corretas, EXCETO:
a) a reação I é a mais lenta.b) a reação II é catalisada.c) a reação I é exotérmica.d) a reação II é endotérmica.d) a reação II é endotérmica.
Analise o gráfico abaixo, referente à mesma reação representada por A + B Cem duas condições diferentes (I e II):
Analise o gráfico abaixo, referente à mesma reação representada por A + B Cem duas condições diferentes (I e II):
Na reação representada por A + B C + D, uma elevação de temperatura produz um aumento de velocidade na reação porque aumenta o (a)
A- pressão do sistema em reação.B- volume do sistema em reação.C- concentração dos reagentes.D- energia de ativação dos reagentes.E- freqüência de choques efetivos dos reagentes E- freqüência de choques efetivos dos reagentes
Aumentando a temperatura, aumenta a frequencia dos choques,aumenta a orientação e a energia ( eficazes , efetivos).
A reação química entre os gases NO e H2 ocorre em duas etapas elementares, que são:
I. 2NO(g) + H2(g) N2O(g) + H2O(g) (etapa lenta)
Assinale a afirmativa INCORRETA:
a) A etapa I é a que determina a velocidade da reação química.
b) A etapa I é a que deve possuir maior energia de ativação.
c) A equação química da reação global é:
II. N2O(g) + H2(g) N2(g) + H2O(g) (etapa rápida)
d) A expressão da velocidade da reação é: V = k [NO]2 [H2]2.e) Se aumentarmos a concentração de NO(g), a velocidade da reação
aumentará.
2NO(g) + 2H2(g) N2(g) + 2H2O(g)
d) A expressão da velocidade da reação é: V = k [NO]2 [H2]2.d) A expressão da velocidade da reação é: V = k [NO]2 [H2]2.
I ) (etapa lenta)
Energia
Reação
Ea (I)
Ea (II)
2NO(g) + 2H2(g)2NO(g) + 2H2(g) N2(g) + 2H2O(g) N2(g) + 2H2O(g)
2NO(g) + H2(g V = k [NO]2 [H2]2NO(g) + H2(g V = k [NO]2 [H2]
Fluoreto de nitrila, um composto explosivo, pode ser preparadopela reação de dióxido de nitrogênio com flúor:
2NO2(g) + F2(g) 2NO2F(g)
Complete as lacunas do quadro abaixo, sabendo que a reação éde primeira ordem em relação ao NO2(g) e de primeira ordem em
relação ao F2(g): Experimento NO2 F2 NO2F Velocidade Inical (mol.L-1.s-1)
1 0,001 0,005 0,001 2,0 x10-4
2 0,005 0,001 4,0 x10-4
3 0,006 0,002 0,001 4,8 x10-4
4 0,006 0,004 0,001
5 0,001 0,001 0,002 4,0 x10-5
6 0,001 0,001 0,002
As afirmativas abaixo estão corretas, EXCETO
A) [NO2] = 0,004 mol. L-1 , no experimento 2B) Velocidade inicial = 9,6 x 10-4 mol. L-1 .S-1, no experimento 4C) Velocidade inicial = 4 x 10-5 mol. L-1.S-1, no experimento 6D) O valor numérico da constante de velocidade k é 40 L.mol-1 .S-1
Experimento NO2 F2 NO2F Velocidade Inical (mol.L-1.s-1)
1 0,001 0,005 0,001 2,0 x10-4
2 0,005 0,001 4,0 x10-4
3 0,006 0,002 0,001 4,8 x10-4
4 0,006 0,004 0,001
5 0,001 0,001 0,002 4,0 x10-5
6 0,001 0,001 0,002
A) [NO2] = 0,004 mol. L-1 , no experimento 2A) [NO2] = 0,004 mol. L-1 , no experimento 2
0,002
9,6 x 10-4
4,0 x10-5
V = K [NO2] [ F2]K = 4,0 x 10-5 [1,0 x10-3]2
k = 40
Os dados que se seguem foram coletados para a reação A + B C + D
Em relação a esses experimentos
A) a lei de velocidade é V = K [A] [B]B) a ordem global da reação é dois.C) a reação é de segunda ordem em relação ao reagente A.D) a constante de velocidade da reação é de 0,3 s-1.E) a velocidade da reação não depende do reagente B.E) a velocidade da reação não depende do reagente B.
Experiência A BVelocidade de formação de C em mol/L. s
1 0,1 0,1 0,001
2 0,1 0,002
3 0,3 0,1 0,003
4 0,1 0,2 0,001
5 0,1 0,3 0,001
0,2
0,1 0,1 0,001
0,1 0,2 0,001
Numa reação química estão envolvidos três componentes(A, B e C), colocados estrategicamente no seguinte gráfico:
Pode-se afirmar corretamente, EXCETOA) A possui maior energia potencial que C.B) B é o estado de transição da reação A C.C) A reação A C ocorre com formação de intermediário.D) A transformação A C é um exemplo de reação exotérmica.
Coordenadas de reação
EnergiaPotencial AA BB
CC
B) B é o estado de transição da reação A C.B) B é o estado de transição da reação A C.
Transição, maior energiaTransição, maior energia
Suponha que fosse proposta para uma reação a seguinte seqüência de etapas:
Etapa 1 2A A2 (lenta)Etapa 2 A, + B C + 2D (rápida)
Em relação à reação global é CORRETO afirmar que
A) a equação de velocidade é V = K [ A ]2
B) a equação de velocidade V = K [ A2] [ B]C) sua velocidade é determinada pela etapa 2.D) B é o catalisador.
A) a equação de velocidade é V = K [ A ]2
lenta 2A
Um estudante realizou duas experiências que resultaram na liberação de gases. Na primeira, gotejou água oxigenada (H2O2) sobre um pedaço de fígado bovino e observou a liberação de oxigênio. Isso ocorreu por causa da ação de uma enzima presente no fígado , que atua na reação
A) Na primeira a enzima diminuiu a energia de ativação da reação. B) Na segunda ocorre uma reação de oxi-reduçãoC) Na primeira ocorre uma reação de síntese.D) Na segunda o íon H+ funciona apenas como catalisador.E) Ambas produzem gases comburentes.
Na segunda, gotejou vinagre e uma pequena quantidade de bicarbonato de sódio (NaHCO3), o observou a liberação de gás carbônico de acordo com a reação:
NaHCO3 + H+ Na+ + H2O + CO2
Com relação a estas duas experiências, é correto afirmar que:
H2O2 H2O + 1/2O2
A) Na primeira a enzima diminuiu a energia de ativação da reação.A) Na primeira a enzima diminuiu a energia de ativação da reação.
enzima
Na química ambiental, que procura, entre outras coisas, avaliar formas de atenuar a emissão de substâncias gasosas que depreciam a qualidade do ar, a reação entre os gases dióxido de nitrogênio e o ozônio, produzindo o pentóxido de nitrogênio e o oxigênio, é causadora da destruição da camada de ozônio. A equação representativa dessa reação é:
2 NO2(g ) + O3(g) N2O5(g) + O2(g)Quando se triplicam, simultaneamente, as concentrações deNO2( g) e O3(g) efetuando a reação em sistema fechado, a velocidade dessa reação ficará multiplicada por:
a) 6 b) 9 c) 18d) 24e) 27e) 27
V = K [NO2]2 [O3]3 3
Duas substâncias gasosas X e Y reagem em um recipiente fechado, de acordo com a seguinte Lei de velocidade:
Com relação a essa reação, são feitas as seguintes afirmações:I. Mantidos constantes o volume, a temperatura e a concentração de X, e duplicando a concentração de Y, a velocidade aumenta duas vezes.II. Mantido constante o volume, um aumento de temperatura provoca um aumento na velocidade da reação.III. Mantida constante a temperatura, a velocidade da reação di- minuirá se o volume inicial do recipiente for reduzido à metade.É CORRETO afirmar que:.
Velocidade = K [ X ]2 [ Y ]Velocidade = K [ X ]2 [ Y ]
a) I, II e III são corretas.b) apenas I e II são corretas. c) apenas I e III são corretasd) apenas II e III são corretase) apenas II é correta.
b) apenas I e II são corretas.
2 22 28
Considere o gráfico abaixo, referente ao diagrama energético da reação: N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g), sob a ação de uma catalisador
-22-22
002NH3(g)2NH3(g)
39398080
N2(g) + 3H2(g)N2(g) + 3H2(g)
-22-22
00
2NH3(g)2NH3(g)
3939
8080
N2(g) + 3H2(g)N2(g) + 3H2(g)
A) A reação é exotérmica, pois apresenta H = -22KCal.B) A energia de ativação da reação sem catalisador é igual a 80 Kcal.C) A energia de ativação da reação com catalisador é igual a 39 Kcal.D) A presença do catalisador diminui o valor do H da reação de zero para -22 KCal.E) Nas condições padrão, a energia de formação do gás amoníaco (NH3) é igual a -11 KCal/mol
D) A presença do catalisador diminui o valor do H da reação de zero para -22 KCal.D) A presença do catalisador diminui o valor do H da reação de zero para -22 KCal.
100 gramas de carbonato de cálcio reagem estequio- metricamente com 100 mL de solução aquosa de ácido sulfúrico a 10 mol/L, segundo a reação
Experimento 1
100 g de pedaços de CaCO3
100 g de pedaços de CaCO3
100 mL100 mL
H2SO4(aq) 10mol/LH2SO4(aq) 10mol/L
Experimento 2
100 g de CaCO3
100 g de CaCO3
100 mL100 mL
H2SO4(aq) 10mol/LH2SO4(aq) 10mol/L
Experimento 3
100 g de CaCO3 em barra
100 g de CaCO3 em barra
100 mL100 mL
H2SO4(aq) 10mol/LH2SO4(aq) 10mol/L
Em qual dos experimentos a reação é mais rápida?A) Em 3B) Em 1C) Em 2D) a velocidade é igual nos experimentos 1, 2 e 3 .C) Em 2C) Em 2
Três experimentos foram realizados para investigar a velocidade da reação entre HCl aquoso diluídos e ferro metálico. Para isso, foram contadas,durante 30 segundos,as bolhas de gás formadas imediatamente após os reagentes serem misturados. Em cada experimento,usou-se o mesmo volume de uma mesma solução de HCl e a mesma massa de ferro, variando-se a forma de apresentação da amostra de ferro e a temperatura.O quadro indica as condições em cada experimento foi realizado.
Três experimentos foram realizados para investigar a velocidade da reação entre HCl aquoso diluídos e ferro metálico. Para isso, foram contadas,durante 30 segundos,as bolhas de gás formadas imediatamente após os reagentes serem misturados. Em cada experimento,usou-se o mesmo volume de uma mesma solução de HCl e a mesma massa de ferro, variando-se a forma de apresentação da amostra de ferro e a temperatura.O quadro indica as condições em cada experimento foi realizado.
EXPERIMENTO FERRO(2g) TEMPERATURAI prego 40ºCII prego 20ºCIII palhinha de aço 40ºC
EXPERIMENTO FERRO(2g) TEMPERATURAI prego 40ºCII prego 20ºCIII palhinha de aço 40ºC
EXPERIMENTO FERRO(2g) TEMPERATURAI prego 40ºCII prego 20ºCIII palhinha de aço 40ºC
EXPERIMENTO FERRO(2g) TEMPERATURAI prego 40ºCII prego 20ºCIII palhinha de aço 40ºC
Assinale a alternativa que apresenta os experimentos na ordem crescente do número de bolhas observado
a) II, I, IIIb) III, II, Ic) I, II, IIId) II, III, I
a) II, I, IIIa) II, I, III
A tabela abaixo mostra situações experimentais realizadas por um estudante sobre a reação;
Zn(s) + 2HCl(aq) ZnCl2(aq) + H2(g)
Experiências Massa de Forma do Zn Conc. do Temperatura Zn(g) ácido em mol/L (ºC)
I 1,0 Barra 0,2 20 II 1,0 pó 0,2 60III 3,0 pó 0,2 20IV 3,0 Barra 0,5 60V 3,0 pó 0,5 60
Experiências Massa de Forma do Zn Conc. do Temperatura Zn(g) ácido em mol/L (ºC)
I 1,0 Barra 0,2 20 II 1,0 pó 0,2 60III 3,0 pó 0,2 20IV 3,0 Barra 0,5 60V 3,0 pó 0,5 60
Assinale a experiência em que a reação entre o metal zinco e a solução de ácido clorídrico se processou com maior rapidez: a) I
b) IIc) IIId) IVe) V
e) Ve) V
O Conselho Nacional de pesquisas criou um novo sistema de tratamento de esgotos. A lama, em vez de ser decantada , é tratada com catalisadores químicos, na ausência de oxigênio. São listadas abaixo algumas afirmações sobre o comporta-mento dos catalisadores:I ) os catalisadores que diminuem a atividade das enzimas são denominados inibidores.II) os catalisadores aumentam a velocidade das reações, pois diminuem sua energia de ativação. III) os catalisadores não afetam nem a estequiometria nem o H da reação.IV) os catalisadores permanecem quimicamente inalterados ao final das reações.Assinale a opção que indica QUANTAS afirmações são VERDADEIRAS a) 1
b) 2c) 3d) 4
O Conselho Nacional de pesquisas criou um novo sistema de tratamento de esgotos. A lama, em vez de ser decantada , é tratada com catalisadores químicos, na ausência de oxigênio. São listadas abaixo algumas afirmações sobre o comporta-mento dos catalisadores:I ) os catalisadores que diminuem a atividade das enzimas são denominados inibidores.II) os catalisadores aumentam a velocidade das reações, pois diminuem sua energia de ativação. III) os catalisadores não afetam nem a estequiometria nem o H da reação.IV) os catalisadores permanecem quimicamente inalterados ao final das reações.Assinale a opção que indica QUANTAS afirmações são VERDADEIRAS a) 1
b) 2c) 3d) 4d) 4d) 4
Os dados da tabela referem-se à reação química hipotética A + B C:
Experiência [A](mol/L) [B](mol/L) Veloc. Inicial (mol/L. min) I 1,0 1,0 2,0 II 2,0 1,0 2,0 III 2,0 2,0 4,0 IV 2,0 3,0 6,0
Experiência [A](mol/L) [B](mol/L) Veloc. Inicial (mol/L. min) I 1,0 1,0 2,0 II 2,0 1,0 2,0 III 2,0 2,0 4,0 IV 2,0 3,0 6,0
Esses resultados indicam que a lei de velocidade para essa reação é:
a) V = k[A][B]b) V = k[A][B]2
c) V = k[B]2
d) V = k[A]e) V = k[B]e) V = k[B]e) V = k[B]
A Amônia (NH3) é de grande importância na fabricação de fertilizantes. Ela pode ser obtida a partir de hidrogênio (H2) e nitrogênio (N2). A lei de velocidade para essa reação é
v= k [H2]3 [N2]Quando a concentração de hidrogênio é duplicada e a concentração de nitrogênio é triplicada, mantendo-se constante a temperatura, é correto afirmar que:
A) a velocidade final não é alterada.B) a velocidade final é 24 vezes a velocidade inicial.C) a velocidade final é 6 vezes a velocidade inicial.D) a velocidade final é 18 vezes a velocidade inicial.E) a velocidade final é 54 vezes a velocidade inicial.
B) a velocidade final é 24 vezes a velocidade inicial.B) a velocidade final é 24 vezes a velocidade inicial.
Considere a seguinte reação química : N2(g) = 2O2(g) 2NO2(g)
em que a velocidade da reação obedece à equação.Triplicando a concentração mol/L de gás nitrogênio e duplicando a concentração mol/l de gás oxigênio e mantendo as demais condições constantes, nota-se que a velocidade da reação:
A) permanece constante.B) triplica.C) aumenta seis vezes.D) aumenta nove vezes.E) aumenta doze vezes.E) aumenta doze vezesE) aumenta doze vezes
A reação NO2(g) + CO(g) CO2(g) + NO(g)ocorre em duas etapas:
1ª Etapa NO2(g) + NO2(g) NO(g) + NO3(g) (lenta)
2ª Etapa NO3(g) + CO(g) CO2(g) + NO2(g) (rápida)
A lei de velocidade para a reação é:
a) V = K[NO2]2
b) V = K[NO2]2 [CO]c) V = K[NO3] [CO]d) V = K[NO2] [CO]e) V = K[CO2]2 [NO]
a) V = K[NO2]2a) V = K[NO2]2
Analise simultaneamente os dois gráficos abaixo, resultantes do estudo cinético de uma reação química, e assinale a opção CORRETA sobre a ordem da reação ao reagente observado
VelocidadeVelocidade
Concentração do reagenteConcentração do reagente
TempoTempo
TempoTempo
A) Ordem zeroB) Primeira ordemC) Segunda ordemD) Terceira ordem
A) Ordem zeroA) Ordem zero